suport de curs bf
TRANSCRIPT
GYENGE CSABA FRĂŢILĂ DOMNIŢA
INGINERIA FABRICAŢIEI
CLUJ-NAPOCA 2004
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA
FACULTATEA CONSTRUCŢII DE MAŞINI
GYENGE Cs. FRĂŢILĂ D.
INGINERIA FABRICAŢIEI - curs -
CLUJ-NAPOCA 2004
2
PREFAŢĂ
Cursul se adresează studenţilor din anul I, secţiile Inginerie
Managerială şi Tehnologică şi Inginerie Eonomică.
Introducerea disciplinei de Ingineria Fabricaţiei, la anii de studii I,
s-a făcut cu scopul de a asigura acestor studenţi cunoştinţele de bază
despre tehnologiile de fabricaţie, pentru a putea înţelege în continuare
importanţa diferitelor discipline de cultură tehnică de bază şi specialitate.
Autorii au căutat să prezinte aspectele şi elementele de bază ale
tehnologiilor de fabricaţie şi asamblare pe înţelesul acestor studenţi din
anul I. Studenţii care aleg, specializările TCM sau Maşini-Unelte, vor
avea posibilitatea aprofundării acestor cunoştinţe în anii IV şi V.
Ca şi prim curs de acest profil, desigur are şi lacune şi autorii vor fi
recunoscători celor care prin observaţiile lor vor contribui la îmbunătăţirea lui.
Sperăm ca prezentul manuscris să fie util pentru pregătirea
examenului şi pentru formarea de specialitate a studenţilor cărora se
adresează.
Autorii
3
CUPRINS
CAP. 1 PROCESUL DE FABRICAŢIE
1.1. Procesul de fabricaţie................................................................................1
1.2. Caracteristicile procesului de producţie......................................................5
1.3. Aspectele economice ale procesului de fabricaţie.............................. .......9
1.4. Tipurile de producţie şi particularităţile lor tehnologice.............................10
1.5. Sistemul tehnologic MDSP.......................................................................11
1.6. Procesele de realizare a formei pieselor..................................................12
1.7. Semifabricate utilizate în construcţia de maşini........................................14
1.8. Pregătirea semifabricatelor în vederea prelucrărilor prin aşchiere...........19
CAP. 2 CALITATEA PRODUSELOR, ASIGURAREA CALITĂŢII ÎN
PROCESUL DE FABRICAŢIE
2.1. Sarcinile asigurării calităţii în fabricaţie.....................................................23
2.2. Elementele de bază ale asigurării calităţii.................................................24
2.3. Asigurarea calităţii în faza de proiectare a procesului tehnologic.............26
CAP. 3 ELEMENTE DE TEORIA AŞCHIERII
3.1. Introducere................................................................................................31
3.2. Elementele procesului de aşchiere...........................................................32
3.3. Geometria sculei aşchietoare...................................................................33
3.4. Formarea aşchiilor....................................................................................36
3.5. Forţa de aşchiere şi componentele ei.......................................................39
3.6. Influenţa diferiţilor factori asupra forţei de aşchiere..................................40
3.7. Durabilitatea sculei aşchietoare................................................................43
3.8. Procedee de prelucrare prin aşchiere.......................................................45
3.9. Calitatea suprafeţelor................................................................................48
CAP. 4TEHNOLOGIA PRELUCRĂRILOR PRIN AŞCHIERE 4.1. Strunjirea...................................................................................................53
4.1.1. Metode de strunjire........................................................................53
4.1.2.Tipuri de scule utilizate la strunjire..................................................55
4
4.1.3. Fixarea semifabricatelor în vederea strunjirii.................................56
4.1.4. Precizia de prelucrare prin strunjire...............................................59
4.2. Burghierea, lărgirea, adâncirea şi alezarea .............................................62
4.2.1. Mişcările relative şi principale operaţii de prelucrare a alezajelor...62
4.2.2. Scule utilizate la prelucrarea alezajelor...................................... 65
4.2.3. Parametrii regimului de aşchiere la burghiere.............................74
CAP. 5 RABOTAREA , MORTEZAREA ŞI BROŞAREA
5.1. Parametrii rabotării....................................................................................77
5.2. Parametrii mortezării.................................................................................78
5.3. Broşarea....................................................................................................79
CAP. 6 FREZAREA
6.1. Generalităţi despre frezare.......................................................................83
6.2. Particularităţile tehnologice ale frezării cilindrice......................................86
6.3. Particularităţile tehnologice ale frezării frontale........................................88
6.4. Parametrii regimului de aşchiere şi timpul de bază la frezare..................89
CAP. 7 RECTIFICAREA
7.1.Generalităţi despre procesul de abrazare..................................................91
7.2. Sculele utilizate la rectificare.....................................................................91
7.3. Procedee de rectificare.............................................................................93
CAP. 8 TEHNOLOGIA PRELUCRARII SUPRAFETELOR ELICOIDALE (A FILETELOR)
8.1. Generalităţi................................................................................................99
8.2 Strunjirea filetelor ....................................................................................101
8.3. Filetarea exterioarǎ cu filiere...................................................................103
8.4. Filetarea interioarǎ cu tarodul.................................................................105
8.5. Frezarea filetelor.....................................................................................106
8.6. Filetarea în vârtej....................................................................................110
8.7. Rectificarea filetelor.................................................................................112
5
CAP. 9 TEHNOLOGIA ASAMBLǍRII
9.1 Generalităţi...............................................................................................115
9.2. Procesul şi sistemul tehnologic de montaj..............................................119
9.3. Conţinutul proceselor de asamblare. Clasificarea activităţilor................121
9.4. Structura şi calitatea proceselor tehnologice de asamblare...................123
9.5. Niveluri de mecanizare a sistemelor tehnologice de asamblare.............127
9.6. Flexibilitatea şi adaptabilitatea sistemelor tehnologice de asamblare....129
9.7. Tipuri de sisteme tehnologice de asamblare..........................................131
9.8. Sisteme de asamblare specifice diferitelor tipuri de producţie................133
9.9. Forme organizatorice ale asamblării.......................................................136
9.10. Metode de asamblare...........................................................................137
9.10.1. Asamblare prin metoda interschimbabilităţii totale.....................135
9.10.2. Asamblare prin metoda interschimbabilităţii parţiale...................136
9.10.3. Asamblare prin metoda sortării...................................................136
9.10.4. Asamblare prin metoda reglării...................................................137
9.10.5.Asamblare prin metoda ajustării..................................... ...........138
9.11. Ciclograma asamblării.........................................................................143
9.12. Procedee tehnologice de asamblare....................................................145
Bibliografie
6
CAPITOLUL 1
PROCESUL DE FABRICAŢIE
1.2. Procesul de fabricaţie Procesul de fabricaţie cuprinde totalitatea acţiunilor şi procedeelor
folosite pentru transformarea materiei prime şi a semifabricatelor în
produse finite.
Procesul de fabricaţie al unui produs industrial poate fi împărţit în următoarele etape principale:
- obţinerea semifabricatelor,
- prelucrarea mecanică a semifabricatelor,
- controlul tehnic,
- asamblarea pieselor prelucrate în produs finit,
- vopsirea,
- ambalarea şi expedierea.
1.1.1. Procesul tehnologic este acea parte a procesului de fabricaţie,
care cuprinde operaţiile de modificare a formei, dimensiunilor,
proprietăţilor materialului sau semifabricatului, în vederea obţinerii piesei
finite în concordanţă cu condiţiile tehnice impuse.
În funcţie de natura acţiunilor, procesul tehnologic, poate fi :
a. Proces tehnologic de prelucrare mecanică, prin care se înţelege
partea din procesul de fabricaţie legată de schimbarea formei
geometrice, a dimensiunilor şi calităţii suprafeţei pe care le suferă
semifabricatul până la obţinerea piesei finite.
7
La rândul său procesul tehnologic de prelucrare mecanică poate fi:
proces de prelucrare prin aşchiere,
proces de prelucrare prin deformare plastică,
proces de prelucrare neconvenţional,
proces de prelucrarea rapidă a prototipurilor.
b. Proces tehnologic de tratamente termice, care este parte din
procesul tehnologic de fabricaţie legată de modificarea structurii
materialului din care se execută piesa, în scopul îmbunătăţirii
proprietăţilor fizico-mecanice ale acesteia.
Principalele procedee de tratament termic sunt:
recoacerea
normalizarea
călirea
revenirea
îmbunătăţirea
cementarea
nitrurarea
călirea cu curenţi de înaltă frecventă
c. Procesul tehnologic de asamblare, care reprezintă partea
procesului de fabricaţie care se referă la montarea pieselor în produsul
finit, urmărindu-se realizarea condiţiilor de funcţionare impuse.
1.1.2. Elementele procesului tehnologic de prelucrare mecanică prin
aşchiere
Procesul tehnologic de prelucrare mecanică prin aşchiere prezintă
complexitatea cea mai mare şi este cel mai des utilizat. El se împarte în:
operaţii, faze, treceri, mânuiri şi mişcări.
Operaţia este partea procesului tehnologic de prelucrarea mecanică
care se execută la un loc de muncă şi cuprinde totalitatea acţiunilor care
se realizează la un loc de muncă, intr-o stare de reglare bine determinată
8
a utilajului. Această ultimă precizare, divizează sau concentrează
diferitele părţi componente ale procesului tehnologic, în funcţie de
posibilităţile de realizare din aceeaşi stare de reglare. Pentru
exemplificare se consideră prelucrările de degroşare a arborelui din
figura1.1., din semifabricat laminat.
Fig.1.1. Desenul intermediar al unui arbore în stare degroşată
Dacă se execută pe un strung universal, este suficientă o singură
operaţie de degroşare, pe când dacă se prevede prelucrarea pe un
strung de copiat cu comandă program, sunt necesare două operaţii
pentru cele două extremităţi (fig.1.2).
Fig.1.2. Ciclul de lucru la prima operaţie de degroşarea arborelui din figura 1.1
Faza este partea operaţiei, în cadrul căreia se realizează prelucrarea
unei suprafeţe sau a unui complet de suprafeţe, cu o scula, sau un
complet de scule, cu un anumit regim de aşchiere.
9
Astfel, de exemplu, trecerea de finisare după şablon din figura 1.1. se
poate realiza dintr-o singură fază( dacă nu se schimbă pe tot parcursul
nici un parametru al regimului de aşchiere), sau din două faze (12 şi 13),
cum este reprezentat pe figură.
În figura 1.3 este reprezentată prelucrarea simultană a trei suprafeţe -
care este considerată o fază compusă şi se defineşte astfel: " strunjire d1
şi d2 plus burghiere d3".
Fig.1.3. Exemplu de fază compusă
După cum se observă din figură, între cele trei scule nu este nici o
mişcare relativă, iar în timpul aşchierii lucrează simultan.
Trecerea este acea parte a fazei, în cadrul căruia se în depărtează
un singur strat de material. Întrucât la prelucrările pe maşini-unelte
automate sau cu comandă program, fiecare trecere constituie un
subprogram, ele se programează ca o fază.
Mişcarea este deplasarea organului de lucru sau a celui auxiliar, cu o
anumită mărime, timp în care arborele principal, se află într-o anumită
stare de mişcare. Mişcarea constituie elementul de bază al programului -
fiind denumită secvenţă şi ocupând un rând de program. Astfel, pentru
realizarea fazei din figura 1.3 sunt necesare patru mişcări:
10
- m1 - rotirea tamburului port-scule în poziţia k,
- m2 - apropierea rapidă longitudinală ,
- m3 - avans de lucru longitudinal,
- m4 - retragere rapidă longitudinală.
Maşinile-unelte cu comandă program moderne permit realizarea unor
subprograme complexe pentru diferite prelucrări nefiind necesară
programarea fiecărei mişcări.
1.2. Caracteristicile procesului de producţie
În general produsele din industria construcţiilor de maşini sunt
formate din relativ multe repere, subansambluri, mecanisme complexe,
instalaţii diverse.
În caz extrem produsul poate fi format dintr-un singur reper (de
ex. un şurub, un burghiu, etc.), în cealaltă extremă numărul de repere
poate fi de ordinul milioanelor (de ex. un portavion). În cazul general
produsul este un sistem ierarhic tridimensional. Forma, dimensiunile,
caracteristicile funcţionale ale produsului sunt date în desenul de definire
al acestuia.
Comanda numerică a maşinilor de prelucrat, necesită definirea
exactă a suprafeţelor piesei, prin modelare geometrică. De regulă piesa
nu este un corp geometric ideal, suprafeţele ei se realizează cu diferite
abateri de formă, dimensionale, de poziţie, cu o anumită rugozitate. Nici o
dreaptă sau suprafaţă reală nu poate fi identică cu una teoretică. Piesa
este considerată bună dacă abaterile dintre suprafeţele reale şi cele
teoretice se încadrează în câmpul de tolerantă.
1.2.1. Modelul geometric al piesei Pentru modelarea pieselor din construcţia de maşini s-au elaborat trei
metode de modelare : modelarea tip reţea de bare, modelarea corpului,
modelarea prin suprafeţe.
11
a. Modelul tip reţea.
Principiul metodei constă în faptul că se construieşte ''scheletul de
sârmă'' al muchiilor piesei şi pe acesta se întind plane. Este un model
simplu dar are două dezavantaje: nu poate opera cu suprafeţe curbe
(astfel aceste tipuri de suprafeţe le aproximează cu mulţimi de plane),
şi modelarea corpurilor complexe este dificilă. Acest tip de modelare s-
a utilizat la începutul dezvoltării modelărilor pe calculator. În prezent se
utilizează în cazul celorlalte metode, pentru reprezentarea muchiilor
pieselor.
b. Modelul volumic
Acest model tratează piesa ca un corp real şi îl construieşte din
suprafeţe elementare cu ajutorul unei colecţii de primitive (paralelipiped,
plan, piramidă, cilindru, con, sferă, tor, etc.). Astfel de exemplu să
considerăm modelarea unei piese simple (fig.1.4) formată din porţiuni
cilindrice cu parametri: H/d, l, unde d este diametrul, l - lungimea.
d
l2
l1
z
m
φd2 φd3φd1
P
b
Fig.1.4.Reprezentarea unei piese simple
12
În cadrul acestei metode, piesa se reprezintă prin definirea
suprafeţelor cilindrice elementare:
H1 = H/d1,l1;
H2 = H/d1- 2m,b;
H3 = H/d3,l2-l1-b;
H4 = H/d2,l2.
Astfel definirea completă a piesei este:
A = H1 U H2 U H3/H4.
Precum se observă din relaţia de mai sus s-au însumat cele două
suprafeţe cilindrice exterioare plus degajarea şi apoi din această sumă
s-a scăzut suprafaţa cilindrică interioară.
Din acest exemplu rezultă că metoda modelului volumic este simplă
dar modelul obţinut nu scoate în evidentă aspectele constructive şi
tehnologice.
c. Modelarea cu suprafeţe
Este metoda cea mai des utilizată în prezent datorită universalităţii ridicate.
Are varianta plană 2D şi variantă spaţială 3D. Şi în cazul reprezentării
pieselor spaţiale, în unele cazuri (cum este cel al pieselor de revoluţie)
există posibilitatea reprezentării 2D.
1.2.2. Părţile componente şi caracteristicile produsului Produsul este rezultatul procesului de producţie şi precum am văzut
poate fi simplu (un şurub, un piston, un melc, o roată dinţată, etc.), sau
mai complex (un rulment, o maşină-unealtă, un autoturism, etc.).
Elementul primar al produsului este piesa, sau reperul.
La elaborarea documentaţiei constructive a unei piese , pe lângă
aspectele constructiv-funcţionale trebuie ţinut cont şi de o serie de
aspecte tehnico-organizatorice :
- posibilităţile de recunoaştere şi evidentă;
13
- posibilităţile de repartizare a fabricaţiei şi de cooperare în această
direcţie;
- posibilităţile de asamblare şi de întreţinere;
- preţul de cost al fabricaţiei;
- etc.
Aceste cerinţe ne determină să divizăm produsul în subelemente,
care pe cât posibil să se poată realiza simultan şi ele să formeze un şir
ierarhic (fig.1.5). Produs
Subansamblu
Grupă principală
Subgrupă SubgrupăSubgrupăSubgrupăSubgrupă
Grupă principală
Piese
Fig.1.5. Structura arborelui genealogic al produsului.
Din figură se poate observa că şi subansamblurile relativ
simple ale produsului sunt formate din mai multe elemente şi la
rândul lor se pot împărţi în subdiviziuni. Astfel se pot defini
elementele produsului după cum urmează :
produsul (de ex. autoturismul);
subansambluri principale (de ex. diferenţialul, motor + cutia de
viteze, etc.);
grupa principală (de ex. cutia de viteze);
subgrupe (de ex. mecanismul de schimbare a vitezei);
piese (de ex. disc de ambreiaj).
14
Să definim aceste elemente : Produsul - este rezultatul final al procesului de fabricaţie şi este
format din elementele componente care urmează:
Subansamblu principal - este o unitate formată din mai multe repere,
care din punct de vedere constructiv sau al asamblării, poate fi considerat
ca o unitate de sine stătătoare. Se caracterizează prin faptul că în cadrul
produsului rezolvă o problemă bine determinată, se poate monta
independent, se poate încerca şi atesta independent.
Grupa principală - este acea grupă de repere componente ale unui
subansamblu, care din punct de vedere constructiv şi al asamblării se
poate divide în elemente şi mai mici. Se caracterizează prin faptul că se
poate asambla şi controla independent.
Subgrupa - este o reuniune mai mică de piese care rezultă din
divizarea grupei principale. Se caracterizează prin faptul că după
asamblare se poate controla independent.
Piesa (reperul) - este acea parte a produsului care nu se mai poate
diviza în continuare. Din punct de vedere tehnologic, organele de maşini
le denumim piese. Fabricarea pieselor este sarcina principală a
construcţiei de maşini.
1.3. Aspectele economice ale procesului de fabricaţie
Pe parcursul unui proces de fabricaţie se urmăreşte obţinerea unor
produse competitive, care să satisfacă simultan condiţiile de recuperare a
cheltuielilor investite cât şi condiţiile de aliniere la piaţă. Din punct de vedere al
procesului de fabricaţie deosebim următoarele cheltuieli directe:
cheltuieli legate de semifabricat,
cheltuieli legate de manoperă,
cheltuieli legate de regie,
cheltuieli legate de exploatarea maşinii - unelte,
cheltuieli legate de dispozitivele de lucru folosite,
cheltuieli legate de scule, etc.
15
Diferitele elemente ale preţului de cost se stabilesc fie analitic (de
exemplu cheltuielile legate de manoperă), fie pe baza unor normative
locale sau de ramură.
În cadrul economiei de piaţă fiecare producător are interesul să
producă la un preţ de cost cât mai redus, menţinând pretenţiile privind
calitatea. În acest scop utilizează procedee tehnologice moderne, scule
care permit viteze de aşchiere ridicate, scheme de prelucrare optime care
reduc la minim mişcările auxiliare, etc.
1.4. Tipurile de producţie şi particularităţile lor tehnologice
În industria construcţiilor de maşini, în funcţie de volumul de
producţie, există trei tipuri de producţie:
- producţia individuală sau de unicate,
- producţia de serie,
- producţia de masă.
Pentru stabilirea caracterului producţiei se iau în considerare mai
mulţi factori, printre care :
- cantitatea produselor fabricate,
- nomenclatura fabricaţiei,
- ciclul de fabricaţie,
- caracterul utilajelor, sculelor şi dispozitivelor
- productivitatea fabricaţiei,
- modul de amplasare al utilajelor
- calificarea muncitorilor,
- economicitatea fabricaţiei.
În cazul producţiei individuale sau de unicate, se execută un
număr redus de produse, cu o nomenclatură foarte variată. Caracteristica
principală a producţiei individuale o constituie executarea la locurile de
muncă a unei foarte variate game de operaţii diferite, fără o repetare
periodică a lor.
16
Produsele acestui tip de producţie sunt maşini şi utilaje complexe
care se execută pe bază de comenzi speciale. Trebuie remarcat că în
ciuda avantajelor celorlarte două tipuri de producţii, din volumul total de
produse realizate în construcţia de maşini peste 50% se realizează în
cadrul producţiei individuale, respectiv serii mici.
În cazul producţiei de serie, piesele se execută pe loturi sau serii,
care se repetă cu regularitate, după un anumit interval de timp.
Nomenclatura fabricatelor este redusă şi de regulă este formată din
componente mai mult sau mai puţin normalizate. Amplasarea utilajelor se
face după tipuri de maşini-unelte, după grupe de piese care se
prelucrează sau combinat. Produsele acestui tip de producţii sunt utilaje
de tipuri stabilizate, fabricate în cantităţi mai mari sau mai mici, ca de
exemplu: maşini-unelte, motoare staţionare, pompe, compresoare, utilaje
pentru industria alimentară, etc.
În producţia de masă produsele se execută în mod continuu, în
cantităţi relativ mari şi pe o perioadă relativ lungă de timp (1- 3 ani). O
caracteristică principală a acestui tip de producţie este faptul că în
general la fiecare loc de muncă se execută totdeauna aceleaşi operaţii
sau faze care se repetă în mod continuu. Nomenclatura fabricaţiei este
extrem de uniformă, uneori reducându-se la un singur fabricat. În această
categorie intră: fabricaţia de rulmenţi, autoturisme, tractoare, aparate
electrocasnice, bujii, armături, etc. Maşinile unelte sunt speciale,
automatizate cu sisteme de transport interoperaţional automat, iar
muncitorii sunt cu pregătire redusă sau medie.
1.5. Sistemul tehnologic MDSP
În procesului de fabricaţie, executarea pieselor prin diferite metode
(aşchiere, deformare plastică, sau procedee neconvenţionale) se
realizează pe diferite tipuri de maşini-unelte.
Semifabricatul este fixat de regulă în dispozitiv, iar prelucrarea
efectivă se realizează cu diferite scule (fig. 1.6).
17
PS
D2
D1
SF
S
M
Fig.1.6. Elementele sistemului tehnologic MDSP
În figură cu M s-a notat maşina-unealtă, cu PS- portscula în care este
fixată scula, cu S- scula, cu D1- dispozitivul de fixare a semifabricatului
SF, iar cu D2 - dispozitivul de conducere a burghiului.
Acest sistem îl denumim Sistem Tehnologic MDSP şi el constituie
baza modelării procesului de prelucrare. Elementele acestui sistem le
definim în sistemele lor de coordonate, iar deplasările relative dintre ele
le calculăm cu ajutorul matricelor de transformare. Programele prin care
se comandă mişcările relative ale maşinii-unelte se definesc, de regulă,
în sistemul de coordonate al maşinii.
1.6. Procesele de realizare a formei pieselor Condiţia de bază a proceselor de desprindere de material, respectiv
de deformare, este aceea că între sculă şi semifabricat să se poată
realiza mişcările relative necesare.
18
Astfel, la aşchiere deosebim două tipuri caracteristice de mişcări:
- mişcarea principală de aşchiere, caracterizată prin viteza
mişcării principale (v - m/s, m/min). Această mişcare poate fi executată
de către semifabricat sau de către sculă;
- mişcarea secundară de avans, care reprezintă de fapt
deplasarea punctului de contact instantaneu dintre semifabricat şi sculă,
în direcţia mişcării instantanee. Avansul se poate măsura în mm/ rot (s),
sau în mm/ min (vf), respectiv - la scule cu mai mulţi dinţi în mm/ dinte
(sz). În general calitatea suprafeţei prelucrate este determinată de
geometria muchiei, sau muchiilor active ale sculei şi de parametri mişcării
relative.
Din punct de vedere al felului mecanismului de generare
deosebim prelucrări de: formare, profilare, generare geometrică şi
generare cinematică (fig.1.7).
directoare
generatoare
vcb)
vf
d)
Sculă
Semifabricat
v
a)
c)
vvf
Fig.1.7. Metode de realizare a suprafeţelor
- în cazul metodelor de formare (fig.1.7,a), suprafaţa care se obţine
pe semifabricat este negativul profilului activ al sculei. Metoda este
caracterizată prin mişcări simple pe o singură direcţie, scule cu suprafaţa
19
activă netedă. Această metodă se foloseşte la matriţare şi prelucrare prin
electroeroziune cu electrod masiv;
- în cazul metodelor de generare geometrică (profilare) ( fig. 1.7,b),
directoarea de regulă este dreaptă (dar poate fi şi circulară sau
elicoidală), iar muchia sculei care materializează generatoarea, profilează
deodată întreaga secţiune transversală a piesei;
- în cazul generării cinematice (rostogolire) directoarea poate fi de
asemenea dreaptă, circulară sau elicoidală, dar scula materializează
suprafaţa piesei prin combinarea mişcării principale cu viteza v, cu
mişcarea suplimentară care poate fi cel de avans sau o altă mişcare
(fig.1.7, c);
- în cazul generării spaţiale (3 D), suprafaţa piesei se obţine prin
programarea mişcărilor relative dintre sculă şi semifabricat în direcţia
celor trei axe (X,Y,Z) - respectiv prin rotaţii în jurul acestor axe (A,B,C).
1.7. Semifabricate utilizate în construcţia de maşini Procesul tehnologic de prelucrare mecanică a pieselor de maşini
este determinat în mare măsură şi de felul semifabricatelor din care se
realizează piesele. Structura procesului tehnologic de prelucrare şi
volumul de muncă necesar pentru obţinerea piesei depinde în mare
măsură de felul semifabricatului.
Alegerea semifabricatului se efectuează în funcţie de următorii
factori:
- forma, dimensiunile şi masa piesei;
- destinaţia, materialul şi condiţiile de funcţionare ale piesei;
- volumul producţiei;
- preţul de cost la care trebuie realizată piesa.
La alegerea tipului de semifabricat se poate opta între următoarele
două variante de bază:
20
o semifabricate cu forme şi dimensiuni cât mai apropiate de cele ale
piesei finite. În acest caz volumul de muncă la prelucrare şi ca urmare
preţul de cost al acesteia este relativ redus. Dar elaborarea unui
asemenea semifabricat este costisitoare şi devine rentabilă numai la serii
de fabricaţie mari. În această categorie intră semifabricatele turnate în
forme de coji, turnate de precizie, forjate în matriţă, etc.;
o semifabricate cu un grad mai mic de apropiere de forma şi
dimensiunile piesei finite. În această categorie intră semifabricatele
laminate, forjate liber, turnate în forme de nisip.
1.7.1. Semifabricate turnate
Turnarea se poate realiza prin următoarele metode :
- turnarea în forme de nisip,
- turnarea în forme metalice,
- turnarea centrifugală,
- turnarea în modele uşor fuzibile,
- turnarea sub presiune.
Modelele utilizate se pot fabrica din metal (in cazul fabricaţiei de serie
şi de masă), din lemn sau prin metodele de Rapid Prototyping - în cazul
fabricaţiei de serie mică sau unicate. Adaosul pentru prelucrările
mecanice ulterioare este mai mic în cazul utilizării modelelor de metal şi
mai mari în cazul utilizării modelelor din lemn,
Rugozitatea suprafeţelor pieselor turnate in forme din nisip variază
între Ra = 25 - 50 µm.
În forme metalice se pot turna semifabricate din aliaje neferoase şi
aliaje uşoare. În comparaţie cu turnarea în forme de nisip, turnarea în
forme metalice asigură o productivitate de 2...3 ori mai mare şi
micşorarea adaosului de prelucrare cu 50 - 70%. Acest procedeu este
economic pentru un număr de cel puţin 300 - 500 bucăţi.
21
Turnarea centrifugală se utilizează pentru obţinerea unor
semifabricate care au forme pregnante de revoluţie, cavitatea interioară
obţinându-se fără folosirea miezurilor. Avantajul principal al metodei este
că se obţin structuri foarte uniforme pe circumferinţă. Prin acest procedeu
se toarnă cămăşi de cilindru, semifabricate tubulare pentru segmenţi de
piston, bucşe, roţi melcate, ţevi, etc. Precizia semifabricatelor turnate din
oţel şi fontă prin acest procedeu, corespunde claselor 8...9, iar
rugozitatea suprafeţelor între Ra = 25- 50 µm.
Turnarea cu modele uşor fuzibile (turnarea de precizie). Prin acest
procedeu se pot obţine semifabricate cu configuraţie complicată, cu
adaosuri de prelucrare relativ mici. Utilizând asemenea semifabricate
volumul de prelucrări mecanice se reduce cu până la 90%.
Refractaritatea înaltă a formei permite turnarea oricăror aliaje, inclusiv a celor
refractare cu masa între 1 şi 50 kg. Precizia dimensională care se poate obţine
este între treptele 6...7, iar rugozitatea suprafeţelor Ra=12,5- 25 µm.
Turnarea sub presiune se foloseşte pentru obtinerea
semifabricatelor complicate, cu pereţi subţiri, cu cavităţi adânci, din aliaje
de zinc, magneziu, aluminiu, alamă sau cupru. Semifabricatele se
caracterizează prin precizie dimensională ridicată (treptele 4...5) şi
rugozitate Ra=1,6- 6,3 µm. Semifabricatele realizate prin acest procedeu,
necesită doar prelucrări de semifinisare şi finisare. Masa semifabricatelor
obţinute prin acest procedeu este relativ redus (sub 5 kg).
Costul formelor pentru turnare sub presiune este foarte ridicat, de
aceea procedeul este rentabil numai pentru producţia de serie mare şi în
masă (minim 1000- 2000 piese).
Turnarea în forme-coji. Metoda se bazează pe proprietatea unor
amestecuri de nisip cuarţos şi răşini termoreactive, de a lua forma unui
model metalic încălzit şi de a forma un înveliş relativ subţire, 5...8 mm.
Prin acest procedeu se execută îndeosebi piese mici şi mijlocii, cu forme
complexe, din fontă, oţel şi neferoase cu masa până la 25...30 kg.
22
Precizia dimensiunilor este în limitele claselor 8...9, iar rugozitatea
suprafeţelor, Ra = 12,5- 25 µm.
1.7.2. Semifabricate forjate liber şi matriţate
a) Semifabricate forjate liber. Metoda de semifabricare prin forjare liberă
se utilizează la producţia individuală şi în serie mică. Prin acest procedeu se
realizează, mai ales, semifabricate pentru piese mari care nu se pot realiza
economic prin matriţare. Pentru uşurarea forjării libere semifabricatul se
realizează la o formă simplificată faţă de forma piesei finite, fiind prevăzut cu
un adaos de prelucrare relativ mare şi neuniform (fig. 1.8 ).
Adaos tehnologic
Adaos de prelucrare
Fig.1.8. Forma semifabricatului forjat liber pentru un arbore cotit
Întrucât în timpul forjării libere materialul se deformează plastic în mod
neîngrădit (nu se limitează curgerea), nu se poate obţine o precizie
dimensională şi de formă mare. Rugozitatea, de asemenea, este peste
Ra=100 µm.
b) Forjarea în matriţe libere. Prin acest procedeu se pot forja piese cu
forme relativ simple, direct din semifabricat laminat cu secţiune rotundă
sau pătrată, dar şi piese relativ complexe, prin profilare prealabilă
folosind anumite matriţe universale.
23
Forjarea în matriţe libere este convenabilă pentru obţinerea
semifabricatelor cu dimensiuni medii, cum sunt: flanşe, pinioane, bucşe,
arbori în trepte, inele, etc.
c) Matriţarea la cald. Prin matriţarea la cald se asigură o precizie de
formă şi dimensiune mai mare, micşorându-se considerabil adaosurile
pentru prelucrările următoare. Matriţarea la cald permite obţinerea unor
semifabricate cu precizie ridicată, practic pentru piese de orice
configuraţie, se asigură o structură mai omogenă a materialului şi o
calitate mai bună a suprafeţei. Desigur, costul matriţelor este relativ
ridicat, element care face ca această metodă să fie rentabilă numai în
producţia de serie şi de masă. La proiectarea proceselor tehnologice de
prelucrare a pieselor din semifabricate forjate sau matriţate trebuie să se
ţină seama de înclinaţiile şi rotunjirile necesare procesului de deformare
şi apoi de extragere a piesei din matriţă.
1.7.3. Semifabricate laminate
În construcţia de maşini se folosesc semifabricate laminate sub formă
de bare laminate la cald, bare trase la rece, profile, benzi, ţevi cu pereţi
groşi fără sudură.
Semifabricatele laminate se utilizează pentru piesele care au o
secţiune şi un profil apropiat acestora, când piesele nu prezintă diferenţe
mari între secţiunile lor transversale, pentru a nu se pierde cantităţi mari
de metal prin aşchiere.
1.7.4. Semifabricate matriţate şi ştanţate la rece Din această categorie fac parte semifabricatele şi piesele obţinute prin
operaţii de prelucrare la rece a tablelor sau a benzilor, precum şi operaţii
de deformare în volum la rece, a materialului iniţial sub formă de bare.
O particularitate caracteristică a procedeului de matriţare şi stanţare la
rece, este aceea că în majoritatea cazurilor se obţin piese cu precizie
24
dimensională şi calitate a suprafeţei ridicate, astfel de multe ori nici nu se
necesită prelucrări prin aşchiere ulterioare.
Unul dintre procedeele cele mai productive de matriţare la rece este
refularea la rece. Acesta face parte din grupa operaţiilor de formare prin
presare şi se realizează prin deformarea locală a metalului, în scopul
măririi parţiale a secţiunii transversale, Procedeul se întrebuinţează
pentru executarea pieselor de fixare (buloane, şuruburi, nituri), pinioane
cilindrice şi conice, supape de motor.
Precizia dimensională a porţiunilor refulate poate ajunge la treptele
4...5, iar calitatea suprafeţei la Ra = 6,3 - 12,5 µm.
1.8. Pregătirea semifabricatelor în vederea prelucrărilor prin aşchiere
După operaţia de semifabricare, semifabricatele sunt supuse unor
operaţii pregătitoare în vederea prelucrării mecanice ulterioare.
1.8.1. Pregătirea semifabricatelor laminate
Ca operaţii pregătitoare pentru semifabricatele laminate se folosesc:
debitarea, îndreptarea, cojirea.
a) Debitarea se face în scopul pregătirii semifabricatului la lungimea
necesară. În cazul debitării barelor laminate pentru prelucrarea pe
strunguri revolver sau automate, lungimea debitată trebuie să fie un
multiplu al lungimii piesei finite, plus adaosul de prelucrare frontal.
Debitarea barelor laminate se poate face prin: aşchiere (cu ferăstraie
mecanice circulare, alternative sau cu panglică), prin forfecare, cu flacără
oxiacetilenică, prin metode electrice. O metodă destul de des utilizată la
debitarea barelor cu diametre mici şi mijlocii este cea cu discuri abrazive.
b) Îndreptarea semifabricatelor laminate este necesară întrucât
semifabricatele curbe sau strâmbe creează dificultăţi la prelucrarea pe
25
maşini-unelte. În funcţie de felul producţiei şi de posibilităţile locului de
muncă, îndreptarea se face prin una din următoarele metode :
- îndreptarea între vârfurile strungului,
- îndreptarea la prese,
- îndreptarea la maşini de îndreptat şi retezat,
- îndreptarea la maşini de calibrat şi retezat.
Îndreptarea pe maşini de îndreptat şi calibrat se face pentru ca în
afară de îndreptarea şi calibrarea barelor să se obţină şi o
microgeometrie mai bună a suprafeţelor. Pentru îndreptare bara se trece
prin trei perechi de role hiperboloidale 1, 2, 3 (fig.1.9), aşezate înclinat,
realizând astfel şi avansul barei.
Fig.1.9. Schema maşinii de îndreptat şi calibrat
1 2 3 4
(1,2,3 role hiperbolice de îndreptat, 4, filiera de calibrat)
Precizia de îndreptare pe astfel de maşini este de 1...2 mm la 1 m
lungime pentru bare brute şi de 0,1...0,2 mm la 1m pentru bare
degroşate în prealabil. Prin acest procedeu se pot îndrepta bare cu
diametrul între 15...80 mm.
c) Cojirea barelor laminate se face pe maşini speciale de cojit,
prevăzute cu cuţite rotitoare. Scopul operaţiei de cojire este de a
îndepărta crusta formată la laminare, sau stratul de material
decarburat la laminare.
26
1.8.2. Pregătirea semifabricatelor turnate
După turnare semifabricatele trebuiesc pregătite pentru operaţiile
următoare de prelucrare. Pregătirea constă în:
- tăierea maselotelor şi a reţelelor de turnare,
- ajustarea bavurilor,
- curăţirea suprafeţelor.
Tăierea maselotelor şi a reţelelor de turnare, la piesele din oţel se
face cu flacără oxiacetilenică, iar la piesele din fontă prin rupere.
Ajustarea bavurilor se face cu ajutorul dălţilor manuale sau
pneumatice, respectiv, la piese mici, pe polizoare statice.
Curăţirea se poate face cu perii de sârmă, prin tobare, prin sablare cu
aer comprimat, cu alice sau nisip, sablare cu proiectare de alice, sablare
hidraulică.
Curăţirea prin tobare se face în tobe cilindrice sau prismatice, în care
pe lângă piesele care trebuie curăţate se introduc şi bucăţi mici de fontă
albă.
1.8.3. Pregătirea semifabricatelor matriţate Pentru prelucrarea mecanică prin aşchiere care urmează a se aplica
pieselor matriţate, acestea se supun unei operaţii pregătitoare care
constau în:
- debavurare,
- curăţire,
- îndreptare,
- tratament termic,
- calibrare.
Debavurarea constă în aceea că piesa matriţată se aşează într-o
matriţă care are o muchie tăietoare corespunzătoare conturului piesei
matriţate. Operaţia de debavurare se poate face la cald sau la rece.
27
Curăţirea pieselor matriţate are ca scop îndepărtarea arsurilor şi a
defectelor superficiale. Operaţia se poate realiza prin tobare, sablare,
decapare, etc. Curăţirea în tobe se recomandă pentru piese mici sau
mijlocii a căror masă nu depăşeşte 5...6 kg. Curăţirea cu jet de granule
se foloseşte pentru piese mici şi mijlocii, cu masa până la 10 kg.
Decaparea se face pentru a îndepărta arsurile, oxidările, de pe suprafaţa
pieselor, pe cale chimică.
Îndreptarea. În timpul procesului tehnologic de matriţare, debavurare,
tratament termic, piesele pot să capete deformări inadmisibile pentru
prelucrările mecanice ulterioare şi este necesară îndreptarea, care se
poate realiza la cald sau la rece.
Tratamentul termic se aplică în scopul de a reduce tensiunile interne
după matriţare, de a îmbunătăţi prelucrabilitatea prin aşchiere.
28
CAPITOLUL 2
CALITATEA PRODUSELOR, ASIGURAREA CALITĂŢII ÎN PROCESUL DE FABRICAŢIE
2.1. Sarcinile asigurării calităţii în fabricaţie
Produsele fabricate trebuie să funcţioneze pe baza unor prescripţii în
diferite condiţii. Aceste prescripţii pot fi satisfăcute numai de produse
executate la o calitate corespunzătoare.
Noţiunea de calitate poate fi definită în mai multe feluri. Una dintre
definiţiile cele mai complexe constă în aceea că "un produs sau un
serviciu este de calitate bună dacă satisface pretenţiile consumatorului,
dar totodată asigură şi un beneficiu modest producătorului". Pe lângă
aceasta, calitatea este şi o problemă de drept: modul în care sunt
respectate prescripţiile din standarde, din documentul de garanţie,
protecţia consumatorului, etc.
În ansamblu pretenţiile privind calitatea unui produs se definesc prin
următoarele elemente caracteristice :
- prescripţii dimensionale şi de funcţionalitate,
- prescripţii referitoare la durata de viaţă a produsului şi la siguranţa în
funcţionare,
- clasele de precizie, trepte de calitate, grade de securitate, etc.,
- costul proiectării produsului şi a pregătirii fabricaţiei,
- condiţiile de fabricaţie,
- condiţiile de service,
- consumuri energetice,
- protecţia mediului.
29
Aspectele legate de calitate se pot grupa în patru componente
principale (fig.2.1).
MARKETING
INTEGRITATE PROFESIONALĂ
COMPETENTA
PROMPTITUDINE
PIESE DE SCHIMB
MENTENABILITATE
FIABILITATE
CONDUCERE
MANOPERĂ
SPECIFICATII TEHNOLOGICE
PROIECTARE
SERVICE-ULUI
CONCEPŢIEI
CALITATE
DE CONFORMANŢĂ CALITATE
CALITATEA
DISPONIBILITATE
CALITATEA
Fig.2.1. Componentele calităţii
Celor de mai sus li se adaugă preţul: cât este dispus să plătească
beneficiarul pentru obţinerea produsului sau serviciului dorit.
Pe plan internaţional noţiunile de bază referitoare la calitatea
produselor sunt reglementate prin normele ISO-8402.
2.2. Elementele de bază ale asigurării calităţii Problemele calităţii trebuie abordate într-o viziune globală, începând
cu etapele iniţiale de pregătire a fabricaţiei şi terminând cu urmărirea în
exploatare a produsului (fig.2.2).
În funcţie de etapele parcurse, obiectivul controlului de calitate, se
schimbă îmbrăcând aspecte caracteristice.
Astfel, controlul în concepţie implică stabilirea specificaţiilor necesare
realizării calităţii prin aspectele costurilor, performantelor, fiabilităţii şi
securităţii în funcţionare, în funcţie de pretenţiile pieţei. Marketingul
stabileşte tema de proiectare, şi condiţiile de livrare şi exploatare.
30
Controlul în faza de recepţie la furnizor are ca obiectiv admiterea doar
a acelor materiale şi componente ce corespund specificaţiilor, punând
accent pe responsabilitatea furnizorilor.
CLIENT
STUDII SPECIALE -METROLOGIE - FIABILITATE
Marketing
Concepţie constructivă
Inginerie tehnologică
Aprovizionare
Recepţie furnituri
Execuţie şi montaj
Verificare produs finit
Ambalare şi livrare
Instalare şi service in garanţie
Exploatare
Controlul concepţiei
Controlul de
recepţie la
furnizor
Controlul
produsului şi producţiei
Urmărire in exploatare
Piese de schimb
Service post garanţie
Fig.2.2. Treptele controlului total al calităţii
Controlul producţiei şi a produsului se efectuează în scopul prevenirii
şi detectării abaterilor de la calitatea cerută astfel încât să se producă
numai piese conforme şi beneficiarul să obţină produsele la nivelul
calitativ dorit.
Controlul calităţii este dirijat spre următoarele etape :
31
- fabricaţia reperelor şi componentelor,
- montaj,
- verificări funcţionale,
- ambalare şi livrare,
- service.
Procesul complex de asigurare a calităţii se realizează prin sisteme de
asigurare a calităţii. În construcţia de maşini din România s-a instituit din
anul 1981 sistemul de asigurare a calităţii SAC, care acoperă toate
activităţile legate de asigurarea calităţii pe întregul ciclu de elaborare şi
exploatare a produsului (fig.2.3). Ulterior a apărut ISO 9000, care prin
bucla calităţii sintetizează toate aspectele legate de aceasta. Acest
sistem este introdus la noi în tară prin Hotărârea de Guvern Nr. 167/
06.04.1992.
Printre altele acest standard stabileşte un limbaj comun între
producător şi beneficiar, cât şi metodologia de verificare a calităţii în
diferitele etape.
2.3. Asigurarea calităţii în faza de proiectare a procesului tehnologic
În cadrul procesului tehnologic de fabricaţie au loc următoarele
procese:
- procese dinamice,
- procese termice,
- procese cinematice (de deplasare relativă a diferitelor elemente),
- procese de modificare a formei,
- procese de uzură,
- procese de dirijare, de conducere .
Ca rezultat final al acestor procese apare produsul finit şi deşeurile.
Din punctul nostru de vedere ne interesează în primul rând produsul, dar
nu trebuie neglijat şi deşeurile fiindcă ele poluează mediul şi reprezintă
din ce în ce mai mult o problemă vitală a producătorilor.
32
Temă
Proiect prototip
Execuţie şi probe de execuţie
Proiect serie
Proiectare tehnologică
Conservare, ambalare, livrare
Aprovizionare
Fabricaţie curentă
Realizare pregătire fabricaţie
Execuţie şi probe serie zero
Exploatare (consum)
Banca de
date
Banca de
date
Perfecţionare tehnologie
Perfecţionare produs
Urmărire in exploatare
Urmărirea fabricaţiei
- Avizări - acţiuni cu termen scurt
- acţiuni pe termen lung Flux
informaţii - Certificări
Fig. 2.3. Schema ciclului de dezvoltare produs în fabricaţia de serie
33
Produsul trebuie să corespundă prescripţiilor din desenele de definire
şi din caietele de sarcini. Modul în care produsul şi elementele sale
corespunde prescripţiilor se numeşte precizie.
În continuare ne vom ocupa numai de precizia de prelucrare, ca
element esenţial al asigurării calităţii.
Pentru ca proiectantul de proces tehnologic să poată elabora un
proces care să asigure prescripţiile de calitate el trebuie să cunoască:
- erorile posibile ale semifabricatelor,
- sursele de erori la prelucrările prin aşchiere,
- erorile posibile ale mişcărilor relative dintre scule şi semifabricat,
- posibilităţile de apariţie a erorilor cumulate.
Precum s-a arătat anterior, asigurarea calităţii unui produs trebuie
demarată încă din faza de proiectare a procesului tehnologic, apoi
continuată în timpul fabricaţiei şi al exploatării.
Calitatea fabricaţiei pieselor componente ale unui produs este
determinată în principal de precizia de formă, dimensională şi de calitate
a suprafeţei.
2.3.1. Erorile semifabricatelor
Organele de maşini de regulă sunt formate din corpuri geometrice
regulate şi neregulate. Rolul procesului tehnologic constă în prelucrarea
suprafeţelor funcţionale cât şi celor care definesc poziţia reciprocă a
piesei în ansamblu şi uneori a celor care determină aspectul piesei.
Principalele erori posibile ale semifabricatelor sunt:
- erori dimensionale,
- erori de poziţie reciprocă a suprafeţelor,
- erori de formă,
- fisuri,
- neuniformitatea structurii şi a durităţii,
- erori de rugozitate.
34
De mărimea posibilă a acestor erori se ţine cont la calculul adaosurilor
de prelucrare şi la stabilirea poziţionării semifabricatului în sistemul
tehnologic.
2.3.2. Influenţa diferiţilor factori asupra preciziei de prelucrare
Precizia unei piese, prelucrată în mai multe operaţii şi faze, depinde
pe de o parte de influenţa unor factori care acţionează în timpul
prelucrării la aşezarea curentă, iar pe de altă parte de influenţa unor
factori care au apărut în timpul prelucrărilor anterioare.
Factorii principali aferenţi prelucrării curente sunt :
- erorile cinematice ale deplasărilor relative ale subansamblelor
maşinii-unelte,
- erorile sculelor, dispozitivelor şi chiar a verificatoarelor,
- uzura dimensională a sculei aşchietoare,
- deformaţiile elastice ale elementelor sistemului tehnologic,
- deformaţiile termice ale elementelor sistemului tehnologic,
- tensiunile interne produse de forţele de aşchiere sau de deformare,
- erorile de reglare ale maşinii-unelte,
- vibraţiile care apar în timpul procesului de prelucrare,
- erorile de bazare şi instalare a semifabricatului.
Dintre factorii care au apărut în timpul prelucrării precedente şi
influenţează precizia de prelucrare în prelucrarea curentă sunt:
- variaţia adaosului de prelucrare,
- erorile de formă şi poziţie ale piesei (conicitate, ovalitate, ondulaţii,
excentricitate, etc.),
- tensiunile interne introduse la prelucrările precedente.
La elaborarea procesului tehnologic, tehnologul trebuie să ţină cont de
posibilitatea de apariţie a acestor erori. În acest sens, procedează la o
corectă stabilire a: adaosurilor de prelucrare, a numărului de faze şi
operaţii, a felului operaţiilor de prelucrare şi a celor de control.
35
CAPITOLUL 3
ELEMENTE DE TEORIA AŞCHIERII
3.1. Introducere Cea mai mare parte a pieselor din construcţia de maşini de uz
general, se prelucrează prin aşchiere, întrucât acest procedeu asigură
realizarea cea mai fidelă a pretenţiilor de calitate dimensională şi de
rugozitate a pieselor.
Aşchierea este o metodă de prelucrare prin îndepărtare de material în
cadrul căreia, prin utilizarea unei scule corespunzătoare se îndepărtează
pe cale mecanică porţiuni de material de pe semifabricat, denumite
aşchii.
3.2. Elementele procesului de aşchiere Pe baza definiţiei de mai sus, în procesul de aşchiere participă trei
elemente:
- P- piesa, respectiv semifabricatul,
- S- scula,
- A - aşchia.
Pentru ca scula să poată îndepărta surplusul de material de pe
semifabricat, este necesară o mişcare relativă între ele, care se
realizează cu viteza de aşchiere v.
Viteza de aşchiere este drumul parcurs de tăiş în unitatea de timp pe
suprafaţa care se prelucrează (fig.3.1). Se măsoară de obicei în m/min.
36
Fig.3.1. Schema procesului de aşchiere
Secţiunea instantanee a aşchiei se află într-un plan perpendicular pe
direcţia vitezei de aşchiere. Aria secţiunii aşchiei :
A = b·h [ mm2] (3.1)
Parametrul care defineşte productivitatea aşchierii este volumul de
material îndepărtat în unitatea de timp :
V1 = A·v [mm3/min] (3.2)
Cazul tipic al prelucrărilor prin aşchiere este strunjirea longitudinală
(fig.3.2).
37
Fig.3.2. Parametrii strunjirii longitudinale
În cazul strunjirii, care face parte din categoria aşchierii complexe, pe
lângă parametrii definiţi în cazul aşchierii libere (v.fig.3.1), apar următorii
parametri:
n - turaţia semifabricatului [ rot/min],
t - adâncimea de aşchiere [mm],
s - avansul [mm/rot],
vf - viteza de avans [mm/min].
Complexul de parametrii v, n, vf, s, t este denumit parametrii cinematici
ai procesului de aşchiere. Dacă se notează cu d - diametrul suprafeţei
prelucrate, atunci între diferiţi parametri cinematici se pot scrie relaţiile:
A = b·h = s·t (3.3)
vf = n·s (3.4)
v = π·d·n (3.5)
3.3. Geometria sculei aşchietoare Pentru ca scula să poată îndepărta straturi de material de pe
semifabricat, partea sa activă trebuie formată în mod corespunzător.
38
Geometria muchiei aşchietoare se poate defini cel mai bine cu ajutorul
cuţitului de strung (fig. 3.3).
Fig.3.3. Geometria muchiei aşchietoare
În primul rând să definim suprafeţele active :
- Suprafaţă de degajare - este suprafaţa pe care se îndepărtează
aşchiile desprinse;
- Suprafaţă de aşezare, este acea suprafaţă a sculei care este în
contact cu suprafaţa prelucrată a piesei;
- M - muchia aşchietoare este intersecţia dintre suprafaţa de degajare
şi suprafaţa de aşezare.
Unghiurile de aşchiere ale sculei, definite într-un plan perpendicular pe
suprafaţa de aşchiere, sunt:
γ - unghiul de degajare, este unghiul format între suprafaţa de
degajare şi planul perpendicular pe suprafaţa prelucrata ( denumit plan
de bază);
α - unghiul de aşezare principal - unghiul format între suprafaţa de
aşezare principală a sculei şi planul tăişului principal;
β - unghiul de ascuţire principal, este unghiul dintre faţa de degajare şi
faţa de aşezare principală;
39
Din definirea celor trei unghiuri de mai sus, rezultă:
α + β + γ = 90º
Diferitele suprafeţe şi muchii ale sculei se pot vedea clar în
reprezentarea 3D din figura 3.4.
Fig.3.4. Reprezentarea în spaţiu a părţii active a cuţitului
Unghiurile de poziţie, ale cuţitului se definesc în vederea de sus
(fig.3.5). În această vedere definim următoarele unghiuri:
Fig.3.5. Unghiurile de poziţie ale cuţitului
40
κ - unghiul de atac principal, este unghiul dintre proiecţia muchiei de
aşchiere principale şi direcţia mişcării de avans vf,
κ1 - unghiul de atac secundar, este unghiul dintre proiecţia muchiei de
aşchiere secundare şi direcţia mişcării de avans,
ε - unghiul la vârf, este unghiul dintre proiecţiile muchiei principale şi a
celei secundare pe planul de bază,
rε - raza la vârful sculei este raza de racordare a vârfului sculei. Din
punct de vedere al analizei geometrice a procesului de aşchiere, această
porţiune a tăişului se consideră ca o parte distinctă.
3.4. Formarea aşchiilor În timpul procesului de aşchiere la pătrunderea în material scula
realizează mai întâi o deformare elastică, apoi una plastică şi numai după
acestea are loc ruperea aşchiei (fig.3.6).
Cercetările efectuate pe materiale rigide au
scos în evidenţă faptul că în faţa suprafeţei de
degajare are loc o alunecare de material
(fig.3.7). Direcţia de deformare închide unghiul ω
cu suprafaţa prelucrată.
Fig.3.6. Etapele formării aşchiei
41
Se poate observa din figură că grosimea h1 a aşchiei este mai mare
întotdeauna decât grosimea t a stratului îndepărtat. Raportul lor
reprezintă coeficientul de comprimare plastică a aşchiei: 1htk1
<=
Fig.3.7. Deplasarea elementelor de aşchie în lungul feţei de degajare.
Presiunea specifică de aşchiere este cu atât mai mică cu cât acest
raport este mai aproape de 1.
Valoarea unghiului ω şi a coeficientului de comprimare k depind de:
caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat, viteza de aşchiere,
unghiul de degajare a cuţitului, mediul de răcire, etc. În funcţie de aceşti
parametri poate apare una din cele trei forme caracteristice de aşchiei
(fig.3.8).
Fig. 3.8. Diferite tipuri de aşchii :
a) aşchii de rupere, b) aşchii în trepte, c) aşchii de curgere
42
Aşchiile de rupere apar la prelucrarea materialelor rigide. Cele în
trepte apar la prelucrarea materialelor relativ plastice, aşchiate cu viteză
mică. Aşchiile de curgere apar la prelucrarea materialelor puţin rigide cu
viteză ridicată.
Un fenomen interesant este cel al depunerii adaosului pe tăiş. Dacă
se examinează partea activă a unui cuţit cu care s-a lucrat, se observă
uneori pe faţa de degajare, în apropierea tăişului o mică bucăţică de
metal care s-a sudat pe cuţit, sub acţiunea temperaturii şi a apăsării mari
din timpul aşchierii. Acesta este adaosul pe tăiş (fig.3.9). El apare în
anumite condiţii de aşchiere a metalelor tenace şi nu apare la prelucrarea
metalelor fragile.
Duritatea tăişului de adaos
este de 2,5... 3 ori mai mare
decât duritatea materialului
prelucrat. Datorită acestui fapt,
tăişul de adaos are şi el
proprietatea să aşchieze
metalul de bază.
Fig.3.9. Tăişul de adaos al cuţitului
Un alt fenomen însoţitor al aşchierii este ecruisarea stratului
superficial. Datorită apăsării de aşchiere, stratul de la suprafaţa piesei se
comprimă şi îşi măreşte rezistenţa mecanică. Această mărire a rezistenţei
mecanice are loc până la o oarecare adâncime şi este însoţită de mărirea
durităţii metalului. Fenomenul acesta de creştere a durităţii stratului de la
suprafaţă se numeşte ecruisare de suprafaţă. Nu toate metalele se
ecruisează în aceeaşi măsură, deoarece ecruisarea depinde de
capacitatea materialului de a se deforma plastic. Oţelul moale, aluminiul şi
cuprul ecruisează puternic. Oţelurile dure se ecruisează mult mai puţin,
fiind mai puţin deformabile plastic. Fonta nu se ecruisează de loc.
43
3.5. Forţa de aşchiere şi componentele ei Pentru desprinderea aşchiilor şi învingerea frecărilor trebuie
dezvoltate anumite forţe. Forţa de aşchiere în general este o forţă
spaţială. În practică forţa de aşchiere se descompune în cele trei direcţii
ale mişcărilor relative (fig.3.10).
Fig.3.10. Componentele forţei de aşchiere
- componenta orientată în direcţia mişcării principale este forţa
principală de aşchiere Fz,
- componenta orientată în direcţia mişcării de avans este forţa de avans Fx,
- componenta orientată în direcţia mişcării de apropiere (pătrundere)
este forţa de respingere Fy.
Raportul componentelor Fx şi Fy depinde de mărimea unghiului de
atac principal χ:
χtgFF
y
x = (3.6)
Pentru toate cazurile se poate scrie :
2z
2y
2x FFFR ++= (3.7)
Forţa principală de aşchiere este proporţională cu secţiunea aşchiei:
Fz = p·A = p·a·b = p·s·t [N], (3.8)
unde p este apăsarea specifică de aşchiere măsurată în N/mm2.
44
Componentele forţei rezultante produc momente de torsiune şi de
încovoiere, solicitări axiale şi transversale pentru sculă şi piesă. Pentru
momentul de torsiune (de aşchiere) şi pentru puterea de aşchiere
influenţa cu cea mai mare pondere o exercită forţa principală de aşchiere:
Nm][2dFM z ⋅= (3.9)
şi W][60
vFP z ⋅= (3.10)
3.6. Influenţa diferiţilor factori asupra forţei de aşchiere Factorii care influenţează asupra forţei de aşchiere se pot împărţi în
două grupe (fig.3.11):
Factori primari Factori secundari
Materialul semifabricatului KFz
α,γ, χ
Geometria muchiei
Avans s
v Viteza de aşchiere
Adâncimea de aşchiere t
Forţa
de
aşch
iere
, Fz
u Uzura sculei
Fig.3.11. Influenţa diferiţilor factori asupra forţei de aşchiere
- în grupa factorilor primari intră cei care au o influenţă hotărâtoare
asupra forţei. Aici intră: avansul (grosimea aşchiei), adâncimea de
aşchiere (lăţimea aşchiei) şi materialul semifabricatului. Aceşti factori în
formula forţei figurează ca funcţii independente,
- în grupa factorilor secundari intră acei factori a căror influenţă se ia
în considerare prin factori de corecţie. Aici intră: geometria muchiei
aşchietoare, viteza de aşchiere, uzura sculei, etc. Aceşti factori se
caracterizează printr-o influenţă mai puţin semnificativă asupra forţei.
Astfel pentru determinarea forţelor de aşchiere se folosesc relaţii de
forma :
45
(3.11) Fzyx
Fzz kstCF FzFz ⋅⋅⋅=
Grafic influenţa diferiţilor factori asupra forţelor de aşchiere poate fi
reprezentată prin diagramele din figura 3.12.
Fig.3.12. Influenţa diferiţilor factori asupra forţelor de aşchiere
Interdependenţa dintre adâncimea de aşchiere t şi forţa principală de
aşchiere Fz este aproximativ liniară (fig.3.12,a).
46
Interdependenta dintre avansul s şi forţa principală de aşchiere este
exponenţial crescătoare (fig.3.12,b). Astfel pentru un avans de două ori
mai mare nu este necesară o forţă dublă. Aceasta se explică prin faptul
că deşi pentru apăsarea materialului la un avans de două ori mai mare ar
fi nevoie de o forţă de două ori mai mare, forţa de tăiere a materialului
deja deformat este mai mică.
Proprietăţile materialului prelucrat (duritatea, rezistenţa, structura, etc.)
influenţează hotărâtor asupra valorilor apăsărilor de aşchiere, deşi nu
toate dependenţele au putut fi modelate prin relaţii certe. Cuprinderea
acestor factori într-o singură diagramă nu este posibilă. În figura 3.12, c
s-a reprezentat interdependenţa dintre rezistenţa la rupere a materialului
şi forţa de aşchiere.
Viteza de aşchiere - la unele materiale - influenţează în mod hotărâtor
forţa de aşchiere. În figura 3.12,d s-a reprezentat interdependenţa dintre
viteza şi forţa de aşchiere în cazul prelucrării oţelului. Din diagramă se
observă că forţa scade cu creşterea vitezei. În ansamblu influenţa vitezei
este între 10...20 %
Geometria sculei influenţează prin unghiul de degajare, raza la vârf,
unghiul de atac, etc.
- prin creşterea unghiului de degajare scade forţa de aşchiere
(fig.3.12,e) întrucât prin aceasta scade energia necesară deformaţiei,
- prin creşterea unghiului de aşezare, scade forţa de aşchiere, la
început pronunţat iar apoi după anumită valoare rămâne constantă
(fig.3.12,f),
- prin creşterea razei la vârf rε creşte forţa de aşchiere (fig.3.12,g).
Creşterea forţei este cauzată de faptul că prin creşterea razei scade
grosimea medie a aşchiei.
Uzura sculei conduce de obicei, la creşterea forţei, deoarece creşte
suprafaţa de frecare dintre sculă şi semifabricat.
Între cele trei componente ale forţei de aşchiere există următoarele
interdependenţe aproximative:
47
zx F81F ⋅= , zy F
31F ⋅= (3.12)
S-a constatat experimental, că apăsarea specifică de aşchiere scade
odată cu creşterea grosimii aşchiei (fig.3.13). Această interdependenţă
de regulă este după o lege hiperboloidală, de aceea în reprezentarea la
scară logaritmică din figura.3.13 apare linia dreaptă.
Fig.3.13.Interdependenţa dintre grosimea medie a aşchiei şi apăsarea
specifică de aşchiere 3.7. Durabilitatea sculei aşchietoare Precum s-a mai evidenţiat, în timpul aşchierii, scula se uzează. Uzura
este cauzată în principal de frecarea şi variaţiile de temperatură din zona
activă. Dacă starea de uzură a sculei este prea pronunţată ea trebuie
reascuţită.
Pierderea capacităţii de aşchiere
este pusă în evidenţă prin apariţia de
scântei, suprafaţa de aşchiere mai
rugoasă şi cu pete strălucitoare pe
piesa prelucrată.
Fig.3.14. Diferitele tipuri de uzură
48
Timpul între două reascuţiri ale sculei este denumit durabilitatea
tăişului -T [min].
La sculele aşchietoare se disting două feluri de uzuri: uzură pe faţa de
aşezare şi uzură pe faţa de degajare (fig. 3.14). Uzura sub formă de
crater pe faţa de degajare este provocată de frecarea dintre aşchie şi
aceasta suprafaţă, iar uzura pe faţa de aşezare este provocată de
frecarea dintre suprafaţa prelucrată şi faţa de aşezare a sculei.
Prima categorie însoţeşte totdeauna cea de pe faţa de aşezare şi de
multe ori la prelucrarea materialelor tenace este neglijabilă. Din acest
motiv, în practică starea de uzură a sculei de regulă se defineşte în
funcţie de uzura pe faţa de aşezare. Evoluţia uzurii pe faţa de aşezare
se poate observa pe figura 3.15.
Se poate remarca faptul că după o uzură pronunţată care apare la început,
evoluţia uzurii este lentă şi apoi la un anumit moment din nou creşte vertiginos.
Acestor trei faze le corespund cele trei etape ale uzurii: uzura iniţială, uzura
proporţională şi uzura accentuată (catastrofală). Durabilitatea sculei se stabileşte
la limita superioară a uzurii proporţionale.
Fig. 3.15. Variaţia în timp a uzurii pe faţa de aşezare
49
Între durabilitatea sculei şi viteza de aşchiere există relaţia:
m1
v
vC
T ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= , (3.13)
unde :
Cv este coeficientul durabilităţii. El depinde de: felul materialului
prelucrat, felul şi geometria sculei, lichidul de aşchiere, etc.
m - exponentul durabilităţii, care de asemenea depinde de perechea
de materiale sculă - piesă.
3.8. Procedee de prelucrare prin aşchiere Formarea pieselor prin aşchiere se poate realiza prin mai multe
procedee. Diferitele procedee de prelucrare se definesc în funcţie de
poziţia şi mişcările relative dintre sculă şi semifabricat.
Procedeul de aşchiere cel mai des utilizat este strunjirea (fig.3.16). În
cazul strunjirii mişcarea principală este de rotaţie executată de către
semifabricat, iar cele secundare sunt de translaţie - executate de către
sculă. Scula este de tip monotăiş.
Fig.3.16. Mişcările relative în cazul strunjirii
50
În cazul rabotării şi al mortezării atât mişcarea principală cât şi cele
secundare sunt de translaţie. Astfel în cazul rabotării longitudinale
mişcarea principală este executată de către semifabricat fixat pe masa
maşinii (fig.3.17) iar mişcările secundare sunt executate de către sculă.
Fig.3.17. Mişcările relative în cazul rabotării longitudinale
În cazul rabotării transversale (fig.3.18,a) şi al mortezării (fig.3.18,b)
mişcarea principală de translaţie este executată de către sculă iar
mişcările secundare de către semifabricat.
Fig.3.18. Rabotarea transversală (a) şi mortezarea (b)
51
În cazul burghierii mişcarea principală este de
rotaţie şi este executată de regulă de către sculă,
iar mişcarea secundară de translaţie este
executată tot de către sculă (fig.3.19). În cazul
când burghierea se execută pe strung sau pe
centre de prelucrare mişcarea principală va fi
executată de către semifabricat şi doar cea
secundară de avans de către sculă.
Fig. 3.19. Burghierea
În cazul frezării mişcarea principală este de rotaţie şi este executată
de către sculă, care este de tip multităiş-regulată. Mişcările auxiliare sunt
executate de către semifabricat. Se deosebesc două variante ale frezării:
frezarea cilindrică (fig.3.20,a) şi frezarea frontală (fig.3.20,b).
În cazul frezării cilindrice contactul dintre sculă şi semifabricat are loc
pe partea cilindrică a frezei. Forma suprafeţei prelucrate este determinată
de către generatoarea frezei care poate fi rectilinie sau profilată. În cazul
frezării frontale muchiile frontale ale sculei sunt în contact final cu
semifabricatul.
Fig.3.20. Frezarea
O altă categorie de prelucrări este rectificarea care se realizează cu
scule multităiş neregulată. În cazul prelucrărilor prin rectificare mişcarea
52
principală de rotaţie este executată de către scula abrazivă, iar mişcările
auxiliare de către sculă sau semifabricat. Se deosebesc trei metode de
rectificare: cilindrică exterioară, plană şi cilindrică interioară (fig.3.21).
Fig.3.21. Rectificarea
a) exterioară, b) plană, c) interioară
Spre deosebire de procedeele de prelucrare cu scule cu muchii
regulate, în cazul rectificării viteza de aşchiere este mult mai mare
(25...40 m/s). Durabilitatea muchiilor este mai redusă, iar reascuţirea se
realizează prin îndreptarea periodică a suprafeţei active a discului, de
regulă cu o sculă auxiliară cu diamant. Această operaţie de îndreptare se
numeşte diamantare.
3.9. Calitatea suprafeţelor Funcţionalitatea şi durata de funcţionare a maşinilor şi echipamentelor
depinde în mare măsură de calitatea suprafeţelor în contact. După orice operaţie de prelucrare prin aşchiere (rabotare, frezare, strunjire, rectificare) rămân pe suprafeţele pieselor o serie de asperităţi sau neregularităţi caracterizate prin ridicături sau adâncituri de formă şi mărime foarte variate, care depind de felul operaţiei de prelucrare, de regimul de aşchiere, de natura materialului piesei, etc. Acest complex de neregularităţi se numeşte stare a suprafeţei.
Starea suprafeţelor unei piese poate fi definită prin caracteristicile care
exprimă starea geometrică şi starea fizico-chimică a suprafeţelor
53
respective. Starea geometrică a suprafeţelor este caracterizată de
abaterile geometrice ale piesei reale în raport cu cea definită geometric
prin documentaţia tehnică de execuţie.
Starea fizico-chimică a suprafeţelor este definită de caracteristicile
fizico-chimice ale stratului superficial al piesei respective.
Rugozitatea suprafeţei este evidenţiată prin reprezentarea geometrică
a formei microneregularităţilor suprafeţei.
În afară de rugozitate, suprafeţele prelucrate prin aşchiere prezintă şi
abateri sub formă de ondulaţii, adică denivelări periodice, având în
general caracter sinusoidal, care sunt provocate de vibratile periodice ale
sculei şi ale piesei, vibraţii care se generează în procesul de aşchiere.
Rugozitatea unei suprafeţe reprezintă ansamblul micilor neregularităţi,
rămase în urma procesului de prelucrare. Pentru aprecierea rugozităţii
suprafeţei prelucrate trebuie să se cunoască elementele care o
determină. În acest scop, este necesar să se reprezinte profilul
neregularităţilor obţinut prin secţionarea piesei de studiat cu un plan
perpendicular pe direcţia de prelucrare (fig.3.22). Se disting următoarele
profiluri: real, nominal, efectiv.
Fig.3.22. Rugozitatea suprafeţei: 1-suprafaţa nominală; 2- suprafaţa efectivă; 3- profilul nominal; 4- profilul efectiv;
5 - plan de secţionare perpendicular; 6-plan de secţionare oblic.
54
Profilul real este conturul rezultat prin intersecţia suprafeţei reale cu un
plan convenţional definit în raport cu suprafaţa nominală.
Profilul nominal (profilul geometric) este conturul rezultat prin
intersecţia suprafeţei nominale cu un plan convenţional definit în raport
cu aceasta suprafaţă.
Profilul efectiv (profilul măsurat) este conturul rezultat prin intersecţia
suprafeţei efective cu un plan convenţional definit în raport cu suprafaţa
nominală. Parametrii principali care definesc rugozitatea suprafeţelor
sunt: adâncimea medie a rugozităţii, abaterea medie aritmetică a
profilului, înălţimea maximă a neregularităţilor.
Adâncimea medie a rugozităţii în zece puncte Rz este diferenţa între
media aritmetică a ordonatelor celor de mai sus cinci proeminenţe şi a
celor de mai jos cinci goluri ale profilului efectiv măsurate, în limitele
lungimii de bază (fig.3.23).
Fig.3.23.Curba profilului rugozităţii în 10 puncte.
( ) ( )5
RRRRRRRRRRR 10864297531
z++++−++++
= (3.14)
Abaterea medie aritmetică a profilului Ra este valoarea medie a
ordonatelor (y1,y2...yn) ale punctelor profilului efectiv faţă de linia medie a
profilului (fig.3.24). Suma ordonatelor se face fără a ţine seama de
semnul algebric :
55
∫=l
dxy0a l
1R (3.15)
sau aproximativ: n
yni
ii∑
=
== 1aR (3.16)
Între criteriile Ra şi Rz există următoarea relaţie de legătură :
az Rlog97,065,0Rlog += (3.17)
Fig.3.24. Curba profilului rugozităţii:
p - profil efectiv; l - lungime de bază; m - linie medie; e - linie exterioară;
i - linie interioară
În afară de criteriile Ra şi Rz s-a mai admis şi un criteriu secundar Rmax
(înălţimea maximă a neregularităţilor), care reprezintă distanţa dintre linia
exterioară e şi linia interioară i a profilului neregularităţilor.
Determinarea rugozităţii teoretice, are la bază considerentul că vârful
sculei se imprimă pe suprafaţa prelucrată (fig.3.25). Astfel dacă
prelucrarea are loc cu sculă cu geometrie regulată, pe suprafaţa piesei se
obţine un profil geometric periodic, care în cazul strunjirii corespunde cu
profilul axial al suprafeţei elicoidale cu pasul egal cu s.
Rugozitatea este astfel determinată de raza la vârf a sculei, unghiurile de
atac şi avansul axial :
56
εr8
sR2
max = (3.18)
Fig.3.25. Generarea microgeometriei suprafeţei
Din aceasta relaţie se poate observa că rugozitatea creşte cu mărimea
avansului şi scade cu creşterea razei la vârf. Desigur rugozitatea
efectivă diferă de cea teoretică datorită următoarelor elemente
principale:
- în zona de la vârful sculei materialul curge plastic şi astfel apare o
deformare mai mare decât cea teoretică,
- între sculă şi semifabricat în timpul prelucrării există o continuă
mişcare de vibraţie,
- geometria efectivă a sculei diferă de cea teoretică,
- apariţia depunerilor pe tăiş înrăutăţesc rugozitatea.
Asupra rugozităţii mai influenţează:
- viteza de aşchiere, prin creşterea ei scade mărimea rugozităţii,
- materialul semifabricatului, prin creşterea rezistenţei la rupere şi a
durităţii acestuia, scade rugozitatea,
- lichidele de aşchiere au o influenţă pozitivă asupra rugozităţii, fiindcă
micşorează deformaţiile materialului şi reduc frecările.
57
CAPITOLUL 4
TEHNOLOGIA PRELUCRĂRILOR PRIN AŞCHIERE
În funcţie de felul sculei folosite deosebim următoarele două grupe de
prelucrări prin aşchiere:
- prelucrări cu scule cu geometrie regulată,
- prelucrări cu scule cu geometrie neregulată.
În categoria prelucrărilor cu scule cu geometrie regulată intră:
strunjirea, burghierea, frezarea, rabotarea, broşarea, danturarea, etc.
În categoria prelucrărilor cu scule cu geometrie neregulată intră:
rectificarea cilindrică exterioară şi interioară, rectificarea plană, honuirea,
lepuirea, etc.
4.1. Strunjirea Din categoria prelucrărilor cu scule cu geometrie regulată, strunjirea
este cea mai utilizată, prin acest procedeu prelucrându-se de regulă
piese de revoluţie. În timpul strunjirii mişcarea principală de aşchiere este
executată de către semifabricat iar mişcarea de avans de către sculă. De
regulă ambele mişcări sunt continue.
4.1.1. Metode de strunjire Precum s-a menţionat şi anterior, prin strunjire se prelucrează
suprafeţe de revoluţie exterioare şi interioare cu generatoare rectilinie
sau profilată, cât şi suprafeţe plane, degajări sau suprafeţe elicoidale.
Prin utilizarea unor dispozitive speciale, se pot prelucra şi suprafeţe
poligonale sau de altă formă.
În figura 4.1 sunt prezentate principalele operaţii de strunjire.
58
Fig.4.1. Operaţiile caracteristice de strunjire.
59
Din figură se poate observa că diferitele variante de strunjire se
deosebesc prin: - prelucrarea unor suprafeţe exterioare sau interioare,
- direcţia şi sensul mişcării de avans al sculei în raport cu
semifabricatul.
În cazul când mişcarea de avans este paralelă cu axa semifabricatului,
strunjirea este longitudinală, iar atunci când este perpendiculară pe acesta
este cazul strunjirilor transversale. Atunci când muchia aşchietoare a sculei
este profilată avem de-a face cu strunjirea profilată.
Caracteristica comună a diferitelor procedee de strunjire este faptul
că la majoritatea acestora, scula îndepărtează aşchii cu secţiune
constantă. În funcţie de mărimea adaosului de prelucrare, prelucrările se
realizează din una sau mai multe treceri.
Maşinile-unelte pe care se realizează strunjirea sunt caracterizate de
regulă prin cinematică relativ simplă. În majoritatea cazurilor prelucrările
prin strunjire sunt de degroşare sau semifinisare urmând ca finisările să
se realizeze prin rectificare. Pe plan naţional se poate aprecia că peste
40% din totalul maşinilor-unelte sunt strunguri de diferite construcţii:
universale, revolver, frontale, carusel, semiautomate automate, cu
comandă program, etc.
4.1.2.Tipuri de scule utilizate la strunjire În funcţie de felul suprafeţelor care trebuie strunjite, se utilizează
diferite construcţii de cuţite de strung (fig.4.2).
Fig.4.2. Diferite construcţii de cuţite de strung
60
În funcţie de sensul mişcării de avans, deosebim: cuţite pe dreapta -D,
cuţite pe stânga – S şi cuţite neutre – N. Pe figură sunt prezentate numai
cuţitele pe dreapta şi cele neutre. Cuţitele pe stânga sunt imaginile în
oglindă a celor pe dreapta. Tipul sculei se alege în funcţie de felul
prelucrării, caracteristicile materialului care trebuie prelucrat, accesibilitatea
la zona de lucru, cât şi complexul de factori tehnico-economici.
Materialul părţii active a cuţitelor de strung poate fi: oţel rapid, aliaj
dur, plăcuţe mineralo- ceramice, diamant, nitrură cubică de bor. Cel mai
des sunt utilizate cuţitele cu plăcuţe din aliaj dur fixate prin lipire sau
mecanic pe suport. Acestea reprezintă 60...70 % din totalul cuţitelor de
strung utilizate. Plăcuţele din carburi mecanice se obţin prin presarea şi
sinterizarea pulberilor de carbură de wolfram şi titan, împreună cu
pulberea de cobalt care serveşte drept liant.
Plăcuţele de aliaj dur îşi păstrează duritatea până la 1000-11000C şi
astfel permit viteze de aşchiere de 3-5 ori mai mari decât oţelul rapid.
Oţelurile rapide conţin în afară de carbon, până la 25% adaosuri de
crom, vanadiu şi wolfram, adaosuri care majorează rezistenţa lor la uzură
şi fac să-şi menţină duritatea până la temperaturi de 500- 6000C. Cuţitele
din acest tip de material se utilizează la finisări, strunjiri profilate şi
prelucrarea diferitelor degajări şi teşituri.
4.1.3. Fixarea semifabricatelor în vederea strunjirii În vederea realizării diferitelor operaţii de strunjire semifabricatele
trebuiesc instalate în sistemul tehnologic al maşinii-unelte.
În funcţie de raportul l/d şi de felul semifabricatului (laminat, turnat,
matriţat, etc.), fixarea se poate efectua prin următoarele trei metode
(fig.4.3).
- numai în partea dinspre păpuşa fixă, în universal sau platou. Se utilizează
la semifabricate cu l/d ≤ 3...4;
- în universal sau în platou, în partea dinspre păpuşa fixă şi în vârf, în
partea dinspre păpuşa mobilă: 3...4 ≤ l/d ≤ 8...12;
- între vârfuri şi la ambele capete, în cazul semifabricatelor cu l/d> 8...12.
61
diametrulungime
dl= Mod de
prindere Element de
prindere Simbolizarea prinderii
4...3≤dl
Fixare în consola
Universal autocentrant
Fixare în universal
şi sprijinire în vârf
Universal şi vârf de sprijin
12...84...3 <<dl
Fixare între
vârfuri
Vârf fix şi vârf mobil
12...8>dl
Fixare între
vârfuri şi sprijinire în lunetă
Vârf fix şi rotativ şi lunetă
Fig.4.3. Sisteme de prindere la strunjire
Sistemul de prindere trebuie să asigure o fixare sigură şi corectă care
să elimine posibilităţile de aruncare a semifabricatului sau de realizare a
unor piese ovale sau în valuri.
Pentru a asigura suprafeţe de aşezare corespunzătoare la instalare,
acestea trebuiesc pregătite în prealabil. Operaţiile caracteristice în acest
sens sunt :
- planarea şi centruirea;
- strunjirea prealabilă a poţiunii de prindere, sau a porţiunii pe care va
aluneca semifabricatul în lunetă.
62
Planarea constă în îndreptarea prin strunjire sau frezare a
suprafeţelor frontale limitrofe ale semifabricatului în scopul asigurării unei
centruiri coaxiale. Centruirea constă în executarea găurilor de centrare
folosind burghie de centrare de diferite tipuri.
În cazul prelucrărilor pe strunguri cu comandă numerică sau automate
este foarte important să se asigure o instalare corectă a semifabricatului în
sistemul de coordonate al maşinii. În acest sens înaintea primei operaţii de
prelucrare pe asemenea tipuri de utilaje, se prevede o prelucrare a
suprafeţelor de aşezare. Aceeaşi prelucrare este necesară şi pentru
suprafeţele pe care se sprijină piesa în lunete fixe sau mobile.
În figurile 4.4 şi 4.5 sunt prezentate câteva exemple caracteristice de
instalare a semifabricatului la strunjire.
Fig.4.4. Instalarea semifabricatelor pentru piese de tip arbore:
a) fixare în universal autocentrant şi sprijin în vârful din păpuşa mobile;
b) fixare între vârfuri (antrenarea este asigurată de către vârful din păpuşa fixă);
c) fixare între vârfuri cu antrenare prin antrenor frontal cu gheare;
d) fixare între vârfuri cu antrenare prin inimă de antrenare.
63
Fig.4.5. Instalarea semifabricatelor pentru piese de tip bucşe, disc
a) fixare în universal;
b) fixare pe platou cu ajutorul clemelor;
c) fixare în universal şi sprijin în lunetă fixă;
d) fixare pe dorn prin presare axială.
4.1.4. Precizia de prelucrare prin strunjire Precum s-a mai amintit în capitolul 2, precizia prelucrărilor prin
aşchiere se analizează din trei puncte de vedere principale: precizia
dimensională, precizia de formă şi poziţie şi calitatea suprafeţelor.
Precizia de prelucrare în cazul diferitelor operaţii de strunjire este
influenţată în principal de următorii factori :
- imprecizia elementelor sistemului tehnologic MDSP (Maşină - Dispozitiv
- Sculă - Piesă);
- deformaţiile elastice ale elementelor sistemului tehnologic;
- deformaţiile termice ale elementelor sistemului tehnologic;
- uzura sculei aşchietoare;
- vibraţiile din sistemul tehnologic cât şi cele transmise de la utilajele din
vecinătate.
64
Să analizăm influenţa deformaţiilor elastice în cazul diferitelor
scheme de fixare şi prelucrare (fig.4.6). Sub fiecare schemă s-a
reprezentat şi modelul geometric de înlocuire.
Fig.4.6. Erorile de formă cauzate de către deformaţiile elastice ale
semifabricatului.
Astfel, săgeata maximă în cazul modelului din partea stângă a figurii
este:
IEK
lFf z
⋅⋅⋅
=3.
, ( 4.1.)
65
unde : f - este deformaţia maximă a piesei [mm];
l - lungimea semifabricatului în mm,
- forţa principală de aşchiere [N/mmzF 2];
K - coeficient care caracterizează schema de fixare (pentru sprijin
în ambele capete: K = 48, pentru fixare într-un capăt şi sprijin în
celălalt K = 102, pentru fixare numai într-un capăt K = 3);
E – modulul de elasticitate al materialului [N/mm2];
I – momentul de inerţie al secţiunii transversale a piesei [mm4].
Pe baza celor de mai sus, dacă dimensiunea reglată a fost d0, atunci
distanţa probabilă maximă a vârfului sculei faţă de axă este :
fdd
+=22
0max (4.2)
Abaterea dimensională a piesei va fi:
fddd ⋅=−=∆= 20maxδ (4.3)
În ceea ce priveşte rugozitate suprafeţelor realizabile prin strunjire,
domeniul acestora este larg depinzând de condiţiile prelucrării.
Pe baza unor măsurători experimentale detailate, se apreciază că
treptele de precizie respectiv rugozităţile care se pot realiza în mod curent
şi economic prin diferite metode de strunjire sunt cele din tabelul 4.1. Tabelul 4.1
Precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţelor realizabile prin strunjire
Nr.
crt.
Felul prelucrării
Treapta de precizie
Rugozitatea suprafeţei
Adaosul de prelucrare
1. Degroşare IT 11—14 Ra = 25...100µm ap > 2 mm
2. Semifinisare IT 10—11 Ra = 6,3...25 µm ap =1...3 mm
3. Finisare IT 7 - 10 Ra = 0,8...6,3 µm ap = 0,5...1 mm
4. Strunjire de finisare
IT 4—6 Ra = 0,2...0,8µm ap < 0,5 mm
5. Strunjire ultraprecisă
IT 1—3 Ra < 0,1µm ap < 0,1 mm
66
4.2 Burghierea, lărgirea, adâncirea şi alezarea Prin burghiere şi lărgire se realizează suprafeţe interioare cilindrice,
conice, elicoidale, etc. În majoritatea cazurilor aceste suprafeţe sunt de
revoluţie.
4.2.1 Mişcările relative şi principale operaţii de prelucrare a alezajelor
Mişcarea principală de aşchiere este de rotaţie şi poate fi executată
de sculă sau de către piesă (fig.4.7). Mişcarea de avans este orientată
în lungul axei sculei şi de asemenea poate fi executată de sculă sau de
către piesă. Mărimea adâncimii de aşchiere este determinată de
diametrul sculei. Maşinile-unelte pe
care se realizează burghieri sau lărgiri
sunt: maşini de găurit verticale sau
radiale, centre de prelucrare,
strunguri, etc.
Dimensiunile caracteristice ale
alezajelor prelucrate prin burghiere
sau lărgire sunt: diametrul d şi
lungimea l.
Fig.4.7. Mişcările relative la burghiere
În funcţie de raportul acestor doi parametri deosebim următoarele
tipuri de găuri:
scurte : l/d ≤ 0,5 normale : 0,5 < l/d ≤ 3 lungi : 3 < l/d ≤ 10 adânci l/d > 10
Prelucrările care se realizează cu burghiul sunt de două feluri :
burghiere lărgire
67
Burghierea este operaţia în cadrul căreia se execută un alezaj (o gaură) într-un material plin, iar lărgirea este operaţia prin care se măreşte diametrul unei găuri deja existente. Operaţiile caracteristice de burghiere, lărgire, lamare, alezare sunt reprezentate în figura 4.8.
Fig.4.8. Variantele prelucrării alezajelor
68
Centruirea are ca scop realizarea unei suprafeţe care să conducă în
mod corespunzător burghiul la operaţia următoare.
Operaţia caracteristică şi cea mai des utilizată este burghierea. Prin
burghiere se pot realiza găuri în treptele de precizie 11...12, la o
rugozitate a suprafeţelor de Ra = 6,3...12,5 µm.
Găurile cu diametru mai mare de 30 mm, în material plin, se execută
de obicei în două sau mai multe faze, la prima fază burghiul având
diametrul de 0,5...0,7 din diametrul final al găurii. Pentru găurile cu
diametrul peste 15 mm, în treptele de precizie 7...9, după burghiere este
necesară lărgirea şi alezarea.
Locaşurile pentru capetele şuruburilor, respectiv suprafeţele frontale
ale găurilor se prelucrează prin adâncire şi lamare. Aceste operaţii se
execută după burghiere sau lărgire.
Precum s-a menţionat şi anterior operaţia de adâncire constă din
prelucrarea unei porţiuni cilindrice sau conice a unei găuri, coaxial cu o
gaură cilindrică prealabil existentă (de exemplu locaşurile pentru capetele
cilindrice respectiv conice ale şuruburilor). Procesul de aşchiere al unui
dinte poate fi asimilat cu acela al unei rabotări circulare în condiţiile
specifice adâncirii.
Regimul de aşchiere la adâncire are următorii parametri:
- adâncimea de aşchiere:
2)DD(
t 0−= , (4.4)
în care este diametrul găurii cilindrice iniţiale, mm; 0D
- avansul s, mm/rot
- viteza de aşchiere v, m/min.
69
Operaţia de lamare se foloseşte pentru prelucrarea suprafeţelor
frontale ale unor bosaje executate în diferite carcase sau batiuri,
perpendiculare pe axa unei găuri cilindrice prealabil existentă. De obicei,
dinţii lamatorului sunt orientaţi radial şi executaţi din oţel rapid sau aliaj
dur. Regimul de aşchiere este acelaşi ca şi la adâncire.
Găurile obţinute prin turnare sau forjare nu se pot lărgi cu burghiul
întrucât neuniformitatea inevitabilă a adâncimii de aşchiere deviază scula
şi poate conduce la ruperea acesteia. În acest caz prelucrarea se
execută prin strunjire interioară, caracterizată prin faptul că mişcarea
principală de rotaţie este executată de către semifabricat.
Alezarea este operaţia prin care se îndepărtează un strat relativ mic
de material de pe suprafaţa găurii (câteva zecimi de mm) cu o sculă care
are un număr mai mare de dinţi. Operaţia de alezare constă din finisarea
unei găuri cilindrice (sau conice), prelucrată în prealabil cu burghiul sau
lărgitorul. Prin alezare se pot obţine precizii dimensionale de ordinul IT 7-
8 şi rugozităţi Ra= 1,25-1,6 µm. Operaţia de alezare are loc prin
imprimarea unei mişcări elicoidale pentru sculă. Îndepărtarea adaosului
de prelucrare se poate realiza în mai multe treceri.
4.2.2 Scule utilizate la prelucrarea alezajelor
Caracteristica principală a sculelor utilizate la prelucrarea alezajelor
constă în faptul că în majoritatea lor au diametrul exterior identic cu
diametrul interior al alezajului care se prelucrează.
Burghie:
• burghiul de centrare (fig.4.9) se utilizează pentru executarea
suprafeţelor de aşezare la piese de revoluţie, care se prelucrează între
vârfuri, cât şi pentru asigurarea conducerii burghielor elicoidale la
burghierea ulterioară.
70
Fig.4.9. Diferite construcţii de burghie de centrare:
a) fără con de protecţie, b) cu con de protecţie, c) tip R.
Din figură se observă că aceste scule sunt relativ scurte şi la fixare,
de asemenea, lungimea în consolă este redusă pentru a asigura deviaţii
transversale minime. Conul de protecţie de la cele de tip b) asigură
protecţia suprafeţei de aşezare, iar burghiul de centrare de tip R este
caracterizat prin faptul că nu este sensibil la erorile unghiulare inevitabile
dintre vârful de centrare şi suprafaţa de aşezare.
• burghiul elicoidal (fig. 4.10), este scula cea mai des utilizată la
prelucrarea alezajelor. Se fabrică la diametre între 0,2- 100 mm, dar de
regulă, în material plin este indicat să se burghieze numai până la
diametre de 25 mm.
71
Fig. 4.10 Burghiul elicoidal şi părţile sale componente:
a) cu coadă conică, b) cu coadă cilindrică
Corpul burghiului este conic spre spate 1:1000 mm, pentru a
preîntâmpina înţepenirea sa în alezaj. De regulă se execută din oţel
rapid, dar se execută şi cu plăcuţe lipite din carburi metalice. Precum se
poate observa din figură burghiul elicoidal este o sculă cu rigiditate
scăzută, cu care se pot obţine precizii de la IT 12 în sus şi rugozităţi
Ra=25-100 µm. Prin conducerea burghiului cu ajutorul bucşelor de
conducere se pot obţine precizii între IT 10-IT 11.
• burghiul plat (fig. 4.11), are la origine una din cele mai vechi scule
(burghiul ţigănesc sau de fierar). Variantele actuale ale acestor scule sunt
de construcţie rigidă şi se utilizează cu precădere la prelucrarea
alezajelor scurte pe strunguri revolver şi strunguri CNC. Plăcuţa
aşchietoare a burghiului plat poate fi din oţel rapid sau aliaj dur şi permite
realizarea unor alezaje în treptele de precizie IT 8 şi rugozitate Ra=25-50
µm. Se execută între diametre de 25-120 mm. Plăcuţa aşchietore este
conică spre spate 0,1/50.
72
Fig.4.11. Burghiul plat
• burghie cu plăcuţe schimbabile (fig.4.12) au apărut odată cu
dezvoltarea tehnicilor de fabricaţie a sculelor cu plăcuţe schimbabile.
Fig.4.12. Burghiu cu plăcuţă schimbabilă pentru burghiere în plin
Plăcuţa de aliaj dur poate fi triunghiulară, pătrată, sau rombică. La
prelucrarea oţelurilor carbon cu aceste burghie se pot atinge viteze de
73
aşchiere v = 180-320 m/min şi avansuri s = 0,1 - 0,2 mm/ rot. Aceste
tipuri sunt rentabile pentru alezaje cu lungimi între 1,5·d - 2,5·d.
În general sculele utilizate la prelucrarea alezajelor au mai multe tăişuri. Scula caracteristică este burghiul elicoidal a cărui geometrie caracteristică este prezentată în figura 4.13. Pe figură se observă cele două tăişuri principale, tăişul secundar care leagă cele două tăişuri principale şi faţeta elicoidală.
Fig.4.13. Geometria burghiului elicoidal
Notaţiile din figură au următoarele semnificaţii:
- γ- unghi de degajare; - κ – unghi la vârf; - ω– unghiul de pantă al canalelor elicoidale; - α - unghiul de aşezare al tăişului principal;
74
Unghiul de pantă ω este proporţional cu unghiul de degajare γ
maxim – pe diametrul exterior al burghiului. Pe măsură ce ne apropiem
de axă, unghiul de degajare scade, ajungând chiar la valori negative.
Tăişul secundar care leagă cele două tăişuri principale lucrează cu unghi
de degajare negativ pronunţat.
Scula utilizată la lărgire poate fi un burghiu elicoidal sau un lărgitor
(fig.4.14)
Fig.4.14 Construcţia lărgitorului
Se observă că lărgitorul are miezul mult mai gros, ca urmare este
mai rezistent. Spre deosebire de burghiu, poate avea 3 sau mai mulţi
dinţi. Se poate executa cu coadă proprie sau tip cu gaură cu fixare pe
dorn portsculă.
Adâncitoarele de regulă, sunt prevăzute cu cep de conducere (fig. 4.15).
75
Fig.4.15. Diferite construcţii de adâncitoare:
a) cu canal elicoidal deschis, b) cu canal elicoidal de aşchii închis, c) conic
Geometria adâncitorului este ca a unei freze cilindrice frontale, cu
deosebirea că apare unghiul de atac secundar 0≠rκ (fig.4.16).
Fig.4.16. Geometria adâncitorului
76
Operaţia de alezare constă din finisarea unei găuri cilindrice ( sau
conice), prelucrată în prealabil cu burghiul sau lărgitorul. Prin alezare se
pot obţine precizii dimensionale de ordinul IT 7-8 şi rugozităţi Ra = 1,25-
1,6 µm. Prin alezare se îndepărtează un strat relativ subţire de pe
suprafaţa găurii (câteva zecimi de mm), v. tabelul 7.1.
Tabelul 7.1.Valorile recomandate ale adaosului de prelucrare la alezare
Diametrul alezajului, D [mm] Felul materialului prelucrat 2 2...5 5...10 10...20 20
Oţel de construcţie
0,1 0,1...0,2 0,2 0,2...0,3 0,3...0,4
Fontă 0,1 0,1...0,2 0,2 0,2...0,3 0,3...0,4 Oţel inoxidabil 0,1 0,1...0,2 0,2 0,2 0,3 Bronz 0,1 0,1...0,2 0,2 0,2...0,3 0,3 Aluminiu 0,1 0,1...0,2 0,2...0,3 0,2...0,4 0,4...0,5 Alamă 0,1 0,1...0,2 0,2...0,3 0,2...0,4 0,4...0,5
Operaţia de alezare are loc prin imprimarea unei mişcări elicoidale
pentru sculă. Îndepărtarea adaosului de prelucrare se poate realiza în
mai multe treceri
Sculele pentru alezat sunt precise şi pot fi manuale şi mecanice
(fig.4.17 şi fig.4.18).
Fig.4.17 Alezoare manuale: a) fixe, b) reglabile.
77
a) b) c)
Fig.4.18. Alezoare mecanice:
a) cu dinţi înclinaţi, b) cu gaură pentru fixare pe dorn, c) cu tăiş din aliaj dur.
Alezoarele manuale sunt execute cu dinţi drepţi sau elicoidali şi
servesc pentru finisarea găurilor de trecere la care adaosul de prelucrare
este foarte mic. Alezoarele mecanice se folosesc pentru finisarea găurilor
cu diametru mai mare de 10 mm şi la adaosuri de prelucrare ceva mai
mari. Geometria alezorului este reprezentată schematic în figura 4.19.
Fig.4.19. Geometria de aşchiere a alezorului
Precum se poate observa din figură, partea activă a alezorului este
formată din patru părţi :
1. conul de intrare - asigură pătrunderea corectă a sculei, 2. conul de lucru - aşchiază, 3. porţiunea cilindrică de conducere - calibrează, răzuieşte, 4. conul posterior - împiedică înţepenirea.
78
Aşchierea de bază este realizată de muchiile de pe conul de lucru.
Unghiul de atac al acestor muchii are valorile :
- alezoare de mână : κr = 30’-40’
- alezoare scurte de maşină κr =150- 450- la materiale tenace
- alezoare lungi de maşină κr = 40- 50 – la materiale rigide
Pe conul de lucru nu este faţetă, în schimb pe porţiunea cilindrică este
faţetă cu lăţimea de 0,1-0,2 mm.
În cazul alezajelor de diametru mare, în producţia de unicate şi serie
mică, pentru lărgire şi finisare se utilizează bare de strunjit (fig.4.4).
Fig.4.20. Finisarea alezajelor cu bară de strunjit
Precum se observă din figură, barele de strunjit sunt scule
asamblate din mai multe bucăţi şi se caracterizează printr-un preţ de cost
mult mai redus în raport cu lărgitoarele sau alezoarele. Partea
aşchietoare a acestor bare poate fi confecţionată fie din oţel rapid fie din
aliaje dure, sau chiar materiale mineralo-ceramice.
4.2.3 Parametrii regimului de aşchiere la burghiere
- adâncimea de aşchiere :
κ=
sin2dt [mm] (4.5)
79
- grosimea aşchiei :
κ= sin2sa
[mm] (4.6)
- secţiunea aşchiei :
tabaS ⋅=⋅= [mm2] (4.7)
Înlocuind valorile de mai sus se obţine :
[ ]2mm4
sdS ⋅= (4.8)
- viteza de aşchiere , se calculează pentru diametrul maxim:
1000ndv ⋅⋅
=π
[m/min], (4.9)
unde n este turaţia burghiului.
80
CAPITOLUL 5
RABOTAREA , MORTEZAREA ŞI BROŞAREA
5.1. Parametrii rabotării
Rabotarea este un procedeu de prelucrare prin aşchiere la care
mişcarea principală este de regulă rectilinie alternativă, iar mişcarea de
avans este perpendiculară pe aceasta (fig.5.1)
Fig.5.1. Mişcările relative la rabotare
Datorită mişcării rectilinii alternative, rabotarea este caracterizată şi
prin mişcarea în gol cu viteza vu. O altă caracteristică constă în faptul că
în locul turaţiei, se utilizează numărul de curse duble pe minut, care se
calculează cu relaţia:
( ) ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
+⋅
=min1.
v1000 cdkL
ncd , (5.1)
unde :uv
v=k .
Productivitatea tehnologică se calculează cu relaţia :
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⋅⋅=
mintsv
3mmQ (5.2)
81
Timpul de bază :
[min.sn
Btcd
b = ], (5.3)
unde B este mărimea cursei transversale :
21 bbbB ++= , (5.4)
unde: b este lăţimea suprafeţei de prelucrat, iar b1, b2- lăţimile de
intrare respectiv ieşire.
Sculele pentru rabotare sunt asemănătoare cu cele pentru strunjire,
cu deosebirea că pentru a rezista la şocurile de la intrarea în aşchiere,
ele se realizează cu coadă din material tenace, iar partea de aşchiere de
regulă din oţel rapid.
5.2 Parametrii mortezării.
În cazul mortezării, mişcarea principală de aşchiere, de regulă
rectilinie-alternativă, este executată de sculă (fig.5.2).
Fig.5.2. Mişcările relative la mortezare
82
Prin mortezare se prelucrează canalele interioare de lungime relativ
mică din alezaje, diferite danturi interioare, canale elicoidale, etc.
Sculele pentru mortezat sunt adecvate secţiunii transversale a
canalului care se prelucrează (fig.5.3).
Fig.5.3. Geometria cuţitului de mortezat
Materialul cuţitelor de mortezat este oţel de scule sau oţel rapid.
Viteza de aşchiere la mortezare are valori între :
- (5…10) m/min- în cazul utilizării sculelor din oţel de scule obişnuit,
- (10-30) m/min – în cazul sculelor din oţel rapid.
Avansul transversal, variază între 0,1...10 mm/cd, în funcţie de felul
materialului de prelucrat şi lăţimea cuţitului.
5.3. Broşarea
Broşarea este procedeul de prelucrare în cadrul căruia, aşchierea
este executată în mod succesiv de către dinţii sculei denumită broşă
(fig.5.4).
83
Fig.5.4. Schema procesului de aşchiere la broşare
În funcţie de felul suprafeţei, broşarea poate fi: plană, cilindrică,
elicoidală şi profilată (fig.5.5 şi 5.6).
Fig.5.5. Tipuri caracteristice de profile interioare care se pot realiza
prin broşare
Fig.5.6. Tipuri caracteristice de profile exterioare care se pot realiza
prin broşare
În funcţie modul de realizare a mişcării principale de aşchiere,
deosebim: broşare prin tragere (fig.5.7) şi broşare prin împingere
(fig.5.8).
84
Fig.5.7. Broşare interioară prin tragere
Fig.5.8. Broşare interioară prin împingere
De obicei, prin tragere se prelucrează alezajele de diametru relativ
mic (sub 80 - 100 mm) şi lungime relativ mare, pe când prin împingere se
prelucrează suprafeţele de dimensiuni transversale mari şi lăţime şi
adaos de prelucrare relativ mici.
85
Broşarea plană (fig.5.9) se utilizează la prelucrarea precisă a
diferitelor suprafeţe plane sau chiar profilate, în fabricaţia de serie mare şi
masă.
Fig.5.9. Schema broşării plane
Prin broşare se pot realiza precizii dimensionale de ordinul IT6…IT8 şi
rugozităţi ale suprafeţelor de ordinul Ra = 0,4- 1,6 µm.
Broşarea este un procedeu cu productivitate ridicată, în schimb preţul
sculei este destul de ridicat, motiv pentru care se utilizează cu precădere
în fabricaţiile de serie şi masă.
În ceea ce priveşte parametrii regimului de aşchiere la broşare :
- avansul pe dinte variază între 0,02...0,15 mm valorile inferioare
se utilizează la prelucrarea oţelirilor aliate iar cele mai mari, la neferoase .
- viteza de aşchiere variază între 2...8 m/min.
86
CAPITOLUL 6
FREZAREA
6.1. Generalităţi despre frezare
Frezarea este procedeul de prelucrare care utilizează scule cilindrice
cu mai mulţi dinţi care execută mişcarea principală de aşchiere prin
rotaţie în jurul axelor proprii. Datorită numărului relativ mare de muchii de
aşchiere utilizate, frezarea asigură o productivitate ridicată în condiţii
economice.
Totalitatea procedeelor de prelucrare prin frezare se pot grupa în
două mari grupe :
- frezarea cilindrică, la care îndepărtarea aşchiilor este realizată de
către dinţii aflaţi pe partea cilindrică a frezei;
- frezarea frontală, la care îndepărtarea aşchiilor este realizată de
către muchiile de aşchiere aflate pe partea frontală a sculei.
În cadrul acestor grupe de bază sunt o serie de variante (fig.6.1).
87
Fig.6.1. Diferite variante de frezare
88
Din punctul de vedere al procesului de desprindere al aşchiilor,
frezare cilindrică se caracterizează prin aşchiere liberă, iar frezarea
frontală prin aşchiere închisă.
Ca urmare a schemei mişcărilor , prelucrările prin frezare sunt
caracterizate prin îndepărtarea succesivă a unor aşchii cu grosime
variabilă. Pentru frezare este caracteristică mişcarea relativă sub formă
de ortocicloidă buclată (fig.6.2).
Fig.6.2. Traiectoria relativă a muchiilor de aşchiere în cazul frezării
Curbele cicloidale sunt decalate la o distanţă egală cu avansul pe
dinte sd. Mişcarea de avans principală de avans se calculează cu relaţia:
[ ]min/,.. mmznsv sdf = (6.1)
unde : este turaţia frezei sn
z- numărul de dinţi ai sculei
89
Datorită raportului mare dintre viteza v de aşchiere şi viteza de avans
vf, ortocicloida este atât de buclată încât în cadrul toleranţelor
tehnologice, ea poate fi înlocuit cu un arc de cerc.
Din punct de vedere constructiv, sculele utilizate la frezare se pot
împărţi în freze cu coadă şi freze cu gaură (fig.6.3)
Fig.6.3. Tipuri caracteristice de freze :
a) cu coadă, b) cu gaură
Ambele tipuri de freze se pot utiliza atât la frezarea cilindrică cât şi la
cea frontală.
6.2. Particularităţile tehnologice ale frezării cilindrice
Caracteristica principală a frezării cilindrice este faptul că axa de
rotaţie a sculei este paralelă cu suprafaţa prelucrată, care de regulă este
plană, dar poate fi cilindrică sau profilată. Parametrii de precizie care spot
90
realiza prin frezare cilindrică sunt : precizie dimensională IT9...IT10, şi
rugozitate Ra = 6,3- 12,5 µm.
Frezarea cilindrică are două variante principale (fig.6.4):
- frezarea în sens invers avansului,
- frezarea în sensul avansului
Fig.6.4. Cele două variante de frezare cilindrică:
a) frezarea în sens invers avansului, b) frezarea în sensul avansului
Frezarea contra avansului este cea mai utilizată. În acest caz,
semifabricatul se mişcă spre muchiile aşchietoare în sens invers rotaţiei
frezei. Dintele frezei desprinde aşchia începând cu partea subţire, dar la
început până la pătrunderea dintelui în material are loc o frecare
puternică ceea ce conduce la o uzură destul de pronunţată a muchiilor de
aşchiere. Calitatea suprafeţei este bună şi procesul nu este însoţit de
vibraţii pronunţate.
În cazul frezării în sensul avansului, materialul este atacat puternic de
dintele frezei, aşchia formându-se de la gros la subţire. Pătrunderea
bruscă a dintelui în material solicită puternic freza, şi procesul se
desfăşoară cu vibraţii destul de pronunţate şi ca rezultat al acestui
fenomen rugozitatea suprafeţei este destul de slabă.
În schimb datorită lipsei frecărilor pronunţate la începutul formării
aşchiilor, uzura muchiilor de aşchiere este mult mai mică, dar datorită
91
fenomenelor de vibraţii această variantă se poate aplica numai pe maşini
de frezat rigide cu posibilitate de scoatere a jocurilor din mecanismul de
avans în ambele sensuri.
Comparând diferitele particularităţi ale celor două metode de frezare
se constată că frezarea în sensul avansului asigură o productivitate cu
50- 70 % mai mare, dar, precum am menţionat mai sus trebuie asigurate
anumite prescripţii privind maşina-unealtă.
6.3. Particularităţile tehnologice ale frezării frontale
În cazul frezării frontale axa de rotaţie a sculei este perpendiculară pe
suprafaţa de prelucrată, care în majoritatea cazurilor este numai plană.
Diametrul D al frezei este totdeauna mai mare decât lăţimea b a
suprafeţei de prelucrat (fig.6.5)
Fig.6.5. Schema procesului de aşchiere la frezarea frontală.
În situaţia reprezentată în figură, axa sculei intersectează axa de
simetrie a suprafeţei care se prelucrează şi astfel, unghiul de aşchiere ϕ
92
este simetric. Analizând secţiunea aşchiei se observă, căci chiar în cazul
adâncimii de aşchiere t constante, secţiunea nu este constantă, şi anume
ea creşte progresiv de la momentul intrării până înspre partea de mijloc,
de unde scade simetric.
Această variaţie are influenţă asupra forţei principale de aşchiere şi ,
prin variaţia periodică a acestuia este o sursă de vibraţii. Valoarea medie
a grosimii aşchiei se calculează cu relaţia :
[mmDbs
s dm ϕπ
0360..
= ] , (6.2)
unde : este avansul pe dinte. ds
6.4. Parametrii regimului de aşchiere şi timpul de bază la frezare
- adâncimea de aşchiere t: din punctul de vedere al durabilităţii
sculei se recomandă să se lucreze cu adâncime mică şi avans pe dinte
mare.
Prin aceasta se obţine şi o productivitate mai mare. În baza
experienţelor îndelungate se recomandă ca la degroşare: t = 3…6 mm,
iar la finisare 0,3…1,5 mm. La frezarea în sensul avansului freza apasă
semifabricatul pe masa maşinii şi astfel se pot folosi adâncimi mai mari:
6…10 mm.
- avansul pe dinte sd:
• în cazul sculelor din oţel rapid se recomandă ca la prelucrarea
materialelor mai dure, să se folosească valori mai mici(0,05...0,10) mm
iar la prelucrarea materialelor mai moi valori mai mari (0,1...0,25 ) mm;
• în cazul sculelor placate cu aliaj dur, la prelucrarea materialelor
mai dure se recomandă valori medii ale avansului pe dinte (0,10...0,15 )
mm, iar la prelucrarea materialelor mai moi valori mai mici (0,05...0,10 )
mm
93
- viteza de aşchiere v:
• în cazul sculelor din oţel rapid se recomandă valori între (20...40) m/min,
• în cazul frezelor cu plăcuţe din aliaj dur, valori între (70..150) m/min.
- timpul de bază, la operaţiile de frezare se calculează cu relaţia:
[minivLt
fb = ], (6.3)
unde : - L este lungimea cursei longitudinale : 21 lllL ++=
( ,şi sunt lungimile de intrare, respectiv ieşire); 1l 2l
- i - numărul de treceri
94
CAPITOLUL 7
RECTIFICAREA
7.1.Generalităţi despre procesul de abrazare
Prelucrările prin rectificare (abrazare) sunt operaţii prin care
îndepărtarea aşchiilor are loc de către grăunţi cu muchii neregulate dar
ascuţite, care se deplasează pe suprafaţa de prelucrat cu viteză mare
(10…100) m/s.
Prelucrarea se realizează simultan şi succesiv de un număr mare de
grăunţi abrazivi, motiv pentru care acest tip de prelucrare este denumită
şi aşchiere cu scule cu muchii neregulate multiple. În ciuda faptului că
dimensiunile aşchiilor sunt foarte mici ( 10-3…10-6) mm3, productivitatea
prelucrărilor prin rectificare este satisfăcătoare, datorită vitezei mari de
aşchiere şi a numărului mare de muchii aşchietoare.
Prin rectificare se pot obţine precizii dimensionale ridicate (IT 5…IT 7)
şi rugozităţi Ra = (0,4- 6,3)µm. În marea majoritate a cazurilor rectificarea
este operaţie finală de finisare, la care se îndepărtează straturi relativ
subţiri (0,1...0,5) mm de pe suprafaţa pieselor. Unul din marile avantaje
ale prelucrărilor prin rectificare constă în faptul că permit îndepărtarea
straturilor de material şi de pe suprafeţe dure-călite.
7.2. Sculele utilizate la rectificare
Corpurile abrazive, sub formă: cilindrică, disc, taler, etc., sunt
constituite din granule abrazive, liant (care face legătura între granulele
abrazive, sub formă de puntiţe) şi pori.
95
Granulele abrazive pot fi: naturale sau sintetice.
- materiale abrazive natural: şmirghelul (oxid de aluminiu),
corindon, granat, cuarţ, cremenea, piatra de ponce, carbura de
siliciu, grăunţi de diamant, etc.
- Materiale abrazive sintetice : electrocorindonul, carbura de siliciu
( denumită comercial-carborundum ) , carbura de bor, diamantul
artificial, nitrura cubică de bor.
Parametrii care caracterizează un corp abraziv sunt :
- felul materialului abraziv,
- mărimea granulelor,
- duritatea abrazivului,
- structura,
- liantul.
Fiecare din aceşti parametri sunt definiţi prin standarde sau
cataloage de firmă şi la achiziţionarea lor tehnologul trebuie să precizeze
clar aceste elemente.
Mărime granulelor este definită în sistemul metric prin dimensiunea
medie a granulelor măsurată în 0,01 mm, respectiv prin mărimea
deschiderii libere a ochiului sitei prin care se cerne în mm. La sistemul în
ţoli mărimea granulelor se exprimă prin numărul de ochiuri ale sitei pe ţol
liniar.
Duritatea granulelor este de 7...9 după scara Mohs - pentru abrazivi
naturali şi 9...10 - pentru cei sintetici.
Structura corpului abraziv reprezintă raportul cantitativ dintre volumul
granulelor abrazive, al liantului şi al porilor, pe unitatea de volum. Se
simbolizează prin cifre. Fiecare cifră corespunde unui anumit volum de
granule în % (de exemplu, cifra 6 corespunde la 50% volum de granule).
Liantul asigură legătura granulelor abrazive ( are o duritate mai mică
decât granulele abrazive). Liantul cel mai utilizat este cel ceramic. Liantul
96
pe bază de bachelită este rezistent şi elastic, se utilizează în special la
finisare.
Liantul pe bază de cauciuc este compact şi are elasticitate mare, se
utilizează la lustruire, retezare. În anumite cazuri se utilizează lianţi
metalice ( alamă, bronz, argint, nichel, etc.) - de exemplu pentru legarea
grăunţilor de diamant.
7.3. Procedee de rectificare
Diferitele procedee de rectificare se deosebesc unele de celelalte nu
prin forma sculelor ci prin felul şi poziţia suprafeţei prelucrate. Principalele
metode de rectificare sunt reprezentate în figurile 7.1...7.5.
Cel mai frecvent se utilizează rectificarea cilindrică exterioară,
care are mai multe variante:
- rectificare cilindrică între vârfuri , care se poate efectua cu avans
longitudinal sau transversal (fig.7.1).Procedeul constă în faptul că piesa
fixată între vârfuri este antrenată în mişcare de avans circular cu turaţia
np, iar discul abraziv execută mişcarea principală de aşchiere cu turaţia
ns. Pentru prelucrarea întregii porţiuni prescrise piesa, sau discul abraziv
mai execută o mişcare de avans longitudinal vfL sau transversal vfT.
Fig. 7.1. Rectificarea cilindrică exterioară între vârfuri:
a) cu avans longitudinal, b) cu avans transversal (de pătrundere)
97
- rectificarea cilindrică fără vârfuri. Piesa, sprijinită pe o riglă de
conducere, se află între discul conducător şi cel abraziv (fig.10.2).
Discul conducător antrenează piesa în mişcarea de avans circular cu
turaţia np. În scopul obţinerii mişcării de avans longitudinal, axa
discului conducător este înclinată în plan vertical.
Fig.7.2. Rectificarea cilindrică fără vârfuri
Dacă se cere rectificarea unor suprafeţe cu lungime mică, se
utilizează metoda cu avans transversal.
Rectificarea cilindrică interioară. Din punctul de vedere al mişcărilor
relative este similară cu rectificarea exterioară, cu deosebirea că scula
abrazivă are un diametru mai mic decât al alezajului care se prelucrează
şi astfel pentru obţinerea vitezelor periferice ridicate necesare rectificării
trebuie să se rotească cu turaţie ridicată. Şi în acest caz există cele două
variante:
- între vârfuri (fig.7.3). Se observă că rigiditatea sculei este relativ
scăzută, motiv pentru care productivitatea rectificării interioare este
98
inferioară celei exterioare. Dintre cel două variante, cu avans
longitudinal şi cu avans transversal, se preferă primul, întrucât la
rectificarea cu avans transversal, lăţimea suprafeţei care se poate
rectifica este limitată şi în plus uzura neuniformă a discului abraziv
poate genera erori de formă pronunţate.
Fig.7.3. Rectificarea cilindrică interioară între vârfuri:
a) cu avans longitudinal, b) cu avans transversal
- rectificarea interioară fără vârfuri. Se utilizează la rectificarea
diferitelor inele ( de exemplu de rulmenţi), la care grosimea pereţilor în
direcţie radială este constantă (fig.7.4).
Fig.7.4. Rectificare cilindrică interioară fără vârfuri
În acest caz rolul riglei de conducere este preluat de două role , una
de susţinere şi una de apăsare. Procedeul se caracterizează prin
productivitate şi precizie ridicată.
99
Rectificarea plană. Din punctul de vedere al cinematicii prelucrării
este asemănătoare cu frezarea. Piesele sunt fixate pe masa maşinii (de
obicei masă-magnetică), iar rectificarea se realizează fie cu partea
cilindrică, fie cu partea frontală a corpului abraziv (fig. 7.5).
Fig. 7.5. Rectificarea plană :
a) longitudinală cu partea cilindrică a discului b) circulară cu partea cilindrică a discului c) longitudinală cu partea frontală a discului
d) circulară cu partea frontală a discului;
Adaosul de prelucrare, de obicei, se îndepărtează în mai multe treceri,
de aceea viteza de avans vf este alternativă. Rectificarea plană se poate
efectua fie pe maşini cu masă dreptunghiulară ( fig. 7.5, a şi c), fie pe
maşini cu masă circulară (fig. 7.5, b şi d).
Prelucrarea pe maşini cu masă circulară are avantajul că mişcarea de
avans principală este continuă şi astfel se poate mări productivitatea
prelucrării.
Pentru cazul rectificării cilindrice exterioare, aceşti parametri sunt
ilustraţi în figura 7.6
100
Fig.7.6. Parametrii regimului de lucru la rectificarea cilindrică exterioară
Pentru o anumită operaţie de rectificare, trebuiesc definite următorii
parametrii tehnologici:
- v - viteza de rectificare, viteza periferică a discului abraziv [m/s];
- vf - viteza mişcării principale de avans [m/min];
- st - avansul transversal [mm/cd] sau [mm/rot];
- t - adâncimea de aşchiere [mm].
101
CAPITOLUL 8
TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII SUPRAFEŢELOR ELICOIDALE (A FILETELOR )
8.1.Generalităţi
Filetele sunt suprafeţe elicoidale conjugate utilizate în construcţia
unor mecanisme de transformare a mişcării şi a unor elemente de
asamblare demontabile. Filetele sunt de diferite tipuri în funcţie de
domeniul de utilizare (tab.8.1).
Tabelul 8.1.Clasificarea filetelor
Criteriul de clasificare
Geometria profilului
Direcţia de înfăşurare
Numărul de începuturi
Sistemul de măsurare
Mărimea pasului
triunghiular
pătrat
trapezoidal
fierăstrău, rotund.
pe dreapta
pe stânga
cu un început
cu mai multe începuturi
Metric
în ţoli
normal
fin
cu pas mărit
Precizia filetelor este reglementată prin standarde. Pentru filete
metrice normale se prevăd trei clase de precizie: fină f, mijlocie m şi
grosolană g, iar pentru filetele metrice fine, se prevede în plus şi clasa de
precizie semimijlocie ms.
Metodele de prelucrare a filetelor au la bază fie procesul de aşchiere,
fie procesul de deformare plastică la rece( rularea). În primul caz se
poate considera că suprafaţa elicoidală este generată prin deplasarea
unei curbe, având forma profilului filetului - numită generatoare, pe o elice
cu pas constant sau variabil - numită directoare (fig.8.1).
102
Fig.8.1. Generarea suprafeţelor elicoidale ale filetelor
Parametrii suprafeţei elicoidale sunt :
- profilul acestuia;
- pasul P, mm
- diametrul de înfăşurare al curbei directoare d;
- unghiul de pantă al filetului β.
Între aceşti parametri există relaţia :
dPtg⋅
=π
β . (8.1)
În funcţie de felul în care se materializează directoarea, metodele de
prelucrare a filetelor se împart în două grupe : metode de filetare cu
directoare cinematică şi metode de filetare cu directoare materializată.
Prima grupă se caracterizează prin faptul că directoarea elicoidală se
obţine prin combinarea mişcării de rotaţie cu cea de translaţie. Această
grupă cuprinde metodele: strunjire, frezare şi rectificare.
În cadrul grupei a doua, cula utilizată materializează elementul
conjugat celui care se prelucrează. Astfel atât directoarea cât şi
generatoarea sunt materializate. Această grupă cuprinde: filetarea cu
tarozi, cu filere şi cu capete de filetat.
103
8.2. Strunjirea filetelor
Prelucrarea prin strunjire a filetelor se realizează cu ajutorul unor
cuţite prismatice sau disc, care materializează profilul filetului şi prin
mişcare elicoidală îl transpun în lungul directoarei.
Detaşarea materialului din golul filetului are loc după una din
schemele din figura 8.2.
Fig.8.2. Diferite metode de desprinderea aşchiilor la filetare:
a) cu avans radial b) cu avans oblic şi cuţit încovoiat c) cu avans oblic şi cuţit drept
Deşi metoda radială este cea mai precisă din punctul de vedere al
preciziei profilului filetului, ea este dezavantajoasă din punctul de vedere
al forţelor de aşchiere şi al solicitării cuţitului. La filetele cu pas mare,
degroşarea se recomandă să se realizeze cu avans oblic şi numai
finisarea cu avans radial. În majoritatea cazurilor prelucrarea are loc în
mai multe treceri succesive, al căror număr depinde de pasul şi înălţimea
profilului filetului (tab.8.2).
La prelucrarea filetelor cu mai multe începuturi apare în plus problema
divizării. După prelucrarea unei elice a filetului, se trece la prelucrarea altei
elice, prin rotirea piesei cu un unghi egal cu 3600/z, sau prin deplasarea axială
relativă cu p/z, unde z este numărul de începuturi ale filetului, iar p – pasul. În
acest scop se utilizează, în primul caz o flanşă antrenoare - divizoare (fig.8.3),
104
respectiv un cuţit cu două, sau mai multe profile (fig. 8.4). Deplasarea axială
relativă se poate realiza şi cu ajutorul saniei port-cuţit.
Tabelul 8.2.Numărul mediu de treceri la strunjirea filetelor I. Filet triunghiular Pasul filetului [mm] 1 1,5 2 2,5 3 4 5 6 Înălţimea profilului [mm] 0,65 0,97 1,36 1,62 1,95 2,60 3,25 3,90
degroşare 3 4 6 6 6 7 8 9 Număr de treceri finisare 3 3 3 3 3 4 4 4 II. Filet trapezoidal Pasul filetului [mm] 3 4 5 6 8 10 12 16 20 24 Înălţimea profilului [mm]
1,75
2,25 3,0 3,5 4,5 5,5 6,5 9,0 11 13
degroşare 7 7 8 8 10 12 13 15 17 21 Număr de treceri
finisare 4 4 5 5 6 7 8 8 10 11
Fig. 8.4. Strunjirea unui filet cu mai multe începuturi cu ajutorul
unui cuţit multiprofil
Fig.8.3. Flanşă antrenoare de divizare: 1-disc fix; 2- disc rotativ; 3 – şurub de fixare; 4- bolţ de antrenare
105
Strunjirea filetelor se realizează în majoritatea cazurilor pe strunguri
universale, dar în cazul seriilor mai mari se poate realiza şi pe strunguri
revolver sau automate , prin utilizarea unor dispozitive speciale.
Productivitatea prelucrării filetelor prin strunjire este afectată de multe
ori de spaţiul mic pentru ieşirea sculei, care nu permite utilizarea unor
viteze mari de aşchiere. Astfel, În mod obişnuit viteza de aşchiere la
strunjirea filetelor are valori între (3...8) m/min, la prelucrarea oţelului şi
(4...10) m/min la prelucrarea filetelor din materiale neferoase.
8.3. Filetarea exterioară cu filiere
Prelucrarea filetelor exterioare cu filiere se utilizează la realizarea
dintr-o singură trecere a filetelor cu diametrul până la 50 mm. În cadrul
acestei metode mişcarea principală de rotaţie este executată fie de către
piesă, fie de către sculă (fig. 8.5), iar mişcarea secundară de avans (în
concordanţă cu pasul filetului), de către sculă.
Fig.8.5. Schema filetării exterioare cu filiera
Metoda se utilizează în producţia de serie mică şi unicate la
prelucrarea filetelor de precizie redusă şi pas relativ mic. Filierele se
execută cu exterior rotund, pătrat sau hexagonal (fig. 8.6).
106
a) b) c)
Fig. 8.6.Diferite construcţii de filiere:
a) rotunde b) pătrate c) hexagonale
Viteza de aşchiere la filetarea cu filiere are valori între ( 2,5...4) m/min
la prelucrarea oţelului şi ( 5...8) m/min la filetarea alamei.
Un caz particular al filetării cu filiera o reprezintă filetarea cu capete de
filetat, care sunt de fapt construcţii de filiere cu dinţi asamblaţi (fig.8.7).
Fig. 8.7. Diferite construcţii de capete de filetat:
a) cu cuţite radiale b) cu cuţite tangenţiale c) cu cuţite-disc.
Capetele de filetat cu cuţite radiale au avantajul că asigură
posibilitatea de reglare a diametrului filetului între anumite limite. Cele cu
cuţite tangenţiale şi disc, prezintă avantajul unui număr mare de reascuţiri
posibile, ca urmare sunt preferate în producţia de serie.
107
8.4.Filetarea interioară cu tarodul
Este o metodă larg răspândită pentru prelucrarea filetelor interioare,
datorită productivităţii ridicate şi a schemei de aşchiere simple. Precizia
realizabilă prin tarodare acoperă corespunzător pretenţiile în treptele
grosolane şi medii. În funcţie de domeniul de utilizare deosebim
următoarele variante ale filetării cu tarodul:
a) Filetarea cu tarozi de mână, se utilizează la diametre sub 25
mm, antrenarea sculei este manuală;
b) Filetarea cu tarozi de maşină, se utilizează la prelucrările pe
strunguri automate şi este caracterizată prin productivitate ridicată;
c) Filetarea cu tarozi speciali, pentru piuliţe, filete rotunde, etc.
Tarodul are forma unui şurub, la care s-au executat canale longitudinale pentru a forma muchiile aşchietoare şi care servesc la evacuarea aşchiilor (fig.8.8).
Fig.8.8. Părţile componente ale unui tarod
Precum se observă din figură, tarodul are o parte de atac conică 1, o
parte de calibrare cilindrică 2 şi coada 3 cu capul pătrat 4. Partea filetată
este prevăzută cu canalele 5. Tarozii se execută din oţel carbon de scule
sau din oţel rapid.
Pentru filetarea pe strung sau manuală, se folseşte o garnitură de
tarozi (fig.8.9), cu care se prelucrează pe rând gaura filetată. În cazul
filetării mecanice cu tarozi, trebuie asigurată coaxialitatea tarodului cu
108
gaura anterior executată, cât şi posibilitatea decuplării la timp a mişcării
de rotaţie a acestuia.
În acest scop se utilizează portscule cu autocentrare şi decuplare la
sarcină (fig.8.10).
Fig.8.9. Garnitură de tarozi Fig.8.10. Portsculă de tarodare autocentrantă
Acest tip de portsculă asigură poziţionarea uşoară a tarodului chiar la anumite abateri axiale şi decuplarea la depăşirea unui moment de torsiune anterior reglat.
Prin utilizarea acestui tip de portsculă se evită ruperea tarodului chiar la filetarea găurilor înfundate.
8.5. Frezarea filetelor
Este un procedeu de prelucrare productiv al filetelor mijlocii şi mari,
caracterizat prin faptul că mişcarea principală de aşchiere este executată
de către sculă.
Se utilizează în fabricaţia de serie şi masă a filetelor lungi sau scurte
cu profil triunghiular, trapezoidal, pătrat sau de alte forme.
109
Se deosebesc două metode de frezare a filetelor:
- cu freze-disc (frezarea filetelor lungi);
- cu freze-pieptene (frezarea filetelor scurte).
Frezarea cu freze –disc se utilizează la degroşarea şi semifinisarea
filetelor de mişcare exterioare dar şi la cele interioare (fig.8.11).
a)
b)
Fig.8.11. Frezarea filetelor cu freze-disc: a) filet exterior b) filet interior
Precum se observă din figură axa sculei în ambele cazuri este înclinată
faţă de axa piesei cu unghiul de înclinare al elicei medii al filetului β:
mdp tg⋅
=π
β (8.2)
110
Prelucrarea se poate realiza pe maşini de frezat orizontale dar cel mai
eficient este pe maşini speciale de frezat filete.
Viteza de aşchiere este mult mai mare decât în cazul filetării cu cuţitul,
ajungând la valori de (25...30) m/min în cazul frezelor din oţel rapid şi la
(50...80) m/min în cazul frezelor armate cu plăcuţe de aliaj dur.
Între turaţia ns a sculei şi turaţia np a piesei este o relaţie în funcţie de
numărul de dinţi ai sculei zs şi avansul pe dinte sd. Pentru stabilirea
acestei relaţii, să considerăm poligonul vitezelor de avans (fig.8.12).
Fig.8.12. Poligonul vitezelor de avans la filetare cu freze-disc
β
vfL
vfE
vT
Viteza de avans pe elice, ca la orice prelucrare prin frezare, se
defineşte prin relaţia:
[ ]min/.. mmsznv dssfE = (8.3)
Viteza de avans longitudinal ( axial) :
[ ]min/. mmpnv pfL = (8.4)
Din poligonul vitezelor de avans rezultă:
βsin.fEfL vv = . (8.5)
Folosind relaţiile (8.3), (8.4) şi ( 8.5) , rezultă :
pnszn pdss .sin... =β , (8.6)
de unde :
[ min/sin...
rotp
sznn dss
pβ
= ] (8.7)
Astfel, după ce s-a determinat turaţia sculei cu relaţia :
111
[ min/.
.1000 rotd
vns
s π= ] , (8.8)
folosind relaţia (8.8), se poate asigura interdependenţa corectă dintre
parametrii procesului.
Prelucrarea se execută de regulă într-o singură trecere, dar în cazul în
care se cere o calitate ridicată, se divizează adâncimea în două,
degroşare şi finisare.
Frezarea filetelor scurte cu freză-pieptene, se utilizează la
prelucrarea porţiunilor filetate cu lungime sub 100 mm, aflate la capetele
diferiţilor arbori, sau alte organe de maşini.
Schema de lucru se caracterizează prin faptul că axele sunt paralele
(fig.8.13) şi în timpul ciclului de lucru ele se aproprie cu valoarea:
,)3,12,1( hA ⋅−=∆ (8.9)
unde h este adâncimea filetului.
Fig.8.13. Frezarea filetelor scurte
Mişcarea principală de aşchiere - rotaţia sculei cu ns, este însoţită de
rotaţia lentă a piesei cu np - şi de avansul longitudinal al sculei sau al
piesei cu viteza de avans :
112
[ ]min/. mmpnv pfL = (8.10) Între turaţia piesei şi a sculei, în mod asemănător ca la frezarea
filetelor lungi este relaţia:
[ min/..
rotp
sznn dss
p = ] (8.11)
La începutul procesului pe durata rotaţiei piesei cu 60o, are loc pătrunderea radială a sculei la adâncimea filetului (avansul radial sR), după care pentru prelucrarea complectă, piesa execută încă o rotaţie completă cu 3600.Prelucrarea se realizează de obicei pe maşini speciale, care asigură atât fixarea corespunzătoare a semifabricatelor, cât şi mişcările relative.
8.6 Filetarea în vârtej
Este un procedeu de prelucrare productiv al filetelor caracterizat prin faptul că sculele sunt în contact doar pe câte un arc de cerc relativ mic cu suprafaţa elicoidală şi astfel sunt condiţii avantajoase pentru răcirea lor şi evacuarea aşchiilor. Datorită acestor elemente se pot utiliza viteze de aşchiere mari şi chiar foarte mari (până la 150...200 m/min).
Domeniul de utilizare: fabricaţia de serie şi în masă a filetelor
trapezoidale de diferite dimensiuni de precizie medie şi chiar ridicată. Cuţitele,
în număr de 3...8 sunt fixate în capete de frezat a căror axă este înclinată faţă
de axa filetului cu unghiul de pantă al elicei medii a acestuia (fig.8.14).
Fig.8.14. Poziţia capului de filetat la filetarea în vârtej
113
Funcţie de modul în care sunt dispuşi cuţitele, aceste capete de
frezat pot fi :
- cu tangenţă exterioară (fig.8.16,a);
- cu tangenţă interioară (fig.8.16,b).
a) b)
Fig.8.16. Metode de filetare în vârtej a filetelor exterioare: a) cu tangenţă exterioară b) cu tangenţă interioară
În cazul primei metode distanţa axială este semisuma diametrelor sculei şi a piesei, iar în cazul celei de a doua metode distanţa axială este semidiferenţa acestora. La metoda cu tangenţă exterioară construcţia şi lăgăruirea capului de filetat este mai simplă, dar datorită faptului că lungimea arcului de contact este relativ mică, rugozitatea flancului filetului obţinut este mai slabă. Această metodă se utilizează în fabricaţii de serii mai mici.
În cazul metodei cu contact interior, arcul de contact este mai mare
şi astfel se obţin rugozităţi mult mai bune. Se utilizează în fabricaţia de
serie mare şi chiar masă.
Întrucât, la un anumit moment, este în contact şi ca urmare în aşchiere numai un dinte al capului de filetat, care detaşează o aşchie foarte subţire, forţa de aşchiere are valori mici şi astfel este posibilă prelucrarea într-o singură trecere. Astfel, se pot conclude următoarele avantaje ale filetării în vârtej:
114
- întrucât cuţitele sunt armate cu plăcuţe de aliaj dur, se pot folosi viteze de aşchiere mari, care conduc la productivitate ridicată;
- ascuţirea cuţitelor este relativ simplă; - prelucrarea se poate realiza în majoritatea cazurilor, dintr-o singură
trecere; - nu necesită personal de înaltă calificare.
8.7. Rectificarea filetelor
În cazul filetelor de mişcare precise, care de regulă se tratează termic, este necesară finisarea prin rectificare. Domeniul de utilizare: filetele tarozilor, a calibrelor de filet, şuruburile conducătoare ale maşinilor-unelte, ale aparatelor de măsură, melcii angrenajelor melcate, etc.
În funcţie de felul sculei abrazive utilizate deosebim: rectificarea cu
discuri monoprofil şi cu discuri multiprofil (fig.8.17).
Fig.8.17. Metode de rectificare a filetelor:
a) cu disc monoprofil b) cu disc multiprofil şi avans de trecere c) cu disc multiprofil şi avans de pătrundere d) cu disc multiprofil elicoidal
115
Metoda cu disc monoprofil se utilizează la rectificarea filetelor foarte
precise în producţia de unicate şi serie mică.
Rectificarea filetelor cu pas sub 1,5 mm în producţia de serie şi masă
este rentabilă numai prin utilizarea discurilor multiprofil, cu avans de trecere
(la porţiuni filetate lungi) şi cu avans de pătrundere la porţiuni filetate scurte.
Prin această ultimă metodă se rectifică tarozii, calibrele de filet.
Profilul discurilor abrazive utilizate la rectificarea filetelor este obţinut
prin diamantare (la discurile monoprofil) şi prin moletare (la discurile
multiprofil).
116
CAPITOLUL 9
TEHNOLOGIA ASAMBLǍRII
9.1. Generalităţi
Este cunoscut faptul că produsul este obiectul producţiei şi
reprezintă rezultatul final al procesului fabricaţie. Pentru un anumit sistem
de producţie (întreprindere) un ansamblu care se fabrică constituie un
produs numai dacă se livrează unui beneficiar sau, în cazul autodotării cu
maşini şi utilaje, se utilizează ca atare. Un ansamblu nu este produs în
cazul în care constituie o componentă a unui ansamblu mai complex care
se fabrică în cadrul aceleiaşi întreprinderi.
Subansamblurile sunt componente constituite din mai multe alte
componente mai simple. Piesa reprezintă elementul cel mai simplu al
asamblării, executată dintr-o singură bucată şi un singur material. Piesa
(componenta) de bază este organul de maşină de la care se începe
operaţia de asamblare a unui produs, având rolul de a reuni toate piesele
(ex. la strung – batiul). Unitatea de asamblare este o reuniune de mai
multe piese asamblate independent.
Componentele principale ale unui ansamblu sunt acelea care au rol
funcţional propriu important, altul decât acela de a „lega” între ele alte
componente. Pentru a reuni în cadrul unui ansamblu două sau mai multe
componente principale, în asamblare pot exista o serie de componente auxiliare al căror rol este de a orienta (ştifturi, pene etc.), fixa (şuruburi,
şaiba, nituri etc), etanşa (inele „O”, garnituri etc.) componentele principale.
(fig. 9.1). Pentru a realiza îmbinarea unor componente – principale sau
auxiliare - în asamblare pot exista şi materiale de asamblare (materiale
pentru fixare prin sudare, lipire etc., materiale pentru etanşare etc.).
117
C1 C2
MATERIALE DE ASAMBLARE
Ca1, Ca2,…, Can
Îmbinare
COMPONENTE AUXILIARE Orientează, fixează, etanşează etc. componentele principale
COMPONENTE PRINCIPALE a căror îmbinare reprezintă scopul realizării asamblării
Fig. 9.1. Model conceptual privind asamblarea [IAT 98]
Structura unui produs este definită de mulţimea componentelor sale
şi de relaţiile stabilite între acestea. Pentru alcătuirea schemei de
asamblare (fig.9.2.b) se reprezintă fiecare piesă sau unitate de
asamblare printr-un dreptunghi în interiorul căruia se scrie numărul
reperului, numărul de bucăţi şi denumirea piesei.
Nr. reper Nr. buc. Denumire reper
Fig. 9.2. Schema de asamblare
118
Figura 9.3 prezintă un exemplu pentru ansamblul cutiei de unsoare cu
rulmenţi cu role cilindrice, iar în figura 9.4 schema de asamblare a acesteia.
Completele I - carcasă, II – capac se asamblează în prealabil.
Fig. 9.3. Cutie de unsoare cu rulmenţi cu role cilindrice
1 – osie, 2 – bucşă, 3,4 – inele interioare, 5 – inel distanţier, 6 – piuliţă de reglare, 7 – şaibă, 8,10 – inele de siguranţa; 9,11 – şuruburi; I – completul carcasă; II – completul
capac
Relaţiile dintre componente determină modul de grupare a acestora
în subansambluri din ce în ce mai complexe până la constituirea
ansamblului general de produs. În cadrul oricărui ansamblu
componentele se reunesc prin intermediul unor asamblări.
Ca acţiune, asamblarea este o activitate prin care se îmbină într-un
mod predeterminat cel puţin două componente realizate anterior în mod
independent una faţă de alta.
119
Fig.9.4. Schema de asamblare a cutiei de unsoare
Procesul tehnologic de asamblare se compune din operaţii, faze şi
mânuiri. Operaţia de asamblare este acea parte a procesului tehnologic
efectuată fără întrerupere asupra unei unităţi de asamblare de către un
muncitor sau echipă de muncitori, la un singur loc de muncă.
Faza este o parte a operaţiei de asamblare care se execută la o
anumită îmbinare, folosind aceleaşi dispozitive, scule şi aceeaşi metodă
de lucru. Mânuirea reprezintă acţiunea efectuată de către muncitor în
cursul unei faze de asamblare.
Văzută ca obiect material, o asamblare este zona în care se
reunesc într-un mod predeterminat cel puţin două componente ca rezultat
al unei activităţi de asamblare, conform prescripţiilor de proiectare a
ansamblului.
120
O asamblare este considerată demontabilă dacă poate fi
dezmembrată fără a se deteriora componentele principale şi/sau fără a
se distruge componentele auxiliare. Aceasta definiţie mai nuanţată se
justifică deoarece există cazuri în care, la dezasamblarea unei asamblări,
unanim acceptată drept demontabilă, unele componente auxiliare nu se
distrug, dar se deteriorează, fiind necesară schimbarea lor cu altele noi.
Implicit rezultă că o asamblare este nedemontabilă dacă nu poate fi
desfăcută fără a se deteriora sau distruge componentele principale şi/sau
fără a se distruge cel puţin una dintre componentele auxiliare.
9.2. Procesul şi sistemul tehnologic de montaj
Procesul tehnologic de montaj este al doilea stadiu al procesului
tehnologic de fabricaţie a unui produs/ansamblu în cadrul întreprinderii
producătoare. Acesta are la bază în principal activităţi de asamblare prin
care se realizează ansamblul/produsul din componentele sale. În
procesul tehnologic de montaj al unui produs celelalte tipuri de activităţi
de fabricaţie se subordonează activităţilor de asamblare. Astfel, dacă
procesul conţine şi activităţi de prelucrare, acestea se realizează asupra
unor piese conjugate în vederea asamblării lor la parametri prescrişi.
Rolul unui proces sau sistem tehnologic de montaj se subordonează
rolului complex al oricărui proces şi sistem de fabricaţie (fig.9.5).
Complexitatea sa este adeseori mai ridicată decât a unui proces şi sistem
tehnologic de fabricaţie a pieselor.
Rolul său constă în: realizarea unui ansamblu/produs din
componentele acestuia, la calitatea prescrisă, într-un număr comandat
de exemplare, la un termen impus de finalizare, exploatând optim
resursele existente (umane, tehnice, financiare) şi respectând alte
cerinţe tehnico-economice care eventual sunt impuse.
121
Activităţi de fabricaţie
PRELUCRARE
CONTROL
MANIPULARE
REGLARE
VOPSIRE
Altele Activităţi principale Activităţi principale
PROCES TEHNOLOGIC DE FABRICATIE A PIESELOR
PROCES TEHNOLOGIC DE MONTAJ
ASAMBLARE
MATERIALE SI SEMIFABRICATE
ANSAMBLU
PRODUS
COMPONENTE PENTRU MONTAJ
PIESE SIMPLE PIESE COMPLEXE
Fig.9.5. Procesul tehnologic de asamblare în procesul de fabricaţie
Orice proces tehnologic de montaj al unui ansamblu are la bază un
anumit proces de asamblare integrat cu o serie de activităţi de fabricaţie,
absolut necesare pentru realizarea celor de asamblare (manipulare,
prelucrare secundară la montaj etc.) sau pentru finalizarea ansamblului la
caracteristicile prescrise (reglare, control, vopsire, rodaj de stand etc.).
Montajul se realizează în cadrul unui sistem format din componente
umane (lucrători, operatori) şi componente tehnice (maşini, echipamente,
instalaţii, clădiri).
Optimizarea construcţiei produselor din punct de vedere al
asamblării, precum şi optimizarea proceselor sistemelor de montaj (sau
cel puţin perfecţionarea acestora) constituie căi foarte eficiente de
ridicare a calităţii produselor şi de reducere a costurilor de producţie.
122
9.3. Conţinutul proceselor de asamblare. Clasificarea activităţilor
Procesele tehnologice de montaj conţin o gamă foarte diversă de
activităţi. Tabelul 9.1 prezintă tipurile de activităţi care se întâlnesc cel
mei frecvent în cadrul acestor procese.
Tabelul 9.1.
CONTINUTUL PROCESELOR TEHNOLOGICE DE ASAMBLARE TIPURI DE ACTIVITĂŢI ACTIVITĂŢI SPECIFICE
Pregătire, finalizare componente
Retuşare, spălare, degresare, echilibrare etc.
Manipulare Transfer, stocare, orientare, etanşare Asamblare Îmbinare şi fixare Auxiliare directe Încălzire, răcire, ungere, etanşare, etc. Prelucrare secundară la montaj
Găurire, alezare, filetare, îndoire etc. în ansamblu.
Ajustare la montaj Prin pilire, polizare, răzuire, tusare, calibrare, îndreptare, rodare, lepuire, strunjire, frezare, rectificare etc.
Reglare Prin ajustare sau fără ajustare Control Verificare, încercare de probă a
caracteristicilor dimensionale, de etanşare, cinematice, dinamice etc.
Tratarea suprafeţelor în ansamblu
Pregătire suprafeţe (curăţare-decapare, chituire, şlefuire, grunduire etc.) vopsire, lăcuire, uscare, lustruire.
Punere în funcţiune Rodaj de stand şi probe finale Conservare şi asamblare
Tabelul 9.2 prezintă clasificarea activităţilor tehnologice de montaj.
Aceasta clasificare este importantă pentru proiectarea proceselor
sistemelor de asamblare.
Activităţile de bază se realizează direct asupra ansamblului supus
montajului, respectiv asupra componentelor de bază ale ansamblului sau
asupra unui subansamblu realizat într-un anumit stadiu de montaj, astfel
încât se modifică (activităţi constitutive) sau se controlează (activităţi de control) starea constructiv-funcţională a ansamblului.
123
Activităţile auxiliare se realizează direct asupra ansamblului supus
montajului, dar nu modifică şi nici nu controlează starea constructiv-
funcţională a acestuia. Activităţile auxiliare sunt activităţi de manipulare a
ansamblului, conservare şi ambalare a produsului final.
Tabelul 9.2
ACTIVITATI TEHNOLOGICE DE ASAMBLARE
Categorii Clase
ACTIVITĂŢI CONSTITUTIVE: asamblare (îmbinare+fixare), reglare, prelucrare secundară (găurire, alezare etc la montaj), tratarea suprafeţelor în ansamblu (pregătire acoperire suprafeţe), punere în funcţiune, rodaj de stand, altele (marcare, gresare etc.)
ACTIVITĂŢI DE BAZĂ
ACTIVITĂŢI DE CONTROL: verificări, încercări probe
ACTIVITĂŢI DE MANIPULARE TEHNOLOGICA A ANSAMBLULUI: orientare / reorientare, transfer, interoperaţional, stocare interoperaţională
ACTIVITĂŢI AUXILIARE
CONSERVARE şi AMBALARE PRODUS
ACTIVITĂŢI DE PREGATIRE A COMPONENTELOR DE MONTAJ: spălare, ajustare
ACTIVITĂŢI DE LOGISTICĂ TEHNOLOGICĂ: stocare operaţională, preorientare, transfer operaţional, alimentare operaţională
ACTIVITĂŢI ANEXE
ACTIVITĂŢI INFORMATIONALE: culegere, înregistrare, transmitere informaţii privind realizarea unor activitati sau privind starea constructiv-funcţională a ansamblului etc.
Activităţile anexe nu se realizează direct asupra ansamblului supus
montajului. De exemplu, printr-o activitate anexă se acţionează asupra
unei componente de montaj înainte ca aceasta să fie instalată în
ansamblu (activitate de bază) sau se acţionează asupra unui SDV
124
înainte şi/sau după ce acesta este utilizat direct pentru realizarea unei
activităţi de bază şi/sau auxiliare. De asemenea, o activitate anexă poate
consta în culegerea înregistrarea şi/sau transmiterea unor informaţii
privind realizarea unei activităţi de bază, auxiliare sau chiar anexe,
privind starea constructiv-funcţională a ansamblului (întocmirea unei fişe
de măsurători).
Pe parcursul proiectării se stabilesc mai întâi activităţile de bază, apoi
cele auxiliare şi în cazul în care se proiectează structura foarte detaliată a
procesului se stabilesc în detaliu activităţile elementare de bază, auxiliare
şi anexe.
9.4. Structura şi calitatea proceselor tehnologice de asamblare
Un proces tehnologic de asamblare este definit prin conţinut (mulţimea activităţilor care se realizează în cadrul procesului), structură
şi parametri caracteristici realizării fiecărei activităţi a procesului,
respectiv procesului în ansamblul său.
Structura procesului tehnologic de asamblare a unui produs este
definită pe mulţimea activităţilor procesului prin relaţiile stabilite în timp şi
spaţiu între acestea şi prin modul lor de grupare în timp şi spaţiu în cadrul
unor elemente de structură din ce în ce mai complexe, până la ansamblul
procesului tehnologic de montaj al produsului.
9.4.1 Elemente de structură
Pentru analiza şi proiectarea procesului tehnologic al unui produs
este necesară definirea a şapte niveluri structurale şi, respectiv, a şapte
tipuri de elemente de structură corespunzătoare acestora, începând de
la cele mai complexe şi până la cele mai simple (Tabel 9.3).
125
Tabelul 9.3 ELEMENTE şi NIVELURI STRUCTURALE ALE ASAMBLǍRII UNUI PRODUS
1. MACROPROCESUL DE ASAMBLARE (procesul global de asamblare a produsului, la fabricantul de produs)
2. PROCESUL DE ASAMBLARE GENERAL (al unui ansamblu: ansamblu complet sau ansamblul general de produs)
ELEMENTE DE
MACROSTRUCTURǍ
3. OPERAŢIA DE ASAMBLARE
4. FAZA DE ASAMBLARE
5. SECVENTA DE MONTAJ
6. MIŞCAREA DE ASAMBLARE
7. MIŞCAREA ELEMENTARA DE ASAMBLARE
ELEMENTE DE
MICROSTRUCTURǍ
În cadrul unei întreprinderi întregul proces tehnologic de asamblare
al unui produs se numeşte macroproces de asamblare al produsului.
Acesta este format din ansamblul activităţilor de montaj prin care se
realizează produsul din componentele sale elementare pentru montaj
(piese şi subansambluri independente realizate de către furnizori).
Procesul de asamblare general este o parte a macroprocesului de
asamblare al unui produs care se constituie din totalitatea activităţilor de
montaj prin care se realizează un ansamblu din macrocomponentele sale
(componentele din care se constituie direct ansamblul: componente
elementare pentru montaj şi subansambluri complete realizate anterior
din astfel de componente).
Operaţia de asamblare reprezintă un grup de activităţi tehnologice
din cadrul unui proces de asamblare general prin care se realizează
diferitele subansambluri complete, de diferite ranguri şi în final ansamblul
general de produs, pornind de la componentele sale elementare pentru
montaj. Executantul poate fi un lucrător, o maşină automată, un robot etc.
(executanţi individuali) sau o echipă de lucrători (executant colectiv).
Totalitatea activităţilor pe care fiecare executant le realizează în
cadrul unei operaţii constituie un ciclu de lucru. Atunci când operaţia se
126
reia asupra unui alt exemplar al ansamblului, executanţii reiau acelaşi
ciclu de lucru.
Faza de asamblare este un grup de activităţi tehnologice realizate în
mod continuu de către un singur executant (individual sau colectiv) în
cadrul unei operaţii de montaj sau între două operaţii şi prin care se
realizează un unic obiectiv principal în cadrul procesului. În cadrul unei
operaţii executanţii pot realiza simultan faze diferite ale procesului.
Fiecare executant poate efectua succesiv mai multe faze.
Faza de bază se realizează direct asupra ansamblului supus
montajului, respectiv asupra componentei de bază a acestuia sau asupra
unui subansamblu realizat pe o componentă de bază într-un anumit stadiu
de montaj, astfel încât se modifică (fază constitutivă) sau se controlează
(fază de control) starea constructiv-funcţională a ansamblului.
În procesul de montaj al unui ansamblu, în afara celor de bază -
pentru a fi posibilă realizarea acestora se executa şi diferite alte faze
auxiliare şi anexe. Un exemplu de faze auxiliare este cel al fazelor de manipulare a
ansamblului. Acestea pot fi de următoarele tipuri:
- faza de transfer operaţional al ansamblului la un post de montaj;
- faza de transfer interoperaţional al ansamblului;
- faza de stocare interoperaţională a ansamblului (între posturile de
montaj la care se execută două operaţii succesive);
- faza de reorientare a ansamblului la postul de montaj (în cadrul unei
anumite operaţii);
- faze de reorientare interoperaţională a ansamblului (între posturile de
montaj la care se realizează două operaţii succesive);
Fazele anexe nu se realizează direct asupra ansamblului supus
montajului (de ex. fazele de schimbare a SDV-urilor la postul de montaj,
de spălare a unei componente de montaj, de aducere a acesteia la postul
de montaj etc.).
127
Secvenţa de montaj este un grup de activităţi realizate în mod
continuu în cadrul unei faze de montaj, prin care se realizează un obiectiv
parţial în cadrul fazei.
Mişcarea de montaj este un grup de activităţi elementare realizate în
mod continuu în cadru unei secvenţe de montaj, prin care se realizează
un obiectiv elementar în cadrul procesului.
Mişcarea elementară de montaj este o activitate elementară de tipul:
întoarce, transferă, aşează, dă drumul etc.
9.4.2 Asigurarea calităţii montajului
Asigurarea calităţii montajului înseamnă stabilirea acelor măsuri şi
îndeplinirea acelor acţiuni care să conducă la realizarea unui proces de
montaj cu performante ridicate, care produce ansambluri de calitate
uniformă şi corespunzătoare cerinţelor impuse.
Principalele aspecte ale problematicii aflate în discuţie sunt
sintetizate în tabelul 9.4.
Tabelul 9.4 ASIGURAREA CALITǍŢII MONTAJULUI
FACTORI DE INFLUENŢǍ
TREBUIE ASIGURATE
Pregătirea componentelor şi a materialelor
Calitatea materialelor de adaos
Manipularea componentelor
Microgeometria suprafeţelor
Execuţia asamblărilor Forma suprafeţelor
Ajustări şi reglaje
a fiecărei componente după asamblare
Poziţia reciprocă a suprafeţelor
Acoperirea suprafeţelor
Precizia geometrică a produsului
Precizia poziţiei reciproce a diferitelor componente în ansamblu
Controlul tehnic Precizia forţelor statice în asamblări
Precizia dinamică a produsului
Calitatea acoperirilor de suprafaţă
Altele
Altele
128
Pentru asigurarea calităţii montajului trebuie respectate următoarele
reguli:
1. Componentele care se montează trebuie să corespundă calităţii
prescrise şi trebuie pregătite pentru montaj astfel încât suprafeţele
să fie curate, fără urme de murdărie sau materiale de protecţie
temporară etc.
2. Stocarea componentelor deformabile trebuie efectuată în suporţi
adecvaţi, cu mai multe puncte de sprijin.
3. Componentele trebuie manipulate în aşa fel încât să nu fie lovite,
zgâriate, deformate etc.
4. Forţele de strângere trebuie aplicate progresiv, nu prin şocuri.
5. Forţele mari de strângere realizate în mai multe puncte trebuie
aplicate încrucişat şi în trepte.
6. Aplicarea forţelor de asamblare trebuie făcută astfel încât
solicitarea componentelor uşor deformabile să fie minimă,
respectiv să fie solicitate un număr minim de componente.
7. Componentele care realizează mişcare de rotaţie la turaţii ridicate
trebuie echilibrate.
9.5. Niveluri de mecanizare/automatizare a sistemelor tehnologice de asamblare
În funcţie de natura elementelor componente şi de natura
subsistemelor care realizează diferitele funcţii principale în cadrul unui
sistem tehnologic elementar de asamblare, acesta poate fi de mai multe
tipuri care corespund mai multor niveluri de mecanizare/automatizare,
conform tabelului 9.5.
Fiecare sistem tehnologic elementar de asamblare realizează un
anumit ciclu de lucru, care reprezintă totalitatea activităţilor efectuate în
mod continuu într-o anumită ordine. Acestea se reiau în mod ciclic dacă
procesul de montaj trebuie realizat pentru mai multe exemplare ale
ansamblului supus montajului.
129
Tabelul 9.5. NIVELURI DE MECANIZARE/AUTOMATIZARE A SISTEMELOR
TEHNOLOGICE ELEMENTARE Funcţii
Tipul sistemului tehnologic elementar Format din:
Acţionare Manevrare Comandă
MANUAL Lucrător (+ SDV) omul omul omul MECANIZAT
SIMPLU Lucrător + maşină +
SDV maşina
(portabilă) omul omul
MECANIZAT COMPLEX
Operator + maşină + SDV maşina maşina omul
SEMIMECANIZAT Lucrător – operator + maşină +SDV om +maşina omul
AUTOMAT NEPROGRAMABIL
Maşină automată neprogramabilă+SDV
AUTOMAT PROGRAMABIL
Maşină automată programabilă + SDV
maşina maşina maşina
SEMIAUTOMAT Lucrător –operator +
maşină automată programabilă + SDV
om+ maşina
Un lucrător depune efort fizic pentru efectuarea în cadrul ciclului de
lucru a activităţilor de acţionare a unui organ de execuţie şi/sau
manevrare a acestuia şi/sau a ansamblului supus montajului. El îşi
coordonează singur aceste activităţi realizând astfel funcţia de comandă.
În cazul unui sistem tehnologic elementar manual, organul de
execuţie poate fi un SDV sau direct muncitorul.
Un operator realizează în cadrul ciclului de lucru numai activităţi de
comandă a unei maşini, activităţi care nu necesită efort fizic. În cadrul
ciclului de lucru al unui lucrător-operator acesta execută activităţi de
acţionare/manevrare a unui organ de execuţie (SDV sau propriile mâini)
şi/sau manevrarea ansamblului supus montajului, dar realizează şi
activităţi de comandă a unei maşini.
În cazul unui sistem tehnologic elementar mecanizat simplu lucrătorul manevrează o maşină portabilă (de înşurubat, de nituit) sau - în
cazul în care maşina este staţionară – manevrează ansamblul supus
montajului pentru a aduce/retrage scula sau ansamblul în/din punctul de
lucru în care trebuie realizată acţiunea tehnologică.
130
Totodată lucrătorul porneşte/opreşte maşina care acţionează
organul de execuţie şi coordonează aceste activităţi realizând astfel
funcţia de comandă.
La sistemul elementar mecanizat complex singura activitate
realizată de operator este comanda maşinii. În cadrul sistemului
tehnologic elementar semimecanizat pentru realizarea anumitor activităţi
lucrătorul-operatorul comandă maşina care manevrează şi acţionează
organul de execuţie. Pentru efectuarea altor activităţi din ciclul de lucru
lucrătorul-operator manevrează şi acţionează direct un alt organ de
execuţie (SDV sau propriile mâini).
O maşină automată care realizează singură toate activităţile din
cadrul ciclului de lucru formează, împreună cu SDV-istica din dotare, un
sistem tehnologic elementar automat. Toate maşinile automate
neprogramabile de montaj sunt maşini speciale, proiectate şi executate
pentru a realiza o anumită operaţie de montaj. Robotul de montaj este
singurul tip de maşină automată programabilă de asamblare în domeniul
construcţiei de maşini.
În cazul unui sistem tehnologic elementar semiautomat, anumite
activităţi din cadrul ciclului de lucru sunt realizate conform programului de
către o maşină automată programabilă.
9.6. Flexibilitatea şi adaptabilitatea sistemelor tehnologice de asamblare
Flexibilitatea unui sistem tehnologic de asamblare este
caracteristica acestuia de a se adapta uşor (în timp scurt şi cu cost mic)
la modificarea caracteristicilor procesului de montaj pe care trebuie să-l
realizeze. Conceptul de flexibilitate a unui sistem tehnologic de
asamblare prezintă mai multe aspecte.
Flexibilitatea potenţială (numită pe scurt flexibilitate) se manifestă
în raport cu modificări premeditate, relativ importante şi pe termen relativ
131
lung (zile, săptămâni, luni) ale caracteristicilor procesului tehnologic de
asamblare. Astfel de modificări sunt determinate de:
- Trecerea la montarea unui alt ansamblu/produs;
- Modificarea în mod premeditat a procesului de asamblare al aceluiaşi
ansamblu/produs pentru creşterea performanţelor sale;
- Modificarea în mod premeditat a construcţiei ansamblului/produsului
pentru modernizare acestuia;
- Creşterea momentană (pe termen de ordinul zilelor) a cererii de
producţie pentru acelaşi ansamblu/produs;
- Creşterea constantă pe termen lung a cererii de producţie pentru
acelaşi ansamblu/produs.
Flexibilitatea potenţială a sistemelor tehnologice elementare de
asamblare este determinată în primul rând de tipul acestora, respectiv de
nivelul de automatizare/ mecanizare (fig.9.6).
Fig. 9.6. Flexibilitatea potenţială a sistemelor tehnologice elementare (STE) de montaj în funcţie de tipul acestora
Manual Simplu Semimec. Complex Automat Automat S m
emiaut. ecanizat mecanizat neprogramabil programabil
Flexibilitatea STE
132
Universalitatea unui sistem de asamblare este caracteristica
acestuia de a putea realiza o gamă cât mai largă de activităţi diferite.
Specializarea unui sistem de asamblare este caracteristica opusă
universalităţii. Un sistem specializat poate realiza o gamă restrânsă de
activităţi, dar cu o productivitate ridicată.
Versatilitatea sau mobilitatea, elasticitatea unui sistem tehnologic
de asamblare desemnează caracteristica acestuia de a trece rapid de la
realizarea unei activităţi la realizarea altei activităţi în cadrul procesului
tehnologic de montaj, odată cu modificarea caracteristicilor acestuia.
Flexibilitatea potenţială a unui sistem de asamblare se manifestă în
raport cu creşterea momentană a cererii de producţie se numeşte
flexibilitate la supraproducţie, iar cea manifestată în raport cu
creşterea pe termen lung a cererii de producţie se numeşte flexibilitatea
extinderii cantitative. Flexibilitatea activă a unui sistem, numită pe scurt adaptabilitate,
se manifestă în raport cu variaţii momentane - în limite restrânse – ale
parametrilor la care se realizează procesul tehnologic de asamblare,
respectiv ale condiţiilor de lucru. Astfel de modificări sunt determinate de:
- Variaţia aleatorie în anumite limite, de la un exemplar la altul ale
aceluiaşi ansamblu, ale parametrilor ce caracterizează realizarea unei
anumite faze de montaj;
- Variaţia momentană a caracteristicilor constructive ale ansamblului în
cazul liniilor de montaj pe care se realizează în mod imediat succesiv
exemplare în variante constructive diferite ale aceluiaşi ansamblu de
baza (linie de asamblare polivalentă sau multiobiect).
9.7. Tipuri de sisteme tehnologice de asamblare
Un sistem de asamblare este format dintr-o mulţime de sisteme
tehnologice elementare (STE). Un sistem tehnologic elementar automat
neprogramabil care nu are flexibilitate (vezi fig.9.6) se numeşte STE automat rigid. Un sistem tehnologic elementar automat neprogramabil
133
care prezintă un grad limitat de flexibilitate potenţială - asigurat prin
reglare şi/sau comutare – se numeşte STE automat cu flexibilitate limitată.
STE programabile de asamblare sunt de tip robot de asamblare,
robot de manipulare, robo-carrier etc. Acestea sunt prevăzute cu sisteme
de comandă numerică (CN) sau comandă numerică asistată de
calculator (CNC). Datorită flexibilităţii ridicate a acestor sisteme ele se
numesc STE automate flexibile. Dacă un asemenea sistem conţine şi
un subsistem de inteligenţă artificială el devine STE automat flexibil adaptiv deoarece prezintă şi o adaptabilitate destul de ridicată.
Necesitatea creşterii productivităţii sistemelor de montaj a condus la
început către dezvoltarea sistemelor mecanizate şi automate (rigid)
pentru producţia de serie mare şi masă. În aceste cazuri costul realizării
sistemelor mecanizate şi automate se poate amortiza eficient.
Flexibilitatea potenţială şi adaptabilitatea acestor sisteme este mai
scăzută decât a celor manuale şi simplu mecanizate.
Un sistem de asamblare format din sisteme tehnologice elementare
manuale şi/sau mecanizate simplu este numit sistem manual de montaj. Dacă un astfel de sistem este structurat sub formă de linie de
montaj atunci este numit linie manuală de montaj. Un sistem mecanizat de montaj conţine numai STE mecanizate complex, iar un sistem automat de montaj este format numai din STE automat.
Un sistem de montaj format numai din STE automate rigide este un
sistem automat rigid. În cazul în care conţine numai STE automate
programabile se numeşte sistem automat flexibil, iar în cazul în care
toate sistemele elementare sunt automate flexibile adaptive atunci se
numeşte sistem automat flexibil adaptiv.
Sistemele elementare automate programabile realizează diferite
activităţi de asamblare specifice diferitelor produse dintr-o anumită gamă
sunt sisteme automate cu flexibilitate limitată.
134
În domeniul construcţiei de maşini, o celulă sau linie automată
flexibilă (adaptivă) de asamblare poartă denumirea de celulă robotizată de montaj, respectiv linie robotizată de asamblare, deoarece are ca
sisteme tehnologice elementare de bază roboţi de montaj. O celulă de
asamblare rigidă sau cu flexibilitate limitată este denumită, pe scurt,
automat de asamblare, în timp ce o linie de montaj automată rigidă sau
cu flexibilitate limitată se numeşte linie automată de montaj. Un sistem de asamblare format din STE de diferite tipuri dinte care
unele sunt semimecanizate sau mecanizate complex se numeşte sistem parţial mecanizat, dacă nu conţine nici un STE semiautomat sau
automat. Un sistem de montaj este parţial automat în cazul în care
conţine sisteme tehnologice elementare de diferite tipuri dintre care cel
puţin unele sunt semiautomate sau automate.
Un sistem de asamblare parţial mecanizat sau parţial automat,
structurat sub formă de linie de montaj, este numit linie mixtă de montaj.
9.8. Sisteme de asamblare specifice diferitelor tipuri de
producţie Pentru montajul unui ansamblu, corespunzător fiecărui tip de
producţie sistemul de asamblare trebuie să asigure organizarea structurii
procesului general de asamblare al produsului.
Tipul optim de sistem de asamblare corespunzător procesului de
montaj al unui ansamblu determinat, în principal, de complexitatea
constructivă a ansamblului şi de volumul producţiei în care acesta trebuie
realizat, respectiv de tipul producţiei şi este acela care asigură
productivitatea necesară cu costuri minime.
În general montajul ansamblurilor de complexitate redusă poate fi
relativ uşor robotizat sau automatizat. În cazul ansamblurilor de
complexitatea medie sau ridicată unele faze ale procesului general de
montaj pot fi realizate eficient de către roboţi sau maşini automate de
135
montaj, alte faze nu pot fi realizate automat ci numai mecanizat (din
considerente tehnice şi/sau de eficienţă economică), în timp ce altele nu
pot fi realizate decât manual. Din acest motiv sistemul optim de montaj
pentru ansambluri de complexitate medie/ridicată realizate la un volum
de producţie corespunzător cel puţin unei serii mici (spre mijlocii) este
linia mixtă de montaj.
Gradul de mecanizare/automatizare a liniei, respectiv procentul de
posturi de lucru mecanizate complex/automatizate creşte odată cu
creşterea volumului de producţie.
Tipurile optime de sisteme de montaj corespunzătoare diferitelor
tipuri de producţie sunt prezentate în figura 9.7.
Fig.9.7. Sisteme de asamblare specifice diferitelor tipuri de producţie (cazul general)
Liniile care despart domeniile optime de aplicabilitate a diferitelor tipuri de sisteme de asamblare sunt oblice în raport cu direcţia verticală de variaţie a complexităţii ansamblului, respectiv în raport cu direcţia orizontală de variaţie a volumului producţiei atunci când trecerea de la un sistem la altul trebuie făcută fie simultan cu creşterea complexităţii
Celulă robotizată
Posturi manuale
Producţie individuală Serie mică Serie mijlocie Serie mare-masă
Automat de montaj
(grad de mecanizare/automatizare)
Linie mixtă Linie
manuală
Număr de faze de
bază ale procesului general de asamblare
Complexitate ansamblu
Varietate produse /Flexibilitate sistem asamblare
Volum lare ul producţiei / TIP DE PRODUCTIE/ Productivitate sistem asamb
136
ansamblului la acelaşi volum de producţie, fie simultan cu creşterea volumului producţiei pentru acelaşi ansamblu.
Se poate observa din figură că odată cu creşterea volumului producţiei complexitatea maximă a ansamblurilor scade, deoarece produsele de complexitate extrem de ridicată se realizează la un volum foarte mic de producţie, corespunzător producţiei individuale.
Produsele de complexitate foarte ridicată se realizează la un volum mic de producţie corespunzător producţiei individuale sau de serie mică. Aceasta evoluţie continuă astfel încât în cadrul producţiei de serie mare şi masă produse de complexitate cel mult ridicată.
Pentru ansambluri de complexitate medie a căror construcţie permite robotizarea/automatizarea completă a montajului, domeniul de aplicabilitate a celulei robotizate de montaj se extinde, iar linia mixtă de montaj se înlocuieşte cu linia robotizată, respectiv linia automată de montaj, conform figurii 9.8.
Fig. 9.8. Sisteme de montaj specifice diferitelor tipuri de producţie (ansambluri al căror montaj poate fi complet robotizat/ automatizat/ mecanizat)
Varietate produse /Flexibilitate sistem asamblare
Număr de faze de
bază ale procesului general de asamblare
Producţie individuală Serie mică Serie mijlocie Serie mare-masă
Linie manuală Linie manuală cu
transfer automat Linie mecanizată cu
transfer automat
Automat de montaj Posturi manuale
Celulă robotizată
Complexitate ansamblu
Volumul producţiei / TIP DE PRODUCTIE/ Productivitate sistem asamblare
137
Pentru ansambluri complexe a căror construcţie permite
mecanizarea completă a asamblării, linia mixtă de montaj evoluează de
la o linie manuală cu transfer automat al ansamblului pentru producţia de
serie mică până la o linie complet mecanizată cu transfer automat la
producţia de seria mare şi masă.
9.9. Forme organizatorice ale asamblării Se deosebesc două forme principale de asamblare: asamblare
staţionară şi asamblare mobilă.
Asamblarea staţionară se caracterizează prin executarea
întregului proces de asamblare de către o echipa pe un singur loc de
muncă, unde se aduc toate piesele care se asamblează. Asamblarea
staţionară este caracteristică producţiei individuale sau de serie mică
precum şi în cazul produselor grele sau de gabarit mare. Figura 9.9.a
prezintă schema asamblării staţionare a unui singur produs la care
piesele sau unităţile de asamblare (reprezentate prin cifrele 1...7) sunt
aduse la locul de muncă, iar echipa de muncitori execută asamblarea
completă a produsului. Figura 9.9.b prezintă schema asamblării
staţionare a două produse identice pe locurile de muncă A1 şi A2.
Asamblarea staţionară se poate executa cu ritm de asamblare liber sau
cu ritm de asamblare impus.
A1 A2
a) b)
Fig. 9.9. Schema de asamblare staţionară
138
Asamblarea mobilă se caracterizează prin faptul că în timpul
procesului de asamblare unitatea de asamblare sau produsul se
deplasează de la un loc de muncă la altul, iar la fiecare loc de muncă se
executa de fiecare dată aceeaşi operaţie (fig.9.10).
Pentru deplasarea de la un loc de muncă la altul se folosesc căi cu
role, cărucioare suspendate pe monoşină, transportoare cu bandă,
vagonete cu şină etc. asamblarea mobilă poate fi de asemenea realizată
cu ritm liber sau cu ritm impus. Asamblarea cu ritm liber se foloseşte la
producţia de serie mica sau mijlocie în special când se execută operaţii
pretenţioase de asamblare sau operaţii de ajustare sau reglare la care
ritmul de asamblare este variabil.
Fig.9.10. Schema de asamblare mobilă
Asamblarea mobilă cu ritm impus este specifică producţiei de serie
mare şi masă şi se caracterizează prin respectarea aceluiaşi timp de
asamblare la fiecare loc de muncă şi poate fi realizată cu deplasarea
continuă a produsului sau cu deplasarea intermitentă a acestuia.
9.10. Metode de asamblare În procesele de asamblare se ţine cont de lanţurile de dimensiuni.
Prin lanţ de dimensiuni se înţelege un şir de dimensiuni liniare sau
unghiulare care formează un contur închis ce leagă reciproc poziţia
suprafeţelor mai multor piese ale unei maşini.
139
Figura 9.11 prezintă un exemplu de lanţuri de dimensiuni liniar.
Dimensiunile care compun lanţul de dimensiuni se numesc elemente componente ale lanţului de dimensiuni. Elementul care se obţine ultimul
în procesul de asamblare se numeşte element de închidere.
A∆
A A0
Fig. 9.11. Lanţ de dimensiuni
Dimensiunea care leagă direct elementele de referinţă (distanţa
dintre ele se impune a fi realizată prin asamblare) formează ramura de bază, iar totalitatea ramurilor conjugate, prin care se închide lanţul de
dimensiuni, formează ramura de închidere.
Din figura 9.11 rezultă că pentru un lanţ de dimensiuni cu n
elemente se poate scrie:
A1 + A2 + ...+ Am = Am+1 + Am+2 +...+ A∆ (9.1)
A1, A2, Am – elemente din ramura de bază;
Am+1, Am+2, .., An-1 – elemente din ramura de închidere;
A∆ - element de închidere.
Ecuaţia de bază a lanţului de dimensiuni este:
A∆ = (A1 + A2 + ...+ Am) – (Am+1 + Am+2 +...+ An-1 ) (9.2)
În funcţie de precizia impusă ansamblului se folosesc 5 metode de
asamblare:
140
- Metoda interschimbabilităţii totale;
- Metoda interschimbabilităţii parţiale;
- Metoda sortării;
- Metoda reglării;
- Metoda ajustării.
9.10.1. Asamblare prin metoda interschimbabilităţii totale
Asamblarea se realizează prin îmbinarea oricărei piese din lanţul de
piese prelucrate, fără a fi necesară sortarea, selecţionarea, reglarea sau
ajustarea prealabilă. Metoda se aplică în cazul producţiei de serie mare şi
masă.
Aceasta metodă are următoarele avantaje:
- asamblare simplă, rapidă şi economică;
- posibilitatea aplicării metodelor de asamblare pe bandă;
- micşorarea manoperei operaţiilor de asamblare;
- muncitori cu calificare redusă;
- simplitatea normării operaţiilor de asamblare;
- cooperare uşoară cu alte uzine de specialitate în vederea
execuţiei pieselor sau ansamblurilor interschimbabile.
Ca dezavantaje se pot aminti:
- necesită prelucrări precise;
- necesită utilaje de prelucrare performante;
- montaj precis;
Condiţia care trebuie îndeplinită în cazul acestei metode este ca
valoarea toleranţei elementului de închidere să fie egală cu suma
valorilor absolute ale toleranţelor elementelor componente ale lanţului de
dimensiuni.
∑−
=
=1
1AiR TT
n
i (9.3)
141
9.10.2. Asamblare prin metoda interschimbabilităţii parţiale
Principiul acestei metode constă în faptul că se măresc toleranţele
elementelor componente ale lanţurilor de dimensiuni, comparativ cu
metoda interschimbabilităţii totale, cu scopul de a face mai economică şi
de a simplifica prelucrarea pieselor care intră în lanţul de dimensiuni.
Există însă în acest caz riscul de a obţine un număr de ansambluri
montate la care valoarea elementului de închidere să rezulte în afara
câmpului de toleranţă prescris (adică precizia elementului de închidere să
fie necorespunzătoare).
Metoda interschimbabilităţii parţiale se aplică pentru lanţuri de
dimensiuni cu număr mare de elemente, când este necesară o precizie
mare a elementului de închidere.
9.10.3. Asamblare prin metoda sortării (asamblare selectivă)
Principiul acestei metode de asamblare constă în:
- majorarea toleranţelor de execuţie Ti ale elementelor componente de
k ori, pentru ca prelucrarea acestora să se facă cu toleranţe
economice;
- se sortează elementele în k grupe, astfel încât în fiecare grupă
câmpul de dispersie să fie egal cu toleranţa prescrisă Ti.
- se asamblează elementele din grupe de acelaşi ordin şi în acest fel
pentru toate ansamblurile montate elementul de închidere va rezulta
la toleranţa funcţională prescrisă.
Aplicarea metodei de asamblare selectivă necesită organizarea
măsurării, sortării, păstrării şi transportului pieselor în condiţii deosebite.
Piesele fiecărei grupe se marchează şi se trimit la asamblare într-un
container separat.
Metoda asamblării selective se aplică pentru lanţurile de dimensiuni
cu trei elemente, când precizia elementului de închidere nu se poate
asigura prin metoda interschimbabilităţii parţiale sau totale.
142
9.10.4. Asamblare prin metoda reglării Particularitatea caracteristică a metodei reglării constă în faptul
că precizia elementului de închidere se obţine prin modificarea fără
prelucrare a dimensiunii unuia dintre elemente, stabilit în prealabil care
se numeşte element compensator. Toate celelalte elemente se
prelucrează cu toleranţe majorate la valori economice, realizabile în
condiţii de producţie date. Prin majorarea toleranţelor elementelor lanţului
de dimensiuni la valorile Ti’ , toleranţa elementului de închidere va fi de
asemenea mai mare, deoarece:
∑−
=∆ =
1
1i 'T'T
n
i (9.4)
Pentru obţinerea preciziei necesare a elementului de închidere,
caracterizată de toleranţa T∆, trebuie să se înlăture din lanţul de
dimensiuni mărimea în exces a abaterii care se numeşte valoare de compensare.
∆
−
=∆∆ −=−= ∑ T'TT'T T
1
1i
n
ik (9.5)
T∆ - toleranţa elementului de închidere, determinată din condiţii
funcţionale
T∆’ – toleranţa posibila a elementului de închidere, obţinută în urma
majorării toleranţelor tuturor elementelor componente în valori
economică
Ti’ – toleranţa economică a elementului i
n – numărul total de elemente ale lanţului.
Modificarea fără prelucrare a dimensiunii elementului compensator
din lanţul de dimensiuni se poate face în două moduri:
143
- prin modificarea poziţiei elementului compensator cu o mărime egală
cu eroarea în exces a elementului de închidere; în acest caz reglarea
se realizează cu compensator mobil (fig. 9.12).
Fig. 9.12. Schema reglării cu compensator mobil
- prin introducerea în lanţul de dimensiuni a unei piese speciale
(şaibe, bucşe, inele), prelucrate în prealabil la dimensiunea necesară;
reglarea se numeşte în acest caz cu compensator fix (fig.9.13).
Fig. 9.13. Schema reglării cu compensator fix
144
9.10.5. Asamblare prin metoda ajustării
Principiul metodei ajustării pentru rezolvarea lanţurilor de dimensiuni
constă în asigurarea preciziei necesare a elementului de închidere prin
modificarea mărimii unuia dintre elementele componente, stabilit în
prealabil, aceasta modificare realizându-se prin aşchiere (ajustare) în
procesul de asamblare. Toleranţele elementelor componente sunt
majorate la valori economice, ceea ce conduce la mărirea toleranţei
elementului de închidere.
Pentru ca precizia elementului de închidere să rămână aceeaşi se
impune ca şi în cazul metodei reglării să se înlăture din lanţul de
dimensiuni eroarea în exces a elementului de închidere. Elementul de
compensare de pe care se înlătură prin ajustare abaterea în exces din
lanţul de dimensiuni se stabileşte în aşa fel încât prelucrarea
suplimentară a acestuia să fie uşor de realizat la montaj.
Principalul avantaj al metodei ajustării constă în posibilitatea
execuţiei pieselor cu toleranţe economice. Ca dezavantaje se pot aminti:
- necesitatea prelucrării suplimentare, de ajustare a elementului de
compensare, care se execută de obicei manual;
- variaţia timpului consumat pentru efectuarea lucrărilor de
asamblare (acest timp depinde de mărimea erorii în exces care
apare în lanţul de dimensiuni la produsul respectiv).
Aceasta metodă nu se recomandă la asamblarea produselor în flux
tehnologic, ci numai în producţia individuală.
9.11. Ciclograma asamblării
Ciclul de asamblare al unui produs reprezintă timpul în cursul
căruia se execută toate operaţiile de asamblare care nu sunt suprapuse
în timp.
Ciclograma asamblării se întocmeşte în cazul producţiei de
serie mare şi masă mai ales atunci când producţia este organizata în flux
continuu. Din punct de vedere al modului de succesiune al operaţiilor de
145
asamblare în timp, asamblarea poate fi succesivă (fig.9.14.a) sau paralel-
succesivă (fig.9.14.b). Se constată că la asamblarea paralel-succesivă
există o suprapunere în execuţia operaţiilor, conducând la micşorarea
ciclului de asamblare.
Timp [min] Operaţia
Tim
p
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1 8 2 12 3 15 4 20 5 10
Tc = 60 min
a)
Timp [min] Operaţia
Tim
p
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1 8 2 12 3 15 4 20 5 10
Tc = 30 min
b) Fig. 9.14. Ciclograma asamblării
Micşorarea ciclului de asamblare poate fi obţinută prin:
- suprapunerea în timp a unui număr cât mai mare de operaţii
(limitată de o anumită densitate a lucrului pe locul de asamblare);
- reducerea normelor de timp la asamblare (prin folosirea unor
metode mai productive de lucru, prin mecanizarea şi automatizarea
unor operaţii care necesită tip îndelungat şi printr-o bună organizare şi
deservire a locului de muncă).
146
9.12. Procedee tehnologice de asamblare
Procesul de asamblare a unui produs constă din următoarele etape:
- deplasarea pieselor sau a unităţilor de asamblare spre locul de
montare;
- orientarea suprafeţelor piesei de asamblat faţă de piesa conjugată cu
precizia necesară;
- orientarea dispozitivelor şi sculelor necesare realizării îmbinărilor;
- asamblarea propriu-zisă, care cuprinde operaţiile de îmbinare şi
solidarizare a pieselor şi subansamblurilor;
- operaţii de control dimensional şi funcţional, executate după una sau
mai multe operaţii de asamblare;
- reglarea şi ajustarea, constând din operaţii prin care se corectează
dimensional sau funcţional ansamblul realizat, în conformitate cu
rezultatul operaţiilor de control.
În industria constructoare de maşini în cadrul procesului de
asamblare se efectuează şi o serie de operaţii speciale: marcarea,
ungerea, degresarea, vopsirea, conservarea, încălzirea, răcirea, etc.
Pentru mecanizarea deplasării obiectelor spre locul de montare se
folosesc cărucioare manuale, electrocare, diferite tipuri de dispozitive de
ridicat şi transportat (poduri rulante, palane electrice) etc. Deplasarea
obiectelor de asamblat în procesul de asamblare se realizează cu diferite
tipuri de transportoare: transportoare cu bandă, transportoare cu
cărucioare, conveioare de montaj suspendate etc.
Mecanizarea şi automatizarea operaţiilor de asamblare se
realizează prin folosirea unor scule mecanizate sau utilaje speciale,
corespunzătoare procedeului de asamblare folosit.
În figurile următoare sunt prezentate principalele procedee
tehnologice de asamblare care se pretează la mecanizare şi
automatizare.
Înşurubarea (fig. 9.15) este principalul procedeu de realizare a
ansamblurilor demontabile, care se pretează la mecanizare şi
147
automatizare. Volumul de muncă al operaţiilor de înşurubare la fabricaţia
de masă constituie 25...30% din volumul de muncă total al operaţiilor de
asamblare.
Fig. 9.15. Înşurubarea
Asamblările prin presare se pot realiza sub forma unor ajustaje
presate simple (fig. 9.16.a) sau cu un element suplimentar de asigurare
(fig. 9.16.b). Execuţia mecanizată a ajustajului presat simplu constă în
introducerea arborelui în alezaj cu ajutorul unei prese.
a) b)
Fig. 9.16. Presare (a - ajustaj presat, b - fixare cu bolţ)
Asamblările prin deformare plastică sunt nedemontabile.
Asamblarea prin îndoire (fig. 9.17.a) se foloseşte mai ales la ansambluri
din tablă subţire. Pe periferia reperului de bază ştanţat există adaosuri de
fixare care se îndoaie prin presare laterală.
Nituirea (fig. 9.17.b), procedeu abandonat în construcţiile metalice
grele în urma generalizării construcţiilor sudate, a devenit foarte
frecventă în mecanica fină, datorită posibilităţilor de execuţie cu
productivitate mare şi fără zgomot. Sertizarea (fig.9.17.c) constă în
deformarea frontală a unor elemente special construite, sun formă de
nituri tubulare sau axe.
148
a) b) c)
Fig.9.17. Deformare plastică prin: a - îndoire, b - nituire, c - sertizare
Bordurarea (fig. 9.18.a) se foloseşte în cazurile în care trebuie
realizată o îmbinare etanşă. Procedeul de umflare (fig. 9.18.b) serveşte de
exemplu pentru fixarea unui manşon sau a unei flanşe pe o piesă tubulară.
a) b)
Fig. 9.18. Deformare plastică prin: a – bordurare, b - umflare
Asamblările prin deformare elastică (fig. 9.19.a şi b) sunt specifice
ansamblelor care cuprind elemente elastice, ca de exemplu, garnituri din
elastomeri, resorturi, lame elastice etc. Principala dificultate în realizarea
lor automată constă în necesitatea deformării acestor elemente în faza
de alimentare, cu ajutorul unor scule speciale.
a) b) Fig. 9.19. Deformare elastică (a – exterioară, b-interioară)
Lipirea cu aliaje de cositor (fig. 9.20.a) se utilizează frecvent în
liniile de asamblare a aparatelor electronice. Lipirea cu adezivi (fig.9.20.b) permite realizarea unor îmbinări din metale diferite,
micşorarea greutăţii construcţiei, asigurarea etanşeităţii şi rezistenţei la
coroziune a lipiturii. Lipirea cu adezivi implică echipamente specifice de
149
amestec al celor două componente (răşină, întăritor), precum şi de
aplicare a adezivului.
a) b)
Fig. 9.20. Lipire (a - cu aliaj uşor fuzibil, b - cu adeziv)
În ceea ce priveşte operaţiile de sudare (fig. 9.21), pentru includerea
în liniile automate de montaj se pretează în mod deosebit sudarea în
puncte. De asemenea, operaţiile de sudare semiautomată în atmosferă
protectoare de CO2 pot fi introduse în linie prin folosirea unor dispozitive de
poziţionare şi deplasare a pieselor.
a) b) c) d)
Fig. 9.21. Sudare (a – prin rezistenţa (puncte), b- cu material de adaos, c- cu laser, d- prin frecare)
În domeniul mecanicii fine sudarea cu laser se pretează foarte bine la
automatizare. Sudarea prin frecare se poate aplica pentru sudarea cap la
cap a prelungirilor unor axe.
150
BIBLIOGRAFIE
[ALB 87] Albert R., Kodácsy J. És Szabó,A. Gépgyártástechnológia II. Kecskemét ,1987
[ANG 71] Angyal,B. Forgácsolástechnológiai táblázatok. Műszaki Könyvkiadó, Budapest,1971
[BAK 72] Bakondi,K. A Gépgyártás technológiája. Tankönyvkiadó, Budapest, 1972.
[BAL 85] Bali,I. Forgácsolás. Tankönyvkiadó, Budapest,1985
[DUD 01] Dudás I. Gépgyártástechnológia I. Miskolci Egyetemi Kiadó 2001
[BAN 01] Banyai, T, Cselenyi J., Modelling and Optimisation of Logistic Systems – Theory and Practice. ISBN 963 661 510 1.pp.9-16.
[BAL 65] Balint, L. A forgácsoló megmunkálás tervezése. Műszaki könyvkiadó Budapest 1965
[GYE 91] Gyenge Cs., Ros O., Popa M. Tehnologia fabricării maşinilor. UTC-N, 1991.
[LAZ 94] Lăzărescu, I. Teoria şi practica sculelor aşchietoare, Vol.I,II,III., Editura Universitatea din Sibiu,1994
[IAT 98] Iatan, F. Bazele tehnologiei montajului. Universitatea Politehnica Bucureşti. 1998. Editura si Atelierele Tipografice BREN
[PIC 92] Picos,C, ş.a. Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanică prin aşchiere. Editura Universitas, Sibiu, 1992.
[PRU 81] Pruteanu,O.,Epureanu,Al.,Bohosievici,C. Gyenge,Cs. Tehnologia Fabricării Maşinilor. Editura Didactică şi pedagogică, 1981
151