CAP. 3. Elemente de orientare Din punct de vedere funcţional, dispozitivele pot fi considerate ca interfaţa dintre piesa de prelucrat/sculă şi maşina-unealtă. În consecinţă, în cele două zone de legătură, elementele de orientare au rolul de a stabili o poziţie univocă a dispozitivului în raport cu utilajul, respectiv, a piesei de prelucrat/sculei faţă de dispozitiv. Astfel, participă la închiderea lanţului tehnologic şi de dimensiuni

Maşină – Dispozitiv – Piesă ─Sculă – Dispozitiv – Maşină. |__________________________________________|

3.1. Orientarea dispozitivelor pe maşina-unealtă În funcţie de tipul utilajului, dispozitivul se orientează şi se fixează pe masa, pe platoul sau pe arborele principal al maşinii-unelte.

a)Elemente de orientare şi fixare a dispozitivelor pe mesele şi platourile maşinii-unelte. Pentru a asigura stabilitatea necesară dispozitivelor în planul mesei maşinii-unelte, este necesar ca dimensiunile suprafeţelor de contact ale tălpilor sau picioarelor de sprijin să depăşească lăţimea canalelor T din masa maşinii-unelte. Pentru corpurile turnate din fontă sau oţel se prevăd, tălpi de sprijin, a căror formă este prezentată în figura 3.1,a iar pentru corpurile sudate sau asamblate se prevăd picioarele de sprijin (figura 3.1,b,c). Picioarele de sprijin se asamblează pe corpul dispozitivului prin filet (figura 3.1,b) sau prin presare (figura 3.1,c), la care este necesar a se executa un orificiu pentru evacuarea aerului în timpul presării. În mod obişnuit, se aleg patru tălpi sau picioare de sprijin însă în funcţie de condiţiile concrete numărul lor poate fi redus la trei. Unele dispozitive de găurit, alezat, filetat care lucrează pe maşini-unelte de găurit radiale, nu necesită o orientare precisă şi fixarea lor se face prin şuruburi, piuliţe şi bride în canale T ale mesei maşinii.

a) b) c)

Fig.3.1.Picioare de sprijin ale dispozitivelor pe masa maşinii-unelte

27

Dispozitivele de frezat, mortezat, rabotat, broşat etc., necesită o precizie a orientării pe masa maşinii-unelte, motiv pentru care acestea sunt prevăzute cu canale pentru introducerea penelor de ghidare iar corpurile sunt prevăzute cu praguri (bosaje, lamaje) în care se execută ochiuri sau urechi, prin care trec şuruburi de fixare pentru canale T(figura 3.2). Distanţele dintre ochiuri sau dintre urechile de fixare, se execută funcţie de distanţa dintre canalele T ale mesei maşinii-unelte pe care se fixează dispozitivul. Corpurile dispozitivelor care se centrează pe platouri se prevăd cu bolţuri de centrare în alezajele acestor platouri.

Fig.3.2.Forma bosajelor pentru şuruburi de fixare a dispozitivului pe maşină

Pentru a asigura o precizie ridicată a orientării dispozitivelor pe masa maşinii-unelte este necesar a se folosi şi pene de ghidare, care se pot deplasa pe canalele executate în corpul dispozitivului. Canalele pentru penele de ghidare se execută de regulă la extremităţile corpului dispozitivului. Pentru orientare (figura 3.3), sunt suficiente două pene aşezate la extremitatea corpului, care se introduc cu o parte în canalele corpului, iar cu cealaltă parte într-un canal în T al mesei maşinii-unelte.

Fig.3.3.Orientarea dispozitivului în raport cu canalele mesei maşinii-unelte

cu ajutorul penelor

28

Fixarea dispozitivelor pe mesele maşinilor-unelte se realizează cu ajutorul şuruburilor (4), în T sau cu cap hexagonal, iar prin intermediul penelor fixe (2) din canalul executat în corpul (1) al dispozitivului se realizează orientarea. b)Elemente de orientare şi fixare a dispozitivelor pe arborii principali ai maşinii-unelte. Orientarea dispozitivelor pe capetele arborilor principali ai maşinilor-unelte se realizează prin: suprafeţe conice exterioare, suprafeţe cilindrice exterioare sau interioare combinate cu suprafeţe plane sau două suprafeţe conice coaxiale opuse ale corpurilor dispozitivelor. Orientarea şi fixarea pe suprafeţe conice exterioare ale corpurilor dispozitivelor, folosind suprafaţa conică interioară a arborelui principal prezintă avantajul unei precizii ridicate de centrare, dar se utilizează doar la dispozitive uşoare. Acest mod de orientare este prezentat în figura 3.4.

Fig.3.4.Orientarea şi fixarea dispozitivelor pe maşini (de găurit, de rectificat,

de frezat, de alezat şi frezat, de strunjit) cu ajutorul cozilor conice

Fixarea cozilor conice a dispozitivelor pentru orientarea şi fixarea sculelor de maşinile de găurit şi alezat se face cu ajutorul unui antrenor, figura 3.4,a. Dispozitivele de strunjit, rectificat şi de frezat folosesc în general cozi conice, care se asigură cu ajutorul unor tije filetate, figura 3.4,b,c. Conurile folosite la maşinile-unelte pot fi Morse sau metrice, a căror elemente caracteristice se găsesc în STAS 248-77. Cozile cu con Morse se

29

execută în şapte dimensiuni, 0 - 6, în care zero reprezintă dimensiunea minimă iar şase cea maximă. Cozile cu con metric se execută în două dimensiuni mici 4 şi 6 şi cinci dimensiuni mari 80, 100, 120, 160 şi 200. Dispozitivele mari se orientează şi fixează pe exteriorul capetelor arborilor principali ai maşinilor-unelte, asigurându-se astfel o rigiditate mai mare. Centrarea se realizează pe suprafeţe exterioare cilindrice sau conice, iar fixarea prin filetul de pe arborele principal, cu manşoane filetate etc. În general, dispozitivele se orientează şi fixează pe capătul arborelui principal al maşinii-unelte prin intermediul unor flanşe. În figura 3.5,a este reprezentat modul de centrare al flanşei (2) pe suprafaţa cilindrică, iar în figura 3.5,b centrarea se realizează pe suprafaţa conică a capătului arborelui principal (1) al maşinii-unelte.

Fig.3.5.Orientarea şi fixarea dispozitivelor pe arborele principal

al maşinii-unelte prin intermediul flanşelor Centrarea pe suprafaţă cilindrică prezintă dezavantajul unei. precizii de centrare mai scăzute, datorită jocului dintre flanşă şi arborele principal si a uzurii datorită schimbării repetate a dispozitivelor, care măresc jocul funcţional. Centrarea pe suprafaţă conică scurtă este mai precisă, datorită eliminării jocului dintre flanşa intermediară şi arborele principal al maşinii-unelte, însă prezintă dificultăţi de execuţie a conului la precizia impusă. 3.2. Elemente de orientare a pieselor în dispozitiv Suprafeţele pieselor de prelucrat pot fi de diferite forme (plane, curbe, sferice, mixte etc.). În vederea realizării unor condiţii optime de prelucrare, este necesară o orientare (aşezare) static determinată a piesei în dispozitiv. Elementele de aşezare, numite şi reazeme, cu amprentă de contact cât mai mică, sunt folosite pentru aşezarea, ghidarea şi sprijinirea piesei în dispozitiv. Din punctul de vedere funcţional, reazemele pot fi: - principale, cu ajutorul cărora se materializează punctele teoretice de sprijin din schema de bazare, adică servesc la anularea gradelor de libertate; acestea pot înlocui unul sau mai multe puncte de sprijin şi, prin urmare, iau

30

semifabricatului unul sau mai multe grade de libertate; - auxiliare sau suplimentare, care servesc la creşterea stabilităţii şi rigidităţii semifabricatului în timpul prelucrării.

Clasificarea reazemelor după destinaţie şi caracteristicile funcţionale 1.fixe 2.autoreglabile 1.pentru suprafeţe plane3.reglabile

1.pentru suprafeţe cilindrice 2.pentru suprafeţe conice

a. Reazeme principale

2.pentru suprafeţe curbe (rotunde) 3.pentru suprafeţe sferice

1.cu autoaşezare 2.cu aşezare ulterioară b. Reazeme auxiliare

(suplimentare) 3.acţionate simultan cu strângerea piesei Întrucât precizia dimensională, de formă, de poziţie şi rugozitatea reazemelor influenţează direct precizia de prelucrare a semifabricatelor, acestea trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - suprafeţele de lucru ale reazemelor trebuie să fie rezistente la uzură deoarece pe aceste suprafeţe se realizează contactul cu bazele semifabricatului şi tot prin ele se închid, în corpul dispozitivului, forţele de strângere şi cele rezultate în timpul prelucrării; - precizia dimensională, de formă şi de poziţie a reazemelor trebuie menţinută în timp, deoarece abaterile datorate pierderii preciziei acestora pot influenţa negativ precizia de prelucrare; din acest motiv, la producţia de serie mare şi de masă nu este permisă sprijinirea pieselor de prelucrat direct pe corpul dispozitivelor, ci numai prin intermediul reazemelor; - soluţia constructivă a reazemelor şi de asamblare pe dispozitiv trebuie să asigure o înlocuire comodă şi rapidă atunci când gradul de uzare al acestora depăşeşte limitele admise. 3.2.1. Reazeme pentru orientarea pieselor cu suprafeţe plane

a.1.1. Reazeme principale fixe, pentru suprafeţe plane După caracteristicile suprafeţelor de aşezare a pieselor aceste reazeme sunt de două tipuri: cepuri de aşezare şi plăcuţe (cale) de aşezare.

Cepurile sunt elemente de orientare utilizate la rezemarea pieselor pe suprafeţe plane neprelucrate mecanic (sau prelucrate grosolan) şi având suprafeţe cu întindere mică (figura 3.6). Cepul cu cap plan (figura 3.6,a) este utilizat la aşezarea pieselor cu

31

suprafeţele prelucrate. Cepul cu cap sferic (figura 3.6,b), folosit la aşezarea pieselor cu suprafeţe neprelucrate, asigură un contact punctiform dar suprafaţa de contact redusă face ca această categorie să se uzeze mai repede. Cepul cu cap zimţat (figura 3.6,c) este utilizat mai mult la aşezarea suprafeţelor laterale ale pieselor în dreptul punctelor de strângere.

Fig.3.6.Cepuri de aşezare:

a - cu cap plan; b - cu cap sferic; c - cu cap zimţat. Asamblarea cepurilor se realizează cu ajutorul cozilor, care se presează în locaşurile executate în corpul dispozitivelor. După asamblare se recomandă rectificarea simultană a suprafeţelor active ale cepurilor pentru realizarea cu maximum de precizie a cotei H. Plăcuţe (cale) de aşezare (figura 3.7) sunt folosite pentru a mări suprafaţa de contact a pieselor cu elementele de reazem, în scopul măririi stabilităţii şi a rigidităţii lor în timpul prelucrării. Ele se folosesc, mai ales, pentru sprijinirea suprafeţelor netede, prelucrate în prealabil şi suficient de întinse. Plăcuţele de aşezare din figura 3.7,a se recomandă a fi utilizate numai pe pereţii laterali şi superiori ai corpului dispozitivului, adică în acele locuri care exclud pătrunderea aşchiilor între capul şurubului de fixare şi locaşul din plăcuţă. Cele din figurile 3.7b şi c se pot plasa în orice loc din dispozitiv deoarece feţele de lucru se găsesc la un nivel superior suprafeţelor în care sunt executate locaşurile de fixare, ceea ce permite îndepărtarea uşoară a aşchiilor de pe feţele de lucru. În cazul corpurilor de dispozitive obţinute prin turnare, se recomandă ca plăcuţele să se sprijine pe suprafeţele unor bosaje care, în prealabil, au fost

32

rectificate sau răzuite. După fixare, feţele de lucru ale plăcuţelor dispuse pe aceeaşi bază trebuie rectificate simultan pentru a se elimina erorile de bazare datorate denivelării reazemelor.

Fig.3.7.Plăcuţe de reazem:

a – simplă; b – cu prindere laterală; c – cu canale.

Fig.3.8.Eroarea de orientare datorată denivelării reazemelor

33

Conform celor prezentate în figura 3.8, eroarea dată de diferenţa de înălţime a reazemelor

LHarctg Δ=α

depinde şi de distanţa L dintre reazeme, astfel încât, pentru micşorarea erorii, reazemele trebuie plasate la distanţa maximă pe care o permite baza. Cepurile şi plăcuţele de reazem se execută din OLC 15 (STAS 880-66), cementate pe o adâncime de 0,8—1,2 mm, călite şi revenite pentru o duritate de 55—58 HRC. a.1.2. Reazeme principale autoreglabile, pentru suprafeţe plane Forma geometrică a semifabricatului nu permite totdeauna aşezarea pe toate reazemele fixe ale dispozitivului (de exemplu: denivelări, praguri etc.). Pentru a se elimina acest neajuns, sunt utilizate reazeme autoreglabile care permit fixarea corespunzătoare a semifabricatului.

a) b)

Fig.3.9.Reazeme autoreglabile pe bază de aşezare: a - aşezarea pe trei reazeme fixe; b - aşezarea pe două reazeme fixe şi

pe un reazem autoreglabil dublu. În mod obişnuit, pe bazele de aşezare, semifabricatele se sprijină pe trei puncte dispuse în triunghi (figura 3.9,a), care sunt necesare şi suficiente pentru a

34

se asigura o aşezare stabilă. Însă, dacă reazemele fixe, care materializează punctele de sprijin, nu pot fi plasate astfel încât să realizeze o stabilitate corespunzătoare, atunci unul din cele trei reazeme se înlocuieşte cu un reazem dublu autoreglabil (figura 3.9,b). Pentru a mări numărul de reazeme principale, respectându-se condiţia unei aşezări static determinate, se poate folosi varianta constructivă cu reazeme legate care lucrează în contrasens (figura3.10). Practic cele două reazeme lucrează ca unul singur (plasat, ipotetic, în punctul A), dar, este necesară blocarea sistemului după aşezarea definitivă a semifabricatului, pentru a se asigura stabilitatea. Dintre reazemele principale autoreglabile care se folosesc curent, se pot menţiona: reazeme autoreglabile pe baze de ghidare, reazeme duble autoreglabile etc.

Fig.3.10.Reazem principal autoreglabil cu plunjere şi pârghie:

1 – plunjer; 2 – capac de protecţie; 3 – bucşă de ghidare; 4 – corpul dispozitivului; 5 – reazem; 6 – arc lamelar; 7 – pârghie; 8 – ax; 9 – şurub;

10 – piesa de prelucrat

a.1.3. Reazeme principale reglabile, pentru suprafeţe plane La piesele cu abateri mari ca formă şi dimensiuni, unde cursa reazemelor autoreglabile nu mai este suficientă pentru orientare, se folosesc reazeme reglabile. Reazemele principale reglabile se caracterizează prin aceea că distanţa de la suprafaţa activă a reazemului la corpul dispozitivului poate fi modificată.

35

Aceste reazeme sunt folosite la orientarea unor piese de prelucrat cu dimensiuni şi forme apropiate, în cadrul unor tehnologii de grup. Elementele reglabile prezintă avantajul că permit compensarea uzurilor acestor elemente, fapt ce permite folosirea unor materiale mai ieftine, dar prezintă dezavantajul că scade rigiditatea dispozitivului. În structura dispozitivelor cu elemente de orientare reglabile este utilizat mecanismul şurub-piuliţă, deoarece asigură autoblocarea. Din punct de vedere constructiv, acestea pot fi:

- cu şurub sau - cu pană şi şurub.

Construcţia unui reazem reglabil cu şurub, care are o mişcare compusă, de rotaţie şi translaţie, este prezentată în figura 3.11. Acest dispozitiv se compune din următoarele elemente: 1 - reazem reglabil; 2 - piuliţa de blocare a reazemului reglabil în poziţia dorită; 3 - bucşă filetată, executată din oţel de îmbunătăţire, interpusă între corpul 5 şi şurub, pentru a se evita uzura corpului; 4 - ştift filetat ce blochează rotirea bucşei 3; 5 - corpul dispozitivului; 6 - piesa de prelucrat. Pentru a se împiedica modificarea poziţiei reazemului 1 acesta este blocat cu ajutorul piuliţei 2.

Fig.3.11.Reazem principal reglabil cu şurub de rototranslaţie

În figura 3.12 este reprezentată o variantă constructivă de reazem principal cu şurub de translaţie. Mişcarea pentru reglarea poziţiei este asigurată

36

de piuliţa 2, montată în corpul, 4, al dispozitivului. Semiinelele 3 blochează ieşirea piuliţei din corpul 4 dar îi permit mişcarea de rotaţie.

Fig.3.12.Rezem principal reglabil cu şurub de translaţie

Pentru orientarea pieselor de prelucrat, la care elementul de orientare trebuie să prezinte o suprafaţă activă relativ mare, se utilizează reazemele reglabile cu şurub şi pană (figura 3.13).

Fig.3.13.Reazem principal reglabil cu pană şi şurub

37

Pentru a asigura orientarea piesei de prelucrat 6, reazemul l este acţionat cu ajutorul piuliţei 3 şi a arcului 5. Unghiul de pantă α trebuie să fie mai mic de 110 pentru ca forţele care apasă perpendicular pe suprafaţa activă a reazemului să se închidă prin corpul dispozitivului (4), astfel încât pana să nu solicite axial şurubul 2. Din această cauză domeniul de reglare este relativ mic. b. Reazeme auxiliare (suplimentare) Reazemele din această categorie sunt folosite pentru a contribui la creşterea stabilităţii şi a rigidităţii semifabricatelor în timpul prelucrării. Ele nu participă la bazare şi nu modifică gradele de libertate ale piesei de prelucrat. Din punct de vedere funcţional, se deosebesc:

- reazeme auxiliare cu autoaşezare şi - reazeme cu aşezare ulterioară.

În figura 3.14 este reprezentat un reazem auxiliar cu autoaşezare. La orientarea piesei, 6, pe reazemele principale, reazemul suplimentar, 1, sub formă de cep, coboară şi comprimă arcul 2. După strângerea piesei în dispozitiv, reazemul suplimentar se blochează cu pana 3, care este împinsă de şurubul 4 prin intermediul bolţului 5. Unghiul de înclinare pentru blocarea cepului şi a penei trebuie să fie mai mic decât unghiul de frecare (circa 6°), pentru ca reazemul să nu cedeze. În figura 3.15 este reprezentat un reazem auxiliar cu aşezare ulterioară. Acesta ia contact cu suprafaţa piesei pe care trebuie să o sprijine, prin înşurubarea lui de către lucrător după aşezarea şi strângerea piesei pe reazemele principale.

Fig. 3.14.Rezem auxiliar cu autoaşezare

Fig.3.15.Reazem auxiliar cu

aşezare ulterioară

38

3.2.2. Reazeme pentru orientarea pieselor de prelucrat cu suprafeţe cilindrice Pentru sprijinirea pieselor de prelucrat pe suprafeţe cilindrice sau conice (exterioare sau interioare) se folosesc reazeme a căror construcţie asigură, odată cu rezemarea, şi poziţionarea axelor geometrice ale semifabricatelor. Piesele din această categorie sunt orientate cu ajutorul prismelor, bolţurilor, conurilor/bucşelor, dornurilor şi mandrinelor.

a. Prisme

Prismele sunt reazeme principale folosite pentru sprijinul pieselor pe suprafeţe cilindrice exterioare. Feţele de lucru ale prismelor se prezintă sub forma a două plane înclinate care închid între ele un unghi α.. În funcţie de lungimea feţelor de lucru, o prismă poate constitui o bază dublă de sprijin (prismă îngustă) sau o bază dublă de ghidare (prismă normală). Pentru a realiza poziţionarea axei suprafeţei cilindrice, sunt necesare şi suficiente două prisme înguste, plasate la o anumită distanţă (figura 3.16).

Fig.3.16.Ansamblu de prisme înguste pentru

orientarea axei unei piese cilindrice Prismele normale au o lungime suficientă a feţelor de lucru şi poziţionează corect în spaţiu axa unei suprafeţe cilindrice (figura 3.17). Aceste reazeme sunt asamblate pe corpul dispozitivului cu ştifturi de centrare şi fixate cu şuruburi. Canalul care degajează vârful prismei, permite finisarea corectă a

39

feţelor de lucru, iar teşirile feţelor uşurează deplasarea pieselor în lungul prismei şi permite eliminarea comodă a aşchiilor. Unghiul deschiderii celor două plane înclinate poate fi de: 600, 900 sau 1200.

Fig.3.17.Prismă normală fixă

Orientarea semifabricatelor de tipul cilindrilor cu axele încrucişate, necesită trei prisme înguste care se pot executa dintr-o bucată cu talpa de fixare (figura 3.18) sau separat.

Fig.3.18.Ansamblu de trei prisme înguste pentru piese cilindrice cu axe încrucişate

40

În unele cazuri, orientarea semifabricatelor de tip bielă nu este posibilă între două prisme fixe, deoarece distanţa dintre axele celor doi cilindri nu se poate realiza la cotă nominală. Pentru a evita acest neajuns, se impune folosirea unei prisme mobile (figura 3.19), care compensează câmpul de toleranţă şi permite orientarea corespunzătoare a tuturor pieselor din lot.

Fig.3.19.Ansamblu de două prisme: una fixă şi alta reglabilă (mobilă)

Pentru a asigura şi orientarea unghiulară a piesei de prelucrat, prismele pot fi concepute cu un reazem autoreglabil (figura 3.20). De asemenea, dacă prismele fac parte din dispozitivele utilizate în tehnologia de grup, ele pot fi montate pe suporţi reglabili, devenind reazeme reglabile (figura 3.21).

Fig.3.20.Prismă cu reazem

autoreglabil

Fig.3.21.Prismă cu poziţie reglabilă

41

b. Bolţuri şi dornuri

Bolţurile conice sunt reazeme principale care pot prelua două, trei sau chiar cinci grade de libertate. Din punct de vedere constructiv, se deosebesc două tipuri (figura 3.22): pentru suprafeţe interioare şi pentru cele exterioare (bucşe).

Fig.3.22.Bolţuri de reazem conice (cu aşezare pe trei puncte): a – pentru suprafeţe exterioare; b – idem, interioare.

Dacă dimensiunile suprafeţelor cilindrice de sprijin sunt mari (D > 30 mm) feţele de lucru ale conurilor interioare se execută segmentate (figura 3.22). În acest fel, contactul dintre semifabricat şi suprafaţa de lucru a conului este limitat pe trei suprafeţe conice, dispuse la 120° una faţă de alta, care sunt necesare şi suficiente pentru rezemarea şi centrarea corectă a semifabricatului. Pentru dimensiuni mici, faţa activă a conurilor este continuă.

Fig.3.23.Orientarea suprafeţelor cilindrice

cu ajutorul unui con mobil interior

42

În multe cazuri, conurile interioare sunt folosite numai pentru centrarea semifabricatelor. În aceste cazuri, semifabricatul se reazemă pe trei cepuri, 1, presate în corpul dispozitivului, 2, şi se centrează pe conul interior, 3. Pentru ca piesa de prelucrat să se reazeme corect pe cepurile fixe, trebuie să se folosească un con interior mobil (figura 3.23). Conul, 3, este ghidat în corpul dispozitivului şi ţinut în contact cu semifabricatul de arcul, 4. În acest fel, conul poate să coboare, respectiv să se ridice, în funcţie de abaterile suprafeţei frontale, dând posibilitatea semifabricatului să se sprijine corect pe feţele de lucru ale cepurilor fixe. Când conul este folosit numai pentru centrarea semifabricatelor, neavând şi rol de reazem, el trebuie să fie executat mobil. Bolţurile cilindrice sunt reazeme principale, folosite pentru bazarea semifabricatelor pe suprafeţe cilindrice interioare prelucrate în prealabil. Forma bolţurilor de reazem (figura 3.24) este dependentă de scopul folosirii lor.

Fig.3.24.Bolţuri de reazem cilindrice

Bolţul din figura 3.24,a se presează direct în corpul dispozitivului. Bolţul din figura 3.24,b se introduce în dispozitiv glisant, fixarea făcându-se cu o piuliţă, iar blocarea contra rotirii cu o pană. Sunt bolţuri (figura 3.24,c), care, pe lângă aşezarea piesei pe suprafaţa ei cilindrică, servesc şi la sprijinirea acesteia pe faţa ei frontală. Această sprijinire se face pe o rondelă (figura 3.24,c) sau utilizând un bolţ cu guler. Pentru introducerea uşoară a piesei pe bolţuri, acestea se rotunjesc (figura 3.24,d). ►În cazul centrării piesei de prelucrat cu ajutorul unui bolţ şi sprijinirea acesteia pe o suprafaţă plană perpendiculară pe axa bolţului, deosebim două situaţii:

- bolţul scurt (respectiv, alezajele sunt scurte, figura 3.25) – caz în care sunt limitate patru grade de libertate;

- bolţul lung (respectiv, alezajele sunt lungi, figura 3.26) – situaţie în care există o dublă ghidare; deci, se limitează patru grade de libertate şi o rezemare, iar al şaselea grad de libertate este anulat prin forţa de strângere.

►Sunt situaţii când piesa de prelucrat se sprijină pe doua suprafeţe

43

reciproc perpendiculare şi se centrează pe un bolţ (figura 3.27).

Fig.3.25.Orientarea piesei de prelucrat cu un bolţ scurt

Bolţul realizează o centrare, deci limitează două grade de libertate, iar suprafaţa plană, de regulă cea care nu conţine bolţul, reprezintă o bază de orientare (aşezare), deci limitează trei grade de libertate. Aşezarea suprafeţei piesei de prelucrat pe gulerul bolţului limitează al şaselea grad de libertate. Astfel, rezultă o orientare completă. Forţa de fixare are rolul de a menţine orientarea realizată iniţial.

Fig.3.27. Orientarea piesei de

prelucrat pe două suprafeţe reciproc perpendiculare şi centrarea cu un bolţ

Fig.3.26. Orientarea piesei de prelucrat

cu un bolţ lung ►În alte cazuri, piesa de prelucrat se centrează pe două bolţuri având axele paralele şi se sprijină pe o suprafaţă perpendiculară pe cele două axe (figura 3.28). Acest tip de orientare se realizează printr-o bază de orientare aşezare, o centrare şi o bază de orientare rezemare, fiind o orientare completă. În cazurile când orientarea se face pe unul sau două bolţuri şi sprijinirea pe una sau două suprafeţe plane, întotdeauna unul dintre bolţuri se execută teşit. Teşirea

44

bolţului se realizează în scopul realizării unui joc de compensaţie necesar preluării abaterilor de execuţie la distanţa între axele bolţurilor şi axele alezajelor. Jocul de compensare j este cu atât mai mare cu cât lăţimea b a frezării va fi mai mică (figura 3.29). O micşorare excesivă a lăţimii b poate duce la o uzare prea rapidă a bolţului.

Cota, L, a dispozitivului la distanţa între axele bolţurilor, se alege cu valoarea nominală egală cu cota medie a pieselor, iar abaterile acesteia se aleg simetric faţă de cota nominală.

Fig.3.28.Orientarea piesei de prelucrat după o suprafaţă plană şi două bolţuri

scurte cu axe perpendiculare pe aceasta

Toleranţa T, la cota L a dispozitivului se alege de 2....4 ori mai mică decât toleranta T la cota L a piesei de prelucrat. În figura 3.29 se prezintă forme constructive de bolţuri teşite prin frezare. Forma (b) este cea mai folosită.

a) b) c)

Fig.3.29. Forme constructive de bolţuri teşite prin frezare: a – pentru solicitări mici(d<8 mm); b - pentru solicitări medii(4<d<50 mm);

c - pentru solicitări mari(d>50 mm).

45

Lăţimea faţetei, b, trebuie aleasă, astfel încât, să-i asigure bolţului rezistenţă la strivire şi la uzură. Dacă pieselor orientate pe bolţuri li se cere o precizie sporită, este necesar să se determine prin calcul lăţimea, b, a faţetelor de ghidare.

Fig.3.30. Dorn rigid pentru orientarea pieselor de prelucrat

pe suprafeţe cilindrice interioare

Dornurile rigide servesc pentru orientarea pieselor de prelucrat pe suprafeţe cilindrice interioare, atunci când axele coincid. În figura 3.30, este reprezentată orientarea unei piesei de prelucrat pe dorn rigid. Au fost utilizate următoarele notaţii: 1 - dorn rigid; 2 - piesă de prelucrat; 3 - piuliţă; 4 - şaibă. Prelucrarea suprafeţelor exterioare cilindrice în cazul orientării pe dornuri rigide prezintă dezavantajul că nu se obţine o suprafaţă cilindrică precisă. De aceea, în cazul suprafeţelor la care se cere o precizie ridicată se recomandă ca orientarea acestora să se facă pe dornuri conice, calibrate, dornuri elastice etc. Materialele utilizate în construcţia bolţurilor sunt similare cu cele utilizate în construcţia cepurilor. În construcţia dispozitivelor, sunt utilizate bolţuri care au suprafaţa de contact cu piesa: canelată, filetată, cu dantură etc., corespunzătoare suprafeţelor de orientare ale piesei de prelucrat. Construcţia lor este similară, diferă numai partea activă.

46

CAP. 4. Elemente şi mecanisme de fixare 4.1. Condiţii de aplicare a forţelor de fixare Prin fixarea pieselor de prelucrat în dispozitiv se înţelege aplicarea asupra piesei de prelucrat orientată în dispozitiv, a unui sistem de forţe care să-i menţină orientarea corectă în timpul procesului tehnologic. Pentru aceasta este necesar ca sistemul de forţe aplicat să menţină contactul piesei de prelucrat cu elemente de reazem şi de fixare, să nu o deformeze şi să contribuie la obţinerea unei rigidităţi maxime a ansamblului piesă de prelucrat - dispozitiv, în vederea eliminării pericolului de apariţie a vibraţiilor. Pentru a determina forţele necesare fixării pieselor de prelucrat în timpul prelucrării este necesar a face o analiză completă a tuturor solicitărilor, iar pentru a stabili influenţa acestora asupra legăturilor dintre dispozitiv-maşină unealtă şi dispozitiv-piesă de prelucrat, este necesar a defalca procesele de prelucrare pe maşini unelte în două perioade: a - perioada de regim tranzitoriu (pornire, oprire, mers în gol); b - perioada de regim stabil (formarea şi desprinderea aşchiilor). Legăturile dintre ansamblul piesă-dispozitiv şi maşina unealtă pot fi în general împărţite în două: - ansamblul piesă-dispozitiv este orientat şi fixat pe masa maşinii-unelte şi care în general descrie o mişcare rectilinie continuă sau alternativă (frezare, rabotare, rectificare plană etc.); - ansamblul piesă-dispozitiv este centrat şi fixat pe arborele principal al maşinii-unelte care descrie o mişcare de rotaţie continuă (strunjire, rectificare rotundă etc.).

Fig.4.1.Sistemul de forţe care solicită piesa de prelucrat

în procesul de rectificare plană

47

Forţele care solicită piesa de prelucrat sunt: 1) forţe necesare orientării (prestrângere, reglare); 2) forţe şi momente generate de procesul de prelucrare, care cuprind: - forţe şi momente de aşchiere; - forţe şi momente masice, de exemplu: - forţe şi momente de inerţie; - forţe centrifugale; - forţe şi momente cu caracter secundar; 3) forţe de fixare; 4) greutatea proprie; În figura 4.1, sunt reprezentate forţele ce solicită piesa de prelucrat, 1, în timpul procesului tehnologic (rectificare plană), pentru cazul când ansamblul piesă-dispozitiv, fixat pe masa maşinii-unelte, 2, execută o mişcare rectilinie alternativă. 4.2. Condiţiile impuse mecanismelor şi schemelor de fixare Pentru a fixa şi menţine poziţia corectă a piesei de prelucrat în raport cu maşina-unealtă şi scula aşchietoare, după ce a fost orientată pe reazeme, se folosesc mecanisme sau elemente care trebuie să permită rigidizarea ansamblului piesă-dispozitiv pentru a realiza următoarele obiective:

a) rigiditate constantă de strângere, în timpul prelucrării, pentru sistemul piesă de prelucrat-dispozitiv; b) acţionarea într-un număr minim de puncte, în aşa fel încât, piesa să nu fie prea mult solicitată sau deformată; poziţia şi numărul punctelor de strângere se stabilesc în raport cu următorii factori :

- mărimea şi direcţia forţei de aşchiere; - posibilităţile pe care le oferă piesa pentru strângere; - rigiditatea piesei; - numărul suprafeţelor de aşezare şi precizia prelucrării;

c) crearea unui echilibru stabil, adică poligonul forţelor format de presiunile de strângere şi de reacţiunile din punctele de aşezare să fie închis; d) direcţionarea forţelor de strângere în acelaşi sens cu forţa de aşchiere; cazurile în care eforturile de strângere se opun eforturilor de aşchiere sunt destul de rare; aceste cazuri sunt indicate numai atunci când scula lucrează fără şocuri; e) aplicarea unor forţe de acţionare cât mai mici; f) cursele de strângere şi deservire să fie cât mai scurte.

48

4.3. Clasificarea mecanismelor de fixare După schema de fixare a piesei de prelucrat, strângerile pot fi: - dintr-o singură parte (figura 4.2,a) sau din două părţi (figura 4.2,b); - cu centrare din două sau din trei părţi (figura 4.2,c); - cu autostrângere, folosindu-se forţa centrifugă a dispozitivelor rotative (figura 4.2,d) sau chiar forţa de aşchiere (figura 4.2,e,f).

Fig.4.2.Scheme de fixare a pieselor în dispozitiv:

a – dintr-o singură parte; b – din două părţi; c – cu centrare; d – prin forţă centrifugă; e, f – prin forţa de aşchiere.

După sursa de energie utilizată, deosebim mecanisme de fixare acţionate: - manual; - pneumatic; - hidraulic; - electromagnetic. Strângerile manuale sunt în general rigide, cu excepţia celor cu arcuri; strângerile rigide au dezavantajul că forţa de strângere se schimbă îndată ce se modifică vreun parametru iniţial. Fixarea pneumatică, hidraulică sau electromagnetică sunt fixări elastice care au avantajul compensării automate a tuturor modificărilor dimensionale ale zonei de strângere. După modul de aplicare a forţei de fixare, deosebim:

- forţă aplicată direct pe piesa de prelucrat; - forţă aplicată prin intermediul mai multor piese rigide sau elastice.

În întreprinderile în care predomină producţia individuală sau de serie mică se folosesc, în general, elemente sau mecanisme de fixare acţionate manual

49

(cu filet, cu pârghii, cu pană, cu excentric etc.), care se caracterizează prin simplitate constructivă, accesibilitate şi siguranţă în exploatare. În cazul producţiei de serie mare sau de masă se folosesc cu precădere dispozitive cu mecanisme de strângere acţionate pneumatic, hidraulic sau electromagnetic care sunt caracterizate de productivitate sporită şi efort fizic redus pentru muncitor. După gradul de complexitate, se deosebesc două grupe de dispozitive: - mecanismele de fixare simple care au, în general, un singur element (pană, şurub, excentric etc.) la care se aplică forţa exterioară şi unul sau mai multe elemente intermediare, cu ajutorul cărora se aplică forţa de strângere pe suprafaţa semifabricatelor; - mecanismele de fixare complexe pot fixa simultan o singură piesă, într-unul sau mai multe puncte sau pot strânge simultan mai multe piese. 4.4. Mecanisme de fixare cu filet Mecanismelor de fixare cu filet sunt folosite în construcţia dispozitivelor pentru producţia de unicate, serie mică şi mijlocie şi prezintă următoarele avantaje:

- realizează curse de lucru mari; - asigură o bună fixare deoarece forţele realizate au valori mari; - asigură o bună autofrânare, deoarece unghiul de pantă este sub 2; - sunt simple din punct de vedere constructiv.

Dintre dezavantaje, pot fi menţionate următoarele: - pentru realizarea curselor de lucru, mecanismul necesită un consum

mare de timp, deci,se micşorează productivitatea; - datorită forţelor mari pe care le dezvoltă, care nu pot fi controlate în

general, apare pericolul deformării nepermise a pieselor de prelucrat, ceea ce necesită introducerea unor elemente de limitare a forţei de fixare;

- nu pot fi utilizate în producţia de serie mare datorită timpului şi efortului fizic relativ mari pe care le necesită la acţionare.

Cele mai utilizate mecanisme de fixare cu filet în construcţia dispozitivelor sunt: - cu şurub individual; - cu şurub şi pârghii; - cu şurub şi pană. Din punct de vedere constructiv, şurubul mecanismului de fixare poate acţiona direct asupra piesei de prelucrat, sau prin intermediul unor elemente de tipul plăcilor de presiune, pârghiilor, penelor etc. În figura 4.3 este reprezentat un mecanismul de fixare cu contact direct între şurub şi piesa de prelucrat. Această construcţie este folosită mai rar din cauza amprentelor pe care le lasă şurubul, ce are o duritate mai mare, pe suprafaţa piesei de prelucrat. În acelaşi timp, momentul de frecare dintre şurub şi

50

piesa de prelucrat poate modifica orientarea, prin rotirea piesei. Pentru a elimina aceste dezavantaje, pe capătul şurubului se montează plăci de presiune (tălpi de fixare) care pot avea diferite forme constructive (figura 4.4).

Fig.4.3.Mecanism de fixare cu filet

şi contact direct

Fig.4.4.Mecanism de fixare cu filet şi placă de presiune

În figura 4.5 este reprezentat un sistem de fixare cu şurub şi bridă care are elementul de sprijin reglabil. Şaiba sferică, 3, a fost utilizată cu scopul de a evita pericolul de încovoiere a şurubului din cauza abaterilor de la paralelism dintre suprafaţa bridei, 4, şi a piuliţei, 2.

Fig.4.5.Mecanism de fixare cu filet, bridă şi sprijin reglabil

51

Forţa de fixare se determină cu relaţia

baaQS+

⋅= .

Varianta constructivă prezentată în figura 4.6 permite exercitarea unei forţe de apăsare mai mari asupra piesei de prelucrat

aLQS ⋅= .

Fig.4.6.Mecanism de fixare cu şurub şi bridă rabatabilă

4.5. Mecanisme de fixare cu pârghii Mecanismele de fixare cu pârghii (figura 4.7), utilizate în construcţia dispozitivelor, sunt acţionate: manual, mecanic, pneumatic, hidraulic etc.

Fig.4.7.Mecanism de fixare cu pârghii şi acţionare pneumatică

52

4.6. Mecanisme de fixare cu pană şi plunjer Mecanismele de fixare acţionate manual trebuie să păstreze forţa de fixare în timpul procesului tehnologic, fapt ce se realizează datorită autofrânării. Acest principiu al autofrânării stă la baza construcţiei majorităţii mecanismelor de fixare. Unul dintre elementele mecanismului de fixare ce asigură autofrânarea este pana şi care, ca principiu constructiv, se întâlneşte sub aspect fizic şi în mecanismele de fixare cu şurub, cu excentric, cu bucşă elastică. Din punct de vedere al componentelor, mecanismele de fixare cu pană propriu-zisă pot fi: - mecanisme de fixare cu o singură pană; - mecanisme de fixare cu pene şi plunjere; - mecanisme de fixare cu pene multiple. Forţa de fixare, S1 (figura 4.8), dezvoltată de pană în urma împănării sub acţiunea forţei de acţionare Q, se determină cu ajutorul ecuaţiei de echilibru

0FF 2f1 =+ . Dacă, în ecuaţia precedentă, vom efectua substituţiile: )(tgSF 111 ϕ+α⋅=

12222f SNF ⋅μ=⋅μ= , rezultă

211 tg)(tg

QSϕ+ϕ+α

= .

Cursa de lucru va avea expresia α= tghh 1 .

Fig.4.8.Sistemul de forţe ataşat

mecanismului cu pană

Fig.4.9.Mecanism cu pană şi plunjer

53

La retragerea penelor, forţa de acţionare, Fd, este mai mare decât cea de batere, Q, a penei (figura 4.9). Din acest motiv, prin soluţii constructive, penele se retrag cu şoc. Structura mecanismelor de fixare cu pene şi plunjere, este completată cu elemente intermediare (role) pentru transmiterea forţelor de strângere (figura 4.10).

a) b)

Fig.4.10.Mecanism cu pană, plunjer şi role: a – role numai pe faţa înclinată a penei; b – role pe ambele feţe ale penei.

În cazul mecanismelor cu pene şi plunjer cu autofrânare, cursa de lucru realizată de plunjere este uneori insuficientă pentru a acoperi jocul existent la aşezarea piesei de prelucrat în dispozitiv şi la variaţiile dimensiunilor de strângere ale acestora. Pentru a realiza totuşi mecanisme cu autofrânare, dar care să asigure deplasări suficient de mari, sunt utilizate pene cu pantă dublă (figura 4.11). Prima porţiune a penei (cu unghiul de pantă α1 = 15...45°) este folosită pentru cursa de apropiere a plunjerului de piesă, iar a doua porţiune (α ≤ 8°), pentru cursa de strângere. În acest fel, se obţin deplasări suficient de mari ale plunjerelor, care permit manevrarea comodă a pieselor în dispozitive.

Fig.4.11.Mecanism cu pană având pantă dublă pentru plunjer

54

În construcţia de dispozitive, numim pană multiplă elementul ce are mai multe suprafeţe active, echidistante şi egal înclinate, pe care se deplasează elementele pentru fixarea piesei de prelucrat (plunjere, pârghii etc.). Penele multiple sunt folosite în special la construcţia mecanismelor de fixare autocentrante, bucşe elastice, dornuri elastice etc. În figura 4.13 este reprezentantă construcţia unui mecanism de fixare cu conuri şi plunjere.

Fig.4.13.Mecanism de fixare cu conuri şi plunjere multiple

În cazul acestui mecanism, suprafeţele plan-înclinate ale penei sunt înlocuite cu o suprafaţă conică, 5, pe care se sprijină plunjerele 2 şi 6. Fixarea piesei o realizează şase plunjere montate câte trei în două plane paralele situate spre extremităţile piesei de prelucrat. Acestea se deplasează sub acţiunea suprafeţelor conice, la rotirea piuliţei l. Arcurile lamelare 7 readuc plunjerele în poziţia iniţială pentru evacuarea piesei din dispozitiv. În figura 4.14 este reprezentată construcţia unui mecanism de fixare cu pene multiple de tip bucşă elastică.

Fig.4.14.Mecanism de fixare cu pene multiple de tip bucşă elastică

55

Forţa totală de strângere dezvoltată de mecanismul de fixare cu pene multiple, cu frecare numai pe suprafaţa înclinată, se determină cu relaţia

( )ϕ+α=⋅=

tg1QzSSt ,

unde z este numărul penelor. 4.7.Mecanisme de fixare cu excentrici

Pentru fixarea rapidă a pieselor de prelucrat se folosesc mecanisme de strângere şi de blocare rapidă, manevrate manual. Dacă pentru strângerea unui semifabricat cu ajutorul elementelor şi a mecanismelor de fixare cu şurub se consumă, în medie, între 3 şi 17 s, folosindu-se mecanisme cu excentrice sunt necesare numai 0,6 până la 1,8 s, ceea ce permite să se reducă timpii auxiliari de 5 până la 10 ori. Practica a arătat că, mecanismele cu excentrice dau rezultate în exploatare dacă sunt îndeplinite următoarele condiţii:

- nu sunt necesare forţe mari pentru strângerea semifabricatelor; - semifabricatele sunt suficient de rigide şi nu vibrează în timpul

prelucrării; - abaterile dimensiunilor pe direcţia de strângere ale pieselor de

prelucrat sunt mici. Din punct de vedere al formei profilului de lucru, excentricele pot f i :

- circulare, cu profilul de lucru sub forma unor arce de cerc; - curbilinii, cu profilul de lucru executat sub forma unor spirale

Arhimedice sau logaritmice. a. Excentrice circulare

Excentricul (figura 4.15) este un disc cilindric care are axa de rotaţie deplasată faţă de axa cilindrului, cu distanţa e, numită excentricitate. Strângerea cu excentric se realizează tot prin împănare, atunci când el este rotit în jurul unui ax cu raza r=d/2. Pentru manevrare (rotire), excentricele sunt prevăzute cu mânere presate sau înşurubate în corpul lor.

Fig.4.15.Sistemul de forţe ataşat pârghiei cu excentric

56

Deoarece excentricele circulare au unghiul de pantă variabil în lungul profilului de lucru, trebuie să se respecte, în orice punct al profilului, condiţia de autofrânare, şi anume

α < ρ1+ρ2 , în care ρ1 ş i ρ2 sunt coeficienţii de frecare între axul şi excentric respectiv, între excentric şi piesa de prelucrat.

După îndepărtarea forţei exterioare Q, excentricul cu autofrânare trebuie să rămână în echilibru sub acţiunea forţelor de frecare F1 şi F2 şi a celor normale S. Din această condiţie se poate determina raportul dintre parametrii constructivi D şi e. Din ecuaţia de momente în raport cu axa O1, a fusului, considerându-se coeficientul de frecare μ = 0,1 şi neglijându-se frecarea dintre fus şi disc, rezultă

.20eD= Dacă se consideră coeficientul de frecare μ = 0,15, se obţine .13

eD=

În consecinţă, raportul dintre parametrii constructivi D şi e, rezultat din condiţia de autofrânare, trebuie să ia valori în intervalul

,13eD20 ≥≥

şi poartă denumirea de caracteristica excentricului circular. Excentricele şi camele sunt normalizate ca formă şi dimensiuni.

Excentricul cu suprafaţa sferică (figura 4.16,a) se foloseşte când trebuie să suporte mici înclinaţii laterale. În figura 4.16,b este reprezentat un excentric cu antrenare pe gaură pătrată, iar în figura 4.16,c un excentric-furcă, folosit în cazuri speciale. În figura 4.16,d este reprezentată o camă trasată prin racorduri de arcuri de cerc, cu o porţiune de strângere de 600. În figura 4.16,e este reprezentată o camă dublă, folosită la acţionarea simultană a două elemente de strângere, iar în figura 4.16,f, pe suprafeţele frontale, o camă dublă.

În general, camele se execută din OLC 15 (STAS 880-66). Tratamentul termic constă dintr-o cementare pe o adâncime de 0,8—1,2 mm, urmată de călire şi revenire la HRC 55-58.

Fig.4.16.Variante constructive de excentrice şi came

57

b. Mecanisme de fixare cu pârghie şi excentric Mecanismul reprezentat în figura 4.17 este acţionat manual. Pârghia cu două braţe 1, acţionată cu discul excentric 2, fixează piesa de prelucrat, 3. Arcul 4 are rolul de a menţine pârghia în poziţie superioară, când piesa este scoasă din dispozitiv. Pârghia este prevăzută cu un canal care permite retragerea, în vederea introducerii unui nou semifabricat.

Fig.4.17.Mecanism de fixare cu pârghie şi excentric

Forţa de strângere dezvoltată de mecanismul cu excentric se calculează cu relaţia

,tg)(tg

QRKRllS

211

2ϕ+ϕ+α

⋅⋅⋅

ρ⋅=

în care: l1 şi l2 sunt dimensiunile pârghiei; ρ este raza excentricului, în mm; Q - forţa aplicată la manetă (5-15 daN); K = 4...5. 4.8.Mecanisme de fixare cu hidroplast Elementul caracteristic al acestor mecanisme îl constituie hidroplastul. Acesta este un material sintetic cu aspect de cauciuc fără pori, translucid, şi care se comportă ca un lichid cu vâscozitate mare. Practic este incompresibil şi are capacitatea de a transmite presiuni quasi-constante, în conformitate cu principiul lui Pascal. Vâscozitatea mare permite o etanşare uşoară, fără elemente intermediare rigide. Acest tip de dispozitiv are o construcţie simplă, o exploatare sigură şi precisă. Dezavantajele sunt legate de faptul că hidroplastul nu poate

58

lucra la temperaturi mai mari de 60°C, datorită fluidizării şi a pierderii prin îmbinări; de asemenea, nu se pot centra piese cu toleranţe şi jocuri diametrale mari ale suprafeţelor de centrare. Mecanismele de fixare cu hidroplast se caracterizează prin faptul că ele realizează numai fixarea, iar orientarea piesei de prelucrat se realizează prin elemente de orientare.

Fig.4.18.Mecanism de fixare cu hidroplast

Principiul de funcţionare al acestor mecanisme este prezentat în figura 4.18. Acţionând asupra şurubului, 1, se dezvoltă o forţă axială, Q, care apasă asupra plunjerului, 2, de diametru D, prin intermediul căruia se dezvoltă o presiune p în masa hidroplastului, 3, care produce deplasarea plunjerelor, 4, fixând piesele, 7, cu o forţă S. Piesele de prelucrat sunt orientate de către prismele, 6. Presiunea dezvoltată în hidroplast este

.DQ4p 2⋅π⋅

=

Forţa de fixare exercitată asupra unei piese de prelucrat va fi:

.DdQ

4dpS

22

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅=

⋅π⋅=

Este necesar ca ajustajele dintre plunjere şi ghidaje să fie foarte precise, pentru a se evita pătrunderea aerului, şi astfel, plunjerele să se retragă natural în momentul încetării acţiunii forţei Q.

59

CAP. 5. Mecanisme de orientare şi fixare Instalarea în dispozitive a pieselor de prelucrat necesită o orientare şi o fixare, care se execută succesiv, cu elemente şi mecanisme specifice. Scurtarea timpilor auxiliari, consumaţi cu orientarea şi strângerea, precum şi necesitatea orientării pieselor de prelucrat în raport cu unul sau două plane de simetrie, au impus realizarea de dispozitive înzestrate cu mecanisme, care să asigure simultan aşezarea şi fixarea semifabricatelor. În felul acesta, se creează condiţii pentru creşterea productivităţii muncii, ca urmare a suprapunerii în timp a orientării şi strângerii. Mecanismele care, prin construcţie, permit orientarea semifabricatelor în raport cu un plan de simetrie, poartă denumirea de „mecanisme de centrare şi fixare”, iar cele care asigură orientarea în raport cu două plane de simetrie, reciproc perpendiculare, se numesc „mecanisme autocentrante”. Centrarea şi fixarea se execută cu ajutorul unor componente mobile sau deformabile cum ar fi: fălci, pene, plunjere, pârghii, bucşe elastice, şaibe elastice etc. Deformarea sau deplasarea elementelor sus menţionate se face cu ajutorul unor mecanisme care conţin: şuruburi simple, şuruburi cu filet stânga-dreapta, pene multiple, came, spirale plane, dornuri şi bucşe conice, hidroplast etc. Combinarea acestor elemente şi mecanisme conduc la obţinerea unei mari varietăţi de dispozitive de centrare şi fixare, rotative sau staţionare, cum ar fi: 1) dornuri, care centrează semifabricatele după suprafeţele cilindrice

interioare; 2) mandrine, care centrează semifabricatele după suprafeţele cilindrice

exterioare; 3) menghine sau alte dispozitive, care centrează semifabricatele după

plane de simetrie. După construcţia elementelor care realizează centrarea, mecanismele de centrare şi fixare pot fi: a) cu prisme; b) cu pârghii; c) cu fălci; d) cu bile şi role; e) cu bucşe elastice secţionate sau cu pereţi subţiri; f) cu inele elastice; f) cu membrane elastice. O parte din aceste elemente şi problemele lor specifice de proiectare au fost prezentate în capitolele anterioare, ele fiind valabile şi în cazul includerii lor în mecanismele de centrare şi fixare.

60

5.1. Mecanisme de orientare şi fixare cu prisme Caracteristic pentru aceste mecanisme este faptul că au în structură una sau două fălci prismatice care se deplasează unilateral sau bilateral. Mecanismul din figura 5.1 centrează semifabricatul după planul x—x (în direcţia dimensiunii minime a piesei) cu ajutorul prismei 1, care are mişcare rectilinie. Poziţia elementului, 2 (placă de presiune), poate fi reglată. Acesta are doar funcţia de orientare. Precizia de centrare a pieselor de prelucrat este dependentă de precizia de ghidare laterală a prismei şi a plăcii de presiune.

Fig.5.1.Mecanism de orientare şi fixare cu prismă mobilă

În figura 5.1 este reprezentată structura unui mecanism autocentrant cu prisme mobile care au posibilitate deplină de apropiere frontală, asigurând un domeniu larg de utilizare.

Fig.5.2.Mecanism autocentrant de orientare şi fixare cu prisme mobile

61

Prismele mobile, 2 şi 4, sunt ghidate în corpul, 5, al dispozitivului. Astfel, prin intermediul şurubului, l, executat cu filet stânga-dreapta se realizează deplasarea simultană a săniilor portprismă, în vederea orientării şi fixării piesei de prelucrat, 3.Filetul şurubului de acţionare are profil pătrat, trapezoidal sau triunghiular. Şuruburile se execută din oţeluri de îmbunătăţire (OLC 45), care se călesc la 40...50 HRC, sau din oţeluri de cementare (OLC 10, OLC 15), care se cementează şi se călesc la 50...55 HRC în stratul superficial. La orientarea pieselor la care se cere o precizie ridicată, se execută rectificarea ghidajelor şi a flancurilor filetului.

5.2. Mecanisme de orientare şi fixare cu pârghii Piesele de prelucrat pot fi centrate şi fixate cu ajutorul pârghiilor acţionate manual, mecanic, pneumatic sau hidraulic. În figura 5.3 este reprezentat un mecanism autocentrant cu pârghii articulate. Piesa se centrează şi se fixează prin rotirea simultană a pârghiilor, 1, în jurul axelor 2.

Fig.5.3.Mecanism autocentrant de orientare şi fixare cu trei pârghii,

acţionate pneumatic

Pârghiile, în număr de trei, dispuse la 120°, sunt ghidate lateral în bosajele corpului dispozitivului, 3. Pârghiile sunt basculate cu ajutorul

62

pistoanelor 4 şi 5, deplasate succesiv prin distribuirea aerului comprimat în cavităţile A şi B ale cilindrului pneumatic. La coborârea pistonului 4, sunt antrenate simultan în mişcare de rotaţie pârghiile, 1, ale căror capete superioare centrează şi fixează piesa în raport cu axa y - y. Când pistonul 5 este deplasat în sus, capetele superioare ale pârghiilor, 1, se rotesc în exterior şi eliberează semifabricatul.

Fig.5.4.Mecanism autocentrant de orientare şi fixare cu trei pârghii, acţionate

de forţa de greutate a piesei şi de componenta axială a forţei de aşchiere Într-o construcţie asemănătoare, figura 5.4, antrenarea pârghiilor, 1, se realizează cu ajutorul cursorului 4, aflat sub acţiunea arcului elicoidal, 5. Acesta este dimensionat, astfel încât, să se comprime sub greutatea semifabricatului. Pârghiile, antrenate în mişcare de rotaţie, vor centra şi vor fixa piesa de prelucrat. Pe măsură ce creşte componenta axială, P, a forţei de aşchiere, va creşte şi forţa de strângere a piesei. În figura 5.5 este reprezentată construcţia unui mecanism de centrare şi fixare a unei piese, în raport cu un plan de simetrie. Cele două pârghii sunt acţionate de o camă plană, 2, cu profil simetric (o pană curbilinie, un excentric dublu). Acţionând asupra pârghiei, 7, cama plană, cu profil simetric, dezvoltă forţele, Q. Prin intermediul pârghiilor, 7, se realizează fixarea piesei de

63

prelucrat, 8. Plunjerele, 6, basculează pârghiile atunci când cama revine în poziţia iniţială pentru a elibera piesa.

Fig.5.5.Mecanism autocentrant de orientare şi fixare cu două pârghii,

acţionate prin camă dublă (pană curbilinie, excentric dublu) Principiul funcţional al unui mecanism autocentrant cu trei pârghii acţionate (sincronizat) manual sau pneumatic este prezentat în figura 5.6. Dacă se aplică tijei, 5, prevăzută cu trei pene, o forţă Q, piesa de prelucrat, l, va fi centrată şi fixată deoarece plunjerele, 6, vor bascula pârghiile, 2.

Fig.5.6.Mecanism autocentrant de orientare şi fixare cu două pârghii,

acţionate prin intermediul penelor

64

5.3. Mecanisme de orientare şi fixare cu pană multiplă şi plunjere Pentru prelucrarea unor semifabricate (pistoane, capace, bucşe etc.), la care este necesară respectarea grosimii pereţilor şi la care suprafeţele interioare folosite ca baze sunt brute sau prelucrate grosolan, se folosesc, cu bune rezul-tate, dornurile autocentrante cu pene şi plunjere. Centrarea şi fixarea pieselor de prelucrat se realizează prin deplasarea simultană în direcţia radială a trei, patru sau şase plunjere aşezate în consolă.

Fig.5.7.Mecanism de orientare şi fixare cu pană multiplă şi plunjere,

acţionat prin presarea axială a piesei de prelucrat

Această soluţie este utilizată şi în cazul dispozitivului reprezentat în figura 5.7. Elementul activ al acestuia este pana multiplă, 1, presată în corpul dornului, 4, care acţionează plunjerele, 2, dispuse la 120°. Acestea glisează radial în alezajul separatorului, 3. Piesa de prelucrat se centrează, în planul y-y, pe conul separatorului. Dacă se presează piesa, cu ajutorul vârfului rotativ fixat în pinola păpuşii mobile a strungului, aceasta va avansa, împreună cu separatorul, iar arcul 5 se va comprima. În acelaşi timp, plunjerele, 2, vor fi împinse radial de către pana multiplă, 1. Se produce centrarea şi fixarea piesei de

65

prelucrat în planul x-x. Arcurile, 6, reţinute cu dopurile filetate, 7, şi arcul elicoidal 5 readuc plunjerele şi separatorul în poziţia iniţială, în momentul retragerii vârfului. Şurubul, 8, al cărui capăt glisează în canalul executat pe corpul dornului, transmite momentul de rotaţie de la corpul, 4, la separatorul, 3, şi la piesa de prelucrat.

În figura 5.8, este reprezentată construcţia unui mecanism de orientare şi fixare cu trei plunjere în consolă, dispuse pe un rând şi echidistant. Pana, 4, este acţionată, prin tija, 7, de un servomotor pneumatic. Când aceasta este deplasată spre stânga, plunjerele, 3, se vor deplasa sincronizat în direcţie radială. Astfel, are loc centrarea şi fixarea piesei de prelucrat, 2. Pentru eliberarea piesei prelucrate, tija şi pana sunt deplasate spre dreapta iar inelele elastice, 1, vor împinge plunjerele în poziţia iniţială.

Fig.5.8.Mecanism de orientare şi fixare cu pană multiplă şi plunjere,

acţionat pneumatic

Dacă piesa, de formă tubulară, este lungă, atunci pentru a asigura o stabilitate şi rigiditate corespunzătoare se folosesc două rânduri de plunjere montate în plane perpendiculare pe axa piesei, la o distanţă cât mai mare.

66

5.4. Mecanisme de orientare şi fixare cu bucşe elastice Mecanismele de orientare şi fixare cu bucşe elastice sunt larg utilizate în construcţia de maşini datorită avantajelor pe care le prezintă:

- asigură precizii ridicate de centrare (bătăile radiale ale suprafeţelor centrate sunt sub 0,02...0,05 mm);

- au o construcţie simplă, deci preţ de cost redus; - prin folosirea lor, se obţin importante economii de manoperă pe

seama reducerii timpului auxiliar; - permit centrarea şi fixarea pieselor cu pereţi subţiri, uşor deformabile.

Prezintă dezavantajul că domeniul de lucru este foarte restrâns, deoarece centrarea şi fixarea pieselor de prelucrat are loc prin deformarea elastică a bucşei. Se recomandă ca abaterile la dimensiunea nominală D, a piesei de prelucrat, să nu depăşească 0,05 D , pentru a asigura centrarea cu precizie ridicată, rigiditate bună şi o fiabilitate cât mai mare pentru dispozitiv.

Fig.5.9.Clasificarea formelor constructive de bucşe elastice

67

În general, maşinile-unelte universale se livrează cu seturi de bucşe elastice, care au ca diametre de lucru valori normalizate, D, în concordanţă cu cele prescrise pentru semifabricatele laminate. Componenta principală a acestei categorii de mecanisme este bucşa elastică. Centrarea şi fixarea piesei de prelucrat se realizează în urma deformării radiale a bucşei elastice prin intermediul unor conuri, în cazul dornurilor, sau cu ajutorul unor manşoane rigide, în cazul mandrinelor. În funcţie de destinaţie şi variantă constructivă, bucşele elastice se clasifică astfel:

a) după profilul alezajului, în secţiune radială (în concordanţă cu forma secţiunii piesei de prelucrat: - circular (figura 5.9,a); - pătrat (figura 5.9,b); - hexagonal (figura 5.9,c). a) după forma alezajului, în secţiune axială: - neted (figura 5.9,d); - cu canale pentru creşterea aderenţei (figura 5.9,e). b) în funcţie de numărul conurilor: - cu un con (unilaterale, figura 5.9,h); - cu două conuri (bilaterale, figura 5.9,i). c) în raport cu poziţia conurilor: - cu con direct, ce sunt solicitate la compresiune (figura 5.9,f); - cu con invers, solicitate la tracţiune (figura 5.9,g). d) după numărul fălcilor: - cu trei fălci (pentru piese având diametrul D<3o mm); - cu patru fălci (idem, pentru D = 3o....8o mm); - cu şase fălci (idem, pentru D > 80 mm).

Pentru aceste mecanisme, unghiul nominal ale suprafeţelor conice este, în general, de 300, iar diferenţa dintre suprafeţele conice conjugate de ±10, pentru a evita împănarea, respectiv, blocarea mecanismului. Bucşele elastice se execută din oţel de arc, din oţeluri carbon de scule OSC 8, OSC 10, STAS 1700-84 sau oţeluri pentru cementare OLC 10, OLC 15 STAS 880-86. Tratamentul termic aplicat bucşelor constă din călire şi revenire la duritatea de 55...50 HRC, dacă sunt fabricate din oţeluri de îmbunătăţire, iar pentru oteluri de cementare se aplică cementare urmată de călire la duritate de 55....60 HRC. Mecanismele de centrare şi strângere cu bucşe elastice au căpătat o largă răspândire deoarece au precizie de centrare ridicată, necesită construcţii simple, iar prin folosirea lor se obţin importante economii de manoperă pe seama reducerii timpului auxiliar. De asemenea, mecanismele cu bucşe elastice sunt folosite cu bune rezultate la strângerea semifabricatelor cu pereţi subţiri, uşor deformabile, care nu se pot fixa în mecanisme cu fălci, cu pârghii sau cu plunjere.

68

În figura 5.10, este reprezentată structura unei mandrine cu bucşă elastică unilaterală, având con direct. Bucşa, 1, este centrată în corpul, 3, al mandrinei. Deformarea bucşei elastice se realizează cu ajutorul manşonului conic, 2, centrat şi asamblat prin filet pe corpul, 3, al mandrinei. Corpul este prevăzut cu o flanşă pentru a fi centrat şi fixat pe arborele principal al maşinii.

Fig.5.10.Mandrină cu bucşă elastică, unilaterală, cu con direct

În figura 5.11, se prezintă construcţia unei mandrine cu bucşă elastică bilaterală, cu con direct. Bucşa elastică, 2, este deformată datorită bucşelor conice, 3, şi 6. Bucşa conică, 3, se deplasează axial datorită îmbinării filetate cu tija de acţionare din sistemul de comandă al maşinii. Pe corpul, 4, al mandrinei, şurubul, 5, se opune rotirii bucşei elastice în corpul mandrinei, iar cepul, 7, serveşte la orientarea axială a piesei.

Fig.5.11.Mandrină cu bucşă elastică, bilaterală, cu con direct

69

În figura 5.12, este reprezentată o mandrină cu bucşă elastică cu con invers, l, fără limitare axială pentru piesa de prelucrat. Deformaţia bucşei elastice, 1, se produce datorită alezatului conic din bucşa conică de reducţie, 2, atunci când se aplică forţa Q, de tragere a bucşei elastice, 1, prin intermediul tijei tubulare, 6. Inelul filetat, 3, este folosit la deblocarea bucşei conice, 2, din alezajul conic al conului, 5.

Fig.5.12.Mandrină cu bucşă elastică, unilaterală, cu con invers

Acest tip de mandrină este folosit la strunguri semiautomate şi automate. El prezintă avantajul că asigură o bună centrare a piesei de prelucrat, iar forţa de fixare creşte odată cu componenta axiale, Fx, a forţei de aşchiere. Dezavantajul acestor mecanisme este dat de pericolul ruperii bucşei elastice în cazul fixării pieselor de prelucrat cu dimensiuni efective situate la limita superioară a câmpului de toleranţă. În acelaşi timp, aceste mandrine nu asigură o poziţionare axială corectă. Pentru a asigura un avans constant, deci o poziţionare corectă, se folosesc mandrine cu sprijin axial. O categorie aparte a mecanismelor de centrare fixare cu bucşe elastice o formează cele care au în structură bucşe cu pereţi subţiri. Mecanismele de orientare şi fixare cu bucşe elastice cu pereţi subţiri se folosesc la fixarea pieselor de prelucrat cu pereţi subţiri şi a celor din materiale moi, deoarece contactul dintre mecanisme şi piesa de prelucrat are loc pe toată suprafaţa şi nu pe zone limitate. Aceste mecanisme pot fi folosite la toate tipurile de prelucrări prin aşchiere, dar, se recomandă, în special, la prelucrări de semifinisare şi finisare, unde se cer precizii ridicate. Elementul caracteristic al acestor mecanisme este bucşa elastică cu pereţi subţiri. Aceasta este deformată pe direcţie radială datorită presiunii exercitate de lichide, hidroplast sau, mai rar, prin cauciuc. Uleiul utilizat la construcţia acestor dispozitive este uleiul de turbină cu vâscozitate mare sau uleiul pentru transmisii mecanice. Dezavantajul mecanismelor de orientare şi fixare cu bucşe elastice cu pereţi subţiri constă în

70

necesitatea prelucrării ajustajelor cu precizii ridicate pentru a asigura o etanşare bună pentru a evita pierderile de ulei care duc la scăderea capacităţii de fixare.

Fig.5.13.Dorn cu bucşă elastică cu pereţi subţiri şi ulei, ca agent de lucru

În figura 5.13, este reprezentat un dorn cu bucşă elastică cu pereţi subţiri la care forţa necesară centrării şi fixării piesei de prelucrat se transmite prin intermediul uleiului. Acţionând asupra şurubului, 6, deplasarea plunjerului, 9, va determina creşterea presiunii în ulei. Din această cauză, bucşa elastică cu pereţi subţiri, 3, se va deforma radial, va centra şi va fixa semifabricatul, 4. În ultimul timp, în construcţia dispozitivelor s-a folosit cu hidroplastul. Acesta este un material sintetic, elastoplastic. La temperatura obişnuită se prezintă ca un cauciuc fără pori, care poate transmite presiuni constante în orice direcţie. Denumirea de hidroplast provine de la faptul că se comportă ca un lichid cu vâscozitate mare şi poate fi considerat incompresibil. Funcţionarea dispozitivului nu impune etanşări speciale. Construcţia unui dorn cu hidroplast, acţionat manual, prin şurub, este prezentată în figura 5.14. Astfel, acţionând asupra şurubului, l, prin intermediul plunjerului, 2, se creează presiune în hidroplastul, 3. Prin deformarea elastică bucşei cu pereţi subţiri, 4, se centrează şi fixează piesa de prelucrat, 5.

Fig.5.14.Dorn cu hidroplast acţionat manual

71

CAP. 6. Sisteme de acţionare a mecanismelor de fixare

În funcţie de modul cum este aplicată, forţa de acţionare a mecanismelor de fixare sau de centrare şi fixare, dispozitivele pot fi: cu acţionare manuală sau cu acţionare mecanizată. Acţionarea manuală este utilizată, în general, în cazul fixărilor individuale, când forţele de fixare sânt relativ mici, când frecvenţa fixărilor este scăzută, când nu se impun condiţii deosebite de precizie şi când productivitatea prelucrării nu este o cerinţă imperioasă. Realizarea unor forţe de fixare mari sau a unor dispozitive cu mai multe locuri de fixare, duce la complicarea construcţiei şi la scăderea randamentului mecanismelor, din cauza introducerii elementelor de amplificare a forţelor. Acţionarea manuală este specifică producţiei individuale, de prototipuri, de reparaţii şi de serie mică. Acţionarea mecanizată este eficientă economic, mai ales, în cazul dispozitivelor cu mai multe locuri de fixare, când forţele de fixare sunt mari, când frecvenţa fixărilor este ridicată, când se impun precizii ridicate şi când se cere creşterea productivităţii procesului. Acţionarea mecanizată este specifică producţiei de serie mare şi de masă.

În funcţie de natura energiei utilizate, acţionarea mecanizată poate fi: - pneumatică; - hidrostatică; - electromagnetică şi combinaţii ale acestora.

Construcţiile utilizate în acest scop sunt cunoscute sub denumirea de sisteme de acţionare (de forţă), iar mecanismele ce constituie componenta de bază a acestora sunt cunoscute sub denumirea de mecanisme de acţionare. Mecanismele de acţionare trebuie să realizeze cursa şi forţa de acţionare necesară pentru elementul acţionat. Determinarea cursei, ca, şi a forţei, Fa, pe care trebuie să le realizeze mecanismele de acţionare (figura 6.1), se face pe baza schemelor de acţionare. În cazul general, sunt utilizate relaţiile:

FiF Fa ⋅η⋅= , [daN], nca cic ⋅= , [mm], (6.1)

în care F este forţa necesară de fixare; – raportul de transmitere a forţelor; Fi η – randamentul mecanic al mecanismului de fixare; – raportul de transmitere al curselor; ci cn – cursa necesară. Sistemul de acţionare se proiectează odată cu dispozitivul. Dacă maşina-unealtă este dotată cu un anumit sistem de acţionare, acesta va trebui reglat sau adaptat în conformitate cu cerinţele dispozitivului ce urmează a se proiecta.

72

73

6.1.Acţionare pneumatică a. Avantaje şi dezavantaje Acţionarea pneumatică (pneumostatică) reprezintă un mod de acţionare mecanizată a dispozitivelor, caracterizat prin aceea că forţa de acţionare este realizată de aerul comprimat ce apasă asupra pistoanelor sau membranelor unor motoare pneumatice. De regulă, aerul comprimat este furnizat de staţii centrale de compresoare şi este distribuit în reţele la presiunea de 4 ... 5 daN/cm2. Principalele avantaje ale acestui mod de acţionare sunt:

- greutate redusă; - suportă supraîncărcări fără pericol de avarii; - alimentare comodă cu energie; posibilităţi largi de reglare

a vitezei şi forţei dezvoltate, cu mijloace relativ simple; - nu influenţează deloc mediul în care funcţionează; - întreţinere uşoară, chiar de către operator; - pericol redus de accidentare; - aerul comprimat care a efectuat lucrul mecanic nu necesită

instalaţii speciale de evacuare, fiind trimis direct în atmosferă;

- aerul comprimat poate fi utilizat şi în alte scopuri: curăţirea de aşchii a dispozitivului, extragerea pieselor uşoare din acesta.

Dezavantajele acţionării pneumatice a dispozitivelor sunt: - la viteze mari de deplasare a pistoanelor, la capătul de

cursă al motorului de translaţie, acestea se opresc cu şoc, care poate deteriora motoarele şi afecta starea de sănătate a operatorului;

- destinderea bruscă a aerului comprimat în motoare duce la scăderea temperaturii acestora, ceea ce provoacă separarea şi depunerea apei pe pereţi, favorizând coroziunea componentelor instalaţiei;

- randament relativ scăzut, mai ales, în cazul utilizării unor conducte lungi, cu multe coturi, schimbări de secţiune, etanşări necorespunzătoare;

- gabarit mare la forţe mari, din cauza presiunii economice limitate a aerului comprimat.

În cea mai mare parte, aceste dezavantaje pot fi înlăturate sau diminuate, prin proiectarea, execuţia şi exploatarea raţională a acestor instalaţii. Domeniul raţional de utilizare al acţionării pneumatice îl constituie dispozitivele din secţiile prevăzute cu reţele de aer comprimat, pentru prelucrări cu regimuri moderate de lucru, la producţia de serie şi de masă.

b. Structura sistemelor de acţionare pneumatică Structura specifică a unui sistem de acţionare pneumatică a dispozitivelor staţionare, care nu au mişcare în timpul procesului de prelucrare (dispozitive de frezat, de rabotat, de găurit etc.), este prezentată în figura 6.1.

Fig.6.1.Sistem de acţionare pneumatică a dispozitivelor staţionare

Fig.6.2.Sistem de acţionare pneumatică a dispozitivelor rotitoare 74

75

În figura 6.2 este prezentat principiul structural al unui sistem de acţionare pneumatică a dispozitivelor rotitoare. Structurile sistemelor de acţionare, prezentate în figurile 6.1 şi 6.2 conţin următoarele elemente componente :

- acumulatoarele (rezervoarele) de aer comprimat 1, plasate între staţia de compresoare şi punctul de lucru, care servesc la alimentarea neîntreruptă a tuturor motoarelor pneumatice racordate la reţeaua principală şi la micşorarea variaţiilor de presiune;

- robinetele de trecere, 2, care servesc şi la deconectarea instalaţiilor în perioadele afectate reparaţiilor capitale sau periodice ale maşinilor-unelte şi ale dispozitivelor;

- aparatele pentru pregătirea aerului comprimat: filtrele separatoare, 3, care asigură condensarea vaporilor de

apă şi de acizi şi reţinerea impurităţilor; ungătoarele, 6, care asigură proprietăţi lubrifiante aerului

comprimat; - aparatele pentru reglarea şi controlul presiunii:

regulatoarele de presiune, 4, ce servesc la stabilirea presiunii nominale de lucru şi

manometrele, 5, care servesc la controlul presiunii; - aparatele de siguranţă:

releele de presiune, 7, care asigură întreruperea alimentării motoarelor electrice de acţionare a maşinilor-unelte în situaţiile în care întreruperea alimentării cu aer sau căderea de presiune din reţea sunt de lungă durată şi, ca urmare, pierderile de aer prin neetanşeităţi duc la scăderea presiunii din camerele de lucru ale motoarelor, apărând pericolul desprinderii semifabricatelor din dispozitiv, iar supapele de sens unic completează rolul releelor de presiune, permiţând aerului comprimat să circule numai de la reţea spre motorul pneumatic, menţinând presiunea de lucru în motor până la oprirea completă a maşinii-unelte; utilizarea acestor aparate este absolut necesară, mai ales, când mecanismele de fixare nu au proprietatea de autofrânare;

supapele de sens unic (de reţinere), 8; - aparatele pentru comandă

distribuitoarele, 9, ce servesc la comanda fixării/eliberării pieselor de prelucrat, acestea permiţând dirijarea succesivă a aerului comprimat în camerele de lucru ale motoarelor;

aparatele pentru reglarea vitezei de deplasare a tijei motoarelor sau pentru atenuarea şocurilor la capetele de cursă ale acestora - droselele (regulatoarele de debit sau de viteză), 10;

- motoarele pneumatice, 11, ce servesc la transformarea energiei aerului comprimat în lucru mecanic util, necesar pentru a realiza fixarea şi eliberarea pieselor;

- manşoanele (mufele) de alimentare, 12, ce asigură alimentarea neîntreruptă cu aer comprimat a dispozitivelor rotitoare în timpul prelucrării (figura 6.2) sau cu rotire intermitentă între fazele operaţiei (dispozitive divizoare);

- conductele, 13, şi armăturile, ce servesc la legarea între ele a celorlalte elemente ale instalaţiei;

- elementele de etanşare, ce asigură etanşarea îmbinărilor fixe şi mobile ale instalaţiei.

c. Motoare pneumatice Motoarele pneumatice transformă energia aerului comprimat în lucrul mecanic necesar acţionării dispozitivelor. Clasificarea motoarelor pneumatice poate fi făcută după următoarele criterii: a) din punct de vedere constructiv-funcţional:

- cu piston, cu simplă sau dublă acţiune (figurile 6.3,a, respectiv 6.3,b); - cu membrană, idem (figurile 6.4,a, respectiv, 6.4,b).

b) din punct de vedere al destinaţiei: - pentru dispozitive staţionare (figurile 6.3 şi 6.4); - pentru dispozitive rotative (figura 6.5).

Fig.6.3.Motoare pneumatice staţionare, cu piston:

a – cu simplă acţiune; b – cu dublă acţiune. La motoarele pneumatice cu piston, cu simplă acţiune (figura 6.3,a), aerul comprimat este folosit numai pentru realizarea forţei de fixare; pentru cursa de retragere a tijei pistonului, se folosesc, în general, arcuri elicoidale. Datorită acestora, cursa activă a motoarelor este limitată (35...75 mm) iar forţa dezvoltată scade prin creşterea cursei, datorită forţei necesare comprimării elementelor elastice. Forţa de lucru, în cazul motoarelor pneumatice cu simplă acţiune, se poate determina cu relaţia:

76

)FF(4DpQ ef

2

a +−⋅π

= , [N], (6.2)

în care pa este presiunea aerului comprimat (în calcule, se ia 0,4 MPa); Ff - forţa de frecare dintre piston-cilindru şi dintre tijă-capac, [N]; Fe - forţa necesară comprimării elementelor elastice, [N]; D – diametrul pistonului, [mm]. Dacă nu se cunosc suficiente date pentru calcula forţa de frecare, se poate adopta Ff = 0,2Q. Motoarele pneumatice cu membrană (figura 6.4), faţă de cele cu piston, au următoarele avantaje: - sensibilitate mai mare; - construcţia membranei este mai simplă ca a pistonului; - nu necesită etanşări speciale; - construcţie simplă, gabarit şi preţ de fabricaţie mai mic; - durata de funcţionare mai mare. Dezavantajele motoarelor pneumatice cu membrană sunt: - forţa dezvoltată este variabilă şi scade odată cu creşterea cursei; - cursă de lucru limitată. Construcţia unui motor pneumatic cu membrană, cu dublă acţiune, este prezentată în figura 6.4,b. Între capacele 7 şi 8 se montează membrana, 5, fixată prin şuruburi. Tija, 6, este fixată de membrană prin intermediul discului, 7, filetat. Membrana este strânsă între discurile 7 şi 8 prin nituire. Aerul comprimat intră/iese în/din camerele de lucru ale motorului prin ştuţurile 1 şi 3.

Fig.6.4.Motoare pneumatice staţionare, cu membrană:

a – cu simplă acţiune; b – cu dublă acţiune. 77

Membrana motoarelor este confecţionată din piele sau cauciuc, cu sau fără inserţie, profilată sau plană. De obicei, membrana este fabricată din cauciuc pânzat cu rezistenţa la rupere de 16....18 N/mm2. Forţa Q, dezvoltată de motorul pneumatic cu simplă acţiune, se determină cu relaţia:

( ) ( ef2221

21a FFddDDp

12Q +−+⋅+⋅

π= ), [N], (6.3)

în care D1 este diametrul util al membranei, [mm]; d2 – diametrul discului de sprijin al membranei, [mm]; Fe – forţa necesară comprimării arcului, [N]; Ff – forţa de frecare, [mm]; pa – presiunea de lucru a aerului comprimat, [MPa]. Motoarele pneumatice rotitoare pot fi cu piston sau cu membrană, cu simplă sau dublă acţiune. Construcţia unui motor pneumatic rotitor cu membrană cu simplă acţiune este prezentată în figura 6.5. Tija, 18, este fixată de membrana, 9, prin talerul, 8, şi discul, 15. Tija, etanşată prin inelul, 20, este adusă în poziţia iniţială de arcul elicoidal, 19. Motorul se asamblează pe partea filetată din spate a arborelui principal al maşinii-unelte, prin flanşa, 13, şi blocată cu ştiftul, 14. Aerul comprimat, cu presiunea pa, pătrunde în camera de lucru A, prin canalele din arborele, 21, capacele 10 şi 12. În timpul funcţionării, motorul şi arborele, 21, se rotesc, iar elementele, 3, 4, 5, 6 şi ştuţul, l, rămân fixe.

Fig.6.5.Motor pneumatic rotitor, cu membrană

78

Soluţii constructive privind acţionarea dispozitivelor cu motoare pneumatice

Fig.6.6.Construcţie cu motor pneumatic inclus în corpul dispozitivului

Fig.6.7. Construcţie cu motor pneumatic oscilant

79

6.2.Acţionare electromagnetică Acţionarea electromagnetică este utilizată pentru fixarea pieselor pe maşini de rectificat plan. Dispozitivele specifice au o formă dreptunghiulară, în cazul mişcării rectilinii alternative de avans, şi circulară, pentru mese cu mişcare de rotaţie. Dispozitivele electromagnetice de fixare sunt mai avantajoase decât cele mecanice deoarece permit reducerea timpului necesar fixării semifabricatelor şi asigură o precizie mai bună de prelucrare. Dezavantajele cele mai importante ale acestor sisteme de prindere sunt: forţa de strângere relativ mică, pericolul de smulgere a semifabricatului în caz de tensiune nulă, limitarea domeniului de utilizare numai pentru piese din materiale feromagnetice, magnetizarea pieselor din oţel călit.

Fig. 6.8. Principiul constructiv al unui sistem electromagnetic

de fixare a pieselor de prelucrat

Principiul constructiv al unui sistem electromagnetic de prindere este prezentat în figura 6.8. Pereţii interiori, 3, ai carcasei, 2, se constituie ca miezuri pentru bobinele 1. Circuitul magnetic se închide prin piesa de prelucrat, P, placa 4 şi piesele 5. Acestea, deşi montate în locaşurile plăcii 4, sunt separate de aceasta printr-un perete relativ subţire, dar eficient, de material cu permeabilitate magnetică redusă (alamă). Alimentând bobinele cu curent continuu, piesele 5 vor alterna ca polaritate cu pereţii plăcii 4. Liniile câmpului magnetic vor traversa semifabricatul aşezat pe placă şi vor genera forţa necesară fixării în timpul prelucrării.

80

6.3.Acţionare hidrostatică a. Organologie hidrostatică. Simbolizare Sistemele de acţionare hidrostatică a mecanismelor de fixare au numeroase avantaje. Cele mai importante sunt: ∗ densitatea mare de putere (dezvoltă forţe şi momente mari cu ajutorul unor componente având volume relativ mici); ∗ fluxul energetic poate fi distribuit la mai mulţi consumatori ceea ce este important pentru prelucrarea în flux pe maşini-unelte;

∗ funcţionarea este silenţioasă iar protecţia la suprasarcină este simplă şi eficientă; ∗ reglarea şi controlul parametrilor se pot efectua comod şi de la distanţă, amplasând elementele necesare în locuri accesibile; ∗ parametrii procesului (debit, viteză, turaţie) pot fi reglaţi continuu; ∗ fluidul de lucru (uleiul mineral) asigură ungerea elementelor active şi menţinerea temperaturii sistemului în limite acceptabile utilizând un schimbător de căldură.

Fig. 6.9. Reprezentarea simbolizată a componentelor

sistemelor de acţionare hidrostatică a mecanismelor de fixare

81

Sistemele de acţionare de tip hidrostatic transformă energia mecanică în energie potenţială, sub formă de presiune hidrostatică, cu ajutorul unor pompe volumice. În final, energia potenţială este transformată, din nou, în energie mecanică prin intermediul motoarelor de tip cilindru-piston. În figura 6.9, sunt reprezentate simbolizat componentele cele mai frecvent întâlnite în sistemele hidrostatice de acţionare a mecanismelor de fixare: a − pompă cu debit constant; b − pompă cu debit reglabil; c − motor hidraulic rotativ cu turaţie constantă; d − motor hidraulic rotativ cu turaţie reglabilă; e − motor hidraulic de translaţie (cilindru-piston); f − filtru; g − distribuitor cu sertar cu trei poziţii de lucru şi patru căi interconectate; h − drosel reglabil (rezistenţă hidraulică); j − supapă de sens unic; k − supapă de presiune normal închisă, reglabilă.

Sistemele hidrostatice de acţionare a mecanismelor de fixare conţin minimum o pompă (P) şi un motor hidraulic (MH) legate prin conducte care asigură circulaţia agentului de lucru.

Pentru ca sistemul să satisfacă şi alte funcţii, el este înzestrat (figura 6.10) cu aparataj de comandă şi reglare (ACR): ∗ distribuitorul D, care asigură circulaţia uleiului spre consumatori; ∗ droselele DR1, DR2, necesare pentru controlul vitezei de deplasare a organelor de lucru; ∗ supapa de sens unic Ss, care protejează pompa împotriva dezamorsării şi supapa de presiune Sd ce permite deversarea debitului excedentar al pompei spre rezervorul T;

82

∗ filtrul F, utilizat pentru a reţine impurităţile din uleiul ce intră în instalaţie. Sistemele hidrostatice pot fi cu circuit închis, dacă se vehiculează numai cantitatea de ulei conţinută în sistem sau cu circuit deschis dacă, pe lângă agentul de lucru existent la un moment dat în instalaţie, este recirculat şi uleiul din rezervor.

Fig.6.10.Sistem hidrostatic de

acţionare a mecanismelor de fixare

83

b.Pompe volumice Cele mai răspândite pompe hidrostatice sunt cele volumice. Ele transportă fluidul fracţionându-l în volume bine determinate ceea ce conduce la un debit pulsatoriu. Denumirea de pompe volumice provine de la variaţia spaţiului ocupat de ulei (creştere şi descreştere) ceea ce permite realizarea aspiraţiei şi refulării lichidului. Dacă turaţia motorului electric de antrenare nu variază, pompele asigură o presiune constantă care este determinată de cea din sistemul în care lucrează. Din această categorie fac parte pompele cu roţi dinţate, cu pistonaşe (axiale sau radiale), cu palete (cu simplu sau dublu efect), cu şuruburi. La unele tipuri, debitul poate fi reglat prin modificarea unor parametri (excentricitate, unghi de înclinare). Cu excepţia pompelor cu şuruburi, toate celelalte pot funcţiona ca motoare hidrostatice dacă sunt alimentate cu ulei sub presiune, având un debit corespunzător. Pompe cu roţi dinţate

Această categorie de pompe, cu debit constant, are o largă răspândire datorită simplităţii constructive, compactităţii şi siguranţei în funcţionare.

Ele se clasifică după: profilul danturii

evolventic, neevolventic;

tipul angrenării exterioară, interioară;

destinaţie şi precizia de execuţie pompe pentru presiuni mici, până la 3…5 bari, pentru instalaţiile de ungere şi de răcire; 1 bar =105 Pa = 105N/m2);

pompe pentru presiuni medii, până la 80…100 bari, pentru maşini care lucrează cu forţe mici de aşchiere (maşini de rectificat);

pompe pentru presiuni înalte până la 200…250 bari. În funcţie de gabaritul şi numărul angrenajelor, pompele cu roţi dinţate

pot asigura debite specifice cuprinse între 2…100 cm3/rot. Cea mai largă utilizare o au pompele constituite din două roţi dinţate, cu număr egal de dinţi drepţi şi angrenare exterioară (figura 6.11). Datorită mişcării celor două roţi dinţate în sensurile indicate, are loc creşterea volumului delimitat de flancurile f1, f2 şi se produce aspiraţia fluidului din rezervor în camera A. Lichidul este transportat spre camera de refulare R, delimitată de flancurile f3, f4, în golurile dintre dinţi. Cinematica angrenării determină scăderea volumului camerei R şi are loc creşterea presiunii spre exterior, către consumatorii racordaţi la pompă.

Funcţionarea pompelor cu roţi dinţate este influenţată negativ de lichidul strivit în spaţiul închis din zona de angrenare (figura 6.11,b). Punctul de contact dintre flancurile conjugate se deplasează pe linia de angrenare S1S2 ceea ce conduce la micşorarea volumului marcat prin haşuri. Presiunea mare din acest spaţiu provoacă şocuri şi vibraţii în funcţionare. Pentru prevenirea acestor neajunsuri, uleiul este dirijat prin canale frontale, prelucrate în capacele port-lagăre, sau radiale, executate în roata condusă 4.

84

Pentru a determina o formulă aproximativă de calcul a debitului specific, se propun următoarele condiţii simplificatoare: ∗ suprafaţa frontală a golului este egală cu cea a dintelui (Sg=Sd); ∗ angrenajul lucrează cu grad de acoperire unitar, ε=1 (se neglijează volumul lichidului strivit); ∗ înălţimea dinţilor este h=2m (se neglijează jocul radial; s-a notat cu m modulul danturii); ∗ dantura este dreaptă (β=0) şi necorijată (ξ=0). Din calcule, se obţine

( )Ldd4

VQ 2i

2egs −

π=Σ= (6.4)

respectiv , (6.5)

nterioare res

.

zLm2Q 2s =

în care: di şi de sunt diametrele i pectiv exterioare ale danturii; L – lăţimea roţii;

enajului; m – modulul angr z – numărul de dinţi (z1=z2)

a) b)

3 2 1

1f ′ M P

P

R

A

ω

S2

S1 4

ω

α f1

f3

p0

p1

f1

f2

f2

f4

2f ′

Fig.6.11.Structura şi cinematica pompelor cu roţi dinţate

85

ompe cu paleteP ă acţiune (figura 6.12) au debit constant.

ţinând cont de variaţia razei statorului şi

a) Pompele cu palete cu dublDatorită ovalităţii conturului interior al statorului 1, au loc două cicluri de aspiraţie-refulare pentru fiecare rotaţie a arborelui 4. Poziţia diametral opusă a camerelor de refulare (R1, R2) conduce la echilibrarea forţelor de presiune ce acţionează radial asupra arborelui de antrenare şi a lagărelor acestuia. În consecinţă, aceste pompe se construiesc pentru presiuni mari (150…175 bari) şi debite specifice până la 100 cm3/rot. Pentru a asigura o etanşare bună, în spatele paletelor 2 se aduce ulei sub presiune. De asemenea, translaţia acestora se realizează după o direcţie ce face un unghi α = 6…13o cu un plan radial. Deşi paletele au grosime mică, pentru a mări randamentul pompei, acestea se teşesc iar contactul are loc doar pe o faţetă.

Fig.6.12.Structura şi cinematica

Pentru calculul debitului specific, neglijând volumul paletelor, se obţine expresia

( )⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎛ 2DL⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

−=−= 22

212s r

4dr

422QQ2Q , (6.6)

în care: D este semiaxa mare a profilului oval al statorului;

aletelor. 6.13) oferă posibilitatea

d – semiaxa mică a aceluiaşi profil; r – raza rotorului 3; L – lăţimea p

b) Pompele cu palete cu simplă acţiune (figurareglării debitului prin modificarea excentricităţii rotorului 3 faţă de statorul 1. Pentru micşorarea forţelor de frecare, contactul paletelor cu statorul nu se face pe toată circumferinţa acestuia ci doar în zonele ab şi cd. Contactul permanent al paletelor cu statorul este favorizat, în afara forţei centrifuge, de un sistem de ghidare a acestora sub forma unor căi de rulare practicate în capacele laterale.

Fig.6.13.Structura şi cinematica p t ompelor cu palete cu simplu efecp

A R

1 2

3 4

a b

c d

ω e

φ R A

R1

R2 A1

A2

4

1

2 3

ω

α

ompelor cu palete cu dublu efect

86

entru a asigura o etanşare corespunzătoare, trebuie satisfăcută restricţia P

z

2π≥ϕ , (6.7)

în care s-a notat cu eglijând volumul paletelor, cu relaţia

z numărul paletelor. Debitul specific maxim se poate calcula, n

( ) ( ) ( )[ ] RLe2eReRLQ 22 =−−+= , (6.8)2maxs

în care: ste raza alezajului statorului;

Aceas se construieşte pentru debite specifice de până la

ompe cu pistonaşe radiale

R ee – excentricitatea rotorului; L – lăţimea paletelor. tă categorie de pompe

40…50 cm3/rot. şi presiuni de lucru de maxim 80…100 bari. P

radiale, a căror schemă de principiu este prezentată în figu

stfel, se poate regla atât debitul cât şi sensul de circulaţie a fluidului prin

pompăe

Pompele cu pistonaşe ra 6.14, au următoarele părţi componente: statorul 1, rotorul 2, pistonaşele

3 şi axul central, fix, 4. Alezajele în care culisează pistonaşele sunt racordate prin orificii cu alezajul central al rotorului. Axul 4, pe care se sprijină rotorul, Prin modificarea poziţiei axului 4, rotorul va fi excentric faţă de axa statorului.

A (schimbând sensul excentricităţii). Expresia debitului specific mediu est

Fig.6.14.Stuctura şi cinematica pompelor cu pistonaşe radiale

3 2 1

ω R

A

4

e

( ) ez2dz

4de2Q

22

medsπ

=π

= , (6.9)

unde 2e = h reprezintă cursa pistonaşelor iar d şi z sunt diametrul şi numărul acestora.

Variaţia în timp a debitului pompei conduce la apariţia în sistemul hidrostatic de acţionare a unor oscilaţii întreţinute care sunt defavorabile atât maşinii-unelte cât şi calităţii prelucrării. Pentru un număr impar de pistonaşe, frecvenţa pulsaţiei debitului este dublă faţă de cazul unui număr par. Astfel, debitul mediu este mai uniform pentru prima variantă. Aceste pompe se construiesc pentru debite specifice maxime de 20…30 cm3/rot. şi presiuni de lucru de până la 600 bari. Pompe cu pistonaşe axiale

Din punct de vedere constructiv, se deosebesc trei categorii de pompe cu pistonaşe axiale: cu disc înclinabil, cu bloc înclinabil şi cu disc fulant.

r

n

α

h

A

R

7 6 5 R

1 2 3 4 5 A

α

d

Fig.6.15.Structura şi cinematica pompelor cu pistonaşe axiale

87

În figura 6.15, este prezentată structura unei pompe cu pistonaşe axiale cu disc înclinabil. Pistonaşele 3 şi blocul (rotorul) cu alezaje 4 sunt legate cinematic, de discul de antrenare 1, prin intermediul tijelor cu articulaţii sferice 2 şi 7. Discul este înclinat cu unghiul, reglabil, α. La o semirotaţie a subansamblului format din elementele 1, 2, 3, 4, pistonaşele vor efectua o translaţie în lungul axei alezajelor. Continuând mişcarea de rotaţie, pistonaşele vor translata în sens opus. Astfel, se realizează ciclul aspiraţie-refulare. Placa 5 are rolul de a conecta fiecare alezaj la camerele de aspiraţie sau refulare (prin cele două canale semicirculare). Pentru calculul debitului specific mediu se deduce relaţia

( ) απ

=απ

= sinzR2dsinR2

4dzQ

22

meds , (6.10)

în care d este diametrul pistonaşelor; z - numărul pistonaşelor; R - raza cercului centrelor articulaţiilor sferice;

α - unghiul de înclinare a discului 1. Ca şi la pompele cu pistonaşe radiale, pulsaţia debitului pompelor cu pistonaşe axiale se datorează vitezei variabile pe care o au pistonaşele în mişcarea lor rectilinie alternativă. Presiunile de lucru ale acestor pompe pot ajunge la 400..500 bari, în condiţiile unor debite specifice de până la 2000 cm3/rot. c.Motoare hidraulice Motoarele hidraulice transformă energia potenţială a lichidului, primită de la pompe sub formă de presiune hidrostatică, în energie mecanică. După mişcarea pe care o furnizează, acestea pot fi clasificate în două categorii:

- motoare hidraulice de translaţie (cilindru-piston) - motoare hidraulice rotative.

În principiu, toate pompele prezentate anterior pot fi folosite ca motoare hidraulice rotative datorită reversibilităţii. Caracterizate de un randament mai bun, având performanţe de debit şi presiune superioare, pompele cu pistonaşe axiale sunt cele mai folosite motoare hidraulice pentru lanţurile cinematice de avans sau auxiliare.

În construcţia de maşini-unelte, motoarele hidraulice cu mişcare de translaţie au o mai largă utilizare decât cele rotative. Ele sunt cunoscute şi sub denumirea de cilindri hidraulici. Se pot clasifica după următoarele criterii:

∗ din punct de vedere funcţional - cu simplă acţiune (figurile 6.16,a şi d); - cu dublă acţiune (figurile 6.16,b şi c);

88

∗ din punct de vedere constructiv - cu tijă bilaterală (figura 6.16,c); - cu tijă unilaterală (figurile 6.16,a,b şi d); ∗ după tipul pistonului - cu piston obişnuit (figurile 6.16,a,b şi c); - cu piston plonjor (figura 6.16,d).

a) v

v

v

r

v

ΣR v

F B A

Q,p

D

d

b)

c) d)

Fig.6.16.Variante constructive de motoare hidraulice După necesităţi, cilindrul sau pistonul se blochează iar celălalt element furnizează mişcare maşinii-unelte. În acest sens, motorul hidraulic trebuie să deplaseze un organ de lucru cu o anumită viteză şi să dezvolte o forţă capabilă să învingă rezultanta forţelor rezistente. Viteza relativă dintre piston şi cilindru (figura 6.16,b) se determină plecând de la ecuaţia continuităţii curgerii lichidelor

4DvvSQ

2A

π== , (6.11)

în care: v este viteza de deplasare a pistonului; Q - debitul de ulei care intră în camera A; D - diametrul suprafeţei active a pistonului pentru camera B. Din relaţia (6.11), rezultă că reglarea vitezei de deplasare a pistonului se obţine prin modificarea debitului Q. Ecuaţia de echilibru a forţelor care acţionează asupra pistonului este

0RF =Σ− (6.12)

ASRp Σ

=RpSA Σ=echivalent cu , . (6.13)

ΣR este rezultanta următorilor vectori: forţa de aşchiere, proiecţia greutăţilor elementelor mobile pe direcţia de mişcare, forţele de frecare dintre ghidajele organului de lucru deplasat şi dintre elementele de etanşare ale pistonului şi cilindrului, forţele de inerţie, forţa generată de contrapresiunea din conducta de evacuare.

89

d.Distribuitoare

Într-un sistem hidrostatic, în raport cu cerinţele procesului de prelucrare, trebuie asigurată conectarea sau deconectarea motoarelor hidraulice la circuitul de ulei sub presiune sau la rezervor precum şi inversarea sensului de circulaţie a fluidului în instalaţie. Aceste funcţii sunt realizate de către distribuitoare prin modificarea stării canalelor interne (închis - deschis). Modificarea conexiunilor se obţine în urma mişcării relative a organului de comandă (sertar, cep) faţă de corpul distribuitorului (comutarea legăturilor). Sistemul de comutare este determinat de următorii factori:

- precizia poziţionării organului de lucru acţionat de instalaţia hidrostatică; - frecvenţa comutării legăturilor; - debitul şi presiunea fluidului;

- numărul de căi ale sistemului conectate de către distribuitor; - numărul poziţiilor distincte de lucru; - gradul de automatizare a maşinii-unelte. Distribuitoarele se clasifică după forma constructivă şi mişcarea organului de comutare (cep rotativ, sertar plan, sertar cilindric) precum şi după sistemul de comutare al distribuitorului (prin acţiune directă sau prin sisteme cu servocomandă: electrică, hidraulică etc.).

a) Distribuitoarele rotative (figura 6.17) sunt utilizate pentru debite mici (8 - 10 dm3/min.), frecvenţă relativ mică a comutărilor şi precizie scăzută de poziţionare a organului de lucru. Acest tip de distribuitoare se caracterizează printr-o construcţie simplă dar nu se pretează pentru automatizarea comenzilor.

90

A

MH

P

2

B v2

v1

1

T P

B A

α T

Fig.6.17.Structura unui distribuitor rotativ (cu cep)

oPrin rotirea cepului 1 faţă de copul 2, cu unghiul α = 45 , se schimbă sensul de circulaţie a uleiului prin conectarea camerei A, a motorului hidraulic, la rezervor iar camera B la pompă. Reprezentarea simbolizată a distribuitoarelor se realizează printr-un număr de căsuţe, egal cu numărul poziţiilor distincte de lucru, în care sunt indicate conexiunile pe care le realizează distribuitorul pentru fiecare poziţie. La extremităţi se reprezintă sistemul de comandă al distribuitorului. Simbolul ataşat figurii 6.17 defineşte un distribuitor cu 4 căi (orificii de legătură) şi două poziţii indexabile, obţinute prin comandă manuală.

3 2 A 1 B

y x

y x

P T

P T

A B

Fig.6.18.Structura unui distribuitor cu sertar

b) Distribuitoarele cu sertar cilindric (figura 6.18) sunt folosite mai des

decât cele precedente. Ele sunt concepute pentru game largi de debite şi presiuni. Asigură frecvenţe mari de comutare. Sertarul cilindric 1 are trepte de diametru care separă orificiile practicate în corpul distribuitorului 2. Translaţia sertarului se obţine printr-un semnal hidraulic de comandă furnizat de circuitele x sau y. Astfel, se obţin două poziţii de lucru. Cea mediană este asigurată cu ajutorul arcurilor 3, în absenţa semnalelor de comandă. e.Drosele În cadrul schemelor de acţionare hidrostatică alimentate de o pompă cu debit constant, se poate regla viteza motorului prin introducerea în circuit a unor rezistenţe hidraulice variabile (drosele). Valoarea debitului ce traversează un drosel (figura 6.19) se determină cu formula

pg2SQ Δγ

μ= , (6.14)

91

în care μ este coeficientul de debit specific fantei de trecere; S - suprafaţa liberă a fantei; g - acceleraţia gravitaţională; γ - greutatea specifică a uleiului;

– p

92

Δp = p1 2 este căderea de presiune uleiului la trecerea prin drosel.

În majoritatea cazurilor, reglarea debitului se realizează prin variaţia dimensiunilor fantei, deci a suprafeţei S. Rezistenţa hidraulică este funcţie şi de lungimea canalului de curgere ceea ce conduce la o corecţie corespunzătoare a coeficientului de debit μ.

Fig.6.19.Căderea de presiune pe drosel

p1 p2

Δp

a) b) c) d)

e

Fig.6.20.Forme constructive ale fantei de trecere a uleiului

) f)

g) h)

t

d

dx

x

d2α

x

x

x

x x

x

Din punct de vedere constructiv, droselele se deosebesc după forma fantei de trecere a uleiului: ∗ dreptunghiulară (figurile 6.20,a,f şi h); ∗ triunghiulară (figurile 6.20,b şi f); ∗ sector sau coroană circulară (figurile 6.20,c,g,d şi e). Din punct de vedere cinematic, al mişcării elementului de reglare, droselele se pot grupa în două categorii: ∗ de translaţie (figurile 6.20,e,g şi h); ∗ de rotaţie (figura 6.20,f). f.Supape Supapele sunt elemente de reglare automată care controlează presiunea din sistemul hidrostatic (supape de presiune) sau sensul de curgere a uleiului (supape de sens sau de blocare). Ele pot fi grupate în două mari categorii: ∗ normal închise (n.î., figura 6.21,a); ∗ normal deschise (n.d., figura 6.21,b). Ele pot avea comandă internă (de la canalul de intrare, de la cel de ieşire sau de la ambele) sau comandă externă (de la altă sursă). Elementul activ al supapelor poate fi tip bilă, ventil conic sau plunjer cilindric.

4

b)

e

i

3

2

3

2

1

1

c

e i

h 0

h

d

e i

a)

Fig.6.21.Structura supapelor de presiune: a - normal închisă; b - normal deschisă.

93

În raport cu rolul funcţional, supapele pot fi: de presiune, de deversare, de succesiune, de descărcare, de contrapresiune, de sens unic (figura 6.22).

Supapele de siguranţă sunt montate în scheme hidrostatice alimentate de pompe cu debit variabil şi au drept rol limitarea presiunii de lucru. În cazul unei suprasarcini la motorul hidraulic, supapa se deschide şi lasă să treacă uleiul spre rezervor până când presiunea din sistem scade sub valoarea maximă reglată.

1

2

3

Fig.6.22.Structura supapelor de sens unic (de blocare)

Supapele de deversare sunt necesare în cazul utilizării pompelor cu debit

constant iar reglarea vitezei motoarelor hidraulice se realizează cu ajutorul droselelor. Diferenţa dintre debitul refulat de pompă şi cel necesar motorului va fi deversată la rezervor.

Supapele de sens unic (de reţinere, de contrapresiune) permit trecerea fluidului doar într-un singur sens. Ele se montează pe conducta de aspiraţie sau cea de refulare cu scopul de a evita dezamorsarea pompei sau scurgerea uleiului din motorul hidraulic şi pătrunderea aerului în instalaţie. Montând supapa pe conducta de evacuare din motorul hidraulic, se creează o contrapresiune care îmbunătăţeşte stabilitatea vitezei organului de lucru.

94

7. TESTE DE EVALUARE

1. Care este scopul urmărit atunci când se utilizează un dispozitiv pentru prelucrarea suprafeţei unei piese dintr-un lot?

a) Scad cheltuielile de producţie pentru lotul de piese. b) Creşte productivitatea muncii. c) Creşte timpul de bază pentru prelucrarea suprafeţei. d) Cresc cheltuielile cu retribuţiile personalului muncitor.

2. Ce avantaje se creează prin utilizarea dispozitivelor pentru procese de prelucrare continui?

a) Creşte durabilitatea sculei. b) Scade timpul de bază. c) Scad cheltuielile de fabricaţie pentru lotul de piese. d) Timpul auxiliar va fi inclus în timpul de bază.

3. Care categorie de piese nu pot fi prelucrate utilizând dispozitive cu sisteme de fixare electromagnetice?

a) Cele prelucrate din materiale feromagnetice. b) Cele care au suprafaţa de orientare cu rugozitate mică. c) Cele cu suprafeţe de orientare curbe. d) Cele care au fost călite şi au duritate mare.

4. Care caracteristică de calitate este îndeplinită mai bine în urma utilizării unui dispozitiv?

a) Creşte nivelul de interschimbabilitate al pieselor. b) Scade consumul specific de scule. c) Creşte fiabilitatea maşinii-unelte. d) Creşte nivelul de solicitare psihică a lucrătorului.

95

5. Câte grade de libertate i se iau unei piese de prelucrat la aşezarea pe un plan?

a) Două puncte. b) Trei puncte. c) Patru puncte. d) Nici unul.

6. Cum poate fi orientată o piesă de prelucrat de formă cilindrică (D=100 mm, h=20 mm) pentru a i se prelua cinci grade de libertate?

a) Pe un platou electromagnetic. b) Pe o prismă. c) În universalul strungului. d) Într-o bucşă elastică.

7. Când se foloseşte un bolţ cilindric frezat?

a) Atunci când se orientează o piesă pe un plan. b) Atunci când se preiau două grade de libertate. c) Dacă sunt abateri mici ale suprafeţelor prelucrate anterior. d) Pentru a se evita suprarezemarea. 8. Ce soluţie se adoptă pentru orientarea unei piese în dispozitiv dacă

suprafaţa pe care se realizează această operaţie are abateri mari de la planeitate? a) Se folosesc cât mai multe cepuri de reazem. b) Se utilizează trei cepuri mai mari în diametru. c) Sunt folosite trei cepuri cu suprafaţa de contact cât mai mică. d) Se apelează la un platou electromagnetic.

9. Unei piese trebuie să-i prelucrăm o suprafaţă care este coordonată după trei direcţii. Cum va fi orientată în dispozitiv?

a) Realizăm o bazare completă. b) Îi preluăm trei grade de libertate. c) Realizăm o bazare simplificată. d) Folosim trei cepuri de reazem.

96

10. Care este rolul unui reazem auxiliar cu autoaşezare?

a) Orientează piesa pe o direcţie. b) Asigură orientarea piesei în dispozitiv fără intervenţia lucrătorului. c) Creşte stabilitatea piesei în timpul procesului de aşchiere. d) Reduce timpul auxiliar consumat pentru aşezarea piesei.

11. Care sunt caracteristicile de exploatare ale unei prisme normale? a) Asigură o bază dublă de sprijin. b) Oferă o bază dublă de ghidare. c) Poziţionează într-un plan vertical axa unei suprafeţei cilindrice. d) Permite aşezarea stabilă a unei piesei cilindrice.

12. Care sunt efectele utilizării unui bolţ lung pentru orientarea unei piesei de prelucrat după o suprafaţă cilindrică interioară?

a) Preia cinci grade de libertate. b) Centrează bine piesa faţă de masa maşinii-unelte. c) Asigură o bază dublă de ghidare. d) Creşte stabilitatea piesei în timpul procesului de aşchiere.

13. Câte grade de libertate preia un dispozitiv tip mandrină cu bucşă elastică bilaterală şi reazem axial?

a) Trei grade de libertate. b) Patru grade de libertate. c) Cinci grade de libertate. d) Şase grade de libertate.

14. Care este elementul utilizat pentru transmiterea presiunii în vederea deformării pereţilor subţiri ai dornurilor elastice?

a) Hidroplastul. b) Uleiul mineral. c) Apa distilată. d) Aerul comprimat.

97

15. Care dintre componentele enumerate mai jos este utilizat pentru limitarea forţei maxime pe care o poate dezvoltata un motor hidraulic?

a) Distribuitorul. b) Droselul. c) Pompa. d) Supapa.

16. Care dintre componentele enumerate mai jos este utilizat pentru reglarea vitezei de deplasare a pistonului unui motor hidraulic?

a) Distribuitorul. b) Droselul. c) Pompa cu roţi dinţate. d) Supapa.

17. Care este soluţia pentru reglarea debitului unei pompe cu pistonaşe?

a) Reglarea numărului de pistonaşe axiale. b) Modificarea diametrului camerei de aspiraţie/refulare. c) Reglarea turaţiei motorului electric asincron, care antrenează pompa.d) Modificarea unghiului de înclinare al discului fulant.

18. Cine conectează, alternativ, camerele pistonaşelor axiale ale unei pompe, la conducta de refulare, respectiv, aspiraţie?

a) Un drosel. b) Un distribuitor cu sertar cilindric. c) Un distribuitor plan. d) Două supape de deversare.

19. La care dintre pompele enumerate mai jos nu i se poate regla debitul?

a) Pompa cu pistonaşe axiale şi disc fulant. b) Pompa cu roţi dinţate. c) Pompa cu pistonaşe radiale. d) Pompa cu palete cu simplu efect.

98

20. Care factor poate influenţa negativ funcţionarea unei pompe cu roţi dinţate şi este ameliorat printr-o acţiune de drenaj?

a) Frecarea dintre flancurile dinţilor în angrenare. b) Lichidul strivit între perechile de flancuri din zona de angrenare. c) Frecarea din lagărele pinioanelor pompei. d) Variaţia forţei rezistente aplicată pistonului motorului hidraulic.

21. Care componentă protejează instalaţia de acţionare hidrostatică împotriva dezamorsării?

a) Distribuitorul. b) Supapa de deversare. c) Droselul reglabil. d) Supapa de sens unic.

22. Care element din instalaţiile de acţionare pneumatică nu beneficiază de acţiunea ungătoarelor?

a) Elementele de etanşare piston-cilindru. b) Aerul comprimat. c) Releul de presiune. d) Distribuitorul.

99

Pagină albă din considerente editoriale

100