TEHNOLOGIA PRELUCRRII SUPRAFEELOR CILINDRICE I CONICE EXTERIOARE 1.1. Rolul funcional, formele constructive i condiiile tehnice de execuie a arborilor Arborii sunt organe de maini cu lungimi mai mari dect diametrele, care, prin rotire n jurul axei longitudinale, transmit micarea, puterea i momentele primite prin intermediul altor organe pe care le susin sau cu care sunt asamblai (roi, biele, cuplaje etc.). n timpul funcionrii, arborii sunt solicitai la torsiune i ncovoiere, fapt ce impun msuri suplimentare la elaborarea tehnologiei de prelucrare a acestora. Principalele criterii de clasificare a arborilor sunt: forma, lungimea, diametrul, greutatea, condiiile funcionale i complexitatea tehnologic. Dup forma constructiv, arborii pot fi: arbori netezi, arbori n trepte simetrici i arbori n trepte asimetrici. Dup lungime, arborii por fi: arbori scuri, arbori mijlocii, arbori lungi i arbori foarte lungi. Clasificarea arborilor trebuie s se fac n aa fel nct s se creeze posibilitatea prelucrrii unei anumite clase de arbori, pe ct posibil pe aceleai maini-unelte, asigurndu-se o precizie ridicat i o productivitate superioar. Astfel, clasificarea arborilor n grupa de arbori de dimensiuni mici sau mijlocii trebuie s permit prelucrarea lor pe maini cu mai multe cuite, pe strunguri revolver, pe semiautomate sau automate. Prin mprirea arborilor n clase se realizeaz o simplificare a operaiilor de pregtire i o scurtare a ciclului de fabricaie, folosindu-se procese tehnologice tip. Pe baza procesului tehnologic tip, pentru clasa de piese respectiv, tehnologii proiectani vor putea cu uurin s ntocmeasc procesul tehnologic pentru piesa cerut,eliminnd sau adugnd anumite operaii, faze, treceri etc., n funcie de complexitatea arborelui a crei tehnologie se proiecteaz. Precizia de prelucrare a arborilor este determinat de condiiile funcionale ale acestora. Astfel, dimensiunile diametrale ale fusurilor se execut n treptele de precizie 7-8, iar n cazurile speciale n treptele 5-6 de precizie. Ovalitatea i conicitatea fusurilor trebuie s fie cuprinse n limitele toleranelor dimensiunilor diametrale. Btaia fusurilor pe care urmeaz s se monteze diferite piese, n raport cu fusurile de reazem, nu trebuie s depeasc (50...70) /mi, iar n unele cazuri mai deosebite (30...50) /zm. Tolerana la lungimea treptelor este cuprins ntre (60... 150) fim. Rugozitatea suprafeelor fusurilor se Ca metode de rectificare plan se deosebesc: 1.2. Materialele i semifabricatele utilizate la arbori La executarea arborilor se utilizeaz ca materiale fontele, oelurile carbon, oelurile aliate i neferoasele n funcie de scopul i condiiile de rezisten impuse acestora.

1

Pentru arborii de dimensiuni mici i precizie sczut, fr solicitri mecanice mari, dar care sunt supui n exploatare la uzare se folosesc oelurile AUT8, AUT12, sau AUT23/STAS 1350-89. Arborii supui la solicitri mecanice medii se execut din oeluri carbon obinuite OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2-80;, din oeluri carbon de calitate OLC25, OLC35 i, n special, OLC45 (STAS 880-88). Pentru arborii cu tenacitate ridicat a miezului supui la uzare pronunat i la solicitri mecanice reduse se recomand oelurile de cementare OLC15 i OLC15T iar pentru arborii supui la solicitri mecanice mari i care lucreaz n condiii grele de uzare oelurile aliate cu nichel, crom-nichel, crom-titan, mangan, STAS 791-88, ca de exemplu 15CN15, 13CN30, 28TMC12, 21TMC12, 31CMS10. Oelurile aliate se utilizeaz numai n cazurile absolut necesare impuse de condiiile de rezisten la uzare i oboseal. Aceste oeluri scumpe se pot nlocui cu oelurile sau fontele slab aliate, ale cror proprieti mecanice se mbuntesc prin tratamentele aplicate stratului superficial al piesei (mecanice, termice sau termochimice). Pentru piesele de tip arbore, n funcie de scop, importan i dimensiuni, semifabricatele se obin: prin turnare (n cazul arborilor de dimensiuni mari); din laminate trase la rece sau la cald ( d < 150 mm); din laminate, care apoi se forjeaz pentru mbuntirea proprietilor fizico-mecanice; prin forjarea liber (la arborii de dimensiuni mari pentru motoare statice, navale etc.); prin matriare, n cazul produciei de serie mijlocie i mare. Pentru arborii netezi i n trepte cu diametrul maxim pn la 150 mm i care au o diferen de cel mult (40...50) mm ntre diametrele treptelor se folosesc drept semifabricate barele laminate. Pentru arborii netezi i n trepte cu lungimi pn la 500 mm i diametre mai mici de 100mm,executainproduciadeseriemijlocie i mare,semifabricatele se obinprinmatriare. n cazul arborilor mari i.grei (/ > 800 mm i > 60 mm), executai n producie de serie mic sau de unicate, semifabricatele se obin prin forjare liber, cu adaosuri mari de prelucrare. Pentru arborii cu flane mari i pentru arborii grei se pot folosi semifabricate din font de mare rezisten cu grafit nodular sau font modificat, care au ns o rezisten mai mic dectacelordinoel, daraunschimbocapacitatemaimaredeamortizareasolicitrilordinamice. Procesul de obinere a semifabricatului este condiionat de urmtorii factori: felul i proprietile materialului din care este executat, forma i dimensiunile piesei i volumul de producie. Indicarea metodei i procedeului de elaborare a semifabricatului este condiionat ns i de factorii economici. Obinerea unor semifabricate cu forme i dimensiuni apropiate de cele ale piesei finite este mai scump dect a semifabricatelor mai puin precise, n prima variant, adaosul de prelucrare i costul prelucrrii mecanice sunt mici i, n plus, rezult o economie de metal, n varianta a doua, adaosul de prelucrare va fi mai mare, deci consumul mai mare de manoper i metal. n vederea stabilirii metodei i procedeului de obinere a semifabricatului se face o analiz tehnico-economic a mai multor variante, n urma creia se va stabili varianta optim (care s asigure costul minim). 1.3. Operaii pregtitoare pentru prelucrarea arborilor2

Operaiile pregtitoare au rolul de a crea bazele tehnologice de prelucrare. innd seama de varietatea mare a formei i dimensiunilor arborilor, a procedeelor de obinere a semifabricatelor, numrul i felul operaiilor pregtitoare vor fi diferite. De aceea, pentru stabilirea operaiilor pregtitoare trebuie s se cunoasc caracteristicile semifabricatului folosit 1.3.1. Debitarea semifabricatelor Operaia de debitare a semifabricatelor se execut atunci cnd semifabricatul folosit este bar laminat, calibrat sau necalibrat. Cnd semifabricatul este obinut prin forjare liber sau n matri, la dimensiuni mai mari dect cele prescrise, operaia se numete tiere i urmrete ndeprtarea capetelor rmase de la forjare sau matriare. Operaia de debitare se poate executa pe: fersraie mecanice cu micare alternativ sau circular, ferstraie cu friciune, foarfec-ghilotin, strunguri special amenajate sau cu ajutorul mainilor automate sau semiautomate, n funcie de programul de fabricaie, maini cu discuri abrazive sau freze disc. Debitarea se mai poate executa i prin procedee speciale, cum sunt: procedeul anodo-mecanic cu disc sau band, cu flacr, cu jet de plasm sau laser. Prin debitare se pierde o anumit cantitate de material, de obicei egal cu limea sculei de debitat. Astfel, la debitarea pe ferstrul cu micare alternativ pierderile sunt de (1...2,5) mm, ns productivitatea este redus, iar la ferstrul cu micare circular pierderile prin debitare sunt mai mari (3...7) mm, pentru diametre cuprinse n limitele (80...200) mm, dar productivitatea este inai ridicat. Debitarea cu ghilotin produce strivirea materialului i nclinarea suprafeelor de capt. Debitarea anodo-mecanic asigur prelucrarea metalelor cu duritate mare, obinndu-se n acelai timp i o calitate superioar a suprafeelor. 1.3.2. ndreptarea semifabricatelor ndreptarea semifabricatelor pentru arbori se face n vederea eliminrii deformaiilor spaiale. Aceasta deoarece mrimea curburii semifabricatelor ce se prelucreaz nu trebuie s depeasc 1/4 din adaosul de prelucrare, ndreptarea se poate face Ia cald sau la rece, n funcie de materialul i dimensiunile arborilor. ndreptarea n stare rece are o rspndire mai larg, datorit posibilitii de a se efectua n orice atelier de prelucrri mecanice, obinndu-se o precizie i o calitate de suprafa ridicat; operaia este nsoit ns de tensiuni remanente. n cazul semifabricatelor cu rigiditate sczut, ndreptarea se poate efectua de mai multe ori n timpul procesului tehnologic. ndreptarea n stare rece se poate executa pe prese cu urub, cu excentric, hidraulice sau pneumatice, manuale sau automate sau pe maini-unelte speciale de ndreptat (fig. 10.1), care efectueaz n acelai timp i calibrarea pieselor

3

Maina de ndreptat i calibrat (fig. 10.1) se compune din trei perechi de role hiperbolice, nclinate sub un unghi de (20...25). Rolele sunt fixate pe cadrul 4, n aa fel nct, la micarea de rotaie a cadrului, rolele s capete micare de rotaie n jurul axei lor. n timpul micrii de rotaie, perechea de role l realizeaz micarea de avans a semifabri- catului 5, iar rolele 2 i 3 efectueaz ndreptarea. Prin inversarea sensului de rotaie, semifabricatul poate fi trecut de mai multe ori printre role, n vederea ndreptrii. Uneori, pe lng ndreptarea barelor, se poate efectua i calibrarea cu ajutorul filierei 6. Maina poate fi utilizat pentru ndreptarea i calibrarea barelor cu diametrele cuprinse n limitele (6... 150) mm, asigurnd o precizie la diametru de (0,3...0,5) mm. 1.3.3. Prelucrarea suprafeelor frontale i centruirea arborilor Operaia are o importan deosebit, deoarece suprafeele rezultate n urma acestor prelucrri constituie bazele de orientare i fixare pentru prelucrrile ulterioare. Corectitudinea suprafeelor frontale are o mare influen asupra preciziei de prelucrare a arborilor. Astfel, nclinarea suprafeei frontale face ca gaura de centrare s fie deplasat sau s capete o form eliptic, ceea ce va atrage dup sine o orientare i fixare necorespunztoare.

4

n cazul produciei n serie mic i n lipsa unor maini speciale, prelucrarea suprafeelor frontale se execut pe strunguri obinuite, prin fixarea n raandrin, pe freze sau pe maini de alezat i frezat (cum este cazul arborilor mari i grei).

M. Ci X L/V^l 11V/ J. iHtli l ^1 J^lWi/. Pentru ridicarea preciziei i mrirea productivitii se recomand, acolo unde este posibil, ca operaia de strunjire frontal i centruirea s se fac dintr-o singur prindere pe o main special conceput pentru acest scop (specializat). n fig. 10.2 se prezint schema de lucru a unei maini pentru prelucrat suprafeele frontale i pentru executarea gurilor de centrare ale arborilor. Semifabricatul / se fixeaz n dispozitivul cu prisme autocentrante 2. Se execut mai

n fig. 10.2 se prezint schemade lucru a unei maini pentru prelucrat suprafeele frontale i pentru executarea gurilor de centrare ale arborilor. Semi- fabricatul / se fixeaz n dispozitivul cu prisme autocentrante 2. Se execut mai nti prelucrarea simultan a ambelor suprafee, cu ajutorul capetelor de frezat 5, dup care semifabricatul trece n poziia urmtoare, la care se execut operaia de prelucrare a gurilor de centrare, cu ajutorul burghielor combinate 4. Semifabricatele corect debitate sunt supuse direct operaiei de centruire, fr prelucrarea prealabila a suprafeelor frontale. Gurile de centrare trebuie s aib nu numai o anumit dimensiune (condiionat de diametrul i greutatea arborelui care trebuie prelucrat), ci i o conicitate precis, care s5

corespund ntocmii cu conicitatea vrfurilor strungului. Nerespectarea acestei coniciti (fg. 10.3) duce la uzarea prematur a gurilor de centrare, precum i la apariia erorilor de form la prelucrarea arborelui.

>, De asemenea, aceeai importan o are i coaxialitatea gurilor de centrare. Neres pectarea acestei condiii (fig. 10.4) face ca piesa s nu se reazeme pe vrfuri cu ntreaga suprafa conic a gurilor de centrare, fapt ce conduce la deteriorarea rapid att a gurilor de centrare, ct i a vrfurilor, ceea ce influeneaz negativ precizia de prelucrare. Gurile de centrare trebuie date n aa fel nct adaosul de prelucrare de pe suprafeele semifabricatului s fie uniform distribuit. Dac adaosul de prelucrare nu este uniform, atunci, n timpul prelucrrii, apar fore de achiere diferite, datorit adncimii de achiere diferite ji. ca rezultat, n cazul rigiditii sczute a strungului, se vor nregistra abateri de la forma geometric piesei. Gurile de centrare date la ambele capete ale arborelui trebuie sa aib aceeai adncime, n raport cu suprafeele de capt, pentru toate semifabricatele lotului respectiv.

La prelucrarea arborelor n trepte pe maini cu scule reglate la cot, adncimea i distana dintre suprafeele de centrare au o importan deosebit. Abaterile acestor dimensiuni conduc la erori dimensionale ale lungimilor treptelor arborilor, deoarece se schimb poziia suprafeei de orientare, n timp ce baza de msurare pentru poziionarea sculei rmne neschimbat. Aceste erori pot fi evitate prin utilizarea de vrfuri reglabile axial.6

Pentru strunjirea suprafeelor frontale ale arborilor se folosesc vrfurile de centrare frezate, n cazul prelucrrii de finisare a pieselor (strunjire, rectificare), cnd se lucreaz cu viteze mari de achiere, este necesar s se foloseasc vrfurile mobile (cu rulmeni cu bile sau role), pentru a evita frecarea i griparea suprafeelor de aezare. Dezavantajul acestor vrfuri de strung este acela c au o rigiditate mult mai redus dect a vrfurilor fixe, fapt ce influeneaz precizia i rugozitatea suprafeelor prelucrate. Pentru antrenarea i fixarea arborilor de dimensinui mici se pot folosi dornurile cu vrf striat, cu suprafaa striat interioar sau inim de antrenare (fig. 10.5). n mod practic, la centruirea semifabricatelor pe mainile de centniit se poate obine o precizie de (0,3...0,8) mm, n funcie de diametrul semifabricatului (10...200) mm. n cazul semifabricatelor forjate, datorit neregularitilor suprafeelor exterioare i a curburii, nu se poate obine o precizie mai mare de (l.. .3) mm. Dac centrele gurilor se obin prin trasare, eroarea de centmire este de (0,4...l,5) mm, n funcie de precizia cu care s-a efectuat operaia de trasare. 1.3.4. Particulariti la prelucrarea arborilor grei Tehnologia de prelucrare a arborilor mari (arborii de motoare navale, de turbine hiadraulice, de transmisie, arborii principali ai mainilor-unelte grele etc.) prezint o serie de particulariti fa de tehnologia de prelucrare a arborilor de dimensiuni obinuite. Semifabricatele pentru arborii de dimensinui mari se obin prin forjare, mai rar din laminate. Dup forjare, semifabricatele se supun tratamentului de normalizare i recoacere, uneori de recoacere izoterm. De cele mai multe ori, aceti arbori se execut din oeluri aliate. Ciclul tratamentului termic se stabilete n acest caz n funcie de calitatea oelului. Dup tratamentul termic, de la unul dintre capetele arborelui se taie o prob i se execut controlul calitii materialului folosit Prelucrarea mecanic a arborilor de dimensiuni mari este precedat de operaia de trasaj. Trasajul este necesar pentru a verifica dimensiunile semifabricatului i pentru a stabili poziia corect a centrelor gurilor. Centruireaseexecutpeomaindeguritialezatorizontal,cuaezarea peprisme. Strunjirea arborilor cu masa pn la 150 t se face pe strunguri mari cu distana ntre vrfuri de (30...40) m. Puterea acestor strunguri este de (l50...300) kW. Aceste maini-unelte au mai muli supori de o parte i de alta a batiului, iar lunetele mobile i cele fixe sunt prevzute cu role. Arborii de dimensiuni mari se prelucreaz dup principiul concentrrii prelucrrilor. Datorit dificultilor de manipulare a arborilor, se caut s se execute pe aceeai main-unealt un numr ct mai mare de prelucrri. La arborii mari prevzui cu alezaje axiale, succesiunea fazelor este diferit. La nceput se execut aleza) u l, apoi se introduc la cele dou capete dopuri cu guri de centrare, folosite ca baze tehnologice pentru fixarea ntre vrfuri a arborelui. De exemplu, la prelucrarea arborilor grei, pentru mainile-unelte, n afara condiiilor tehnice obinuite, se impune condiia s se realizeze i coaxialitatea axei alezajului conic cu axa de rotaie a arborelui. De asemenea, este necesar s se asigure i perpendicularitatea suprafeei de capt a arborelui n raport cu axa sa de rotaie. Nerespectarea acestor condiii duce la rebutarea pieselor.7

1.4. Tehnologia prelucrrii arborilor prin strunjire 1.4.1. Strunjirea arborilor netezi Arborii netezi scuri sunt mai puin utilizai n construcia de maini. Sub form de piese i ntlnim n producia de rulmeni cu role i ace, boluri i pistoane, pistonae . Spre deosebire de arborii netezi scuri, arborii netezi lungi au o pondere mai mare n construcia de maini. Arborii netezi se clasific, n funcie de raportul dintre lungime i diametru, n arbori rigizi ( l/d < 12) i arbori nerigizi sau elastici ( IId > 12). Semifabricatele pentru obinerea acestor piese sunt, de obicei, laminate sub form de bar tras, calibrat sau necalibrat. Realizarea acestor tipuri de arbori se execut pe maini-unelte de tipul strungurilor universale, automate monoax sau multiaxe, maini de rectificat etc. n construcia de maini, arborii netezi cu ponderea cea mai mare au diametrele de (25...50) mm i lungimea de (50...500) mm i se execut n mod obinuit n producie de serie mic, mijlocie i de unicat. Strunnjirea de degroare a arborilor netezi se poate executa cu unul sau mai multe cuite, n funcie de lungimea arborelui i adncimea de achiere, prin mprirea adaosului de prelucrare n lungime sau adncime, dintr-o trecere sau din mai multe treceri (fig. 10.6).

Ca i cazul operaiei de degroare, operaia de finisare se poate executa cu unul sau mai multe cuite, adaosul de prelucrare fiind distribuit n lungime sau adncime. Operaia se caracterizeaz printr-un regim de achiere mai uor, un avans mult mai mic i viteze de achiere mari. Aceast operaie se poate executa pe aceeai main-unealt pe care s-a fcut i operaia de degroare. Pentru a realiza ns o precizie dimensional i de form, precum i o calitate superioar de suprafa, se recomand ca operaia de finisare s se execute pe mainiunelte cu precizie mai ridicat. Arborii netezi pot fi prelucrai i prin broare, dac volumul de producie este de serie mijlocie, mare sau de mas i justific tehnic i economic folosirea acestui procedeu de prelucrare. Strunjirea arborilor netezi, scuri i lungi cu mai multe cuite simultan prezint avantaje fa de Strunjirea cu un singur cuit, datorit reducerii timpului de main. In cazul produciei de serie mic sau de unicat a pieselor tip arbore este raional s se foloseasc ns strungurile universale prevzute cu supori hidraulici de prelucrat. Printre procedeele speciale de prelucrare a arborilor netezi se pot enumera: netezirea prin rulare, alunecare i lovire; Strunjirea anodo-mecanic; prelucrarea prin electroeroziune etc.8

Arborii netezi de lungimi mari nu se pot prelucra pe strunguri obinuite, cu fixare ntre vrfuri, n acest caz se folosesc maini speciale, dotate cu dispozitive de ghidare. Centrarea arborilor se asigur prin intermediul a dou perechi de role hiperbolice. Uneori, pentru prelucrarea suprafeelor cilindrice exterioare, la piesele grele, care nu pot fi antrenate n micare de rotaie, se folosesc capete cu cuite zburtoare. 1.4.2. Strungirea arborilor n trepte Prelucrarea arborilor n trepte se poate face pe strunguri paralele, strunguri i cu comand program, maini de frezat cilindric, de rectificat, de broat etc. Alegerea procedeului tehnologic de prelucrare este determinat de caracterul produc{iei, dimensiunile i forma arborelui, gradul de precizie i calitatea suprafeelor. De aceste elemente depinde numrul precum i succesiunea operaiilor. Scheme de prelucrare prin strunjire. n construcia de maini o pondere mare o au arborii cu diametre de (25.. .50)mm i lungimi ntre 150 i 500 mm i rar de 1000 mm sau mai mult. Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea mecanic a arborilor n trepte este dat, sub form de fi tehnologic, n tabelul 1.1. Utiliznd acest proces tehnologic tip, se poate proiecta procesul tehnologic detaliat (plan de operaii) pentru orice fel de arbore n trepte, adugnd sau eliminnd anumite operaii fa de procesul tehnologic tip, n funcie de fiecare caz concret n parte. Tabelul 1.1 Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea arborelorNr. Denumirea operaiei operai ei 0 1 1 Debitarea semifabricatului (aceast operaie se elimin dac semifabricatul este matriat, forjat sau turnat 2

2

3 Pres-ghilotin pentru bare cu diametrul pn la aproximativ 60 mm Ferstru circular Main special de debitat cu disc abraziv Main special Main special de de frezat i frezat i centruit centruit cu Main de frezat la tambur i ambele capete simultan acionare Main special de continu centruit Main special de frezat i centruit cu tambur i acionare intermediar Strung semiautomat cu un singur ax i mai multe cuite Strung semiautomat de copiat Strung semiautomat cu comand dup program

4

Prelucrarea suprafeelor de capt i centruirea (aceast operaie se poate divide n dou operaii, funcie de utilaj)

Ferstru circular sau cu bra Strung Main de frezat orizontal Main de frezat orizontal Strung universal Main de centruit

3

Strungire de degroare la unul din capetele arborelui (toate treptele cu diametru cresctor)

Strung semiautomat de copiat Strung semiautomat cu comand dup program Strung universal

9

4 5 6 7

Strunjire de degroare la al doilea capt al arborelui Strunjire de finisare la primul capt al arborelui Strunjire de finisare la al doilea capt al arborelui Frezarea canelurilor

Acelai utilaj la operaia precedent Acelai utilaj ca la operaia precedend Acelai utilaj ca la operaia precedend Semiautomat special canelurilor cu frez melc. Main semiautomat de frezat canale de pan pentru executarea Main universal de frezat cu frezdisc profilat Main de frezat universal

8

Frezarea canalelor de pan

9

Executarea filetului

Main semiautomat de frezat canale de pan Main de frezat universal Main semiautomat special de filetat Strung prevzut cu cap de filetat dup metoda n vrtej

Strung universal

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Tratament termic Sablare ndreptare Rectificare de degroare la unul din capete (toate treptele cu diametrul cresctor) Rectificare de finisare la celelalt capt al arborelui Rectificarea canelurilor Rectifixcare de finisare la celalt capt al arborilor Rectifixcare de finisare la celalt capt al arborilor Rectificarea Controlul final

Prese de diferite feluri Main special de rectificat cu dou sau multe discuri Main de rectificat exterior i cu sisteme de control activ al diametrilor (sau universal rotund) Main special de rectificat cu dou sau multe discuri i cu sisteme de control activ al diametrilor Main special de rectificat caneluri Acelai utilaj ca la rectificarea de degroare Acelai utilaj ca la rectificarea de degroare Main de rectificat filetare Aparate de control speciale Main de rectificat exterior (sau universal rotund) Main de rectificat plan Acelai utilaj ca la operaiile de degroare Acelai utilaj ca la operaiile de degroare Aparate i instrumente de control universale

La strunjirea arborilor n trepte pe strunguri multicuite gradul de concentrare a operaiilor este ridicat, putndu-se prelucra cu maximum 10 cuite simultan. Arborii n trepte rigizi se prelu- creaz n producia de serie mare i mas pe strunguri verticale cu mai multe axe (fig. 10.7). La prelucrarea de semifinisare pe strunguri semiautomate multicuite se obine o precizie de prelucrare corespun- ztoare treptelor 10-1, iar la prelucrarea de finisare - treptei 9. Precizia diametrelor arborelui n trepte poate fi ridicat pn la treapta 7 sau chiar a 6-a, dac prelucrarea se face cu cuite late.

10

Strunjirea cu mai multe cuite simultan se poate executa dup metoda divizrii lungimii (fg. 10.8) sau a adaosului de prelucrare, cnd semifabricatul este bar laminat (fig. 10.9). Strunjirea pe strunguri semiautomate de copiat a arborilor n trepte prezint o serie de avantaje fa de strunjirea cu mai multe cuite simultan, i anume: timpul pentru reglarea mainii este mai mic, datorit faptului c strunjirea se face cu un singur cuit, precum i datorit simplitii modului de fixare a ablonului. Acest lucru face ca prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat s fie avantajoas chiar n cazul loturilor mici de piese. Productivitatea muncii la prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se mrete nu numai pe seama reducerii timpului necesar pentru reglarea mainii, ci i pe seama lucrului cu viteze de achiere i avansuri mari, a posibilitii mai bune de utilizarea puterii mainii.La strunjirea de finisare prin copiere se asigur o precizie de prelucrare de (0,05...0,06) mm, care este superioar preciziei obinute la prelucrarea pe strunguri cu mai multe cuite

Prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se recomand, n special, n cazul executrii arborilor cu rigiditate sczut, cu lungimi mari ale treptelor i cu precizie ridicata.11

Tipurile noi de strunguri semiautomate de copiat hidraulice permit prelucrarea n trepte cu diametrul pn la 350 mm i lungimea pn la 1200 mm sau chiar 1600 mm, cum sunt, de exemplu, strungurile tip Georg Fischer.

n afara prelucrrii pe strunguri semiautomate de copiat, n producia de serie este raional prelucrarea arborilor pe strunguri universale prevzute cu supori idraulici de copiat. Timpul de lucru se reduce de 2,5...3 ori comparativ cu prelu- crarea pe strunguri obinuite. n producia de unicate i serie mic se utilizeaz, ca semifabricat, bara laminat sau forjat, funcie de mrimea arborelui i de diferena dintre diametrele treptelor. Prelucrarea se face pe strunguri universale, dup metoda concentrrii operaiilor, executndu-se succesiv fiecare treapt, n acest caz, prelucrarea se ncepe cu strunjirea treptei care are diametrul cel mai mare. Treapta cu diametrul cel mai mic se prelucreaz la urm, pentru a nu reduce rigiditatea arborelui (fg. 10.10). Strunjirea racordrilor, degajrilor, teiturilor i canalelor, n fig. 10.11 se dau formele cele mai uzuale de racordare a arborilor n trepte. Este bine s se prevad, n general, o raz de racordare cel puin egal cu nlimea umrului (fig. 10.11, a), iar n locurile supuse unor tensiuni mari se va prevedea o raz ct mai mare cu putin, mergndu-se pn la (r > 2/0 sau, dac este necesar, se va executa o racordare conic (fig. 10.11, b). De asemenea, n cazurile n care este necesar o rectificare, dei prile unui arbore au aceeai cot nominal, se va prevedea o degajare (fig. 10.11, c). Principalele forme de racordare a arborilor n trepte, n cazurile n care umerii servesc la sprijinirea unor piese ca rulmeni, roi de curea etc. sunt date n fig. 10.12. n aceste cazuri este necesar s se execute o raz de racordare determinat n funcie de raportul diametrelor seciunilor i n funcie de tensiunile din arbore (fig. 10.12, ). La diferene mici ntre diametrele seciunilor se execut o degajare, care servete pentru rectificare, astfel nct discul abraziv s nu strice suprafaa nvecinat sau s nuo prelucreze dac nu este prevzut (fig. 10.12, b), n fg. 10.12, c se prezint un model de degajare folosit la arbori cnd este posibil s se prevad o racordare sau o teire.

12

Degajrile i canalele pe suprafeele cilindrice sau frontale la arborii n trepte suntprelucrate n scopuri tehnologice sau funcionale. Formele geometrice ale degajrilor potfi, n funcie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Cnd degajrile au un rol funcional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).

Sculele pentru executarea degajrilor i canalelor sunt cuitele profilate i cuitele speciale (fig. 10.15, a i b). Formele i dimensiunile degajrilor, canalelor, precum i razele de racordare sunt standardizate prin STAS 7446-66. Teirea muchiilor arborilor la 45 (n locul unei racordri) este indicat pentru simplificarea procesului tehnologic, nlimea acestei teituri trebuie s fie cel puin egal cu raza de racordare. Strunjirea suprafeelor conice exterioare. Suprafeele conice exterioare se pot strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel. Degajrile i canalele pe suprafeele cilindrice sau frontale la arborii n trepte sunt prelucrate n scopuri tehnologice sau funcionale. Formele geometrice ale degajrilor pot fi, n funcie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Cnd degajrile au un rol funcional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).13

Strunjirea suprafeelor conice exterioare. Suprafeele conice exterioare se pot strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel. Prelucarea pe strunguri se realizeaz prin urmtoarele metode: deplasarea transversal a ppuii mobile, rotirea saniei portcuit, cu rigla de copiat, cu cuite tate. Metoda deplasrii trasversale a ppuii mobile se folosete la prelucrarea suprafeelor conice lungi cu conicitatea mic, pentru c deplasarea pe direcie trasversal a ppuii mobile este limit

Corpul ppuii mobile (fig. 10.16) se deplaseaz perpendicular pe linia vrfurilor strungului cu distana h (m plan orizontal) i, datorit acestei deplasri, axa semifabricatului formeaz un anumit unghi cu linia vrfurilor. Ca urmare, la micarea de avans longitudinal a cruciorului, cuitul va prelucra o suprafa conic. Deplasarea vrfului ppuii mobile. unde a este unghiul de nclinare (jumtate din unghiul la vrf al conului). Se observ c:tg = (D d ) ( 2l )

h = L sin

i deci sau

h = L[ ( D d ) /(2l )] cos ,h = ( L / 2) K cos ,

unde mrimea K = ( D d ) / l = 2tg se numete conicitate conform STAS 2285/1 - 81. Pentru toate valorile a 8, adic pentru toate valorile conicitii K l:3,5, cos < 0,99. Prin urmare, dac este admis o eroare de ordinul a l %, atunci se obine h = (L/2)K = (L/2)(D- d)/l . (10.5) n cazul particular cnd L = /, adic piesa are suprafaa conic pe toat lungimea, deplasarea necesar a ppuii mobile este h= (l/2)K= (D - d) 12 . (10.6) Dezavantajul acestei metode este c gurile i vrfurile de centrare se uzeaz neuniform, deoarece rezemarea nu se face corect pe ntreaga suprafa a gurilor de centrare. Pentru a evita uzarea neuniform a gurilor de centrare se pot folosi vrfuri sferice. De asemenea, datorit faptului c adncimea gurilor de centrare nu este identic la toate piesele din lot, se va obine o valoare variabil a conicitii suprafeei strunjite la diferite piese ale lotului. Metoda nclinrii sniei portcuit se folosete la strunjirea suprafeelor conice precise, cu lungime mic. Lungimea conului este limitatade cursa sniei portcuit (fig. 10.17).14

Sania portcuit este rotit n jurul axei verticale cu unghiul a. Unghiul de rotire se citete pe scala circular a plcii rotative pe care este montat sania portcuit. Avansul sniei portcuit este manual, de aceea metoda are o productivitate mic i se folosete la producia de serie mic i individual. Metoda utilizrii riglei de copiat se folosete la prelucrarea suprafeelor conice cu nclinare mic i lungime mare (fig. 10.18). Rigla l se fixeaz la nclinarea necesar pe placa 3, ataat la batiu. Pe rigl sau liniai se deplaseaz patina 2, solidarizat printr-un bra cu sania transversal 4. Avansul transversal este decuplat. La deplasarea longitudinal cu avans automat a copiat s se deplaseze simultan i n direcie transversal, obinndu-se suprafaa conic.

Metoda strunjirii cu cuite late se folosete pentru suprafee conice cu lungimea generatoarei pn la (50 ... 70) mm. Cuitul se fixeaz cu tiul paralel cu generatoarea conului i strunjirea se face numai cu avans transversal. Prelucrarea suprafeelor conice exterioare pe strunguri revolver se poate face cu cuite late cu ti nclinat n cazul unor suprafee scurte sau cu dispozitiv de copiere pentru suprafee cu lungime mare. n fig. 10.19 se prezint schema unui dispozitiv pentru strunjirea conic prin copiere pe strung cu disc revolver. Pe peretele din spate al batiului se fixeaz rigla de copiat 7, care este urmrit de un urub, 2, solidarizat printr-un suport:cu discul revolver 3, n timpul deplasrii longitudinale cu avans automat a capului revolver, urubul 2 oblig discul portscul s se roteasc, astfel nct cuitul se va ndeprta de axa piesei care se prelucreaz, realiznd suprafaa conic, n timpul strunjirii, iurubul de copiere este apsat pe rigla de copiat manual, de la roata de mn pentru rotirea liscului portscul. Pentru strungurile cu turel-revolver strunjirea suprafeelor conice se face, dea semenea, cu dispozitive cu rigl de copiat. Pe acelai principiu de lucru se realizeaz i strunjirea suprafeelor profilate pe strunguri revolver, ablonul avnd profilul necesar. Strunjirea suprafeelor conice pe strunguri carusel se poate realiza prin nclinarea sniei portcuit vertical, cu un unghi egal cu jumtate din unghiul la vrf al conului. Pentru suprafee conice scurte cu lungimea generatoarei pn la 70 mm se pot folosi cuite late cu tiul paralel cu generatoarea conului. Suprafeele conice se pot, de asemenea, strunji pe strungul carusel cu ajutorul unor dispozitive de copiat. Dac prin nclinarea suportului portcuit se pot obine coniciti 2 a < 90, cu dispozitivele de copiat se pot obine coniciti 2 a > 120.15

1.5. Tehnologia prelucrrii arborilor prin frezare Prelucrarea arborilor n trepte se poate realiza i prin frezare. n acest caz piesa execut micarea de rotaie n jurul axei sale (i uneori o micare de avans axial), iar scula de frezat execut att micarea de rotaie corespunztoare vitezei economice de achiere, ct i o micare de avans transversal sau longitudinal

Operaia de frezare se poate executa pe strunguri orizontale, verticale, revolver sau pe maini-unelte speciale, n funcie de volumul de producie, de precezia dimensional i de form, de material etc. Sculele folosite la executarea operaiei de frezare pot fi: freze-disc, cilindrofrontale, capete de frezat etc. Alegerea frezelor se face n funcie de felul suprafeelor de prelucrat, Dup forma arborelui i metoda de achiere, frezarea poate fi: cilindric, frontal i combinat. Frezarea arborelor n trepte se poate executa n sensul avansului sau contra avansului (fig. 10.20), ultimul procedeu asigurnd o precizie mai bun, ins avansul pe dinte trebuie s fie mic. La prelucrarea de degroare se folosesc freze cu diametrul mic, cu dini mari i rari, care s permit achierea cu avans pe dinte mare i adncime de achiere mare. n cazul prelucrrii de p re finisare i finisare se utilizeaz freze cu diametrul mare, cu dini muli i mici. Pentru prelucrarea materialelor cu duritate mare se utilizeaz freze cu dini mici i dei, iar pentru materialele cu duritate mic se folosesc freze cu dini mari i rari. Statabilirea regimului optim de achiere se face innd seama de procedeul de frezare, de maina-unealt, de dimensiunile, tipul i construcia frezei, de diametrul arborelui, de mrimea adaosului de prelucrare, de calitatea suprafeei de obinut.16

Pentru determinarea regimului de achiere prin frezare sunt necesare urmtoarele date: desenul de execuie al arborelui, desenul semifabricatului, date despre maina-unealt i volumul de producie al arborelui. Cunoscndu-se aceste date, se stabilete mai nti adncimea de achiere, apoi dimensiunile i tipul frezei. Apoi se stabilete avansul pe diate sd i avansul pe minut sm. Mrimea avansului pe dinte este determinat n funcie de rigidi- tatea mainii-unelte. Pentru frezarca arborilor care se execut din materiale cu duritate mare, cu freze din oel de scuie sau oel rapid, se aleg avansuri de (0,03...0,08) mm/dinte iar pentru materiale moi de (0,6...0,1) mm/dinte. Valorile minime se aleg pentru freze cu diametre mari. La preucarea cu freze, cu plcue din carburi nicalice avansul pe dinte crete cu 40%. Precizia de prelucrare ce se poate obine la frezare este de (0,01...0,05) nmi/l100 mm. La prelucrarea cu joc (grup) de freze, precizia de prelucrare este de (0,05...0,3) mm/1000 mm. Productivitatea muncii la prelucrarea prin frezare crete comparativ cu strunjirea, n special n cazul prelucrrii arborilor mari turnai, forjai sau matriai, ca urmare a creterii durabilitii sculelor achietoare i a prelucrrii cu viteze de achiere mari. n acest scop por fi uitilizate strungurile cu turaii joase sau strungurile carusel, care pot fi transformate, fr investiii mari, pentru prelucrarea prin frezare, prin adaptarea unor capete de frezat, ri cazul volumului mare de arbori, prelucrarea se face pe maini speciale de frezat. Frezarea arborilor n trepte se poate efectua prin urmtoarele metode: frezarea cu capete de frezat tubulare; frezarea cu freze cilindrice, frezarea cu capete de frezat frontale.

Dup prima metoda se frezeaz, de obicei, arborii scuri (fig. 10.21). Capetele de frezat tabulare pot fi executate din oel rapid sau cu dini dcroontabiii, cu plcue din carburi metalice. n cazul prelucrrii cu freze cilindrice, arborele se fixeaz n poziie vertical cu un capt n universal i cu cellalt capt n vrful strungului. Frezele cu care se face prelucrarea se fixeaz pe dou axe diametral opuse, avnd aceleai sensuri de rotaie (fig. 10.22). Dup cum se observ din figur, jocul de freze de pe ambele axe este identic. Acest lucru permite ca prelucrarea arborelui s fie terminat dup o rotaie a acestuia cu 180, Pentru a efectua prelucrarea pe ntreaga suprafaa a arborelui se recomand s se imprime acestuia o rotaie cu 5 mai mult, adic pe 185. Dac jocul de freze de pe cele dou axe nu este identic, atunci prelucrarea arborelui se face dup o rotaie de 370.17

La formarea jocurilor de freze de pe cele dou axe, n cazul reprezentat n fig. 10.23, trebuie s se aib n vedere ca ncrcarea celor dou axe portfreze s fie egal (fore de achiere egale), pentru a evita deformaia arborelui n timpul prelucrrii. Productivitatea muncii la aceste metode de prelucrare este foarte mare. Precizia de prelucrare ce se poate obine este de 0,1 mm. Timpul de reglare a mainii-unelte pentru frezarea unui arbore n trepte de complexitate medie este de aproximativ (60...80) min.

Frezarea cu capete de frezat frontale (fig. 10.24) se deosebete de primele dou variante prin aceea c scula cu care se face prelucrarea este mai simpl. Achierea se desfoar mai linitit, datorit contactului permanent ce se asigur ntre scul i suprafaa ce se prelucreaz. 1.6. Tehnologia prelucrrii arborilor prin broare Prelucrarea prin broare este o metod foarte productiv care asigur, n acelai timp, obinerea unei precizii i unei .caliti a suprafeei prelucrate ridicate (Ra = 1 , 6 /*m). n afar de aceasta, prelucrarea prin broare se poate executa ntr-un ciclu semiautomat, ceea ce permite folosirea muncitorilor cu un grad de calificare mai sczut. n ultimul timp prelucrarea prin broare s-a extins i asupra suprafeelor exterioare de revoluie. La prelucrarea prin broare a arborilor, adaosul de prelucrare se ndeprteaz succesiv de numrul mare de munchii achietoare ale broei. Broarea arborilor netezi i n trepte se poate executa cu broe plane (fig. 10.25), cu broe circulare exterioare (fig. 10.26, ) i cu broe circulare interioare (fig. 10.26, b). n fig. 10.27 se prezint o broare cu micare planetar a piesei. Dup micrile de lucru, broarea poate fi liber, cnd broa are o micare rectilinie sau circular (dup felul broei) iar piesa o micare de rotaie (care d viteza de

18

achiere) sau forjat, cnd piesa are o micare de rotaie lent n jurul centrului sectorului circular care se prelucreaz (fig, 10.28). La broarea forat dinii broei nu au supranl- are. Broarea libera se execut cu viteze mari de rotaie a piesei i cu avansuri mici ale broei, iar broarea forat cu viteze mici de rotaie a piesei i avansuri mari ale broei.

La broarea suprafeelor cilindrice cu broa circular cu cuite la exterior, grosimea achiei va varia de-a lungul arcului MN (fig. 10.29), corespunztor variaiei continue a razei semifabricatului rv , care se poate exprima ca o funcie:dr / dt = f (ds c / dt )

(10.7) Deci, variaia razei ry va da tocmai variaia grosimii achiei, care depinde direct de viteza de deplasare a sculei. Deci, avansul radial sr este n funcie de avansul circular sc. Pentru a se asigura condiii normale de desfurare a procesului de achiere la care se obine forma corespunztoare a piesei care se prelucreaz este necesar ca turaia piesei np s fie mai mare ca turaia broei np > nb , Astfel, din cele dou micri relative luate n acest caz, la periferia piesei se va genera o hipocicioid in triunghiul OMOl (fg. 10.29) rezult valoarea razei rv : r = A 2 + R 2 2 AR cos ,19

saur = ( A R ) 2 + 2 AR (1 cos ) ;

, n care: A este distana dintre centrul broei i centrul piesei, mm; R - raza de la centrul broei pn la muchia achietoare a dintelui, mm; fi - unghiul format ntre A i-/?, n momentul primului contact ntre dinte i pies; rv - raza variabil a piesei, mm; /y - raza final a piesei prelucrate, mm. Aa dup cum se observ, relaia (10.10) reprezint legea de micare a fiecrui punct de pe muchia aschietoare i este tocmai ecuaia hipocicloidei. Derivnd relaia (10.10) n raport cu timpul, se obiner r f2 + 2 AR(1 cos ) dr / dt = AR (sin ) / r f2 + AR(1 cos ) d / dr

innd seama de relaia (10.10), se obine adic

dr / dt = ( AR / r )(sin )d / dt dr / d = a z = ( AR / r ) sin

Din relaia (10.12) se trage concluzia c grosimea achiei pe dinte este variabil, dup o sinusoid, iar mrimea ei depinde direct de valoare variabil a unghiului , adic de rotirea sculei.

La nceputul prelucrrii, se poate observa (v. fig. 10.29) c unghiul are valoarea maxim n M, apoi ajunge egal cu zero n punctul N, cnd procesul de ahiere pentru un dintre se termin, iar grosimea achiei ajunge s fie zero. Aceasta are o influen deosebit de mare asupra mbuntirii preciziei de preciziei de prelucrare a pieselor. n urma brorii exterioare a arborilor apar abateri de form, cauzate de nsui cauzate de nsui procesul de prelucrare. Astfel, n cazul brorii libere abaterea de la forma circular a seciunii piesei (fig. 10.30) se poate determina cu relaia 2 = [S c r /(2 r + S c )] (2r ) [mm] n care:Sc este avansul circular al broei la o rotaie a piesei, n mm/rot; - raza suprafeei broate, n mm. Valoarea avansului sc n comparaie cu 2 ir r (de la numitor) este foarte mic, de aceea se poate neglija, n acest caz = S c2 /(8r ) = S c2 /(4d ) [mm].20

Se observ c micorarea erorii de form la prelucrarea prin broare liber se poate obine prin mrirea diametrului piesei de prelucrat sau prin folosirea unei broe cu dini de calibrar i prin micorarea avansului broei. n cazul brorii forate, mrirea erorii de form A (fig. 10.31) se poate determina cu relaia: = Pb2 / [4d (1 + S 0 /( d ))] [mm]

n care Pb este pasul dinilor broei i S0 avansul circular al piesei, conform fig. 10.28. 1.7. Tehnologia prelucrrii arborilor prin rectificare v Rectificarea este operaia de finisare a suprafeelor care se execut cu ajutorul discurilor abrazive. Procesul de achiere la rectificare este condiionat de natura abrazivului folosit i de regimul de achiere. Alegerea pietrei abrazive se face, in general, inndu-se seama de felul operaiei (de degroare, de finisare, rectificare exterioar, interioar, plan etc.), calitatea materialului ce se prelucreaz (oel clit sau neclit, font etc.), granulaia pietrei, liantul folosit i duritatea acesteia. * 1.7.1. Alegerea i utilizarea discurilor abrazive La alegerea discului abraziv trebuie ca parametrii acestuia i condiiile de achiere s se intercondiioneze, astfel nct discul abraziv s se autoascut (adic granulele abrazive uzate s se desprind sub aciunea forelor de achiere). a.Alegerea naturii materialului abraziv. Materialele abrazive pot fi naturale sau artificiale. Principalele materiale abrazive naturale sunt: cuarul (SiO2), corindonul (Al2O3) i mirghelul (amestec de corindon, cuar i diferii silicai). Aceste materiale se folosesc n mai mic msur la confecionarea pietrelor abrazive, deoarece nu se gsesc n stare pur dect n cantiti mici. Cel mai frecvent se folosesc materialele abrazive artificiale ca: electrocorindonul, carborundul i carbura de bor. Electrocorindonul se utilizeaz la prelucrarea materialelor cu rezisten mare la rupere, cum ar fi, de exemplu, oelurile clite i neclite. Carborundul se recomand la prelucrarea'materialelor dure i casante, ca fonta, carburile metalice, bronzul etc., la prelucrarea unor materiale foarte moi, ca aluminiul, cuprul etc., i la prelucrarea materialelor nemetalice, ca marmura, porelanul, sticla, masele plastice etc. Carbura de bor are duritate foarte mare i de aceea se folosete la netezirea plcuelor din carburi metalice. b.Alegerea liantului. Lianii sunt materialele care asigur coeziunea granulelor abrazive. Cel mai utilizat este liantul ceramic (circa 70% din totalul pietrelor abrazive). Acesta se caracterizeaz prin stabilitate la temperaturi ridicate, rezisten mecanic bun i rezisten la umiditate. Utilizarea discurilor cu liant ceramic este limitat ns de fragilitatea acestora. Viteza periferic maxim admisibil a discurilor cu liant ceramic este de (30 ... 35) m/s. Liantul pe baz de magneziu are o utilizare limitat (rezisten relativ redus, sensibilitate Ia umiditate), fiind folosit pentru prelucrarea materialelor moi (Al, Zn).

21

Liantul pe baz de bachelit este rezistent, elastic, dar se distruge sub aciunea lichidelor de achiere alcaline; se utilizeaz la finisare. Permite executarea discurilor cu grosime mic (pn la l mm - pentru debitare) i creterea vitezei de achiere pn la 60 m/s. Liantul pe baz de cauciuc este compact i are elasticitate mare; se utilizeaz Ja lustruire, netezire, tiere; se pot confeciona discuri subiri (0,5 mm) i de diametru relativ mare (125... 150 mm); este rezistent la umiditate ns se mbcsete repede. c..Alegerea granulafiei. Materialele abrazive se clasific n funcie de mrimea granulelor n trei grupe (STAS 1753/1-90 i 1753/2-90): granule, (2000...160) /im; pulberi (l60...40) ^m; micropulberi, (40...3) fim. Grupa granulelor cuprinde dousprezece sorturi de granulaii, notate 200, 150, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, numerele respective reprezentnd dimensiunile minime ale granulelor n sutimi de milimetru. Grupa pulberi cuprinde ase sorturi de granulaii, notate 12, 10, 8, 7, 5, 4, numerele avnd aceeai semnificaie ca i la granule. Grupa micropulberi cuprinde apte sorturi de granulaii, notate cu M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5, numrul care urmeaz dup M reprezentnd dimensiunea maxim a micropulberii, exprimat n fim (respectiv mrimea deschiderii libere a ochiului sitei, n micrometri, care reine pulberea). d..Alegerea duritii. Duritatea corpului abraziv i rezistena cuplului abrazivliant la tendina de desprindere a granulelor abrazive de pe suprafaa discului, sub influena forelor ce apar n timpul lucrului, sunt date n STAS 1469-83. Se observ c duritatea apare ca un factor funcional, care depinde de cantitatea i calitatea liantului, forma i microgeometria granulelor, regimul de achiere, materialul prelucrat, felul rectificrii . a. Corpurile abrazive sunt mprite n cinci grupe de duritate: foarte moale EFG, moale HIJK, mijlocie LMNO, tare PQRS, foarte tare TU V. e..Structura corpului abraziv. Raportul cantitativ dintre volumul porilor i volumul total al pietrei d structura discului abraziv. Mrimea porilor uureaz evacuarea cldurii. Pietrele abrazive cu porozitate mare detaeaz achiile mai uor, n schimb au o rezisten mai mic la solicitrile mecanice i viteze periferice mai mici. 1.7.2. Rectificarea suprafeelor cilindrice exterioare Rectificarea pieselor tip arbore se poate face ntre vrfuri dup una din metodele prezentate n cele ce urmeaz. Rectificarea cu avans longitudinal. Aceast metod este cea mai rspndit. Dup cum se vede din fig. 10.32, micarea de avans longitudinal poate fi fcut de ctre arbore, n faa discului de rectificat, fie de ctre discul de rectificat n lungul arborelui. Avansul transversal pentru realizarea adncimii de achiere l face discul de rectificat, la fiecare sfrit de cus dubl (0,0050,05) mm. Metoda este avantajoas pentru rectificarea arborilor netezi, ntruct timpul necesar pentru reglarea limitatoarelor de curs fiecare sfrit de curs dubl (0,005...0,05) mm. Metoda este avantajoas pentru (pentru inversarea sensului de avans) este foarte mic n comparaie cu timpul de main. La rectificarea arborilor n trepte, n producia de serie mare i mas, timpul necesar pentru reglarea opritoarelor este foarte mare, n special atunci cnd adncimea gurilor de centrare este variabil.22

Rectificarea cu avans longitudinal i adncime mare. Discul de rectificat se regleaz la dimensiune, la diametrul nominal al arborelui i, dintr-o singur trecere n lungul axei, se ndeprteaz ntregul adaos de prelucrare. Avansul longitudinal este manual i intermitent; la fiecare dou rotaii ale arborelui se avanseaz cu 5... 10 mm. Dup realizarea avansului longitudinal, masa mainii de rectificat se readuce n poziia iniial, iar pentru rectificarea arborelui urmtor se d sniei portdisc o micare de avans transversal pentru a compensa uzura radial a discului, rezultat de la prelucrarea anterioar. n cazul prelucrrii dup aceast metod, partea stng a discului de rectificat se uzeaz foarte mult, ntruct aproape ntregul adaos de prelucrare este ndeprtat de granulele abrazive de pe aceast parte a discului. Pentru a asigura condiii mai bune de achiere, astfel nct la ndeprtarea adaosului de prelucrare s participe un numr ct mai mare de granule abrazive, discul se teete cu o pant de 1:20 pe o lungime de 6... 12 mm (fig. 10.33).

Rectificarea cu avans transversal. La rectificarea dup aceast metod discul de rectificat trebuie s fie cu (3...5) mm mai mare dect lungimea suprafeei de rectificat (fig. 10.34). Pentru obinerea diametrului prescris al arborelui, se imprim un avans trans- versal discului de rectificat, manual sau automat, pn la dimensiunea respectiv. Metoda este indicat la rectificarea pieselor scurte, executate n producie de serie mare i mas, deoarece este mai productiv cu 30-40% dect celelalte metode de rectificare ntre vrfuri. Rectificarea cu avans transversal pe segmente i cu avans longitudinal. La rectificarea arborilor netezi dup aceast metod, timpul de main se reduce la jumtate n comparaie cu rectificarea cu avans longitudinal. Se realizeaz n urmtoarea succesiune: - rectificarea de degroare cu avans transversal pe segmente ce se suprapun pe o lungime de (3...5) mm (fig. 10.35); - rectificarea de finisare cu avans longitudinal automat, pentru care a fost prevzut un adaos de prelucrare de 0,02 mm, adaos care se ndeprteaz prin 2 - 3 treceri longitudinale. 1.7.3. Rectificarea suprafeelor conice Rectificare suprafeelor conice se poate realiza prin mai multe metode: rectificarea cu ajutorul discurilor tronconice se aplic n cazul suprafeelor de lungime mic i se poate lucra cu avans transversal st sau longitudinal S (fig. 10.36, a);

23

rectificarea prin nclinarea mesei superioare se aplic n cazul pieselor lungi avnd conicitatea mic, de maxim 10 (fig. 10.36, b); rectificarea prin rotirea ppuii portpies se aplic n cazul pieselor scurte i de conicitate mare (fig. 10.36, c); rectificarea prin rotirea ppuii portpiatr se aplic n cazul pieselor de lungime relativ mare i conicitate mare, prinse ntre vrfuri (fig. 10.36, d). 1.7.4. Rectificarea exterioar fr centre Arborii n trepte scuri i cei netezi se rectific pe maina de rectificat fr centre, cu rezultate foarte bune, n special, n cazul produciei de serie mare i de mas. Pentru arborii netezi lungi i foarte lungi, rectificarea fr centre reprezint singura metod posibil de aplicat. Rectificarea fr centre a arborilor se poate executa n dou moduri: Cu un singur disc abraziv 2 (fig. 10.37), arborele l care se rectific, sprijinit pe doi supori metalici 3, avnd micarea de rotaie i de avans. Procedeul este folosit rar, fiind neeconomic. Cu dou discuri abrazive (fig. 10.38), dintre care discul l este de rectificat, iar 2 de antrenare. Ambele discuri se rotesc n acelai sens, ns cu turaii diferite. Discul de rectificat are o vitez periferic egal cu a celor de la mainile de rectificat ntre vrfuri, adic 25 ... 30 m/s. Discul de antrenare are o vitez periferic mult mai mic, 0,3 m/s (18 m/min), i este nclinat fa de discul de rectificat cu un unghi a (fig. 10.38, c). Pentru a mri frecarea dintre pies i discul conductor, acesta se execut cu un liant de vulcanita. Piesa 3, sprijinit pe linealul 4, este antrenat de discul conductor, care are un coeficient de frecare mai mare dect a discului de rectificat, cu o viieza periferic dat de relaia p = da K cos [ m / min ] , n care: p este viteza periferic a arborelui, m/min; da - viteza discului de antrenare, m/min; K - coeficientul care ine seama de alunecarea care are loc ntre discul de antrenare i pies (valoarea lui este dat n funcie de unghiul a al axei de24

rotaie a discului de antrenare: pentru a = 1,5, K =0,97; pentru a = 3, K =0,95; pentru a = 5, K = 0,93, iar pentru a = 6, K = 0,92).

Rectificarea fr centre se poate efectua cu avans longitudinal s{ (fg. 10.38) sau cu avans transversal st (fig. 10.39). Rectificarea cu avans longitudinal se recomand, n special, la prelucrarea arborilor netezi. Rectificarea arborilor n trepte sau a pieselor conice se face cu ntreruperea avansului longitudinal de ctre un opritor fix. Avansul longitudinal al arborelui ntre cele dou discuri abrazive se asigur datorit nclinrii discului de antrenare cu un unghi a, care creeaz o component suplimentar a forei de frecare ndreptat n lungul axei de rotaie a arborelui. Viteza de avans longitudinal se determin cu relaia sl = da K sin [ m / min ]

Mrimea unghiului a depinde att de natura materialului care se prelucreaz, ct i de lungimea arborelui de rectificat. Valoarea unghiului a este cuprins ntre 1,5 i 6. La arborii scuri, din oel, se recomand un unghi a de l ,5... 2,5, iar la cei lungi pn la 3,5. La arborii din font, unghiul a poate ajunge pn la 4,5, deoarece alunecarea este mai mare. Rectificarea cu avans transversal este procedeul care permite prelucrarea arborilor n trepte i profilai. La rectificarea cu avans transversal cele dou discuri abrazive au axele de rotaie paralele sau au o nclinare redus de 0,5... 1. Avansul se realizeaz prin deplasarea transversal a discului de antrenare pn la opritor, piesa aezndu-se pe linealul de susinere. Dup rectificare, discul de antrenare se retrage n poziia iniial, iar piesa se ndeprteaz, de asemenea, manual sau automat. Valoarea avansului se ia n funcie de precizia de prelucrare, de calitatea suprafeei impus arborelui, fiind cuprins ntre limitele de (0,003...0,02) mm/rot. La rectificarea fr centre se poate obine o precizie de prelucrare la diametru de 0,005 mm i de (0,002...0,003) mm la forma geometric (dup un numr de 6-7 treceri ale piesei printre discurile abrazive).25

n cazul rectificrii fr centre se va avea n vedere ca centrul arborelui s nu fie pe axa celor dou discuri abrazive (fig. 10.38, a i b) , deoarece favorizeaz apariia erorilor de form (poligonalitatea). Distana h, care reprezint deplasarea liniei centrelor discurilor abrazive n raport cu centrul piesei, nu trebuie s aib mai mult de 20 mm, obinuit (10... 15) mm, peste linia centrelor discurilor abrazive, n cazul rectificrii arborilor cu diametrul mai mare de 15 mm, sau circa (2...3) mm sub linia centrelor, cazul prelucrrii arborilor cu diametrul mai mic de 15 mm. De asemenea, valoarea optim a unghiului /} (unghiul de nclinare al linealului de reazem) este de circa 30. Rectificarea fr centre ofer o serie de avantaje fa de rectificarea ntre vrfuri, dintre care cele mai importante sunt: - elimin din procesul tehnologic de prelucrare a arborelui operaia de centruire, realizndu-se economie de timp pe bucat; - elimin erorile de centrare, dnd posibilitatea folosirii unui adaos mic de prelucrare, care ajunge, n unele cazuri, pn la (0,02...0,03) mm, ceea ce conduce n afar de economia de metal, la ridicarea productivitii i a preciziei de prelucrare; - d posibilitatea automatizrii complete a ntregului ciclu de lucru al mainii; posibilitatea rectificrii axelor lungi i subiri care la prelucrarea pe maini de rectificat ntre vrfuri, necesita utilizarea lunetelor i a regimurilor de achiere neproductive. Rectificarea fr centre prezint i unele dezavantaje, i anume: - necesita un timp de reglare mai mare dect n cazul rectificrii ntre vrfuri; aceasta mpiedic aplicarea procedeului n cazul produciei individuale i de serie mic de piese; - nu asigur concentricitatea suprafeelor interioare cu cele exterioare care se rectific; la rectificarea arborilor n trepte nu se poate realiza dispunerea suprafeelor tuturor treptelor pe aceeai ax de simetrie dect dac se utilizeaz dispozitive speciale, fapt ce scumpete operaia de rectificat. 1.8. Tehnologia netezirii arborilor Prelucrarea de netezire asigur, ndeosebi, mbuntirea calitii (rugozitatea) suprafeelor, cu respectarea dimensiunilor indicate n desen, precum i a condiiilor tehnice. n unele cazuri se obine, n afara mbuntirii calitii suprafeei prelucrate, i o mrime a preciziei dimensionale. Cele mai utilizate metode de netezire a suprafeelor cilindrice exterioare sunt: strunjirea de netezire, everuirea, rectificarea de netezire, honu-irea, rodarea, lepuirea, lustruirea, vibronetezirea (superfinisarea), netezirea nsoit de durificarea prin lovire, rulare, alunecare, vibroapsare .a. 1.8.1. Strunjirea de netezire Acest procedeu de netezire a suprafeelor se caracterizeaz prin viteze de achiere foarte mari, adncimi de achiere mici i avansuri reduse, utilizndu-se n acest scop cuite cu plcue din carburi metalice (P 10 , P01, pentru prelucrarea oelului i K01, pentru font sau cu vrf de diamant. Cuitele cu vrf de diamant se utilizeaz pentru strunjirea aliajelor de aluminiu, de magneziu, de siliciu etc., care nu pot fi prelucrate prin rectificare, ntruct mbcsesc discul abraziv.26

Precizia dimensional ce se obine prin stunjirea de netezire este IT6 ... IT4 , iar rugozitatea suprafeei Ra = (0,2...l,6) m. Strunjirea de netezire se realizeaz cu urmtorul regim de achiere: viteza de achiere v = (l80...300) m/min, pentru cuite cu plcue din carburi metalice i v = (2000...3000) m/min, pentru cuite cu vrf de diamant; - adncimea de achiere t = (0,05...0,3) mm; - avansul s = 0,03...0,l mm/rot. Adaosul de prelucrare prevzut pentru aceast operaie este de (0,05...0,3) mm. 1.8.2. everuirea suprafeelor cilindrice i conice Netezirea prin everuire se aplic n cazul produciei de serie mare i de mas a arborilor netezi i n trepte (fig. 10.40), dup strunjirea de finisare, nlocuind operaia de rectificare. Acest procedeu este mult mai productiv dect rectificarea, dar se poate aplica numai n cazul arborilor netratai termic, avnd duritatea HRC < 38 daN/mm . everuirea asigur o precizie de prelucrare de (0,002 ...0,05) mm i o rugozitate a suprafeei Ra = (0,2...0,8) m. Regimul de achiere folosit se aseamn cu cel de la rectificare, adic scula achietoare are o vitez periferic mai mare, iar piesa se rotete cu o vitez mai mic.

Adaosul de prelucrare prevzut pentru aceast operaie este de circa 0,25 mm i se ndeprteaz dintr-o singur trecere. Prelucrarea se realizeaz cu rcire abundent. Pentru everuire sunt necesare maini-unelte i scule speciale, scula achietoare avnd ns durabilitatea mai mare. 1.8.3. Rectificarea de netezire (rectificarea rapid) Procedeul se deosebete de rectificarea obinuit prin regimul de achiere folosit, cu scopul de a realiza o rugozitate foarte bun a suprafeelor prelucrate, R a = (0,2...0,l) m, i o precizie dimensional corespunztoare IT5, IT4. Viteza periferic a discului de rectificat este de (50.. .60) m/s, iar viteza periferic a piesei care se prelucreaz este de (40...50) m/min, adic de l,5.,.2 ori mai mare dect la rectificarea obinuit, n cazul pieselor grele, viteza periferic este de (15...25) m/min.

27

La rectificarea de netezire cu avans longitudinal se recomand s se lucreze cu un l avans de (l...2) mm/rot i cu adncimea de achiere de (0,003.. .0,006) mm, la o curs dubl. Aplicarea acestei metode necesit ns o serie de msuri privind construcia i rigiditatea maini i-unei te, i anume: - la mainile existente de rectificat exterior cilindric, pentru rectificarea rapid, se va mri puterea motorului electric, pentru antrenarea discului de rectificat, n medie cu 50%; - se va asigura o ungere ct mai bun a lagrului arborelui principal al mainii de rectificat (arborele portdisc); - pentru a asigura protecia muncitorului , n cazul spargerii discului abraziv, va trebui mbuntit construcia carcasei discului de rectificat; se va mri debitul lichidului de rcire i ungere de aproximativ 2 ori, n comparaie cu cel care se consum la rectificarea obinuit. Rectificarea de netezire se realizeaz cu consum mare de timp, de aceea aplicarea procedeului poate fi considerat raional cnd, din lips de utilaje, nu se poate aplica o alt metod mai productiv. 1.8.4. Honuirea exterioar Honuirea exterioar se execut cu un dispozitiv special (cap de honuit sau hon), pe care sunt fixate un numr de (4-6-8) bare abrazive cu granulaie fin (fig. 10.41). Barele abrazive pot fi din electrocorund (pentru prelucrarea pieselor din oel, alam, bronz, aluminiu, materiale sintetice etc.), carbur de siliciu (pentru font) sau diamant (pentru cazuri speciale) i sunt montate extensibil n capul de honuit, asigurnd o presiune de (10...15) daN/cm2, la prelucrarea prealabila a pieselor din oel clit i de (2...8) daN/cm2, pentru piesele din oel neclit; la finisare presiunea este mai mic. Granulaia barelor abrazive pentru honuirea prealabil a suprafeelor este ntre 16 i 4, iar pentru finisare ntre M28 i M7, folosindu-se liant ceramic sau de bachelit cu duritatea K...P (cu ct materialul prelucrat este mai dur, eu att se alege un grad de duritate mai mic pentru discul abraziv).

28

Micrile de lucru la honuire sunt: - micarea de rotaie a piesei cu viteza vr = (10 ... ..35) m/min; - micarea de translaie alternativ a capului de honuit cu viteza de deplasare axial a dispozitivului este d ax = (5...15) m / min . Micrile de lucru fiind combinate, traiectoriile granulelor abrazive pe suprafaa care se prelucreaz au forma unor linii elicoidale, care se ntretaie formnd o reea de hauri, caracteristic pentru acest procedeu. Adaosul de prelucrare pentru aceast operaie este de (0,02...0,2) mm. n urma honuirii suprafeelor exterioare, se obine precizia IT3 , IT4 i rugozitatea Ra = (0,05...0,5) m. Productivitatea procedeului este mare n comparaie cu strunjirea sau rectificarea, datorit suprafeei de contact mare dintre barele abrazive i suprafaa de prelucrat. Prelucrarea se realizeaz cu ungere abundent, utiliznd 90% petrol i 10% ulei, n cazul prelucrrii oelului i numai petrol, n cazul prelucrrii fontelor. Operaia premergtoare honuirii poate fi strunjirea de finisare sau broarea. 1.8.5. Lepuirea Lepuirea este operaia de netezire executat cu granule sau pulberi abrazive n suspensie, introduse ntre suprafaa de prelucrat i dispozitivul de lepuit, care execut micarea principal, semifabricatul efectund micrile de avans. Caracteristica acestui proces achietbr o constituie construcia sculei folosite pentru prelucrare - dispozitivul de lepuit. Aceste dispozitive se execut din font, bronz, plumb, compoziie de lagre, lemn etc., avnd forma semifabricatului de prelucrat. Granulele sau pulberea abraziv se imprim pe suprafaa dispozitivului, fie n prealabil (cu ajutorul unor plci sau bare de oel). In unele cazuri, materialul abraziv se depune pe suprafaa activ a dispozitivului de lepuit sub form de past, la care liantul este o substan activ din punct de vedere chimic, avnd diferite compoziii (cear i parafin, amestec de seu i petrol lampant etc.). Procesul de lepuire este intensificat n acest caz de substana activ din punct de vedere chimic, care formeaz o pelicul de metal oxidat, ce se ndeprteaz sub aciunea granulelor abrazive.

n fig. 10.42 s-a reprezentat schematic un dispozitiv de lepuit piese - de tipul bucelor. Semifabricatele l sunt introduse ntre discurile excentrice 2 i 3, care se29

rotesc n sens invers, cu turaii diferite. Semifabricatele sunt introduse ntre tijele separatorului 4, care se rotesc liber n jurul arborelui 5. Discurile 2 i 3 imprim o micare de rotaie i, m acelai timp, o micare rectilinie alternativ n direcia tijelor, cauzat de excentricitatea e. Datorit vitezelor diferite de lucru a celor dou discuri, se va produce i o alunecare relativ ntre discuri i semifabricatele de prelucrat. Lepuirea se poate face mecanic sau manual, viteza de achiere n cazul lepuirii mecanice este de circa 100 m/min, iar n cazul lepuirii manuale de (10...30) m/min. Presiunea de lucru este de (0,7...3,5) daN/cm 2. La lepuirea manual, dispozitivul de lepuit (fig. 10.43) este constituit din buca cilindric l, prevzut la interior cu un inel elastic 2, care se poate regla la dimensiune cu ajutorul uruburilor 3. Lepuirea se execut n cazul suprafeelor cilindrice exterioare prin rotirea piesei pe strung, pe maina de rectificat sau pe o main special i prin deplasarea axial alternativ a dispozitivului de lepuit. Prin lepuire se mrete precizia dimensionala i se obin suprafee de cea mai bun calitate, Ra = 0,012 /n. Deoarece prin lepuire nu se poate corecta dect n foarte mic msur forma geometric a piesei, aceasta trebuie s fie corect executat de la prelucrrile anterioare. Adaosul de prelucrare este mic, avnd valori de (5.. .20) fim pe diametru. Prin lepuire se prelucreaz suprafeele active ale instrumentelor de msurare de mare precizie, a sculelor achietoare, a bielelor, rolelor i inelelor pentru rulmeni, fusurile arborilor cotii, bolurile de pistoane etc. 1.8.6. Rodarea

Rodarea este operaia de netezire a suprafeelor cilindrice exterioare cu pulberi sau granule abrazive n suspensie, introduse ntre piesele care, n serviciu, lucreaz n contact (piesele conjugate).30

Rodarea poate fi efectuat manual, semimecanizat (cu ajutorul unei mainiunelte rotative oarecare, strung, main de burghiat) sau mecanizat (cu ajutorul unei maini de rodat). Materialele abrazive folosite la rodare sunt: corindonul, electrocorindonul, mirghelul, diamantul, piatra ponce, diatomi-tul etc. Pentru a mri productivitatea de rodare se utilizeaz pasta abraziv cu aciune chimico-mecanic. Un exemplu clasic de prelucrare prin rodare l constituie rodarea supapei i a scaunului de supap (fig. 10.44). ntre cele dou suprafee de etan,are se introduce past abraziv i se imprim supapei o micare oscilatorie /, apsnd-o n acelai timp spre scaunul supapei, //. Poziia relativ dintre cele dou suparfee conjugate se schimb periodic, dup un anumit numr de micri, pentru a se obine un contact bun ntre suprafee, n orice poziie relativ a lor. 1.8.7. Lustruirea Lustruirea este operaia de prelucrare fin a suprafeelor, executat cu pnze abrazive sau cu abrazivi n suspensie, n scopul obinerii unei suprafee cu aspect lucios, fr a impune ns respectarea unor condiii dimensionale. Suprafeele lustruite sunt mai rezistente la uzare i la coroziune i au un coeficient de frecare mi mic. Lustruirea mecanic se face cu ajutorul unor discuri din lemn, psl, carton presat sau mas plastic, pe suprafeele crora se depune o past abraziv, format din ulei, parafin, stearin i material abraziv cu granulaie foarte fin. Discul are o vitez periferic mare, (12... 15) m/s. Materialul abraziv se poate introduce n zona de achiere i direct sub form de pulbere (uscat) sau aflat n suspensie n ulei, petrol sau ap. Lustruirea se poate face i cu pnz abraziv. Lustruirea se utilizeaz n mod deosebit la finisarea decorativ a diferitelor piese din industria de automobile, aparate de msur i control, articole de larg consuni etc., precum i ca operaie pregtitoare n vederea acoperirilor galvanice (cromare, nichelare etc.). 1.8.8. Vibronetezirea. (superfinisarea) Vibronetezirea este o metod de prelucrare foarte fin care se aplic att arborilor tratai, ct i celor netratai termic. Superfinisarea se face cu ajutorul a 2-4 sau 6 bare abrazive, cu granulaia M5, apsate elastic pe suprafaa arborelui, care execut o micare de rotaie (fig. 10.45)

31

32

Pentru efectuarea operaiei de superfinisare sunt necesare urmtoarele micri de lucru: semifabricatul execut micarea de rotaie /, cu viteza periferic (l2...15) m/min pentru prelucrarea de degroare i de 30 m/min pentru finisare; barele abrazive 2, fixate prin intermediul suportului elastic 3 n jugul 4, execut micri scurte rectilinii alternative (vibratorii) // - cu o frecven de (500...1500) curse duble/min, n funcie de materialul prelucrat, lungimea cursei fiind de (l,5...6) mm, precum i o micare lent de-a lungul axei arborelui de prelucrat, cu un avans longitudinal de 0,1 mm/rot; presiunea barelor abrazive pe suprafaa de prelucrat este de(l,4...2,8)daN/cm2. Forma barelor abrazive trebuie s corespund identic cu suprafaa de prelucrat (pentru a asigura un contact ct mai intim). Limea total a barelor abrazive trebuie s reprezinte (30...60)% din diametrul semifabricatului, iar lungimea barelor se ia aproximativ egal cu lungimea semifabricatului. Dac lungimea suprafeei de prelucrat este mai mare de 100 mm, se va da o micare de avans axial semifabricatului sau sculei. Dimensiunile suprafeelor cilindrice care se prelucreaz prin vibronetezire sunt cuprinse n limitele (6...450) mm i lungimi de (10...200) mm. Prin vibroneezire se realizeaz numai mbuntirea calitii suprafeei prelucrate, precizia dimensional i a formei geometrice prescrise trebuie s fie obinute de la prelucrrile anterioare. Rugozitatea suprafeei prelucrate prin vibronetezire poate fi Ra = (0,01...0,2) /mi i este influenat de granulaia materialului abraziv folosit, de viteza semifaricatului i de viteza medie a micrii vibratorii. Superfinisarea se face n prezena unui lubrifiant ce conine 80-90 % petrol i 10-20 % ulei de turbin. La producia individual sau de serie mic, superfinisarea suprafeelor cilindrice se poate face pe strunguri normale, prin montarea unui dispozitiv de vibronetezire pe cruciorul strungului. n cazul produciei de serie mare se folosesc maini de vibronetezire specializate, de diferite construcii, n funcie de forma semifabricatului, cum ar fi de exmplu mainile de vibronetezire a arborilor cotii, a tijelor supapelor etc. 1.8.9. Netezirea nsoit de durificarea arborilor prin deformare plastic O mare parte dintre arborii utilizai n industria constructoare de maini trebuie s aib suprafeele rezistente la uzare, coroziune, oboseal, cu rugozitatea redus i rigiditate mare, caracteristici pe care acetia le pot cpta prin netezire i durificare prin lovire, rulare, alunecare, vibroapsare etc. Netezirea i ecruisarea suprafeelor arborilor prin lovire se poate face cu un jet de bile proiectat pe o suprafa de prelucrat sau cu bile (sau role) fixate ntr-un33

dispozitiv, pe unul sau mai multe rnduri, care execut lovituri uniforme i bine dirijate pe suprafaa semifabricatului. Instalaia de ecruisare cu jet de bile este voluminoas i costisitoare. In plus, prin acest procedeu nu se pot obine suprafee cu caliti corespunztoare suprafeelor de contact (fusuri, cmi de cilindri, cuzinei etc.). Ecruisarea cu role prezint, de asemenea, o serie de dezavantaje legate n mod special de presiunea relativ mare a acestora pe suprafaa semifabricatului care se prelucreaz. Datorit presiunii de contact mari, nu se pot prelucra dect arbori cu rigiditatea foarte bun. O metod modern de netezire i durificare, care prezint o serie de avantaje fa de metodele menionate, este aceea care folosete la ecruisare fora centrifug a unui numr de bile ce se pot mica liber n canalele radiale ale unui disc. Fiecare bil, ntlnind n drumul ei suprafaa piesei care se ecruiseaz, o lovete cu o for n care: m este masa bilei, n kg; - viteza periferic a discului cu bile, m/s; R raza discului, egal cu distana de la axa discului la centrul bilei, n m. Dac se exprim masa m a bilei prin greutatea ei G, atunci unde g este acceleraia cderii libere.m = G / g , adic Fb = G 2 /( gR ) [ N ] Fb = m 2 / R [ N ],

Dac viteza de rotaie a capului cu bile se exprim n funcie de numrul de rotaii pe minut, atunciFb = G 2 R 2 n 2 /( gR 900) [ N ]

Efectund reducerile respective, se obine relaia dup care se calculeaz fora cu care fiecare bil lovete suprafaa piesei:Fb = 0,00112 GR n 2 [ N ]

n fig. 10.46 este dat schema de principiu a unui dispozitiv de ecruisat, montat pe o main de rectificat (sau pe strung). Piesa efectueaz micarea de avans longitudinal i o micare de rotaie n sens invers discului cu bile, iar mpreun cu sania poate executa i o micare de avans transversal pentru realizarea valorii optime h de respingere forat a bilei de ctre piesa care se ecruiseaz (fig. 10.47). Prin ecruisarea arborilor dup aceast metod se obine o serie de avantaje fa de prelucrarea obinuit, i anume: mbuntirea calitii suprafeei prelucrate; mrirea rezistenei la oboseal, la uzare i la coroziune a piesei; duritatea stratului ecruisat crete cu (20...60) % iar adncimea stratului ecruisat variaz ntre 0,25 i 0,7 mm; creterea preciziei dimensionale (treapta 6-a dup ISO) i a productivitii muncii.

34

Elementele regimului de prelucrare la netezirea i durificarea arborilor sunt: viteza periferic a arborilor de netezire v = (30...90) m/min; viteza de rotaie a capului cu bile (12...40) m/s; avansul longitudinal (0,06...l,6) mm/rot; mrimea cu care este respins bila h = (0,05...0,8) mm. In afar de aceti factori, asupra netezirii i durificrii suprafeelor mai influeneaz i numrul de treceri. Avansul longitudinal este materializat prin numrul de lovituri pe unitatea de suprafa a arborelui i exercit o influen deosebit asupra calitii suprafeei prelucrate. Un factor foarte comod cu ajutorul cruia se poate regla regimul de ecruisare este mrimea h de respingere a bilei de ctre piesa de prelucrat. Prin variaia acestei mrimi se poate modifica, n limite foarte largi, fora de lovire a bilei. Astfel, de exemplu, variind pe h de la 0,1 mm la 0,3 mm, fora de lovire a bilei crete de 3,5 ori. Astfel, la prelucrarea cu aceeai vitez de rotaie a bilelor, se pot obine valori diferite ale duritii suprafeei i a adncimii stratului durificat. O atenie deosebit trebuie s se acorde alegerii regimului de lucru la ecruisarea pieselor din font, ntruct se pot uor supraecruisa. Supraecruisarea se caracterizeaz prin aceea c suprafaa piesei se exfoliaz (cojete). La ecruisarea pieselor din metale neferoase trebuie ca fora de lovire a bilei s fie de dou ori mai mic dect la ecruisarea pieselor din oel de construcie. Perspectivele utilizrii acestei metode de netezire i ecruisare a suprafeelor fr preluare de achii sunt foarte mari. Astfel, dup aceast metod pot fi netezite urmtoarele piese: arbori cotii, cmi de cilindri, inele de rulmeni, cuzinei de lagre, boluri de pistoane, tijele supapelor, glisierele batiurilor mainilor-unelte, cile de rulare ale inelelor de rulmeni etc. n ultimul timp metoda a nregistrat mbuntiri n sensul c sistemul se leag Ia o surs de curent continuu de joas tensiune. Rezultatele obinute sunt superioare datorit nsumrii efectului de nclzire local cu cel al ocului bilelor.35

Netezirea i ecruisarea prin rulare sau vibrorulare este mai larg utilizat n cav'il arborilor cu rigiditate mai ridicat i se poate realiza n condiii mult mai simple i mai economice ca n primul caz.

Rularea, n general, se realizeaz att pe mainile pe care se face prelucrarea prinachiere (strunguri, maini de burghiat, de alezat i frezat etc.), ct i pe maini speciale. Astfel, netezirea i ecruisarea se realizeaz prin apsarea unei role sau bile cu o anumit forj (50...200 daN) pe suprafaa care trebuie netezit. Rola sau bila este fixat . ntr-un suport n locul cuitului (fig. 10.48). Ca urmare, piesa l se rotete, iar rola sau bila 2, fixat n suportul 5, ruleaz pe suprafaa arborelui de prelucrat, efectund totodat i o micare de avans axial. Tipurile de role folosite sunt foarte diversificate (fig. 10.49), iar utilizarea lor depinde de scopul urmrit. Astfel, dac se urmrete netezirea i ecruisarea pe adncime mic, sau netezirea i ecruisarea suprafeei pe adncime mai mare, n scopul creterii rezistenei la oboseal, rolele vor fi diferite. Diametrul rolelor se alege constructiv. Se folosesc obinuit role de (50... 150) mm diametru. Procesul de netezire i ecruisare a suprafeelor prin rulare este condiionat de numeroi factori constructivi i funcionali. Tratarea tiinific a problemei impune stabilirea unei ierarhizri a acestor factori i gsirea unei metodologii adecvate privind influena acestora. n fig. 10.50 sunt prezentai, sub forma modelului iconic, factorii ce influeneaz procesul de rulare. Optimizarea forei de rulare prezint o importan deosebit pentru desfurarea procesului de prelucrare, fiind elementul principal de care depinde n final gradul de netezire a suprafeei prelucrate. Cercetrile experimentale efectuate au condus la urmtoarele concluzii mai importante: - rugozitatea Ra a suprafeei prelucrate crete o dat cu creterea avansului; pentru acelai avans, rugozitatea crete prin mrirea lungimii de contact lc; - se nregistreaz o cretere apreciabil a calitii suprafeei prelucrate cu creterea turaiei n; experiena probeaz existena unui numr optim de treceri (i anume i =2); calitatea suprafeei scznd pn la exfoliere la un numr mai mare de treceri (3...4...);36

- rugozitatea final este direct influenat de rugozitatea iniial a suprafeei de prelucrat, precum i de creterea lungimii de contact lc ; prin prelucrare se obine o netezime a suprafeei cuprins n limitele Ra =(1,6...0,4) m, iar urmele rmase de la prelucrarea anterioar dispar; - este de remarcat faptul c erorile de form nu se elimin prin aceast prelucrare, ceea ce impune ca precizia de form s fie asigurat de la prelucrrile precedente; - alegerea avansului se face n funcie de limea b a rolei; n mod obinuit, se lucreaz cu avans de (0,1...0,2) mm/rot; viteza de rulare a sculei i a arborelui nu sunt limitate practic, dar n literatura de specialitate se recomand ca viteza arborelui s ajung pn la 100 m/min; - duritatea suprafeelor prelucrate prin rulare crete cu (20.. .40) %, iar economia de manoper scade cu circa (60...80) % fa de operaiile clasice de finisare (honuire, rodare, rectificate etc.); - prin aplicarea metodelor de netezire i ecruisare prezentate se pot nlocui, n construcia de maini, oelurile aliate cu oeluri de construcie; procedeul se aplic obinuit, aa cum s-a subliniat, la prelucrarea oelurilor de construcie (nealiate), dup achierea de finisare, eliminnd tratamentul termic i operaia de rectificare; - marele avantaj al acestor metode const n faptul c prelucrarea se face, n general, pe mainile-unelte pe care se face obinuit strunjirea, rectificarea etc., utiliznd n acest scop mn de lucru cu calificare 37

Netezirea i ecruisarea prin vibroapsare este un procedeu relativ nou, care permite s se obin pe suprafaa arborelui o rugozitate corespunztoare scopului i importanei suprafeei respective. Procedeul de netezire const n aceea c o bil sau un con de diamant, de o anumit dimensiune (2... 10) fim, sunt apsate pe suprafaa arborelui de prelucrat cu o anumit for (fig. 10.51). Astfel, arborele l execut o micare de rotaie, iar bila 2 o micare 1.9 Caracteristici specifice tehnologiilor de prelucrare a discurilor Discurile sunt piese de revoluie care au raportul dintre lungime i diametru mult mai mic ca unitatea. Ca form i dimensiuni, discurile sunt foarte diversificate (fig. 10.53) i utilizate practic la toate tipurile de maini, n aceast grup se pot indica, de exemplu, urmtoarele piese: roi de curea, roi dinate cilindrice, conice, volani, discuri de turbin, roi de vagoane, locomotive etc. Modul de ntocmire a unui proces tehnologic depinde de complexitatea discurilor, dimensiunile, precizia, greutatea i de volumul de producie. Discurile pot fi cu sau fr butuc, cu butuc unilateral sau bilateral, simetric sau asimetric, cu alezaj strpuns sau nfundat etc.

38

Condiiile tehnice de prelucrare ce se impun la piesele de tip disc sunt aproape identice cu cele pentru piesele de tip buce. Problema cea mai important este respectarea coaxialitii dintre alezaj i suprafaa exterioar i a perpendicularitii suprafeelor frontale pe axa discului. Adic, se impune ca discul s mi fuleze i, n acelai timp, s nu aib btaie radial mai mult dect limitele admisibile date de rolul funcional al discului. Aceste abateri de poziie trebuie s se ncadreze n mod obinuit n treptele de precizie 6...8. O alt condiie este respectarea paralelismului suprafeelor pentru care se admite o abatere n limitele (0,03...0,05) mm. Metodele de obinere a semifabricatelor pentru piesele de tip disc sunt: turnarea, deformarea plastic la cald, deformarea plastic la rece i sudarea.39

Turnarea se aplic la discurile din font sau oel ntr-o gam mare de tipodimen-siuni i forme, grele sau uoare, simple sau complexe, n funcie de volumul de producie, turnarea se poate realiza n forme de pmnt (nepermanente), n cazul seriilor mici, sau n forme metalice (permanente), n cazul seriilor mari. Deformarea plastic la cald se realizeaz prin forjare liber, n cazul seriilor mici, sau prin matriare, n cazul seriilor mari i mijlocii, la piesele mici i mijlocii. Discurile cu forme simple i diametre mai mici se pot decupa sau stana. Decuparea are avantajul, fa de tanare, c necesit o prelucrare ulterioar mai simpl, deci cu un adaos de prelucrare mai mic. La unele tipuri de discuri de dimensiuni mai mari, semifabricatul poate fi executat prin laminare, pe laminoare speciale, unde materialul capt o form final. Numrul de treceri la laminare depinde att de forma semifabricatului iniial, ct i de forma final a discului. n producia de unicate se ntlnesc frecvent discuri sudate, caz n care semifabricatul este o construcie sudat, format din platbande i profiluri (morile de crbune), avantajele principale fiind economia de materiale i manoper. Semifabricatele pentru piese disc complexe se obin prin metode combinate, forma acestora fiind descompus n elementele simple, executate fie prin turnare, fie prin deformare plastic, dup care sunt apoi asamblate prin sudare.

Procesele tehnologicepentru piesele de tip disc sunt foarte asemntoare cu procesele tehnologice de prelucrare a bucelor, cu deosebirea c discurile mari, prelucrate pe strunguri paralele i frontale, au o serie de erori de planinate i perpendicularitate fa de axa acestora. Pentru nlturarea acestui dezavantaj, discurile mari se prelucreaz pe strunguri carusel. Un principiu important la prelucrarea discurilor este acela c, n prima operaie, s se prelucreze o suprafa frontal i alezajul, crendu-se astfel bazele tehnologice40

itilizate n continuare pentru orientarea piesei n vederea prelucrrii celorlalte suprafee de degroare i de finisare ale discului. Alegerea mainii-unelte pentru prelucrarea discurilor se face n funcie de diametrul, greutatea, precizia i volumul de fabricaie. Astfel, discurile mici, cu diametrele de (2030) mm, se pot executa n producia de serie mare i de mas pe strunguri automate (de exemplu, n industria de ceasornicrie). Discurile cu diametre de (30200) mm se prelucreaz pe maini-unelte destinate, n general, pieselor de tip buce, dup schema din fig. 10.54. Discurile cu diametre cuprinse ntre 200 i 300 pot fi prelucrate pe strunguri paralele sau frontale, dac acestea nu au prevzute condiii speciale privitoare la planitate i perpendicularitate. Peste aceste diametre, discurile se prelucreaz pe strunguri carusel, care permit executarea operaiilor de strungire a suprafeelor cilindrice exterioare, cilindrice interioare, conice profilate, filetate etc. n cazul folosirii unor accesorii speciale, pe strungurile carusel se mai pot executa i operaii de frezare i rectificare. Srungurile carusel cu sau fr cap revolver. Aceste strunguri, fiind rigide i de mare putere, ofer posibilitate prelucrrii simultane a mai multor suprafee. Pentru prelucrarea pieselor tip disc sunt tot mai utilizate mainile cu comand program i mai ales cele cu comand numeric. n cazul strungurilor carusel cu comand numeric dotate cu mai multe suporturi portcuit, se pot utiliza mai multe sisteme de axe triortogonale. Astfel, n afar de sistemul de axe primar X,Y.Z, se mai pot utiliza sistemul de axe secundar sau de ordinul doi U,V,W i respectiv, sistemul de axe teriar sau de ordinul trei P, Q, R. Dar avantanjul cel mai mare const n faptul c alegerea originii sistemelor de referin este arbitrar. Aceast libertate de fixare a originii asigur anumite fasciliti la reglarea i punerea n stare de funcionare a mainii-unelte comandate numeric. Dup montarea traductoarelor de deplasare i efectuarea operaiilor de reglare iniial, originea sistemului dereferin capital o determinare univoc, devenind un punct fix i bine stabilit n spaiu. n felul acesta, sistemul de referin, cu originea univoc precizat, devine un sistem rigid din punct de vedere geometric, fa de care sunt raportate toate micrile efectuate de main. Pentru a uura munca de programare a tehnologiei de prelucrare, originea sistemului de referin este atribuit mai nti piesei , dup care, cu ajutorul ECN-ului se traspune originea piesei peste originea mainii-unelte.

41