Domnia Fril Ancua Pcurar Glad Coniu Grigore Pop

Adrian Radu Rzvan Pcurar Nicolae Panc

TEHNOLOGII DE FABRICA IEndrumtor pentru lucrri de laborator

Cluj-Napoca 2011

Refereni: Prof.dr. ing. Petru BERCE Prof.dr.ing. Nicolae BLC

PREFAndrumtorul se adreseaz studenilor din domeniul Inginerie Industrial, specializrile Tehnologia Construciilor de Maini, Inginerie Economic Industrial i Roboi Industriali. Coninutul ndrumtorului este corelat cu tematica abordat n cadrul cursurilor, oferind studenilor posibilitatea de aprofundare a fenomenelor legate de asigurarea preciziei de prelucrare i calitii suprafeelor prelucrate, precum i a celor referitoare la posibilitile tehnologice i reglarea unor utilaje, maini-unelte, aparate. Prelucrarea i interpretarea rezultatelor experimentale n cadrul lucrrilor de laborator permite studenilor formularea unor corelaii i concluzii pe baza datelor practice obinute.

Autorii

LUCRAREA 1

ANALIZA STATISTIC A STABILITII PRECIZIEI DE POZIIONARE A SCULEI FA DE SEMIFABRICAT1. Scopul lucrrii La prelucrrile pe maini unelte universale (strunguri, maini de frezat, etc.), poziionarea sculei achietoare pentru prelucrarea fiecrei piese din lot se face dup diviziunile tamburului gradat al urubului saniei transversale, respectiv longitudinale. Lucrarea i propune determinarea pe cale statistic a dispersiei dimensiunii de reglaj i a poziiei centrului de grupare a mrimii reglate. Ca urmare a nsumrii unor factori obiectivi i subiectivi, aceast aciune de reglare este nsoit de o anumit eroare i n consecin dimensiunea de reglaj nominal este nsoit de o anumit dispersie. Dintre factorii obiectivi care influeneaz precizia de fabricaie, sunt de menionat: mrimea forei de frecare ntre ghidaje, rigiditatea, uzura urubului conductor, mrimea diviziunii scalei cercului de divizare i imprecizia urubului conductor, iar dintre factorii subiectivi care influeneaz eroarea reglrii la dimensiune a sculei, cei mai importani sunt: atenia muncitorului, iluminatul locului de munc, oboseala muncitorului etc.

2. Consideraii teoretice Analiza statistic are numeroase avantaje n comparaie cu alte metode, cele mai relevante fiind: corectitudinea indicaiilor, datorit faptului c metoda este fundamentat tiinific; posibilitatea reprezentrii sugestive, accesibile a rezultatelor msurtorilor; operativitatea metodei, n sensul c aplicarea ei, nregistrarea i interpretarea rezultatelor necesit mai puin timp dect n cazul altor metode.

6 Teoria probabilitii relev faptul c dac asupra dispersiei unei mrimi ntmpltoare acioneaz numai factori constani i de acelai ordin de mrime, legea de dispersie se apropie de una din legile de distribuie normale. La prelucrrile mecanice curba practic de dispersie se apropie de curba Gauss-Laplace. Pentru obinerea datelor necesare analizei statistice a dispersiei dimensiunii de reglaj static a saniei transversale a unui strung universal, dup diviziunile tamburului, gradat, este necesar reglarea n mod repetat a sculei n raport cu semifabricatul n aceeai poziie, nregistrndu-se de fiecare dat cu aparate de msur poziia efectiv a suportului longitudinal (transversal). Din datele nregistrate xi, se obine o valoare maxim xmax i o valoare minim xmin a dimensiunii urmrite. Cmpul de mprtiere, determinat de valoarea maxim respectiv minim nregistrate, =xmax-xmin se mparte n subintervale. Numrul de subintervale k este reglementat de STAS 7122/2-86. Se nregistreaz numrul de apariii a fiecrei mrimi xi n fiecare subinterval considerat, acesta reprezentnd frecvena absolut ni de repartiie a mrimii ntmpltoare xi n intervalul i. Numrul total de nregistrri este:

n = nii =1

k

(1)

Frecvena relativ fi de apariie a mrimilor ntmpltoare se calculeaz cu relaia:

fi =

ni n

(2)

Valoarea medie a mrimii ntmpltoare xi se calculeaz cu expresia:

x = xi f ii =1

k

sau

x=

1 k xi ni n i =1

(3)

Aceast valoare medie stabilete poziia centrului de mprtiere a valorilor mrimii ntmpltoare analizate xi. Valoarea mprtierii mrimilor ntmpltoare n raport cu centrul de grupare este caracterizat de abaterea medie ptratic , care se calculeaz cu relaia:

7

=

( x x)i i =1

k

2

fi

(4)

Avnd aceste mrimi se poate trasa diagrama dispersiei, care arat frecvena relativ de apariie a mrimii xi n cele k intervale. Reprezentnd aceleai mrimi n form de segmente poziionate n mijlocul fiecruia dintre subintervalele considerate i unind vrful acestora prin linii frnte se obine poligonul de distribuie. Dac se consider un numr infinit de mare de subintervale, atunci la mrimi infinit de mici ale subintervalelor, poligonul de distirbuie se transform ntr-o curb continu a crei form este similar cu cea a curbelor teoretice de distribuie i se poate fi descrias de ecuaia:

y = f i ( xi )

(5)

n care: xi este valoarea mrimii ntmpltoare; iar fi(xi) densitatea de distribuie sau de probabilitate.

Fig. 1. Curba teoretic de distribuie Gauss-Laplace

8 Curba practic se aproximeaz cu curba teoretic de distribuie a lui Gauss Laplace (Fig. l), care n forma sa cea mai general are expresia:( xi x ) 2 2 2

y=

1

2

e

(6)

Curba n cazul cel mai general este o curb necentric i neunitar. Prin schimbarea variabilei curba se transform ntr-o curb centric i unitar:

xi x

1

=z

(7)

Rezult:

y=

2

e

z2 2

=

( z)

(8)

Funciile de forma (8) se numesc funcii normate Gauss Laplace, iar

valoarea lor pentru diferite valori ale lui z se gsesc n anexa STAS 7122/2-86.Cu ajutorul datelor obinute se traseaz curba practic a dispersiei.

3. Desfurarea lucrrii 3.1. Descrierea aparaturii nregistrarea valorilor dimensiunii de reglaj a poziiei sculei n raport cu semifabricatul pe strung se realizeaz cu ajutorul aparatului Millitron. Acesta dispune de o funcie simpl care permite msurarea unor dimensiuni de pies prin citirea direct a valorilor de pe cadrane, dar i de funcii mai complexe, care permit comanda i controlul activ pentru automatizarea ciclului de lucru la mainile-unelte.

95 4

3

2

1

Fig. 2. Montarea aparatului Millitron pe maina-unealt: 1 aparat de msur Millitron; 2 sania port-scul; 3 traductor; 4 piesa; 5 universal n cadrul lucrrii aparatul va fi folosit n prima variant, pentru vizualizarea erorii de reglare static a saniei transversale a unui strung (SNA 560). Aparatul Millitron dispune de o scal gradat i permite msurri pn la 0,5 mm. n condiii de atelier i pe ntreg parcursul unei zile de lucru, aparatul i menine precizia de 0,5 m. Avnd n vedere caracteristicile aparatului, pentru a folosi ntreg domeniul (plaja) de msurare se indic ca dereglarea s se realizeze n acelai sens pe tot parcursul lucrrii. Capul de msur al aparatului, care materializeaz scula achietoare i intr n contact fin cu piesa, este n esen un traductor care transform variaia dimensiunii piesei ntr-o variaie de semnal electric. 3.2. Desfurarea lucrrii 1. Se utilizeaz montajul din figura 2. Tamburul gradat al suportului transversal se regleaz la diviziunea stabilit. 2. Dup aducerea traductorului n contact cu piesa, prin rotirea tamburului gradat al frezei, se face reglarea la 0 (zero) a aparatului Millitron. Cu ajutorul mnerului tamburului gradat se rotete urubul sniei transversale (0,5-1 rotaii deplasnd-o n sens invers. Retragerea se realizeaz n acelai sens pe tot parcursul lucrrii pentru folosirea integral a domeniului de msur al aparatului. 3. Se deplaseaz suportul longitudinal pn la atingerea diviziunii stabilite pe tamburul gradat al saniei transversale a strungului (fr a urmri cadranul aparatului

10 Millitron). Deplasarea final pentru coinciderea semnelor se poate face prin uoare bti cu mna aplicate mnerului. 4. Se repet etapele de la punctele 3 i 4 de circa 100-150 ori, iar indicaiile aparatului de msur se introduc n tabelul 1.

Tabelul 1Nr crt. 1 2 3. 4. 5. 6. 7. Subinterval de dimensiuni Nr. de mrimi x aprute n subinterval fi

4. Prelucrarea datelor 1. Valorile nregistrate cu ajutorul aparatului Millitron obinute la paragraful 3.2 se centralizeaz n tabelul 1. 2. Pentru analiza statistic a stabilitii preciziei de poziionare a sculei n raport cu semifabricatul se calculeaz: frecvena relativ fi de apariie a mrimilor xi, media aritmetic x , abaterea medie ptratic folosind relaiile (1), (2), (3) i (4). Rezultatese trec n tabelul 2. 3. Pentru trasarea curbei mprtierii normale se completeaz tabelul 3, innd seama de relaiile (6) i (7) i dnd lui xi valorile xi = x k . 4. Se construiesc curba normal i cea experimental a mprtierii n coordonate (xi, fi).

11

Tabelul 2 Nr interval1. 2. 3. 4. 5. 6 7.

xi

ni

fi = ni/n

x i fi

xi - x

(xi x)

2

(xi x)2 fi

Rezultatele obinute (valorile xi) vor fi prelucrate cu progamul Excel. Cu ajutorul programului se pot calcula operativ toate mrimile care intervin n lucrare. De asemenea, programul traseaz i graficul (curba de distribuie).

Tabelul 3 Nr. Crt. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. K=z 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

(z )

k

xi = x k

y=(z)/

n acest mod se pot prelucra operativ rezultatele i reprezentate grafic, rezultnd concluzii asupra stabilitii preciziei de poziionare.

12

5. Concluzii. Observaii. 1. Se studiaz comparativ (prin suprapunere) curba practic i cea teoretic de dispersie. 2. Se formuleaz concluziile privind influena dispersiei dimensiunii de reglaj a unei maini-unelte asupra preciziei de prelucrare i asupra determinrii valorii optime a dimensiunii de reglaj. 3. La diferene mari ntre curba practic a dispersiei i cea teoretic trebuie analizai factorii perturbatori (de exemplu: impuriti n mecanismul; urub-piuli, slbirea penei la ghidaje, modificri ale iluminrii, starea de oboseal a muncitorului, uzura lanului cinematic, etc). Observaie: Fenomenul i modul de prelucrare al rezultatelor sunt analoage i n cazul studiului dispersiei dimensiunii de reglaj a saniei transversale a mainii de frezat.

LUCRAREA 2

INFLUENA UZURII SCULEI ASUPRA PRECIZIEI DE PRELUCRARE LA STRUNJIRE

1. Scopul lucrrii Uzarea sculei n timpul prelucrrii piesei este un proces complex, influenat de mai muli factori: solicitrile mecanice i termice, abraziunea mecanic ntre achie scul piesa de prelucrat, depunerile pe ti, arderile, oxidrile, etc. Uzura sculei duce la abateri dimensionale, la nrutirea rugozitii suprafeei prelucrate, la nclzirea sculei i a piesei, la creterea consumului de energie i n sfrit la distrugerea muchiei achietoare. Lucrarea prezent are drept scop determinarea variaiei uzurii sculei n funcie de lungimea de achiere i de calitatea materialului sculei.

2. Consideraii teoretice Din punct de vedere al preciziei de prelucrare nu se analizeaz uzura pe faa de aezare i degajare (u a i u d ) , care determin capacitatea de achiere, ci uzura dimensional u n direcie perpendicular pe suprafaa prelucrat. Desigur apariia mai pronunat sau mai puin pronunat a uzurii pe cele dou suprafee ale sculei este influenat de o serie de factori: materialul prelucrat, materialul sculei, regimul de achiere, etc. Cunoaterea modului de apariie i posibilitatea de determinare a uzurii, n special a celei dimensionale, este deosebit de important pentru determinarea preciziei de prelucrare la mainile cu reglare iniial i la cele cu reglare pe baz de comenzi adaptive.

14 Calcularea uzurii dimensionale pe baza relaiei u = h tg (Fig.1) d natere la erori pn la 40%, deoarece muchia principal de achiere nu se afl ntotdeauna n vrful cuitului, ea se modific continuu n timpul achierii. De aceea, uzura dimensional u trebuie determinat cu ajutorul unor dispozitive speciale. Fig. 1. Uzura dimensional a sculei Diagrama uzurii dimensionale n funcie de timp prezint trei zone distincte (Fig.2): I zona de uzur mrit la rodaj, cnd se aplatizeaz vrfurile neregularitilor, II zona de uzur normal (liniar), III zona de uzur rapid.

Fig. 2. Diagrama uzurii dimensionale n funcie de timp Uzura u se poate exprima i n funcie de lungimea de achiere, respective pe drumul parcurs de vrful sculei avnd n vedere c: (1)

L = v

15 unde:

- timpul de lucru al sculei [min];v - viteza de achiere [ m / min ];L - lungimea parcurs de vrful sculei n timpul [ m ].La reprezentarea curbelor de variaie a uzurii u = f ( L) pentru cuite armate cu plcue din carburi metalice (Fig.3) se disting aceleai trei zone de uzur: uzur de rodaj, uzur de exploatare normal i uzura rapid. Lungimea de achiere de pn la 1000 1500 m, reprezint durata uzurii de rodaj. Se observ n general c n zona uzurii normale, se poate considera o uzur liniar cu viteza uzurii constante: vu = ct .U[m] P10 100 80 60 40 20 L [m] 2000 10000 18000 26000 34000 P01,4 T60k6

Fig. 3. Curbe de variaie a uzurii n funcie de lungimea de achiere pentru cuite armate cu plcue din carburi metalice Pentru determinarea aproximativ prealabil a uzurii dimensionale, dup un anumit spaiu parcurs pe suprafaa achiat se utilizeaz frecvent noiunea de uzur specific u sp , definit de relaia:

u sp =

1000 u L

m 1000m

(2)

16 Uzura specific este deci uzura n m n direcie radial raportat la 1000 m lungime de achiere. Dac se ine cont i de uzura iniial denumit i uzur de rodaj, uzura se poate calcula cu relaia:

u = u i + u sp

L 1000

[ m ]

(3)

Valorile uzurii iniiale sunt indicate n literatura de specialitate n funcie de materialul prii achietoare a cuitului. Pentru a putea determina uzura specific, cuitul trebuie n prealabil rodat pe faa de aezare i cea de degajare pentru a elimina uzura iniial. n acest caz rezult:

U = u spn care la strunjire:

L U 1000 sau u sp = 1000 L

m 1000m

(4)

L=unde:

d l1000 s

[m]

(5)

d - diametrul semifabricatului prelucrat, [ mm ]; l - lungimea pe care se prelucreaz semifabricatul, [ mm ];

s - avansul, [ mm / rot ].Uzura cuitului este influenat de viteza de achiere, duritatea materialului cuitului i duritatea materialului prelucrat. Variaia uzurii cuitului de strung n funcie de viteza de achiere, la prelucrarea cu cuite armate cu diferite plcue din carburi metalice este reprezentat grafic n figura 4. Se observ c vitezele de achiere favorabile, din punct de vedere al uzurii dimensionale se afl ntre 80 i 160 m/min. Geometria sculei are de asemenea influen asupra uzurii dimensionale. De exemplu, o faet cu unghi de degajare negativ de lime 0,05 mm influeneaz considerabil uzura.

17 Uzura cuitului crete cu odat cu creterea duritii materialului prelucrat.

Fig. 4. Curbe de variaie a uzurii n funcie de viteza de achiere pentru cuite armate cu plcue din carburi metalice Uzura dimensional n cazul prelucrrii unui arbore prin strunjire produce o abatere dimensional a diametrului. Abaterea dimensional ca urmare a uzurii sculei este:

d = 2u

[m]

(6)

3. Desfurarea lucrrii Se vor prelucra arbori identici ca dimensiune, de aceeai duritate cu dou cuite diferite: unul de oel rapid i altul cu plcu din carburi metalice pentru a pune n

18 eviden influen calitii materialului sculei asupra uzurii acestuia. Sculele vor fi rodate pe faa de aezare i de degajare pentru a elimina uzura de rodaj. Pentru msurarea uzurii cuitului de strung se folosete dispozitivul prezentat in figura 5. 1. Se msoar diametrul primului arbore (cu ublerul). Se fixeaz arborele pe strung. 2. Se amplaseaz cuitul n dispozitivul ortotest i se regleaz ceasul comparator la zero. 3. Se fixeaz cuitul n suportul portcuit. 4. Se regleaz elementele regimului de achiere: adncimea de achiere (t), avansul (s), turaia (n). Se ncepe prelucrarea. 5. Se ntrerupe procesul de achiere dup 1 minut, 2 respectiv 3 minute. De fiecare dat se msoar uzura i deformaia termic a cuitului, iar dup rcire uzura cuitului cu ajutorul dispozitivului ortotest. 6. Se fixeaz pe strung un arbore identic ca dimensiuni i duritate i se repet punctele 2 4, folosindu-se un cuit cu plcu din carburi metalice. Comparnd rezultatele cu cele de la pct.5 se va pune n eviden influena duritii cuitului asupra uzurii lui. Fig. 5. Dispozitiv pentru msurarea uzurii

19 4. Prelucrarea rezultatelor 1. Se completeaz tabelul 1 cu elementele regimului de achiere (t, s, n), dimensiunile arborelui prelucrat (lp, d), lungimea de achiere i uzura n funcie de timpul efectiv de achiere, pentru fiecare arbore prelucrat. 2. Lungimea de achiere se calculeaz cu relaia (5) iar uzura specific cu relaia (2). 3. Se vor trasa diagramele de variaie a uzurii sculei n funcie de lungimea de achiere pentru fiecare caz (Fig.6).

U [m]

L [m]Fig. 6. Diagrama de variaie a uzurii sculei n funcie de lungimea de achiere

20 Tabelul 1 Calitatea materialului prelucrat Tipul cuitului Elementele regimului de achiere t [mm] = s [mm / rot ] = n [rot / min ] = 1 l [mm] 2 Dimensiunile arborelui prelucrat lp [mm] = d [mm] =

Timp efectiv de achiere [min] 3

L [mm] U [m] d [m] u spuzura + deformare

5. Concluzii i observaii 1. Se va urmri variaia uzurii n funcie de lungimea de achiere. 2. Se va studia influena duritii materialului cuitului asupra uzurii lui. 3. Se va studia abaterea dimensional produs de uzura cuitului.

LUCRAREA 3

DETERMINAREA RIGIDITII STATICE A SUBANSAMBLURILOR UNUI STRUNG

1. Scopul lucrrii Rigiditatea mainilor-unelte este unul din factorii importani care influeneaz precizia dimensional, precizia de form, precizia poziional i calitatea suprafeelor prelucrate. Ea caracterizeaz modul n care maina-unealt, subansamblurile sale i elementele lor componente se opun deformaiilor elastice cauzate de aciunea forelor ce apar n timpul procesului de achiere. Prezenta lucrare urmrete determinarea rigiditii statice a principalelor subansambluri ale strungului: ppua fix, ppua mobil i suport portcuit.

2. Consideraii teoretice Sistemul tehnologic elastic MDSP (main, dispozitiv, scul, pies) se deformeaz sub influena forelor de achiere i a celorlalte fore i momente ce acioneaz asupra acestui sistem. Deformaiile rezultate provoac o deplasare a poziiei tiului cuitului de strung n raport cu piesa, n direcie normal pe suprafaa prelucrat, introducnd erori de form i dimensionale ceea ce influeneaz negativ precizia de prelucrare. Rigiditatea sistemului tehnologic MDSP se definete ca fiind raportul dintre componenta forei aplicate, dup o direcie dat i deplasarea punctului de aplicaie al forei dup aceeai direcie. Astfel rigiditatea unui subansamblu al strungului se va exprima cu relaia :

Ry =

Fy y

[daN / mm]

(1)

22 Inversul rigiditii este denumit grad de cedare i se determin cu relaia :

W=

1 R

[mm / daN ]

(2)

Determinarea pe cale analitic a rigiditii unui sistem este posibil dar greoaie, motiv pentru care se determin prin msurarea rigiditii subansamblurilor componente i apoi se stabilete rigiditatea total. Forele care apar n procesul de achiere sunt fore dinamice, de aceea rigiditatea static rmne un criteriu relativ de apreciere a preciziei de prelucrare, un criteriu de apreciere a construciei strungului i constituie una din verificrile de recepie. Valorile admisibile ale rigiditii statice sunt indicate n STAS 6869-87. Pentru analiza influenei rigiditii asupra preciziei de prelucrare este necesar determinarea rigiditii dinamice. Rigiditatea sistemului tehnologic elastic MDSP este variabil dup poziia sculei achietoare sau a piesei prelucrate. Cauzele acesteia sunt schimbarea influenei specifice a rigiditii diferitelor ansambluri i subansambluri, la rigiditatea sistemului de msur schimbrii distanelor de la aceste ansamble, pn la poziia de lucru a sculei achietoare sau a piesei prelucrate i de asemenea modificarea unui numr de factori, care influeneaz rigiditatea ansamblului (a temperaturii, schimbarea mrimii n consol a pieselor, variaia adaosului de prelucrare i a duritii materialului, etc.). Rigiditatea sistemului tehnologic MDSP se compune din rigiditatea elementelor componente: a mainii-unelte, a sculei, a dispozitivului, a piesei. Dintre acestea, rigiditatea mainii-unelte i a piesei au o influen mai mare asupra rigiditii totale a sistemului. Rigiditatea mainii-unelte se constituie, la rndul ei, din rigiditatea ansamblurilor i subansamblurilor componente. Dintre acestea, rigiditatea arborelui principal, a batiului, a suporturilor i a organelor de fixare sunt cele mai importante. Msurarea rigiditii statice const n msurarea cu ajutorul comparatorului cu cadran a deformaiilor provocate de ncrcarea treptat cu fore crescnde a subansamblurilor n stare de repaus. Trasarea curbelor de rigiditate la ncrcarea i descrcarea sistemului (vezi Fig.1), evideniaz faptul c cele dou curbe nu sunt

23 identice, cuprinznd ntre ele o suprafa ce este proporional cu lucrul mecanic consumat pentru readucerea n poziia iniial a sistemului tehnologic deformat elastic.

Fig. 1. Curbele de ncrcare i descrcare ale subansamblurilor unui strung ncrcarea i descrcarea subansamblurilor poate fi fcut cu o for care s creeze trei componente, dou sau una. ncrcarea cu for cu trei componente, solicit strungul mai aproape de condiiile reale de achiere, dar necesit dispozitive complicate. Cunoscnd forele aplicate asupra subansamblurilor i msurnd deformaiile produse de acestea la ncrcare i descrcare se pot ridica curbele de rigiditate a celor trei subansambluri (Fig.1): ppua fix ( p f ), ppua mobil ( p m ) i suport portcuit ( s p ). Rigiditatea unui ansamblu potrivit figurii 1 va fi :

Ry =

Fy y

= tg

[daN / mm] [daN / mm]

(3)

R y min = tg min

(4)

24 3. Desfurarea lucrrii Pentru determinarea rigiditii statice a subansamblurilor componente ale strungului se utilizeaz metoda dinamometric. Astfel n figura 2 este reprezentat schema dispozitivului dinamometric cu pas diferenial folosit n laboratorul de Tehnologia Construciilor de Maini pentru determinarea rigiditii statice a subansamblurilor unui strung.2 3 4 5 6 7

1

Fig. 2. Msurarea rigiditii statice a subansamblurilor unui strung n figur este artat modul de montare a dispozitivului dinamometric ntre arborele principal i suportul portscul. Tensionarea sistemului se face cu ajutorul piuliei 2 i a celor dou uruburi cu pas diferenial 1 i 3. Rotind piulia ea se va desfura mai repede de pe un urub i se va nfura mai ncet pe cellalt. Ca urmare, n funcie de unghiul de rotire al piuliei n sistem se produce o deplasare. Aceast deplasare este preluat de inelul elastic 4, care se deformeaz i ca urmare

25 nmagazineaz o energie cinetic. Sub aciunea acestei fore introduse n sistem cele dou subansambluri ntre care s-a fixat dispozitivul se deformeaz. Deformaiile se msoar cu comparatoarele cu cadran 6 i 7, ai cror supori sunt fixai pe batiu. Mrimea forei din sistem se poate citi cu ajutorul comparatorului 5 montat n inelul elastic 4 (comparator care este etalonat direct n daN). Cu valorile citite la ncrcarea i descrcarea sistemului se ridic curbele de rigiditate ale subansamblurilor respective. 1. Pentru ridicarea curbei de rigiditate static a ppuii fixe, dinamometrul se fixeaz ntre vrful ppuii fixe i portcuitul strungului. Suportul comparatorului cu cadran se fixeaz pe batiul strungului, iar palpatorul acestuia n contact cu vrful ppuii fixe, n sens opus aplicrii forei de ncrcare. 2. Pentru ridicarea curbei de rigiditate static a ppuii mobile, dinamometrul se fixeaz ntre vrful ppuii mobile i portcuitul strungului. Suportul comparatorului cu cadran se fixeaz pe patul strungului, iar palpatorul acestuia n contact cu vrful ppuii mobile n sens opus aplicrii forei de ncrcare. 3. Pentru tensionarea suportului portcuit se folosete unul din montajele anterioare cu diferena c palpatorul se pune n contact cu portcuitul strungului. ncrcarea se poate face cu sarcini pozitive sau negative, n funcie de sensul forei de ncrcare. Valorile forelor se vor lua conform STAS 6869-87.

4. Prelucrarea rezultatelor 1. Rezultatele msurtorilor de la capitolul 3 punctele 1, 2, 3 se trec n tabelul 1. 2. Se traseaz diagramele de rigiditate pentru cele trei subansamble pe acelai grafic n coordonate ( Fy , y ) (Fig.3). 3. Se determin rigiditile statice, ale celor dou subansambluri (ppua fix i suportul portscul) cunoscnd relaia fundamental a rigiditii dat de ecuaia (1), iar valorile se trec n tabelul 1. Se va determina pentru fiecare subansamblu i rigiditatea minim potrivit relaiei (3).

26 Tabelul 1 Mrimea forei aplicate Deplasarea rezultat [m] ypf nc. desc. nc. ypm desc. nc. ysp desc. Rigiditatea static [daN/m]

Nr.

Fy [daN]1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

R pf

Rsp

5. Concluzii. Observaii. 1. Se vor evidenia elementele mainii-unelte cu rigiditate sczut i se vor indica msurile constructive i tehnologice care se impun. 2. Cunoaterea rigiditii permite alegerea celei mai indicate maini-unelte din punct de vedere al rigiditii pentru obinerea unei anumite precizii dimensionale i de form, realiznd indicatori de productivitate acceptabili. 3. Cunoaterea rigiditii statice a mainii-unelte permite obinerea de indicaii asupra stabilitii mainii respective i a evitrii vibraiilor. 4. Se vor compara valorile rigiditii minime cu cele admise de STAS 6869-87.

LUCRAREA 4

DETERMINAREA EXPERIMENTAL A RIGIDITII DINAMICE A SUBANSAMBLURILOR UNUI STRUNG I INFLUENA ACESTEIA ASUPRA PRECIZIEI DE PRELUCRARE 1. Scopul lucrriin procesul de prelucrare pe maini-unelte, solicitrile care apar n sistem rareori sunt statice, n majoritatea cazurilor ele sunt dinamice, ceea ce face ca forele care acioneaz asupra sistemului tehnologic elastic s fie variabile. Din aceast cauz trebuie s se determine rigiditatea dinamic a mainii-unelte, aceasta influennd precizia de prelucrare. n aceast lucrare se urmrete determinarea rigiditii dinamice a principalelor subansambluri ale strungului: ppu fix, ppu mobil, suport portcuit i analiza influenei acesteia asupra preciziei de prelucrare.

2.

Consideraii teoretice Determinarea rigiditii dinamice se poate face prelucrnd o suprafa cu un

adaos de prelucrare variabil i cunoscut. n cadrul acestei lucrri se va utiliza un arbore de o rigiditate foarte mare, care are trei inele excentrice (Fig.1). La prelucrarea acestui semifabricat cu profil excentric, adncimea de achiere pentru o jumtate de rotaie variaz de la tmin la tmax , ceea ce provoac modificarea forei de achiere i de asemenea i deplasarea elastic a sistemului tehnologic.

28

Fig. 1. Semifabricat cu inele excentrice Gradul de cedare al sistemului la prelucrarea unei piese pe strung depinde de rigiditatea mainii, a sculei achietoare i a piesei ce se prelucreaz, adic:

1 1 1 1 = + + [m / daN ] Rsist RM RS R P

(1)

Deoarece mrimea rigiditii cuitului n direcie radial este foarte mare n comparaie cu rigiditatea strungului la prelucrarea piesei, se poate considera c

1 0 . Dac pentru verificarea experimental se folosete un semifabricat a crui RSrigiditate depete rigiditatea strungului, atunci se poate considera c Relaia (1) devine astfel:

1 0. RP

1 1 = Rsist RM

(2)

Eroarea de form a semifabricatului care produce variaia adaosului de prelucrare va fi:

SF = t max t minVom avea astfel:

(3)

SF 1 = t1 max t1 min [m]

29

SF 2 = t 2 max t 2 min [m] SF 3 = t 3 max t 3 min [m]Erorile de form ale piesei n zona celor trei inele vor fi:

(4)

P1 = y1 max y1 min [m] P 2 = y 2 max y 2 min [m] P 3 = y 3 max y 3 min [m]Coeficienii de transmitere a erorii sau coeficienii de influenare a preciziei n cele trei poziii vor fi: (5)

1 =

SF t t = 1 max 1 min P1 y1 max y1 min t SF t = 2 max 2 min P 2 y 2 max y 2 min SF t t = 3 max 3 min P 3 y 3 max y 3 min(6)

2 =

3 =

Componenta radial Fy a forei de achiere poate fi exprimat astfel:

Fy = Fz = C Fz t X Fz s YFz = C Fz t s YFz [daN ]

(7)

Rigiditatea dinamic a sistemului tehnologic R sist = trei inele ale arborelui va fi:

Fy y

, n cazul prelucrrii celor

30

R sist =

Fy y

=

C Fz (t max t min ) s Yy max y min

Fz

(8)

sau pentru inelul 1, va fi:

R sist1 = C Fz s YFz 1n mod similar, pentru inelele 2 i 3, rigiditatea dinamic va fi:

(9)

Rsist 2 = C Fz s YFz 2 Rsist 3 = C Fz s YFz 3

(10)

Plecnd de la relaia deformaiilor sistemului tehnologic determinat n condiii statice (relaia 12):

y sist _ x

(l x) 2 x2 = Fy W pf + ( 2 )W pm + Wsp 2 l l

(11)

i reconsiderat pentru condiii dinamice de solicitare, ea devine:

y sist _ x Fy

1 (l x) 2 1 x2 1 1 = + + = 2 2 R pm l Rsp Rsist l R pf

(12)

Dnd lui x (n relaia 13) valorile 0, avem:

l i l corespunztoare celor trei inele excentrice 2

31

x=0 ,

1 1 1 + = R pf Rsp C Fz s YFz 1

x=

1 1 1 1 1 l + )+ = , ( 4 R pf R pm Rsp C Fz s YFz 2 2 1 1 1 + = R pm Rsp C Fz s YFz 3

(13)

x=l ,

A rezultat un sistem de 3 ecuaii cu 3 necunoscute:

1 1 1 , i . R pf R pm Rsp

Se noteaz: X =

1 1 1 1 ;Y = ; Z= i = k , rezult: R pf R pm Rsp C Fz s YFz

X +Z =

k

1(14)

k 1 (X + Y) + Z = 4 2 k

Y +Z =

3

Rezolvnd sistemul se obine:

32

X =

k 3 4 1 ( + ) 2 1 2 3 k 3 4 1 ( + ) 2 3 2 1 k 4 1 1 ( ) 2 2 1 32C Fz s YFz 1 = 3 4 1 X +(15)

Y=

Z=

Rigiditile celor trei subansambluri vor fi:

R pf =

1

2

3(16)

R pm =

2C Fz s YFz 1 = 3 4 1 Y +

3

2

1

Rsp =

2C Fz s YFz 1 = 4 1 1 Z

2

1

3

Determinarea rigiditii dinamice a strungului folosind metoda prelucrrii semifabricatelor excentrice conduce practic la msurarea erorilor de form a semifabricatului nainte i dup prelucrare. Coeficienii , C Fz , y Fz se iau din normativele pentru regimuri de achiere, n funcie de calitatea materialului prelucrat, de geometria sculei achietoare i materialul sculei. n scopul micorrii influenei forei centrifuge se recomand ca prelucrarea s se efectueze cu viteze de pn la 100 m/min. ntruct rigiditatea dinamic corespunde unor condiii reale de lucru ale strungului, aceasta poate servi tehnologului pentru calculul influenei acesteia asupra preciziei de prelucrare n condiii de lucru stabilite.

33 Variaia diametrului piesei prelucrate d n funcie de deformaia elastic a sistemului tehnologic elastic MDSP se va determina pentru urmtoarele cazuri cu relaiile: a)

W pm > W pf W pf W pm d = 2( y pm y sistmin ) = 2 Fy W pm Wsp W pf + W pm

adic: b) rezult: c)

2 W pm d = 2 Fy Wsp W pf + W pm

(17)

W pm < W pf2 W pf d = 2 Fy Wsp W pf + W pm

(18)

W pm = W pf(19)

rezult: d = 2 Fy (W pf W sp ) 2 Fy (W pm Wsp )

3.

Desfurarea lucrrii 1. Se aeaz dornul cu cele trei inele excentrice, ntre vrfuri pe strung, iar transmiterea micrii de la arborele principal se face cu inima de antrenare. 2. Se aeaz n suportul port-cuit comparatorul cu cadran. Vrful palpatorului trebuie s fie n plan orizontal pe axa centrelor strungului. Rotind dornul cu mna n direcia de rotaie a arborelui principal, se msoar btaia semifabricatului pentru cele trei inele, respectiv sf = t max t min . 3. Se ndeprteaz comparatorul cu cadran i n suportul port-cuit se fixeaz cuitul. 4. Se prelucreaz succesiv toate cele trei inele, ndeprtnd adaosul excentric de pe acestea, dintr-o singur trecere. Adncimea de achiere minim pe partea excentricitii minime a inelului se ia t min = 0,1 0,2 mm, avansul s = 0,2 mm/rot i viteza de achiere v = 60 m/min. 5. Se ndeprteaz cuitul i se fixeaz n suportul port-cuit comparatorul cu cadran. 6. Se msoar cu ajutorul comparatorului cu cadran erorile de form ale piesei pentru cele trei inele, y = y max y min .

34

4.

Prelucrarea rezultatelor 1. Rezultatele msurtorilor de la paragraful 3, punctele 2 i 6 se trec n tabelul 1. 2. Cu ajutorul relaiilor (17) se vor calcula rigiditile dinamice ale celor trei subansambluri principale ale strungului R pf , R pm i R sp . 3. Se va determina eroarea de form a diametrului datorit deplasrilor elastice ale sistemului tehnologic n cazul strunjirii unei piese din OL 37 ntre vrfuri, avnd d = 50 mm i l = 100 mm pe un strung SN 400, folosind relaiile (17), (18) i (19). Valorile admisibile ale rigiditii conform STAS 6869-87 sunt: R pf = 2750 daN/mm, R pm = 2150 daN/mm i R sp = 2660 daN/mm. Elementele regimului de achiere sunt: v = 100 m/min; t = 1 mm i s = 0,12 mm/rot. Pentru coeficienii , C Fz , y Fz se vor considera urmtoarele valori:

= 0,4 ; C Fz = 200 , respectiv y Fz = 0,75 .Tabelul 1 Parametrul Inelul prelucrat 1 2 3

sf [mm] p [mm] sf p

=

5. Concluzii, observaii 1. Se vor compara valorile rigiditile obinute cu valorile admise n STAS 686987, obinute la ncrcarea static i se va calcula raportul =

Rst . Rd

2. Msurarea rigiditii dinamice permite alegerea i verificarea regimului de achiere, n vederea realizrii condiiilor tehnice prescrise pentru pies, innd seama de deformaiile elastice, care vor aprea la prelucrare i precizia de prelucrare dorit.

LUCRAREA 5

DETERMINAREA TEMPERATURILOR DE ACHIERE, LA STRUNJIREA PE STRUNGUL NORMAL, UTILIZND CAMERA DE TERMOVIZIUNE FLIR THERMACAM E45

1. Obiectivul lucrrii Scopul acestei lucrri este determinarea temperaturilor de achiere utiliznd termografia, o metoda non-distructiv, non-invaziv i non-contact de vizualizare a distribuiei temperaturilor la suprafaa corpurilor investigate. 2. Consideraii teoretice Energia termic care se nate ntr-un proces de achiere se distribuie n cantiti diferite (funcie de tipul procesului) ntre achie, pies, scul i mediul nconjurator. Termografia n infrarou este o tehnic de vizualizare a distribuiei temperaturilor la suprafaa corpurilor (invizibil cu ochiul liber) i de msurare a valorilor acestor temperaturi n orice punct al imaginii. Termografia face cldura "vizibil" i msurabil. Aceasta metod de msurare a temperaturii de la distan, a aprut ca o aplicaie a unor tehnici militare n domeniul vieii civile (tehnic, tiin, medicin) dup mijlocul anilor 50. Activitile de conservare a energiei, incluznd utilizarea optim a resurselor energetice primare i secundare, constituie cele mai urgente i eficiente msuri n dezvoltarea unei economii sntoase. Termografia n infrarosu face "vizibil" cldura i repartiia ei pe suprafeele analizate. Echipamentele industriale n care procesele tehnologice impun nivele termice mai nalte n raport cu mediul nconjurtor prezint pierderi energetice care depind de topologia instalaiilor, precum i de calitatea i starea izolaiei acestora. Evaluarea

36 acestor pierderi de energie, care reduc randamentul sistemelor, implic cunoaterea distribuiei termice a tuturor componentelor acestora. Aceasta se realizeaz cu ajutorul sistemului de termografie care vizualizeaz distribuia temperaturii pe suprafaa echipamentelor, prin msurarea radiaiilor IR (infraroii). Metoda de examinare prin termografiere n infrarou a ptruns recent n practica examinrilor nedistructive, fiind ncadrat nc n categoria metodelor speciale. Necesitatea generrii de hri i imagini termice, care s poat fi interpretate n diverse domenii ale tiinei sau ale vieii cotidiene a condus la creterea interesului unor firme n dezvoltarea de echipamente speciale care s extind cmpul vizual uman i n domeniul radiaiei infraroii. Astfel, graie noilor tehnologii, au fost fabricate camere de termoviziune i termografie care permit vizualizarea energiei IR radiate, transmise i reflectate de sistemele biologice sau tehnice, rezultatul final fiind vizualizarea temperaturii (temperaturilor) la nivelul obiectului msurat. Structurile detectoare utilizate n termometria fr contact, termoviziune i termografie lucreaz n poriunea infraroie a spectrului electromagnetic, care cuprinde radiaiile cu lungimea de und ntre 3m i 14m. Regiunea IR poate fi mparit n trei subregiuni: IR apropiat , IR mijlociu i IR deprtat. Tehnica de msurare a temperaturilor prin ThV/ThG - IR lucreaz n infraroul apropiat i mijlociu.

Fig. 1. Lungimiile de und

37 Termografia este singura tehnologie de diagnosticare care permite vizualizarea i verificarea performanelor termice. Camerele IR utilizate n prezent permit identificarea problemelor de natur termic, cuantificarea lor printr-o msurare noncontact deosebit de precis i, de asemenea, permit prezentarea automat a rezultatelor obinute sub forma unor rapoarte profesionale. Aproape orice echipament, care utilizeaz sau transmite energie, se suprancalzete nainte de a se defecta. Ca urmare, termografia n infrarou este cea mai eficient tehnologie datorit rapiditii, acurateei i siguranei cu care pot fi identificate potenialele defecte sau probleme. 3. Prezentarea echipamentului 3.1 Principiul de funcionare Orice corp din mediul nconjurtor care se afl la o temperatur de peste 0K (273C) emite energie termic sub form de radiaie infraroie (IR). Camerele de termoviziune n infrarou msoar aceast radiaie folosind senzori specializai, o convertesc i o afieaz sub form de imagini termice.

Fig. 2. Diagrama simplificat a unei camere IR

38 3.2 Camera de termoviziune Flir Thermacam E45 Camera dfe termoviziune Flir Thermacam E 45 i datele tehnice ale acesteia sunt prezentate n figura 3 i tabelul 1.

Fig. 3. Camera de termoviziune Flir Thermacam E45 Tabelul 1 DATE TEHNICE: Cmpul de vizializare/distana minim de focalizare : Sensitivitate termic: Tipul de detector: Spectrul: Gam de temperaturi: Acuratee (%): Mod de msurare: Corecii de msurare: Clasificare: Tipul: Imagine Interschimbabil; 19 x 14/0.3m, 9 x 7/1.2m or 34 x 25/0.1m va, folosindu-se o singur muchie achietoare pentru a genera o suprafa plan.

85

Fig. 6. Rabotarea transversal a suprafeelor plane Piesa, fixat pe masa mainii, execut micarea de avans ntr-o direcie perpendicular pe direcia micrii principale. Micarea de avans are loc la sfritul cursei de retragere a sculei achietoare. Avansul piesei st (mm/curs dubl) se execut la fiecare curs dubl a sculei. 2.5. Calculul timpului de baz la rabotare

Fig. 7. Schema rabotriii plane

86 La rabotare (Fig.7) timpul de baz se calculeaza cu relaia:

tb =n care:

B i [min], ncd s t

(1)

B=

b1 b + b + 1 = b + b1 , b1 = 10 mm 2 2

(2)

ncd numrul de curse duble pe minut.

ncd =

1000 v m 2 L

cd / min

(3) (4)

vm = L=

2 va v g va + v g

, v g = m va

l1 l + l + 1 , l1 = (20...30) mm 2 2

(5)

va - viteza de achiere [m/min] vg viteza cursei n gol [m/min] m- (1,5...3) n functie de tipul rabotezei. Rezult: v m = 2 v

m 1+ m

(6)

st = avansul transversal [mm/cd] Relaia (1) devine:

tb =

LB 1 + m Ap 1000 v a s t m t

[min]

(7)

3. Desfurarea lucrrii Dup studierea lucrrii studenii vor pune n practic cunotinele acumulate n ceea ce privete: operaiile de rabotare, alegerea sculelor, stabilirea regimului de achiere, identificarea prilor componente, comenzile i modul de funcionare al mainii de rabotat transversal. 1. Se ntocmete schia operaiei de rabotare

87 2. Se stabilesc parametrii regimului de achiere: t [mm], st [mm/cd], ncd [nr curse duble/min] i se trec n tabelul 1; 3. Se alege cuitul de rabotat: 4. Se fixeaz cuitul de rabotat i semifabricatul pe maina de rabotat transversal prin intermediul dispozitivelor specifice; 5. Se regleaz maina de rabotat transversal i parametrii regimului de achiere; 6. Se realizeaz practic prelucrarea prevzut n schia operaiei; 7. Se msoar timpul de baz cu ajutorul unui cronometru.

4. Prelucrarea rezultatelor Tabelul 1 Parametrii regimului de achieret [mm] va [m/min] vg [m/min] ncd [nr cd/min] st [mm/cd]

Dimensiunile suprafeei rabotateL [mm] B [mm]

tb [min]calculat msurat

l1 = mm l2 = .. mm - Se calculeaz timpul de baz pentru operaia de rabotare realizat practic, pe baza relaiilor (1) (7). - Se verific cotele rezultate, prin msurare cu ajutorul ublerului.

88

LUCRAREA 12

STUDIUL EXPERIMENTAL AL PROCESULUI DE RECTIFICARE I REGLAREA MAINII DE RECTIFICAT PLAN

1. Scopul lucrrii Scopul lucrrii const n cunoaterea posibilitilor tehnologice ale mainii de rectificat plan i nsuirea unor noiuni teoretice i practice de baz n ceea ce privete operaia de rectificare plan.

2. Consideraii teoretice 2.1. Generaliti Rectificarea este procedeul de prelucrare prin achiere care realizeaz desprinderea unor achii subiri de pe suprafaa de prelucrat cu ajutorul sculelor abrazive. Prelucrarea prin rectificare are ca rezultat o precizie dimensional mare i un grad ridicat de netezire a suprafeelor. Din acest motiv rectificarea se aplic n general ca operaie de finisare a pieselor dup ce acestea au fost n prealabil prelucrate prin alte procedee (strunjire, frezare, etc.) i n majoritatea cazurilor i tratate termic. Rectificarea se aplic n special pentru prelucrarea pieselor cu duritate mare. Desfurarea procesului de rectificare poate fi descris astfel: scula abraziv constituit dintr-un numr mare de granule abrazive (cu un numr mare de muchii achietoare) realizeaz detaarea de achii fine de pe suprafaa piesei. Granulele sunt legate ntre ele cu un liant. Pe msur ce muchiile achietoare ale granulelor se uzeaz, forele de achiere crescnd, determin smulgerea granulelor uzate din masa de liant i prin aceasta apariia altora din stratul imediat inferior. n felul acesta scula abraziv i pstreaz proprietile achietoare pn la uzura ei total.

90 Pentru ca procesul de rectificare s decurg corect este necesar ca sculele abrazive, regimul de achiere i condiiile de rcire-ungere s fie alese corespunztor n funcie de materialul piesei, de starea acestuia i de tipul operaiei de rectificare.

2.2. Descrierea mainii de rectificat plan Maina de rectificat plan RPO 320 (Fig.1) permite prelucrarea suprafeelor plane orizontale, verticale sau nclinate precum i la rectificarea unor profile. Pe batiul (1) al mainii este plasat sania longitudinal pe care gliseaz masa mainii (2). Aceasta execut o micare rectilinie alternativ (4) montat pe axul ppuii portscul. cu o curs reglabil ce acoper lungimea de rectificat. Micarea principal de achiere este realizat de discul abraziv

Fig. 1. Maina de rectificat plan RPO 320

91 Corpul abraziv execut mpreun cu sania transversal (3) micri intermitente realizate manual sau hidraulic pentru a acoperi limea suprafeei de rectificat. Deplasarea corpului abraziv realizeaz i micarea de ptrundere la adncimea de achiere necesar prin deplasarea sa mpreun cu sania vertical (10). 2.2.1. Fixarea pieselor pe maina de rectificat plan n vederea prelucrrii pe maina de rectificat plan piesele se fixeaz pe platou magnetic sau electromagnetic prins pe canalele T ale mesei mainii. Piesele se pot fixa de asemenea n menghin sau cele de dimensiuni mari direct pe masa longitudinal cu ajutorul bridelor. 2.2.2. Alegerea i fixarea sculelor pe maina de rectificat plan Fixarea i echilibrarea corpurilor abrazive sunt probleme foarte importante avnd n vedere pe de o parte vitezele mari de1 2 2 6

rotaie

ce

creeaz

considerabile

forte

centrifuge, iar pe de alt parte fragilitatea relativ a sculelor (Fig.2). Fixarea pe corpului abraziv (1) pe arborele mainii (5) se face prin intermediul unei buce de plumb sau material plastic (6), iar strngerea se realizeaz cu flane laterale (2) fixate cu

3

5

ajutorul unei piulie (3) ce are sensul de strngere invers sensului de rotaie al arborelui mainii.

4

4

Fig. 2. Fixarea corpurilor abrazive Flanele au o degajare frontal cu o adncime minim de 1,5 mm pentru a asigura un contact pe inel circular, iar ntre flane i disc se introduc garnituri (4) din piele, pnz cauciucat sau carton. La mainile de rectificat cu discuri abrazive de diametre mari, una din flanele de strngere posed un canal frontal circular cu profil coad de rndunic, n care gliseaz o greutate, ce prin fixare n poziii determinate prin ncercri realizeaz echilibrarea static a sculei.

92

2.3. Scule utilizate la rectificare Discurile abrazive sunt constituite din granule abrazive legate ntre ele cu un liant. Alegerea sculei abrazive se face n funcie de operaia de rectificare, de natura i starea materialului i de gradul de precizie i netezime urmrit. n funcie de scopul propus trebuie specificate la alegerea discului abraziv, caracteristicile acestuia: natura materialului abraziv: abrazivi naturali (mirghel, corindon granat, gresie, cuar, diamant), abrazivi sintetici (electrocorindonul, carbur de siliciu, carbur de bor, diamant sintetic). Abrazivii sintetici sunt mult mai frecvent utilizai dect cei naturali. natura liantului: liani anorganici (ceramici i minerali), liani organici (lacuri, rini sintetice, cauciuc). Lianii anorganici sunt cei mai frecvent folosii n special cei ceramici deoarece suport bine umiditatea i pstreaz profilul discului avnd ca dezavantaj fragilitatea. Lianii organici confer discului elasticitate, dar nu rezist la umiditate. granulaia abrazivului, ce reprezint coninutul de granule de diferite mrimi, exprimate n procente de greutate. Dup granulaie se mpart n trei grupe: granule (2500-160 m), pulberi (160-40 m), micropulberi (40-3 m). structura discului abraziv ce reprezint raportul cantitativ dintre volumul granulelor abrazive, al liantului i al porilor. Se simbolizeaz prin cifre, fiecare cifr reprezentnd un anumit volum de granule n %. duritatea reprezint rezistena complexului abraziv-liant la tendina de desprindere a granulelor de pe suprafaa discului n timpul procesului de rectificare. Corpurile abrazive se mpart n patru grupe de duritate: - grupa I - duritate moale; - grupa II duritate mijlocie; - grupa III - duritate tare; - grupa IV - duritate foarte tare; forma i dimensiunile corpurilor abrazive. Cteva forme principale de corpuri abrazive standardizate sunt prezentate n figura 3.

93

Fig. 3. Corpuri abrazive Tipul fiecrui corp abraziv este n mod obligatoriu marcat pe acesta. Dup ANSI (American National Standard Institute) identificarea tipului corpului abraziv se face conform tabelului 1. Tabelul 1 Caracteristici corpuri abraziveTip Mrime granul Grad Structur Tip liant abraziv 51 A 36 L 5 V 23 Prefix A Dur Medie Fin Extrafin Moale Mediu Tare Densporos Tip liant oxid de 8 30 70 220 AE IM QV 1 9 B rini fenolice Al 10 36 80 240 BF JN RW 2 10 BF rini armate C 12 46 90 280 CG KO SX 3 11 E shellac oxid de 14 54 100 320 DH LP TY 4 12 O oxichloride Si 16 60 120 400 UZ 5 13 R cauciuc 20 150 500 6 14 RF cauciuc armat 24 180 600 7 15 S- silicai 8 16 V liant vitrificat Simbol al productorului ce indic exact tipul abrazivului

etc.

2.4. Parametrii regimului de achiere la rectificarea suprafeelor plane Rectificarea se folosete ca operaie de finisare a suprafeelor plane prelucrate n prealabil prin frezare, rabotare, etc. Micarea principal de achiere este micarea de rotaie a discului abraziv ns Micrile de avans sunt n general micri rectilinii executate de pies pe direcie

Marcaj al producatorului pentru identificare

94 longitudinal sl i intermitent pe direcie transversal st. Prelucrarea la adncimea de achiere t[mm] se realizeaz prin deplasarea discului de rectificat pe direcie transversal (sp). De subliniat faptul c n funcie de tipul mainii de rectificat micrile de avans se pot realiza i n alte moduri (maini cu masa rotativ), iar micarea principal de achiere se poate realiza cu periferia discului (Fig.4) sau cu suprafaa plan frontal a acestuia (Fig.5).

Fig. 4. Rectificare plan cu partea periferic a discului

Fig. 5. Rectifcare plan cu partea frontal a discului 3. Calculul timpului de baz la rectificarea plan Rectificare plan cu periferia discului BD < B

95

Fig. 6. Rectificarea plan cu partea periferic a corpului abraziv Pentru fiecare curs dubl de trecere:

tb =

2 L B Ap 1 k [min] 1000 v m s t s p nl1 + l2 =(10...20) mm

(1) (2) (3)

L = l1 + l + l2 [mm],

B = b1 + b + b2 BD = b st avansul transversal al discului

BD 3

[mm]

st = BD [mm/curs dubl]mici la trecerile de finisare sp avansul de ptrundere [mm/trecere] Ap adaos de prelucrare [mm] k coeficient care ine seama de reascuiri n numrul de piese prelucrate simultan. BD > B Pentru fiecare curs dubl a mesei:

(4)

= (0,25...0,8); valorile mai mari se iau la trecerile de degroare, iar cele mai

96tb = Ap 1 2 L k , [min] (5) 1000 v m s p nFaza Degroare Finisare k 1,15...1,35 1,25...1,50

l1 + l2 = (10...15) mm Rectificare plan cu partea frontal a discului

tb =

Ap 1 L k , [min] (6) 1000 v m s p n2

Faza Degroare Finisare

k 1,2...2,0 1,25...1,50

ll = 0,5 ( Ds Ds B 2 ), [mm] (7)

l2= (5...10) [mm] 4. Desfurarea lucrrii Dup studierea lucrrii se vor pune n practic cunotinele acumulate n ceea ce privete: operaia de rectificare plan, alegerea sculelor abrazive, alegerea regimului de achiere la rectificare, identificarea prilor componente, comenzile i modul de funcionare al mainilor de rectificat plan. 1. Se ntocmete schia operaiei de rectificare plan; 2. Se stabilesc parametrii regimului de achiere: Ap [mm], sp[mm/trecere], st [mm/cd], vm [m/sec], ns [rot/min] i se trec n tabelul 2; 3. Se stabilesc dimenssiunile i tipul corpului abraziv: ds=..[mm], BD=..[mm]; 4. Se fixeaz semifabricatul pe masa mainii de rectificat; 5. Se verific fixarea corect a corpului abraziv pe maina de rectificat plan; 6. Se regleaz maina de rectificat plan RPO 320 i parametrii de achiere; 7. Se realizeaz practic operaia de rectificare conform desenului; 8. Se msoar timpul de baz cu ajutorul unui cronometru.

5. Prelucrarea rezultatelor Parametrii regimului de achiereAp [mm] vm [m/sec] i ns [rot/min] st [mm/cd] sp [mm]

Tabelul 2 Dimensiunile suprafeeiL [mm]

tb [min]

B calculat Cronome[mm] trat

- Se calculeaz timpul de baz la rectificarea suprafeei plane pe baza relaiilor (1)- (6); - Se verific precizia prelucrrii cu ajutorul ublerului i micrometrului.

LUCRAREA 13

STUDIUL EXPERIMENTAL AL PROCESULUI DE RECTIFICARE CILINDRIC I REGLAREA MAINII DE RECTIFICAT ROTUND

1. Scopul lucrrii Scopul lucrrii este cunoaterea posibilitilor tehnologice ale mainii de rectificat rotund i nsuirea unor noiuni teoretice i practice de baz n ceea ce privete operaiile de rectificare cilindric.

2. Consideraii teoretice 2.1. Generaliti Rectificarea este procedeul de prelucrare prin achiere, care realizeaz desprinderea unor achii subiri de pe suprafaa de prelucrat cu ajutorul sculelor abrazive. Prelucrarea prin rectificare are ca rezultat o precizie dimensional mare i un grad ridicat de netezire a suprafeelor. Din acest motiv rectificarea se aplic n general ca operaie de finisare a pieselor dup ce acestea au fost n prealabil prelucrate prin alte procedee (strunjire, frezare, etc.) i n majoritatea cazurilor i tratate termic. Rectificarea se aplic n special pentru prelucrarea pieselor cu duritate mare. Desfurarea procesului de rectificare poate fi descris astfel: scula abraziv constituit dintr-un numr mare de granule abrazive (cu un numr mare de muchii achietoare) realizeaz detaarea de achii fine de pe suprafaa piesei. Granulele sunt legate ntre ele cu un liant. Pe msur ce muchiile achietoare ale granulelor se uzeaz, forele de achiere crescnd, determin smulgerea granulelor uzate din masa de liant i

98 prin aceasta apariia altora din stratul imediat inferior. n felul acesta scula abraziv i pstreaz proprietile achietoare pn la uzura ei total. Pentru ca procesul de rectificare s decurg corect este necesar ca sculele abrazive, regimul de achiere i condiiile de rcire ungere s fie alese corespunztor n funcie de materialul piesei, de starea acestuia i de tipul operaiei de rectificare.

2.2. Descrierea mainii de rectificat rotund Maina de rectificat rotund universal RU 100 este utilizat pentru rectificarea suprafeelor cilindrice i conice att exterioare ct i interioare (Fig.1).

Fig. 1. Maina de rectificat rotund universal RU 100

99 Pe batiul mainii (1) se deplaseaz masa inferioar (7), executnd o micare rectilinie-alternativ. Pe aceast mas este plasat masa superioar (2), ce se poate roti cu un unghi de pn la 10, n vederea executrii operaiilor de rectificare conic (coniciti mici). Pe masa superioar este montat ppua port-pies (3), dotat cu un motor electric, care realizeaz rotirea pisei n timpul rectificrii. Ppua port-pies se poate roti n plan orizontal, n vederea realizrii rectificrilor conice cu conicitate mare. Tot pe masa superioar este plasat ppua mobil (6). n partea din spate a batiului, plasat pe ghidajele transversale se gsete ppua port-disc (5). Ea nglobeaz motorul de acionare a corpului abraziv (4), sistemul de transmitere i arborele discului abraziv pentru rectificarea exterioar. Tot pe aceast ppu se gsete i broa pentru rectificarea interioar mpreun cu motorul ei de antrenare. Acest mecanism este basculant, fapt ce permite ridicarea lui n cazul executrii de rectificri exterioare. ntreag ppu port-disc are posibilitatea rotirii n jurul unui ax central n vederea executrii operaiilor de rectificare a suprafeelor conice scurte. Deplasrile mesei i a ppuii port-disc se realizeaza hidraulic prin comenzi automate sau individuale. Pentru reglaje ele sunt acionate manual prin sistem mecanic.

2.3. Scule utilizate la rectificarea cilindric Discurile abrazive sunt constituite din granule abrazive legate ntre ele cu un liant. Alegerea sculei abrazive se face n funcie de operaia de rectificare, de natura i de starea materialului i de gradul de precizie i netezime urmrit (vezi rectificarea plan). 2.4. Parametrii regimului de achiere la rectificarea cilindric ntre vrfuri Diferitele procedee de rectificare se deosebesc unele de celelalte nu prin forma sculelor ci prin felul i poziia suprafeei prelucrate i modul de fixare al semifabricatului n timpul prelucrrii. Schema rectificrii cilindrice exterioare ntre vrfuri este prezentat n figura 2. Micrile executate n vederea prelucrrii sunt:

100 - micarea principal de achiere ns [rot/min] este micarea de rotaie a discului abraziv - micarea de avans longitudinal sl [mm/rot] este executat de obicei de ctre pies. Piesa fixat ntre vrfuri execut o micare de rotaie np [rot/min] - micarea de avans transversal (de ptrundere) st [mm/rot] este executat de ctre discul abraziv.

Fig. 2. Rectificarea cilindric exterioar ntre vrfuri (cu avans longitudinal) Avansul transversal este intermitent, deplasarea discului abraziv efectundu-se la sfritul unei curse duble a mesei. Pentru rectificarea pieselor scurte (mai ales n producia de serie), se poate lucra numai cu avansul transversal, cu condiia ca limea discului abraziv s depeasc lungimea poriunii de rectificat. Pentru o anumit operaie de rectificare sunt definii urmtorii parametrii tehnologici: - vs viteza de rectificare, viteza periferic a discului abraziv [m/s]; - vf viteza micrii principale de avans, viteza de rotaie a piesei [m/min]; - st avansul transversal [mm/cd] sau [mm/rot]; - sl avansul longitudinal [mm/rot]; - t adncimea de achiere [mm].

101

3. Determinarea timpului de baz la rectificarea cilindric Timpul de baz la rectificarea cilindric exterioar se determin pe baza figurii 3 (rectificare cu avans longitudinal) i figurii 5 (rectificare cu avans transversal) i a relaiilor (1) i (4): a) cu avans de longitudinal (din mai multe treceri)

Fig. 3. Rectificarea cilindric exterioar cu avans longitudinal Pentru fiecare curs dubl a mesei:

tb =L = l1 + l + l2 BD

2 L Ap k , [min] sl n p s pcdFaza Degroare Finisare

Ds

(1)

[mm] [mm]

B B l1 = l2 = D L = l D 3 3

k 1,21,4 1,251,7

102

np =

1000 v p dp

[rot / min]

(2) (3)

= 0,25...0,5 finisare sl = BD , [mm / rot ] = 0,63...0,8 degrosare

sl - avansul longitudinal (fraciuni din limea discului abraziv) [mm/rot] coeficient l lungimea rectificat [mm] BD limea discului abraziv np turaia piesei [rot/min] ns turaia discului abraziv [rot/min] k coeficient de corecie vp viteza de rotaie a piesei [m/min] Ap adaos de prelucrare [mm] b) cu avans de ptrundere

Fig. 4. Rectificarea cilindric exterioar cu avans transversal

Ds

103

tb =

Ap k , [min] vsp

(4)

Faza Degroare Finisare

k 1,21,3 1,21,3

4. Desfurarea lucrrii Dup studierea lucrrii, studenii vor pune n practic cunotinele acumulate n ceea ce privete: operaiile de rectificare cilindric, alegerea sculelor abrazive, identificarea prilor componente ale mainii de rectificat rotund, comenzile i modul de funcionare al acesteia. 1. Se ntocmete schia operaiei de rectificare cilindric. 2. Se alege scula abraziv pe baza materialului semifabricatului i a tipului suprafeei prelucrate. 3. Se stabilesc parametrii regimului de achiere: t [mm], sl [mm/rot], vs [m/min] i se trec n tabelul 1. 4. Se fixeaz semifabricatul pe maina de rectificat rotund prin intermediul dispozitivelor specifice. 5. Se regleaz maina de rectificat rotund RU 100 i parametrii regimului de achiere. 6. Se realizeaz practic operaia de rectificare cilindric pe baza desenului. 7. Se stabilete timpul de baz cu ajutorul unui cronometru.

5. Prelucrarea rezultatelor Tabelul 1Dimensiu-nile Dimensiunile discului suprafeei rectificate abraziv [mm] [mm]

tb [min] Parametrii regimului de achiere h[mm]

L[mm]

Calcu- Cronolat metrat

l[mm]

[mm]

dp

[mm]

Ds

[mm]

BD

[mm/rot]

spcd

K

[rot/min]

ns

[rot/min]

np

i

104 Se determin: l1 = l2 = sl = . [mm] . [mm] ...[mm/rot]

Se calculeaz turaia pe baza relaiei (1). Se calculeaz timpul de baz utiliznd relaiile (2), (3) i (4). Se verific precizia suprafeei prelucrate prin msurarea diametrului ajutorului micrometrului. cu

LUCRAREA 14

REGLAREA SISTEMULUI TEHNOLOGIC N VEDEREA FILETRII N VRTEJ I ANALIZA INFLUENEI PARAMETRILOR REGIMULUI DE ACHIERE ASUPRA PRECIZIEI OBINUTE

1. Obiectul lucrrii Scopul lucrrii este e a analiza aspectele tehnologice ale procesului de prelucrare n vrtej a filetelor exterioare, utiliznd un cap de filetat cu tangen interioar. Se va analiza influena avansului circular asupra preciziei prelucrrii i a rugozitii suprafeei.

2. Consideraii teoretice 2.1. Generaliti Filetarea n vrtej este un procedeu de prelucrare rapid a filetelor, caracterizat prin aceea c se utilizeaz capete de frezat cu 48 cuite, armate cu plcue din carburi metalice care permit intensificarea procesului de achiere prin creterea vitezei de achiere pn la 200 250 m/min sau chiar mai mult. Fig. 1. Schema filetrii n vrtej cu tangen exterioar

106 La prelucrarea filetelor exterioare se deosebesc dou construcii de capete prezentate n figura 1, unul cu tangen exterioar (Fig.1) i altul cu tangen interioar (Fig.2). Turaia capului portcuite n s este mult mai mare dect turaia n p a

piesei de prelucrat, deoarece micarea capului rotativ este micarea principal n acest procesd1

de

filetare,

iar

micarea de rotaie a piesei este o micare secundar, care asigur avansul transversal.

Fig. 2. Schema filetrii n vrtej cu tangen interioar Piesa are o micare de rotaie de 330 rot/min, iar capul portcuit de 1000 ... 3000 rot/min. n timpul lucrului se realizeaz o micare de avans longitudinal a capului, care constituie o a doua micare secundar. Din aceste trei micri se obine prelucrarea unei elice pe suprafaa piesei, al crei pas este egal cu pasul filetului. Productivitatea acestei metode de filetare este de 2,53,5 ori mai mare n comparaie cu metoda de frezare a filetelor, prelucrarea efectundu-se dintr-o singur trecere. n plus calitatea suprafeei este Ra = 3,2 1,6 m. Capul portcuit este nclinat la unghiul m egal cu unghiul mediu de nclinare a elicei filetului prelucrat. ntruct la un moment dat, n achiere se afl doar un cuit al sculei care detaeaz o achie foarte subire, fora de achiere are valori sczute. n cazul tangenei interioare (Fig. 2) capul portcuit este fixat excentric fa de axa de rotaie a semifabricatului, astfel nct n timpul unei rotaii, fiecare cuit

107 achiaz numai pe o parte a traiectoriei sale circulare. Mrimea excentricitii care asigur intrarea succesiv n lucru a cuitelor este dat de relaia:

e=

Ds + d 1 2

(1)

unde d 1 este diametrul interior al filetului;

d1 = d 2 t1 t1 - nlimea filetului,Ds - diametrul cercului pe care sunt dispuse vrfurile cuitelor.

(2)

Un factor important n cazul filetrii cu tangen interioar de care tehnologul trebuie s in seama este raportul Ds / d . Mrimea acestui raport influeneaz asupra parametrilor achiei, rugozitii suprafeei, procesului de formare a achiilor, uzurii i durabilitii tiului. n tabelul 1 se dau valorile minime ale raportului Ds / d necesare pentru a asigura retragerea capului de filetat n poziia iniial de lucru fr dereglare. Tabelul 1Filetul care se execut Filet metric cu pas mare Filet metric trapezoidal

Pasul filetului [mm]1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 20 24

Ds/d1,29 1,27 1,32 1,25 1,37 1,23 1,33 1,18 1,33 1,15 1,31

1,39

1,37

1,34

1,34

1,32

1,29

Pentru mbuntirea condiiilor de achiere se recomand valori mai mari ale raportului Ds / d dect cele indicate n table. Dac raportul respectiv este mai mare de

108 1,5 condiiile de achiere se nrutesc (crete foarte mult grosimea achiei i achierea are loc cu ocuri, ceea ce conduce la scderea productivitii prelucrrii). La filetarea cu tangen exterioar viteza economic de achiere este mai mare i anume 280 300 m/min. Acest lucru se explic prin aceea c n acest caz lungimea arcului de contact al cuitului cu piesa este de cteva ori mai mic dect la filetarea cu tangen interioar, deci cuitul achiaz mai puin, se rcete mai bine, ceea ce face ca uzura s fie mai mic.

2.2. Scheme de divizare a profilului golului dintre dou spire Problema alegerii cuitelor cu profil complet sau incomplete i a schemei de divizare a profilului are o importan practic deosebit. La achierea cu cuite cu profil complet achiaz simultan toate muchiile achietoare ale cuitului, lucru care conduce la o variaie brusc a sarcinii pe cuit. Acest lucru este foarte pronunat la achierea filetelor trapezoidale cu pasul mare. De aceea n aceste cazuri trebuie s se micoreze avansul circular. Grosimea achiilor ridicate de muchiile achietoare laterale ale unui cuit este cu mult mai mic dect a celor ridicate de muchia paralel cu axa de rotaie a piesei. La achierea cu avansuri circulare mici, aceast grosime devine att de mic nct nu mai poate avea loc o achiere normal, ci numai o rzuire i muchiile achietoare laterale ale cuitului se uzeaz foarte intens. Din aceast cauz achierea filetelor trapezoidale cu pas mare i a uruburilor melc trebuie s se fac cu cuite cu profil incomplete. La achierea cu cuite cu profil divizat, golurile dintre spirele filetului se realizeaz cu cteva cuite care fiecare achiaz o parte din profilul respectiv, dup cum se vede n figura 3. n figura respectiv sunt prezentate cinci scheme dup care se poate realiza profilul unui filet trapezoidal.

109

a.

b.

c.

d.

e.

Fig. 3. Filetarea dup diverse scheme de divizare a profilului golului dintre dou spire La alegerea schemelor de divizare a profilului cuitelor trebuie s se in seama de faptul c cele mai solicitate dintre muchiile achietoare sunt cele care achiaz suprafaa de fund a filetului, deoarece ele prelucreaz cea mai mare cantitate de metal i sunt mult mai scurte dect cele laterale. La achierea filetelor trapezoidale cu pas mare i a uruburilor melc, uzura cea mai mare a muchiilor achietoare se produce pe faa de aezare a muchiilor care achiaz suprafaa de fund a filetului. De aceea mrimea avansului circular se determin din condiiile care asigur durabilitatea cea mai mare a muchiilor achietoare amintite. Reiese deci c e necesar ca toate cuitele din complet s aib o muchie care achiaz suprafaa de fund a filetului. De asemenea, este raional ca suma lungimilor celor dou muchii achietoare ale fiecrui cuit s fie egal la toate cuitele din complet, pentru ca solicitarea lor s fie egal i procesul de achiere s se desfoare linitit. Aceast condiie este ndeplinit de schema din figura 3.e. La filetarea n vrtej capul de filetat trebuie s fie nclinat fa de axa de rotaie a piesei cu un unghi bine determinat, n scopul de a se crea condiii egale de achiere ambelor muchii achietoare laterale i pentru a evita ciupirea suprafeelor flancurilor

110 filetului. Influena unghiului de nclinaie al capului de filetat crete cu creterea raportului dintre pasul filetului i diametrul mediu al filetului. Experiena practic arat c unghiul de nclinaie al capului de filetat influeneaz asupra procesului de achiere, asupra uzurii cuitelor i a calitii filetului. S-a rspndit prerea c i la filetarea n vrtej capul de filetat trebuie nclinat la unghiul m egal cu unghiul mediu de nclinare al elicei filetului prelucrat, ca i la frezarea cu frez disc profilat.

2.3. Determinarea parametrilor tehnologici ai prelucrrii Pentru asigurarea unei rugoziti corespunztoare pe flancurile filetului, trebuie alei n mod corespunztor parametrii tehnologici, n primul rnd turaia piesei i a sculei. Cuitele sunt n contact cu suprafaa de prelucrare pe o anumit poriune a traiectoriei, iar frecvena de ptrundere a cuitelor n achiere depinde de relaiile dintre micri. La o rotaie a capului fiecare cuit vine n contact cu semifabricatul o singur dat pe o poriune mic. Cuitele sunt reglate la adncimea total a filetului, astfel c filetarea se face ntr-o singur trecere. Cuitul 1 ntlnete piesa pe traiectoria A1 B1 (Fig.4), timpul dup care intr n achiere cuitul 2, fiind:

=unde:

1 ns z c

(3)

n s - este turaia capului de filetat nvrtej

z c - numrul de cuite.

Fig. 4. Principiul cinematic al filetrii n vrtej

111 n timpul piesa se rotete cu unghiul :

= p = 2 n p

(4)

Pentru a determina avansul pe dinte (cuit) s z , care este egal cu arcul A1 A2 , se utilizeaz principiul suprapunerii micrilor. Se consider piesa fix i capul de filetat executnd ambele micri de rotaie n p i n s . Avansul pe dinte este dat de expresia:

s z = r1sau avnd n vedere relaiile (3) i (4):

(5)

sz =

d1 n pzc

ns

(5)

Relaia ntre cele dou micri de rotaie este:

ns d1 = n p s z zc

(6)

2.4. Calculul nlimii asperitilor suprafeei la filetarea n vrtej cu tangen exterioar Dup cum se vede n figura 5 la achierea cu tangen exterioar cuitul intr n achie n punctual D i achiaz pe toat lungimea arcului DB. n timp ce un cuit al capului de filetat se rotete cu 360, piesa se rotete cu unghiul :

=

2 n p

z c ns

(7)

Fig. 5. Determinarea nlimii asperitilor

112 Suprafaa prelucrat dup aceast metod are denivelri att pe fundul filetului ct i pe suprafeele laterale. nlimea acestor asperiti hd poate fi aproximat cu diferena dintre lungimea segmentelor O2D i O2E din figura 4.

hd = O2 D O2 E = AE ADsau

hd = (e cos

2

r1 ) Rs2 e 2 sin 2

2

(8)

nlimea asperitilor de pe suprafeele laterale ale filetului, notat cu hd 1 se determin cu relaia:

hd 1 = hd sin

2

(9)

n care este unghiul profilului filetului.

3. Reglarea sistemului tehnologic la filetarea n vrtej cu tangen interioar 3.1. Descrierea dispozitivului de filetare n vrtej n figura 6 se prezint schema filetrii n vrtej cu ajutorul unui dispozitiv cu tangen interioar montat pe strung. Capul de filetat 3 (cu patru cuite 2) i motorul electric 6 pentru antrenare n rotaie a capului prin intermediul transmisiei cu curele 5, sunt fixate pe placa 4, montat pe sania transversal a cruciorului. Piesa 1 se aeaz ntre vrfuri i execut o micare de rotaie lent n timp ce capul de filetat, n afar de micarea de rotaie rapid, primete i micarea de avans longitudinal de la cruciorul strungului corelat cu rotirea piesei, astfel c la o rotaie a acesteia capul de filetat avanseaz cu pasul filetului. Micarea principal este micarea de rotaie a capului portcuit, iar micrile de avans sunt: micarea de avans circular a piesei i micarea de avans longitudinal a capului de filetat.

113 Rezult deci, c pentru realizarea prelucrrii este necesar s se regleze: turaia capului portcuit n s , turaia piesei n p i avansul longitudinal sl .

3.2. Reglarea sistemului tehnologic Avansul circular s z se determin din condiia de calitate a prelucrrii. Valori recomandate pentru tangena interioar sunt date dup [VLA 83] n tabelul 2.

Tabelul 2Pasul filetului p [mm] 12 16 20 24

Duritatea materialului de prelucrat HB120=180 0,5 0,4 0,3 0,2 181-240 241-300 Avansul circular sz,[ mm/cuit] 0,5 0,5 0,4 0,3 0,2 0,4 0,3 0,2 301-360 0,5 0,4 0,3 0,2

Viteza de achiere la prelucrarea uruburilor din oel carbon, oel aliat cu crom, cu crom nichel sau cu crom siliciu mangan, avnd r = 55...84

daN / mm 2 , cu cuite cu = 0...6 0 i = 8 0 se determin cu relaia: v= T0,5

Cv [ m / min] ] 0 p 0,5 s z ,5

(10)

n care: T - este durabilitatea economic a cuitelor, [min];

p - pasul filetului, [ mm ];

s z - avansul circular, [ mm / cutit ];C v - o constant care depinde de proprietile fizico-mecanice ale materialuluiprelucrat. Valorile lui T i C v se iau din [VLA 83]. Turaia capului portcuit se calculeaz cu relaia:

ns =

1000 v Ds

[rot/min]

(11)

114 Pe baza relaiei (6) se calculeaz turaia piesei:

np =

s z ns z c d1

(12)

Avansul longitudinal sl este egal cu pasul filetului.

4. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii se va executa prelucrarea unui filet trapezoidal utiliznd dispozitivul de filetat cu tangen interioar reprezentat n figura 6.

Fig. 6. Schema montrii capului de filetat n vrtej cu tangen interioar pe strung 1- pies, 2- cuit de filetat, 3- cap de filetat (metoda cu tangen interioar), 4- plac, 5- transmisie cu curele, 6- motor Lucrarea va cuprinde urmtoarele etape: 1. Se va studia dispozitivul de filetare n vrtej cu tangen interioar montat pe strungul SNA 560 i se vor face aprecieri asupra posibilitilor tehnologice ale dispozitivului.

115 2. Se va efectua calculul de reglaj al sistemului tehnologic:

se determin pe baza tabelului 2, avansul circular s z ; se calculeaz viteza de achiere pe baza relaiei (10); se calculeaz turaia capului portcuit n s cu relaia (11); se calculeaz turaia piesei n p cu relaia (12); se calculeaz nlimea asperitilor cu relaiile (8) i (9); 3. Se execut prelucrarea filetului. 4. Se msoar parametrii principali ale cror abateri definesc precizia filetului,

pasul, diametrul mediu i unghiul de profil. De asemenea, se analizeaz calitatea flancurilor. Msurarea diametrului mediu se face cu micrometrul pentru filete, iar pasul i unghiul cu ajutorul microscopului de atelier. 5. Prelucrarea rezultatelor 1. Elementele de reglaj calculate n capitolul 4 se trec n tabelul 3. Tabelul 3Elementele filetului p [mm] d [mm] d1 [mm] d2 [mm] [grade] sz [mm /cutit] v [m /min] ns [rot /min] np [rot /min] sl [mm /rot]

2. Valorile calculate ale nlimii asperitilor i cele msurate ale parametrilor care definesc precizia filetului se trec n tabelul 4. Tabelul 4Elementele filetului nlimea asperitilor [grade] hd [mm] hd1 [mm] Pasul efectiv pef [mm] Unghiul de profil

r1 [mm]

[grade]

Rs [mm]

e [mm]

ef2[grade]

116

LUCRAREA 15

ANALIZA EXPERIMENTAL A PROCESULUI DE DANTURARE PRIN METODA COPIERII A ROILOR DINATE CILINDRICE CU DANTUR DREAPT I NCLINAT

1. Scopul lucrrii n cadrul lucrrii se vor analiza aspectele tehnologice legate de procedeul de danturare prin copiere cu frez disc modul sau frez deget modul, a roilor dinate cilindrice cu dini drepi i nclinai, se vor calcula valorile parametrilor de reglaj a sistemului tehnologic i valorile parametrilor regimului de achiere, necesare pentru prelucrarea unei roi dinate cu dantur dreapt sau nclinat, precum i analiza preciziei obinute.

2.1. Consideraii teoretice 2.1. Generaliti Principiul care st la baza prelucrrii prin copiere a dinilor roior dinate este c: suprafaa nfurtoare a muchiilor de achiere a sculei (frezei disc modul sau frezei deget modul) n seciune axial, trebuie s coincid cu profilul golului danturii n seciune normal. Prelucrarea danturii cilindrice drepte sau nclinate prin copiere pe maina de frezat universal se execut cu frez disc modul sau frez deget modul (Fig.1). Pentru realizarea prelucrrii prin acest procedeu sunt necesare urmtoarele micri: - micarea principal de achiere efectuat de ctre scul, este o micare de rotaie cu turaia ns; - micarea de avans longitudinal, efectuat de ctre pies fixat pe masa mainii, cu viteza de avans vf;

118 - micarea de divizare, prin care piesa se rotete cu unghiul la centru corespunztor prelucrrii urmtorului gol de dinte; - avansul de ptrundere, sr, care asigur adncimea de achiere; Frezele deget modul se utilizeaz la prelucrarea roilor dinate n V fr degajare i a danturilor de modul mare. Att freza disc ct i freza deget modul sunt freze profilate cu dini detalonai, astfel nct dup reascuire s-i pstreze profilul. Avantajele acestui procedeu constau n folosirea unei maini-unelte universale, uor de reglat, cu lanuri cinematice simple i a unor scule relativ ieftine. Dezavantajul l constituie productivitatea i precizia prelucrrii sczute. Se utilizeaz n producia individual sau de serie mic. Dup cum se tie, profilul golului dintelui roii de prelucrat prezint dou poriuni distincte: o poriune n evolvent i o poriune inactiv, la piciorul dintelui, dup o curb neevolventic. Profilul poriunii n evolvent depinde de modul, de numrul de dini zp al roii prelucrate i de unghiul de angrenare de referin 0.. db = m zp cos 0 (1)

Fig. 1. Schema danturrii prin copiere

119 Rezult c, pentru fiecare modul i numr de dini, ar trebui teoretic, s se construiasc cte o frez special (lucru care se realizeaz, atunci cnd este vorba de o prelucrare precis). n practic, n scopul micorrii numrului de freze necesare, s-au grupat numerele de dini n 8, respectiv 15 grupe. Pentru fiecare interval se va construi cte o frez. Intervalele se vor alege astfel nct eroarea teoretic introdus s nu depeasc limitele admise. Pentru fiecare grup de dini profilul frezei se calculeaz pentru numrul minim de dini pentru care mrimea golului este maxim, asigurndu-se astfel angrenarea i pentru roata dinat cu un numr mai mare de dini. Pentru module mici m = 1 -8 mm, ntreg intervalul de dini zp = 12 -, se mparte n 8 intervale, astfel c va fi necesar un set de 8 freze modul, numerotate cu 1pn la 8. Pentru module mai mari 9 20 mm, se consider 15 intervale. Conform STAS 2763 83 pentru module mici, m = 1 8 mm, intervalele de dini pentru care se construiete o frez sunt date n tabelul 1. Tabelul 1Nr.frezei Nr.dini zp 1 12-13 2 14-16 3 17-20 4 21-23 5 25-34 6 35-54 7 55-134 8 peste 134

2.2. Precizia de prelucrare Precizia de prelucrare a roilor dinate cilindrice prin copiere pe maini de frezat universale, este influenat n special de urmtorii factori: erorile cinematice ale deplasrilor liniare ale subansamblurilor mainii-unelte; rigiditatea sistemului tehnologic; erorile cinematice i rigiditatea torsional a capului divizor; abaterile de form i btile radiale ale sculei; precizia reglajului sistemului tehnologic. Dintre erorile produse de acest complex de factori, cele mai semnificative sunt cele legate de parametri danturii i anume: erorile de profil, de pas i btaia radial. Pentru tehnolog se pune problema alegerii sculei achietoare n raport cu precizia roii ce se prelucreaz. Aceast problem se rezolv calculnd eroarea de prelucrare ce

120 se produce din cauza utilizrii frezei pentru prelucrarea unui numr de dini mai mare dect cel pentru care a fost proiectat, i comparnd-o cu tolerana din desenul de execuie al roii dinate. n cazul prelucrrii roilor dinate cilindrice cu dantur nclinat freza se alege n funcie de numrul de dini ai roii echivalente. Avnd n vedere c fiecare frez se profileaz pentru numrul cel mai mic de dini din grupa respectiv, este evident c la prelucrarea cu aceast frez a unei roi cu un alt numr de dini, va produce o eroare a profilului dintelui (Fig.2).

Rb1

R1 O1 Rb2 R2 O2

Fig. 2. Determinarea erorii teoretice de profil Se observ din figur c freza construit pentru numrul de dini minim al intervalului z i , deasupra punctului A se ndeprteaz mai mult material dect trebuie de pe flancul dintelui, iar sub punctual A rmne un adaos de material. Eroarea maxim ( ) a profilului msurat n direcia normal la evolvent (Fig.2) se poate calcula cu relaia:

= m (z p z f )unde: m - modulul, n mm,

[m]

(2)

121

z p i z f se iau n funcie de numrul de dini ai piesei z p i numrul dedini ai frezei z f Prelucrarea prin copiere a roilor dinate cilindrice cu freze disc modul sau freze deget modul se realizeaz pe mainile de frezat universale. Pentru roile dinate tip disc, semifabricatul se aeaz pe un dorn corespunztor, cu dimensiunile alezajului roii dinate. Dornul se aeaz ntre vrful capului divizor i vrful ppuii mobile. Antrenarea acestuia se face cu inim de antrenare. Freza disc modul se aeaz pe dornul port-frez, iar poziia axial a frezei disc modul se stabilete cu ajutorul bucelor distaniere. Strngerea n direcie axial se realizeaz cu ajutorul piuliei care se nurubeaz pe captul dornului port-frez. Dornul port-frez se fixeaz n arborele principal al mainii de frezat. Fiecare gol de dinte se prelucreaz printr-o trecere o deplasare longitudinal a mesei mainii. Dup revenirea mesei n poziie iniial, piesa se rotete cu ajutorul capului divizor, cu unghiul la centru corespunztor urmtor gol de dinte. La prelucrarea cu cap divizor apare o eroare unghiular datorit lanului cinematic al acestuia. Eroarea maxim a pasului circular p va fi dat de formula:

p = 1000 Runde:

2 60 360

[m]R= m zp 2

(3)

[mm]

(4)

- eroarea unghiular maxim a capului divizor (5 ~ 6)3. Divizarea n cadrul lucrrii de laborator se va utiliza un cap divizor cu discuri la care legtura ntre pies i disc se face prin intermediul angrenajului melc roat melcat. n acest caz divizarea poate fi: divizare indirect simpl; divizare indirect diferenial.

122

3.1 Divizarea indirect simpl este reprezentat n figura 3.

z2 P z1 z z D MFig. 3. Divizarea indirect simpl

Rotirea semifabricatului n poziia corespunztoare prelucrrii golului urmtor se face rotind maneta M (Fig.3) cu un unghi D , a crui valoare se calculeaz, dup cum urmeaz. Conform figurii 3 se poate scrie:

D = p

z2 , rezult D = i p z1(5)

p =unde:

360 0 360 0 , iar D = K zp GD

p - pasul unghiular al roii cu zp dini;

D - unghiul cu care trebuie rotit maneta M;K - numrul de guri peste care se trece bolul de indexare;

G D - numrul de guri al cercului discului pe care se efectueaz divizarea.Din relaiile de mai sus rezult:

K i = GD z pAceast relaie reprezint formula divizrii indirecte simple. Operaia de divizare se efectueaz n felul urmtor: 1.

(6)

Se deblocheaz maneta M i apoi se rotete cu un unghi D , pe cercul discului cu numrul de guri GD, trecnd bolul de indexare peste K guri. Rotirea se face numai ntr-un sens pentru eliminarea jocului.

123 2. Se blocheaz maneta n noua poziie, dup care se ncepe prelucrarea urmtorului gol de dinte.

3.2 Divizarea indirect diferenial Exist situaii n care unghiul D s poat fi realizat prin nsumarea a dou sau' '' mai multe unghiuri D , D ..., realizabile pe cercurile cu numrul de guri ' '' G D , G D ..., ceea ce poate fi exprimat astfel: ' '' '' D = D + D D ...

(7)

' Aceasta nseamn c se trece maneta peste K guri pe cercul cu G D guri, '' apoi peste K pe cercul cu G D i aa mai departe. Avnd n vedere c:

K' K '' 0 '' = ' 360 ; D = '' 360 0..... GD GD' D

(8) (9)

i relaia de mai sus devine:

D = i p

K ' K '' i + '' + ..... = ' zp GD GDdivizrii indirecte

(10)

Aceast relaie reprezint formula divizrii indirecte difereniale. Metoda difereniale este posibil, dar complicat i neproductiv. Rotirea manetei peste K' guri pe discul cu G D guri se

face n mod obinuit cu maneta M n faa discului D, iar rotirea suplimentar pentru a ajunge la un Fig. 4. Divizarea indirect diferenial unghi dorit se realizeaz n mod

124 automat prin rotirea discului D de ctre roile A/B (Fig.4), care transmit micarea de la axul principal al capului divizor n timpul rotirii manetei M. Rotirea manetei reprezint o divizare oarecare i anume ntr-un numr de pri pe care-l notm cu zx. Divizarea n zx pri ar fi avut loc dac n timpul rotirii manetei peste K guri discul ar fi stat pe loc. Rezult:

'D = i x = i

360 0 zx

(11)

' Din cauza rotirii discului capului divizor la acest unghi D , se adaug sau se '' scade unghiul D , astfel c va fi: ' '' D = D D

(12)

unde:

A z' = '' p ; B z'' D

(13) (14)

z' =1 z ''Rezult: Se tie c: D = i p, rezult:' 'D =

A p . B

(15)

i

360 A 360 360 =i zx B zp zp

A i i = zp ( ) B zp zxsau

(16)

A i = (z x z p ) B zx

(17)

Aceast formul determin raportul de transmitere al roilor dinate care'' asigur transmiterea unei rotaii cu un unghi D a discului atunci cnd cu maneta se ' efectueaz o rotaie cu D . Semnul nseamn c roile A i B trebuie s se roteasc

n acelai sens sau n sensuri contrare.

125 3.3. Reglarea capului divizor pentru prelucrarea roilor dinate cilindrice cu dini nclinai Pentru realizarea prin frezare a unei suprafee elicoidale cu pasul PE sunt necesare dou micri i anume: una de rotaie a semifabricatului n timpul prelucrrii i una de avans a mesei mainii (Fig.5). Pasul elicei se determin cu relaia:

PE =

D tg

(18)

B

B

B

A D

PE

A

Pax

PE

L = DFig. 5. Elementele elicei

D

Pe acelai cilindru se pot tia mai multe elice (la roile dinate cu dini nclinai), astfel c apare un al doilea pas, pasul danturii Pas (Fig. 5). Prelucrarea roilor dinate cu dantur nclinat prin copiere pe mainile de frezat universale, se efectueaz cu ajutorul unui cap divizor, montat pe masa mainii (Fig.6) i cuplat cinematic cu masa mainii, cap divizor care asigur piesei o micare de rotaie continu cu turaia np. Micarea frezei pe elice se obine prin combinarea micrii de rotaie np a piesei, cu micarea de translaie a mesei mainii i cu viteza de avans longitudinal vf. Capul divizor este cuplat la urubul conductor al mesei primete micarea, prin roile de schimb a, b.

126z2 np z1 z II B z D M p pE

A ps ns

Fig. 6. Frezarea dinilor nclinai Raportul de transmitere al roilor de schimb se calculeaz din ecuaia lanului cinematic:

a z ' z1 n p = n s '' b z z2de unde:

(19)

a n p z 2 z '' = b n s z1 z 'Pe de alt parte este cunoscut c:

(20)

np ns

=

Ps z 2 z '' ; = i ; ' =1 PE z1 z

(21)

i innd seama de aceste relaii formula de calcul a roilor de schimb devine:

P a = i s b PE

(22)

Pentru frezarea unui gol al danturii roii dinate, masa mainii de frezat se rotete cu unghiul de nclinare a dinilor, n cazul prelucrrii cu frez disc modul.

127 n cazul cnd prelucrarea se face cu frez deget modul, nclinarea mesei mainii nu mai este necesar. n cazul prelucrrii roilor dinate cu dantur nclinat, prin frezare pe maina de frezat universal, capul divizor va trebui reglat pentru realizarea elicei dintelui ct i pentru realizarea divizrii. Divizarea se va face potrivit celor prezentate anterior.

4. Desfurarea lucrrii 4.1 Prelucrarea roii dinate cu dantur dreaptSe va prelucra o roat dinat cu dini drepi prin copiere avnd numrul de dini zp = ....... i modulul m= ....... mm. Prelucrarea se va realiza pe o main de frezat universal FU 35, pe masa creia se va monta un cap divizor universal cu raportul de transmitere i = 40 i care are urmtoarele numere de guri: - pe partea din fa: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43; - pe partea din spate: 46, 47, 49, 51, 53, 54, 56, 57, 58, 59, 62, 66. Roile de schimb pentru diferenial au urmtoarele numere de dini: 24, 25, 25, 30, 35, 35, 38, 40, 41, 41, 45, 50, 60, 70, 70, 80, 90, 100, 100, 113. Materialul semifabricatului este din aluminiu. Scula utilizat este o frez disc modul cu Ds = 60 mm i numrul de dini zs = 12 dini. Se vor parcurge urmtoarele etape: 1. Calculul elementelor geometrice ale roii dinate - diametrul de divizare, d = m z [mm] ; - diametrul exterior, d e = ( z + 2) m - nlimea dintelui, h = 2.25 m

[mm] ; [mm] .

- Cota peste 6 dini, w6 = 29,566 [mm] 2. Alegerea frezei disc modul din STAS 2763-83 (n funcie de modul i numrul de dini al roii dinate de prelucrat). 3. Determinarea valorii parametrilor regimului de achiere. - adncimea de achiere t este egal cu nlimea dintelui h,

128 - viteza de achiere v, se alege din normative. Se calculeaz ns cu relaia:

ns =

1000 v [rot / min] Df

(23)

Se alege din gama de turaii a mainii de frezat turaia efectiv nef. Se recalculeaz viteza efectiv de achiere. Se alege din normative avansul pe dinte s d [mm/dinte]. Se calculeaz viteza de avans longitudinal a mesei:

vf = sd zf n fSe alege

[mm / min] ,

(24)

vf

ef

din gama de avansuri a mainii de frezat. .

Se recalculeaz avansul pe dinte s d ef

Se stabilete sensul frezrii n funcie de calitatea suprafeei ce trebuie realizat. 4. Determinarea valorii parametrilor de reglaj a capului divizor pentru a prelucra roata dinat cu ..... dini, respectiv GD, K i roile de schimb A B, dac divizarea este indirect diferenial. Caracteristicile capului divizor sunt prezentate mai sus. 5. Reglajul mainii de frezat FU-35 cu ajutorul valorilor obinute la punctele 2, 3 i 4. 6. Prelucrarea roii dinate cu dantur dreapt avnd zp = ..... dini i m = ..... mm. La prelucrarea roii dinate se vor respecta urmtoarele etape: verificarea dimensiunii semifabricatului i montarea acestuia pe dornul port-pies; verificarea sculei alese; aezarea i fixarea sculei pe dornul port-scul innd cont de sensul de rotaie la achiere; se regleaz poziia transversal a mesei mainii n aa fel ca axa de simetrie a seciunii axiale a frezei s coincid cu linia vrfurilor capului divizor

129 se monteaz roile de schimb

A C pentru divizarea diferenial; B D

se regleaz maneta discului divizor pentru cercul cu G'D guri i compasul acestuia pentru cele K guri se poziioneaz masa n direcie vertical pentru realizarea adncimii de achiere, respectiv obinerea nlimii dintelui; se regleaz turaia frezei disc modul i viteza de avans longitudinal a mesei ( nef i

vef);se cupleaz rotaia frezei i avansul longitudinal al mesei mainii i se frezeaz un gol de dinte; se coboar masa mainii cu aproximativ 2mm i se retrage rapid, longitudinal n poziia iniial; se efectueaz divizarea cu un pas pentru prelucrarea golului urmtor de dinte; se repet micrile i comenzile de mai sus, pentru prelucrarea urmtorului gol de dinte se repet ciclul prezentat pentru prelucrarea a cel puin 3 goluri de dinte; se oprete maina i se scoate piesa dintre vrfuri; se verific parametrii danturii prelucrate prin verificarea lungimii peste n dini -

Ln i a btii radiale Br .4.2 Prelucrarea roii dinate cu dantur nclinatSe va prelucra o roat dinat cu dini nclinai prin copiere avnd numrul de dini z =..... i modulul m = ...... mm, unghiul de nclinare a dinilor roii de prelucrat este = ........ Prelucrarea se va realiza pe o main de frezat universal FU 35, pe masa creia se va monta un cap divizor universal cu raportul de transmitere i = 40 i care are urmtoarele numere de guri: - pe partea din fa: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43; - pe partea din spate: 46, 49, 51, 53, 54, 56, 58, 59, 62, 66.

130 Roile de schimb pentru diferenial i lanul cinematic pentru cuplarea capului divizor la masa mainii, au urmtoarele numere de dini: 24, 25, 25, 30, 35, 35, 38, 40, 41, 41, 45, 50, 60, 70, 70, 80, 90, 100, 100, 113. Pasul urubului conductor al mesei mainii de frezat este ps = 6 mm. Materialul semifabricatului este din aluminiu. Scula utilizat este o frez disc modul cu Ds = ..... mm i numrul de dini zs = ...... dini. Desfurarea lucrrii este similar cu cea de la prelucrarea roii cu dantur dreapt. Se vor parcurge aceleai etape, cu urmtoarele completri: - alegerea frezei disc modul se va face n funcie de modulul normal i numrul de dini echivalent al roii de prelucrat z ech =

zp cos 3

.

- se determin n plus roile de schimb ai b pentru rotirea continu a piesei n timpul prelucrrii cu relaia (5). Aceste roi de schimb permit cuplarea capului divizor la urubul conductor al mesei mainii de frezat. - prelucrarea se va executa cu deosebirea c masa mainii de frezat se rotete n plan orizontal cu unghiul , unghiul de nclinare a dinilor roii dinate. - dup prelucrare se verific parametrii danturii prelucrate prin verificarea cotei peste n dini Ln i a btii radiale Br .

5. Prelucrarea rezultatelorElementele geometrice ale roii dinate de prelucrat, caracteristicile frezei disc modul, valorile parametrilor regimului de achiere i a valorii parametrilor de reglaj a capului divizor, se trec n tabelul 2.

131 Tabelul 2Elementele roii care se prelucreaz m z dp