Ce diaporama a bien été signalé.
Nous utilisons votre profil LinkedIn et vos données d’activité pour vous proposer des publicités personnalisées et pertinentes. Vous pouvez changer vos préférences de publicités à tout moment.

Curs tfp-vlase (1)

6 617 vues

Publié le

tfp

Publié dans : Ingénierie
  • Soyez le premier à commenter

Curs tfp-vlase (1)

  1. 1. 1 PROBLEME GENERALE ALE TEHNOLOGIEI CONSTRUCŢIILOR DE MAŞINI 1.1. Procesul de producţie şi procesul tehnologic Totalitatea activităţilor sau acţiunilor de transformare a materiei prime, materialelor sau semifabricatelor în produse finite formează procesul de producţie. Produsul finit este produsul în faza de livrare către beneficiar - populaţie sau altă întreprindere, în această accepţiune produse finite pot fi: piese, subansambluri, ansambluri, maşini-unelte etc. Principalele activităţi ce se îndeplinesc în cadrul unui proces de producţie sunt: - activităţi de concepţie şi proiectare a produselor, tehnologiei de elaborare a semifabricatelor, de prelucrare mecanică şi a SDV-urilor; - realizarea semifabricatelor în secţii şi ateliere de debitare, turnătorie, forjă, sudare, tratamente termice primare, etc.; - prelucrare mecanică a semifabricatelor în secţii şi ateliere de prelucrări prin aşchiere etc.; - tratamente termice intermediare şi finale, în ateliere de tratamente termochimice; - asamblarea pieselor prelucrate în vederea obţinerii de subansambluri, ansambluri, maşini, utilaje etc., în secţii şi ateliere de montaj (asamblare); - vopsirea pieselor, subansamblurilor, maşinilor în scopul conservării şi obţinerii unui aspect plăcut, în secţii şi ateliere de vopsitorie; - controlul tehnic de calitate intermediar şi final în secţii şi ateliere productive, laboratoare, servicii de control; - activităţi de organizare a producţiei şi a muncii, de întreţinere şi reparare a maşinilor şi utilajelor din secţii şi ateliere; - aprovizionarea cu materii prime, materiale, semifabricate, SDV-uri etc. de către serviciul de aprovizionare; - activităţi de transport în cadrul întreprinderii şi de aprovizionare a locurilor de muncă, desfăşurate de serviciul de transporturi şi depozite; - activităţi financiare şi de contabilitate, analize economice, costuri de producţie, control financiar intern, desfăşurate de serviciul financiar; - activităţi administrative şi sociale, desfăşurate de serviciul administrativ. Se constată din cele prezentate că activităţile din cadrul unui proces de producţie pot fi grupate în: activităţi de cercetare şi proiectare, activităţi de bază, activităţi auxiliare şi de deservire. Diferitele activităţi prin care se realizează procesul de producţie în cadrul compartimentelor întreprinderii se desfăşoară pe locuri de muncă, stabilite pe baza unei anumite diviziuni interne a muncii. Locul de muncă este caracterizat printr-un anumit spaţiu organizat în concordanţă cu diviziunea internă a muncii. Pe un loc de muncă îşi pot desfăşura activitatea unul sau mai mulţi muncitori. Totalitatea activităţilor care realizează o anumită etapă a transformării materiei prime în produs finit formează procesul tehnologic, fiind o parte din procesul de producţie (proces tehnologic de turnare, de sudare, de prelucrări mecanice, de asamblare etc.). 1
  2. 2. 1.2. Structura procesului tehnologic de prelucrări mecanice Procesul tehnologic de prelucrări mecanice face obiectul de studiu al cursului de Tehnologia construcţiilor de maşini şi are structura prezentată în fig. 1.1. Fig. 1.1. Structura procesului tehnologic Operaţia este partea procesului tehnologic care se execută asupra unui semifabricat sau mai multe, care se prelucrează simultan, de către un muncitor sau un grup de muncitori în mod continuu şi la acelaşi loc de muncă. Operaţia reprezintă unitatea de bază în pregătirea tehnologică a fabricaţiei. Aceasta poate să conţină una sau mai multe prinderi ale semifabricatului, cu condiţia de a se păstra continuitatea prelucrărilor. Nu se consideră discontinuitate pauzele dintre schimburi sau pauzele de masă, dacă piesa rămâne pe maşină. Faza activă este partea operaţiei în care se execută, printr-o singură prindere, o suprafaţă sau mai multe suprafeţe simultan cu o sculă (sau complet de scule ce lucrează simultan) şi acelaşi regim de aşchiere. Schimbarea unuia dintre elementele ce caracterizează faza - prinderea, suprafaţa, scula, regimul de aşchiere - implică schimbarea fazei. Prinderea şi desprinderea semifabricatelor sunt tratate ca faze auxiliare sau inactive, care se trec în conţinutul operaţiilor din planurile de operaţii. Acestea sunt importante şi în cazul maşinile-unelte automate, unde participă ca şi fazele tehnologice active la întocmirea port-programelor. Trecerea este o parte a fazei active care se execută la o singură deplasare a sculei în raport cu suprafaţa de prelucrat şi în sensul avansului, fiind elementul cel mai simplu al operaţiei. În funcţie de mărimea adaosului de prelucrare, acesta poate fi îndepărtat într-o singură trecere sau în mai multe. Mânuirea este o parte a fazei care conţine un grup de acţiuni cu o anumită finalitate necesară executării fazei, fără îndepărtare de material (aşchii). Fiind o parte auxiliară, inactivă a fazei tehnologice. Exemple de mânuiri: pornirea sau oprirea maşinii-unelte; apropierea sau retragerea sculei aşchietoare de semifabricat; reglarea cuţitului la cotă; cuplarea sau decuplarea avansului longitudinal sau transversal; controlul dimensiunii obţinute etc. Mişcarea este o parte a mânuirii care constă într-o singură acţiune simplă a muncitorului (mişcarea mâinii până la manetă, prinderea manetei, deplasarea manetei, etc.).. În cazul în care controlul unor dimensiuni se execută de muncitor în mod obligatoriu la toate piesele din lot, mânuirile respective devin faze auxiliare (inactive) şi se trec în structura planului de operaţii sub denumirea de control intermediar. Controlul executat de un alt individ decât cel care prelucrează piesa devine operaţie de control (de exemplu, controlul final). Iată, deci, că un control tehnic poate fi considerat: mânuire, fază auxiliară sau operaţie, în funcţie de condiţiile în care are loc. 2
  3. 3. În proiectarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice prin aşchiere se au în vedere două principii de bază în stabilirea traseului tehnologic: principiul concentrării prelucrărilor şi principiul diferenţierii prelucrărilor. Se adoptă acel principiu care asigură tehnologia optimă din punct de vedere economic. De regulă se aplică principiul concentrării prelucrărilor în cazul producţiei de unicate sau individuală, când se păstrează continuitatea prelucrărilor pe aceeaşi piesă, în cazul producţiei de serie mare şi de masă pe maşini automate, la prelucrarea pieselor mari, indiferent de serie, şi la prelucrarea pe maşini-unelte agregat cu mai multe capete de forţă. În toate aceste situaţii prelucrările se vor face în mai puţine operaţii, fiecare din acestea conţinând mai multe faze. Principiul diferenţierii prelucrărilor se aplică, de regulă, în cazul producţiei de serie pe maşini universale şi specializate, în aceste situaţii vor rezulta mai multe operaţii, fiecare cu mai puţine faze pentru a se păstra reglajul sculelor. Pentru înţelegerea mai bună a acestor noţiuni de bază în întocmirea unui traseu tehnologic se vor prezenta în tabelele 1.1 şi 1.2 două variante tehnologice pentru piesa din fig.1.2. Se constată o concentrare a prelucrărilor la operaţia 2, deoarece se păstrează continuitatea lucrului pe aceeaşi piesă şi la acelaşi loc de muncă. Dacă piesa finită este supusă în exploatare la uzare sau alte solicitări, se mai poate introduce o operaţie de tratament termic înaintea rectificării. Se observă că la strunjirile de finisare şi la rectificare semifabricatul a fost prins între vârfuri, pentru a se asigura concentricitatea tuturor suprafeţelor. Tabelul 1.1. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unei singure bucăţi a piesei din fig. 1.2 Operaţia nr. Denumirea fazelor 1 a) Prinderea barei în dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontală b) Desprinderea barei 2 a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontală la un capăt 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare d2 x (L — /2) 4) Strunjire de degroşare d} x /, b) Desprindere, întoarcere, prindere pe d2 5) Strunjire frontală la cota L 6) Executarea găurii de centrare 7) Strunjire de degroşare d3 x /2 c) Desprindere, orientare şi fixare între vârfuri 8) Strunjire finisare d, x /, cu adaos pentru rectificare 9) Strunjire finisare d2 la gata 10) Stunjire finisare d3 x /2 cu ados pentru rectificare 11) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 12)Teşire 1 x 45° 13) Teşire 1 x 45° 14) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 15) Degajare d4 x 2 16) Degajare d5 x 3 d) Desprinderea semifabricatului 3 a) Prinderea semifabricatului în dispozitivul de frezat 1) Frezat canal pană b) Desprinderea semifabricatului 4 a) Prinderea semifabricatului între vârfuri pe maşina de rectificat 1) Rectificarea dl x /, 2) Rectificarea d3 x 12 b) Desprinderea piesei 5 Control final 3
  4. 4. Tabelul 1.2. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unui lot de 100 de piese din fig. 1.2 Operaţia nr. Denumirea fazelor 1 a) Prinderea barei în dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontală b) Desprinderea barei 2 a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontală la un capăt 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare d2 x (L - /2) 4) Strunjire de degroşare d{ x /, b) Desprinderea semifabricatului 3 a) Prinderea semifabricatului pe d2 1) Strunjire frontală la cota L 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare </3 x /2 b) Desprinderea semifabricatului 4 a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri 1) Strunjire de finisare d{ x /j cu adaos pentru rectificare 2) Strunjire de finisare d2 la gata 3) Stunjire de finisare d$ x /2 cu ados pentru rectificare b) Desprinderea semifabricatului 5 a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri 1) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 2)Teşire 1 x 45° 3) Teşire 1 x 45° 4) Teşire 2 x 45 ° (adâncă 1 ,5 -f adaosul de rectificat) 5) Degajare d4 x 2 6) Degajare d5 x 3 b) Desprinderea semifabricatului 6 a) Prinderea semifabricatului in dispozitivul de frezat 1) Frezat canal pană b) Desprinderea semifabricatului 7 a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri pe maşina de rectificat 1) Rectificarea dl x /, b) Desprinderea semifabricatului 8 a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri pe maşina de rectificat, întoarcere la 180° 1) Rectificarea d$ x /2 b) Desprinderea semifabricatului 9 Control final Fig. 1.2. Arbore 4
  5. 5. 1.3. Aspecte legate de orientarea şi fixarea semifabricatelor În conţinutul operaţiilor procesului tehnologic, pot intra atât faze tehnologice active, cât şi inactive, cum ar fi: prinderea semifabricatului, controlul intermediar, desprinderea semifabricatului etc. Prinderea semifabricatului presupune mai întâi orientarea lui în raport cu traiectoria sculei aşchietoare şi apoi fixarea pentru a se conserva orientarea semifabricatului în timpul prelucrărilor. În cazul pieselor prismatice, orientarea presupune aşezarea şi poziţionarea acestora ca în fig. 1.3,a. La piesele de revoluţie, cu lungimea de prindere mai mare ca diametrul, orientarea se face printr-o dublă ghidare (centrare) şi un sprijin, ca în fig. 1.3,b, iar în cazul pieselor disc (cilindrice scurte), cu înălţimea mai mică ca diametrul, orientarea presupune o aşezare şi o centrare în plan ca în fig. 1.3,c. Pentru realizarea cotei h, la piesa din fig. 1.3,a, se foloseşte o bază de aşezare simbolizată cu simbolul [1], care leagă trei grade de libertate ale piesei (o translaţie şi două rotaţii). În cazul existenţei bazei de aşezare [1], pentru realizarea cotei l1 se foloseşte o bază de ghidare simbolizata cu simbolul [2], care mai leagă două grade de libertate ale piesei (o translaţie şi o rotaţie). În cazul existenţei celor două baze, pentru realizarea cotei l3 se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu simbolul [3], care leagă cel de-al 6-lea grad de liberate al piesei. În fig. 1.3,b, axa piesei este materializată prin folosirea universalului de la strung, simbolizat cu simbolul [1], care leagă patru grade de liberate (două translaţii şi două rotaţii), pentru suprafeţele cilindrice lungi (l>d). Pentru realizarea cotei l se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu simbolul [2], care mai leagă un grad de libertate (translaţia axială). La piesa de tip disc (l<d), din fig. 1.3,c, universalul nu poate prelua decât două grade de libertate, de aceea, la existenţa elementului autocentrant [2] trebuie să se folosească şi o bază de aşezare simbolizată cu simbolul [2]. 1.4. Caracterizarea tipurilor de producţie în construcţia de maşini 1.4.1. Caracterizarea producţiei individuale În cazul producţiei de unicate se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac individual, pe o piesă sau câteva piese; există o nomenclatură variată de piese; se utilizează maşini-unelte şi SDV-uri cu caracter universal; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este redus; documentaţia tehnologică este sumară, la nivelul fişei tehnologice; nu se calculează regimurile de aşchiere (în majoritatea cazurilor se lasă la latitudinea lucrătorului), cu excepţia pieselor de dimensiuni mari şi complexe; normarea timpilor se face prin metoda comparaţiei sau după normative pentru producţie de unicate; se utilizează larg trasarea înaintea prelucrărilor mecanice; reglarea sculelor aşchietoare la cotă se face prin aşchii de probă sau după trasaj; lucrătorii trebuie să aibă calificare ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face pe grupe omogene de maşini; semifabricatele se realizează cu o precizie relativ scăzută, de exemplu turnarea în forme din amestec de formare nepermanente, forjarea liberă, debitarea etc.; realizarea asamblărilor se face prin 5 Fig. 1.3. Orientarea şi fixarea pieselor prismatice, cilindrice lungi şi scurte
  6. 6. metoda ajustărilor. 1.4.2. Caracterizarea producţiilor de serie mică şi serie mijlocie În cazul producţiilor de serie mică şi serie mijlocie se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac pe loturi de piese de acelaşi fel; există o nomenclatură medie de piese; există perspectiva repetării periodice a fabricării aceloraşi piese; se utilizează maşini-unelte şi SDV-uri universale şi specializate; coeficientul de încărcare a maşinilor- unelte este mediu; documentaţia tehnologică este mai amănunţită, la nivelul planurilor de operaţii; regimurile de aşchiere se aleg din normative sau le calculează computerul, utilizând programe adecvate; normarea tehnică a timpilor de prelucrare se face mai exact după normative; trasarea se aplică parţial la seriile mici de produse şi se elimină aproape total la seriile mijlocii; reglarea sculelor la cotă se face prin diferite metode - metoda pieselor de probă, metoda etaloanelor sau a şabloanelor şi metoda trecerilor de probă la seriile mici; calificarea muncitorilor este medie; amplasarea maşinilor-unelte se face pe grupe omogene în general; semifabricatele se realizează cu precizie mai ridicată; realizarea asamblărilor se face prin metoda interschimbabilităţii limitate folosind sortarea sau reglarea de compensare. 1.4.3.Caracterizarea producţiilor de serie mare şi de masă În cazul producţiilor de serie mare şi de masă se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac de regulă în flux tehnologic şi mai puţin pe loturi de piese; există o nomenclatură redusă de produse, în cantităţi foarte mari; fabricarea produselor este neîntreruptă într-un interval mare de timp; se utilizează maşini-unelte specializate, speciale, agregate, linii automate; se utilizează S.D.V.-uri specializate, speciale şi automatizate, complexe; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este ridicat; documentaţia tehnologică este foarte amănunţită la nivelul planurilor de operaţii şi al fişelor de reglare a maşinilor; regimurile de aşchiere se calculează amănunţit, uneori se preferă optimizările, utilizând diverse modele matematice, cu rezolvare pe calculator; normarea tehnică a timpilor se face amănunţit, până la nivelul mânuirilor şi al mişcărilor; trasajul trebuie eliminat total; reglarea sculelor la cotă trebuie să se facă pe cât posibil automat; calificarea muncitorilor poate fi mai scăzută în cazul maşinilor automate, iar a reglorilor trebuie să fie mai ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face de regulă, în flux tehnologic; transportul trebuie sa aibă un grad ridicat de mecanizare şi automatizare; semifabricatele se realizează cu precizii foarte ridicate şi cu adaosuri mici de prelucrare; asamblarea pieselor se face prin metoda interschimbabilităţii totale. 1.5. Tehnologicitatea construcţiei pieselor 1.5.1. Definirea şi importanţa tehnologicităţii construcţiei pieselor Tehnologicitatea este însuşirea construcţiei piesei, ansamblului, maşinii, utilajului sau instalaţiei prin care acestea, fiind eficiente şi sigure în exploatare, se pot executa la volumul de producţie stabilit cu consumuri de materiale şi de muncă minime, deci şi cu costuri scăzute. Minimalizarea importanţei tehnologităţii, ignorarea rolului ei de însuşire de bază a construcţiei produselor tehnice poate duce la mărirea substanţială a volumului de muncă şi a consumului de material necesar fabricării lor şi, în consecinţă, la creşterea cheltuielilor pentru fabricarea acestora. La aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinilor, utilajelor şi instalaţiilor trebuie 6
  7. 7. luate în considerare următoarele elemente principale: - raţionalitatea schemelor tehnologice ale acestora; - raţionalitatea schemelor cinematice; - unificarea (tipizarea, normalizarea, standardizarea) pieselor şi ansamblurilor, a materialelor şi a diverselor elemente constructive ale pieselor, ca filete, module de roţi dinţate, diametre de găuri, canale de pană, caneluri, raze de racordare a suprafeţelor etc., precum şi a preciziei şi rugozităţii suprafeţelor prelucrate; - masa maşinii, utilajului sau instalaţiei şi consumul de material necesar fabricării acestora; - concordanţa formei constructive a pieselor şi, în general, a construcţiei ansamblurilor cu particularităţile diferitelor metode şi procese de fabricare optimă a acestora (inclusiv a semifabricatelor lor). 1.5.2. Indicii tehnico-economici de bază pentru aprecierea tehnologicităţii construcţiei pieselor Aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinii se face cu ajutorul unor indici tehnico-economici absoluţi sau relativi, ca de exemplu: - masa maşinii sau instalaţiei m, în kg, din cadrul mai multor variante cu aceleaşi performanţe tehnico-economice; - gradul de utilizare a materialului η = m/mc, în care mc reprezintă masa materialului consumat pentru fabricarea maşinii; - gradul de unificare a pieselor λp = (nt - nr)/nt , în care nr reprezintă numărul de repere distincte şi nt - numărul total de piese ale maşinii sau instalaţiei; dacă fiecărui reper îi corespunde o singură piesă, atunci nt = nr şi rezultă că λp = 0; - gradul de unificare a diferitelor elemente constructive ale pieselor (diametre de găuri, filete, canale de pană, caneluri etc.) λe = (et- et, d)/et , în care et, d reprezintă numărul de tipodimensiuni unificate ale unui anumit element constructiv şi et - numărul total de elemente constructive de tipul respectiv; de exemplu, dacă la piesele unei maşini-unelte trebuie prelucrate 600 de găuri cu diametre de 60 de valori diferite, atunci gradul de unificare λe = (et- etfd)/et = (600- 60)/600 = 0,9; - gradul de standardizare (normalizare) a pieselor ρ = nps /np în care np este numărul total de piese ale maşinii iar nps - numărul de piese standardizate; - volumul de muncă pentru fabricarea produsului ∑= = n i iTT 1 , în care Ti este norma tehnică de timp pentru fabricarea unei piese oarecare i; n - costul maşinii sau utilajului ∑∑ == += mp n i mi n i pi CCC 11 , în care Cpi este costul unei piese oarecare i din componenţa produsului respectiv, Cmi - costul unei operaţii sau grupe de operaţii de montaj oarecare, i şi nm - numărul total de operaţii sau grupe de operaţii de montaj. Au fost prezentaţi numai o parte din principalii indici de apreciere a tehnologicitaţii construcţiei pieselor. În funcţie de etapa în care se face analiza tehnologicităţii unei construcţii de produs tehnic se folosesc anumiţi indici de apreciere a tehnologicităţii. De exemplu, dacă se face analiza tehnologicităţii înaintea elaborării tehnologiei de fabricaţie, se pot utiliza ca indici gradul de unificare a diferitelor elemente constructive ale pieselor, gradul de repetabilitate a pieselor, gradul de unificare ce a rezultat în faza proiectului tehnic de execuţie. Dacă analiza tehnologicităţii se face după asamblarea produsului, se poate utiliza cel mai complet indice de apreciere a tehnologicităţii, adică costul produsului. 7
  8. 8. Corelarea cât mai completă a construcţiei pieselor şi ansamblurilor cu particularităţile tehnologice ale metodelor şi procedeelor de fabricare a acestora constituie un factor important de realizare a tehnologicităţii construcţiei maşinilor şi utilajelor. Necorelarea construcţiei cu procedeele tehnologice raţionale pentru executarea lor la producţia dată duce la creşterea volumului de muncă pentru fabricarea produsului respectiv şi a consumului de material, în consecinţă a costului acestuia. Corelarea dintre particularităţile metodelor şi procedeelor tehnologice de executare a semifabricatelor şi pieselor de maşini cu construcţiile şi materialele acestora poate fi realizată prin respectarea unor cerinţe tehnologice la proiectarea pieselor şi ansamblurilor respective. Aceasta constituie o problemă foarte complexă şi dificilă, datorită diversităţii particularităţilor tehnologice şi faptului că, uneori, acestea vin în contradicţie cu cerinţele funcţionale ale pieselor (care au rol determinant), precum şi cu unele condiţii specifice în care produsul se va executa. De aceea, de cele mai multe ori, pentru a stabilii varianta constructivă optimă, este necesară analiza tehnico-economică a mai multor variante. Pentru evidenţierea posibilităţii de realizare a acestei corelări se prezintă în continuare numai câteva din multitudinea cerinţelor tehnologice de proiectare a semifabricatelor şi pieselor. 1.5.3. Tehnologicitatea semifabricatelor turnate Semifabricatele şi piesele turnate trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe: - evitarea apariţiei suflurilor datorită ne evacuării gazelor din formă (fig. 1.4); - reducerea volumului de manoperă prin folosirea suprafeţelor plane tangente la suprafeţe cilindrice şi evitarea măririi dimensiunilor de gabarit într-o direcţie; -grosimea pereţilor se determină din condiţiile constructiv- funcţionale ale piesei, proprietăţile tehnologice ale materialului şi tipul procedeului de turnare; -creşterea rigidităţii piesei prin consolidarea pereţilor cu nervuri şi nu prin creşterea grosimii acestora; -trecerea lină de la secţiuni mici ale pereţilor la secţiuni mai mari şi racordarea corectă a pereţilor (fig. 1.5); - evitarea concentraţilor mari de metal în anumite zone ale piesei (fig. 1.6); - evitarea pe cât posibil a utilizării miezurilor. 1.5.4. Tehnologicitatea semifabricatelor forjate şi matriţate Pentru semifabricatele forjate şi matriţate la cald este necesar ca la proiectarea lor să se aibă în vedere unele cerinţe specifice acestor procedee de prelucrare: - se recomandă ca suprafaţa de separaţie să fie plană şi cuprinsă în planul de simetrie al semifabricatului (fig. 1.7), pentru a reduce costul matriţei, uşurează executarea semifabricatului, a debavurării şi centrarea lui în vederea prelucrării prin aşchiere; - piesele perechi - dreapta, stânga - trebuie să aibă forma astfel încât să folosească aceeaşi matriţă şi sa poată fi prelucrate prin aşchiere cu aceleaşi dispozitive; 8 Fig. 1.4. Fig. 1.5. Fig. 1.6. Fig. 1.7. Fig. 1.8.
  9. 9. - construcţia piesei trebuie să permită executarea semifabricatului cu un grad maxim de apropiere de forma şi dimensiunile piesei finite (fig. 1.8); 1.5.5. Tehnologicitatea semifabricatelor sudate Sudabilitatea este o proprietate tehnologică definită prin caracteristicile de comportare la sudare a metalului sau aliajului care să corespundă condiţiilor impuse în exploatare din următoarele trei puncte de vedere: metalurgic, constructiv şi tehnologic. Comportarea metalurgică la sudare se referă la transformările structurale şi schimbările proprietăţilor fizice, chimice şi mecanice ce au loc sub influenţa sudării. Comportarea constructivă la sudare se referă la influenţa configuraţiei geometrice a ansamblului sudat şi a sudurilor asupra rezistenţei la solicitări termice şi corosive. Comportarea tehnologică la sudare se referă la complexitatea condiţiilor tehnologice ce trebuie îndeplinite în fazele de pregătire şi de execuţie a sudării, precum şi în fazele de tratament termic şi prelucrare după sudare. Pentru aprecierea comportării la sudare a unui metal sau aliaj nu există o metodă cantitativă ştiinţifică, pentru aprecierea acesteia existând însă unele prescripţii şi criterii de apreciere. Încercarea care permite evaluarea aproximativă a comportării la sudare este măsurarea durităţii în zona influenţată termic. Fiecare element de aliere conţinut de oţel afectează durificarea sub cordon, de aceea este introdusă noţiunea de carbon echivalent Ce [%], având valori ce depind de elementul de aliere şi de grosimea s a cordonului de sudură. În STAS 7194-79 se prezintă următoarea relaţie de calcul pentru carbonul echivalent: [ ] %0024,0 2 % 13 % 4 % 15 % 5 % 6 % %% s PCuMoNiCrMn CCe ⋅+++++++= (1.1) Se obţine o sudabilitate bună pentru Ce% < 0,45%. Dacă Ce > 0,45, se indică precauţii speciale: preîncălzire, folosirea unor materiale de adaos şi a unor procedee de sudare adecvate etc. De exemplu, dacă se caută să se determine sudabilitatea oţelului OL37 se procedează astfel: se precizează compoziţia chimică: 0,18% C; 0,5% Mn; 0,05% P; 0,05% S; se face calculul pentru s = 2,5 mm şi rezultă Ce% = 0,294% care este mai mic de 0,45%, deci oţelul OL37 are sudabilitate bună necondiţionată. La proiectarea schemelor de sudare trebuie să se respecte anumite reguli de sudare: - evitarea îmbinărilor între piese cu diferenţe mari de secţiune (fig. 1.9); - evitarea deformaţilor produse de tensiunile interne după răcirea cordonului de sudură, prin sudarea pe ambele părţi sau sub o înclinare inversă cu unghiul de deformare; - în cazul îmbinării a doua piese cu un raport al secţiunilor s2/s2 > 1,25, se recurge la subţierea piesei cu secţiunea mai mare către capătul de îmbinare (fig. 1.10); - la sudura de colţ, dacă construcţia nu necesită o precizie şi o rezistenţă ridicată, atunci cea mai economică variantă este cea din fig. 1.11, a, la o rezistenţă mai ridicată a îmbinării fără pretenţii mari de precizie 9 Fig. 1.9. Fig. 1.10. Fig. 1.11.
  10. 10. se alege varianta b, iar dacă se cer atât rezistenţă, cât şi precizia ridicate se alege varianta c, cu condiţia ca acestea să fie acceptate şi de rolul funcţional al îmbinării. În cazul realizării unor construcţii sudate rezistente, atât la solicitări statice, cât şi dinamice, trebuie să se ţină seama de următoarele indicaţii: - conceperea unor construcţii sudate cât mai flexibile pentru a reduce cât mai mult efectul deformaţiilor termice; - evitarea amplasării îmbinărilor sudate în zonele nefavorabile din punctul de vedere al modului de solicitare a construcţiei sudate şi crearea de concentratori de tensiune prin aglomerarea sau intersectarea de cordoane de sudură sau a trecerilor bruşte de la o secţiune la alta; - orientarea elementelor în construcţia sudată astfel încât direcţia forţei de solicitare să coincidă cu direcţia fibrajului de laminare a semifabricatelor care compun îmbinarea; - numărul de treceri pentru formarea cordoanelor de sudură şi mai ales acelora executate pe şantiere să fie cât mai mic; - evitarea îmbinărilor realizate cu cordoane convexe de sudură pentru a reduce concentratori de tensiuni remanente; - realizarea îmbinărilor sudate, pe cât posibil, cu cordoane continue de sudură, chiar dacă condiţiile de rezistenţă a construcţiei nu impun acest lucru; - în cazul sudării unor subansambluri sau ansambluri se va alege ordinea optimă de sudare a elementelor componente pentru ca deformaţiile termice şi tensiunile remanente să fie minime; - în cazul asamblărilor solicitate de forţe orientate perpendicular pe cordonul de sudură se vor folosi, pe cât posibil, numai îmbinări cap la cap. 1.5.6. Tehnologicitatea pieselor sub aspectul prelucrării lor prin aşchiere La prelucrarea pieselor prin aşchiere se impun următoarele condiţii: - numărul de prinderi şi de poziţii ale unei piese în cursul prelucrării să fie minim (fig. 1.12); - accesibilitatea uşoară a sculelor la suprafeţele de prelucrat (1.13); - asigurarea intrării şi ieşirii libere a sculei la prelucrarea diferitelor suprafeţe prin diferite procedee (fig. 1.14); - găurile cu conturul incomplet sau cu axele înclinate faţă de suprafeţele plane de la capete sunt netehnologice (fie. l.15); - trebuie să se evite găurirea pe suprafeţe cu cruste de turnare, sau cu un singur tăiş al burghiului, în astfel de condiţii, burghiul se va uza repede sau se va rupe. La proiectarea pieselor, subansamblurilor şi ansamblurilor trebuie să se ţină seama de concordanţa construcţiei impuse de cerinţele 10 Fig. 1.12. Fig. 1.13. Fig. 1.14. Fig. 1.15.
  11. 11. funcţionale cu particularităţi care permit aplicarea celor mai productive şi eficiente tehnologii de fabricaţie a acestora la volumul de producţie stabilit. 1.6. Baze şi sisteme de baze Prin bază se înţelege elementul geometric al unei piese, de tip plan, linie, punct, care serveşte la stabilirea unor raporturi de poziţie reciprocă cu alte elemente geometrice ale aceleiaşi piese sau ale altor piese conjugate cu piesa dată în cadrul unui ansamblu. Din punctul de vedere al elaborării proceselor tehnologice importanţă au următoarele tipuri de baze: baze de generare, baze de cotare, baze de orientare, baze tehnologice şi baze de reglare. Toate pot fi reale sau fictive. a) Bazele de generare sunt elementele geometrice ale unei piese, de tip plan, linie, punct, care se realizează în cadrul unei operaţii sau faze de prelucrare. Aceste baze au semnificaţie numai pentru o anumită prelucrare. La alte prelucrări, acestea pot deveni baze de cotare, baze de orientare etc. În fig. 1.16, a se prezintă un cilindru la care S reprezintă suprafaţa generată, iar ZZ - baza generată de tip linie, care este bază fictivă. În fig. 1.16, b se prezintă o placă la care S reprezintă suprafaţa generată iar Q – baza generată de tip plan, care este o bază reală. b) Bazele de cotare sunt elementele geometrice ale piesei, de tip plan, linie, punct, în funcţie de care se precizează, prin dimensiuni liniare sau unghiulare, poziţia altor elemente geometrice ale piesei. Din mulţimea bazelor de cotare, anumite baze se disting prin importanţa pe care o au în definirea generală a piesei, ele servind ca baze de cotare pentru alte baze de cotare. De aceea, acestea se numesc baze de cotare principale. De regulă, de la bazele de cotare principale sunt trasate cele mai multe cote. Totalitatea bazelor de cotare care interesează o anumită prelucrare formează sistemul bazelor de cotare pentru acea prelucrare. De exemplu, în fig. 1.17, pentru prelucrarea celor două găuri Φ10 interesează, ca baze de cotare, S2, X1X1 şi X’1X’1. Dar aceste baze de cotare sunt secundare, deoarece, la rândul lor, sunt poziţionate prin cote faţă de axele XX, YY şi ZZ, care sunt baze de cotare principale de tip linie şi care formează în acest caz, un sistem de axe triortogonal. De exemplu, baza de cotare secundară S2 este definită ca poziţie faţă de axa XX prin cota unghiulară de 60°, iar faţă de YY, prin cota liniară de 60mm. În general, bazele de cotare principale sunt ataşate suprafeţelor piesei care au rolul funcţional cel mai important. De exemplu, axa ZZ corespunde cu axa celui mai important alezaj, care se vede şi din desen că are precizia cea mai mare. c) Bazele de orientare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care servesc la orientarea piesei în raport cu scula aşchietoare şi traiectoria mişcării de avans, în procesul generării unor suprafeţe ale piesei. În procesul de orientare, contactul se realizează între suprafeţele de orientare de pe 11 Fig. 1.16. Fig. 1.17.
  12. 12. piesă şi suprafeţele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv sau de pe maşina- unealtă. Bazele de orientare coincid sau nu cu suprafeţele de orientare. Oricum, există o corespondenţă biunivocă între bazele de orientare ce aparţin piesei şi bazele de orientare ce aparţin reazemelor din dispozitiv sau de pe maşina-unealtă. Dacă bazele de orientare de pe piesă coincid cu bazele de cotare de pe piesă, atunci acestea se numesc baze de orientare principale, în cazul unei anumite prelucrări. Aceleaşi baze de orientare îşi pot pierde această calitate la alte prelucrări. Totalitatea bazelor de orientare utilizate în vederea unor anumite prelucrări formează sistemul bazelor de orientare pentru acele prelucrări. De exemplu, pentru prelucrarea celor două găuri Φ10 din fig. 1.17, sistemul bazelor de orientare utilizat conţine bazele: S1 - ca bază de aşezare, de tip plan; ZZ - ca bază de centrare, de tip linie şi S3 - ca bază de sprijin, de tip plan. Se observă, că aceste baze au fost puse în evidenţă cu simbolurile [1], [2] şi, respectiv, [3], numărul bulinelor pline reprezentând numărul de grade de libertate preluate piesei de fiecare bază, Dacă bazele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv coincid cu bazele de cotare care interesează prelucrarea respectivă, atunci prelucrarea se realizează fară erori de orientare. Atunci când acest lucru nu este posibil, eroarea de orientare este dată de variaţia distanţei dintre baza de orientare care aparţine reazemelor şi baza de cotare de pe piesă. d) Bazele tehnologice sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, create în scop tehnologic, în primele operaţii ale procesului tehnologic sau chiar în faza de elaborare a semifabricatului, în vederea utilizării ulterioare a acestora ca baze de orientare pentru restul prelucrărilor. Dacă aceste baze sunt create în procesul de elaborare a semifabricatului, ele au un rol exclusiv tehnologic. De exemplu, bosajele care se prevăd pentru orientarea semifabricatului brut în prima operaţie de prelucrări mecanice, sau adaosurile tehnologice în vederea realizării unor găuri de centrare a căror axă să devină o bază tehnologică pentru celelalte prelucrări. Ulterior, aceste adaosuri tehnologice sunt eliminate, sau nu, în funcţie de rolul funcţional al piesei. Dacă bazele tehnologice de pe piesă coincid cu bazele de cotare, atunci se numesc baze tehnologice principale, în cazul unei anumite prelucrări, dar îşi pot pierde această calitate la alte prelucrări. De aceea, se impune ca în primele operaţii să fie alese şi create acele baze tehnologice care să îndeplinească, la cât mai multe prelucrări, rolul de baze tehnologice principale. Numai aşa se asigură o precizie de prelucrare ridicată a piesei. Totalitatea bazelor tehnologice create în primele operaţii ale procesului tehnologic sau în faza de elaborare a semifabricatului formează sistemul bazelor tehnologice. e) Bazele de reglare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care pot aparţine piesei, dispozitivului sau maşinii-unelte, faţă de care se realizează reglarea sculei aşchietoare la dimensiune. Când aparţin dispozitivului, pot coincide cu bazele de orientare, dacă acestea sunt materializate, sau pot fi independente când bazele de orientare sunt fictive. Astfel, dacă se consideră prelucrarea canalului de pană al piesei reprezentate în fig. 1.18, orientată pe un bolţ de reazem, baza de reglare este axa geometrică a bolţului şi coincide cu baza de orientare din dispozitiv, în această figură se prezintă schema reglării la cotă. Cota de reglare CR se stabileşte de la suprafaţa cilindrică exterioară a bolţului, cu ajutorul unui bloc de cale şi al unui calibru de grosime, numit în producţie lamă spion. Valoarea cotei de reglare se calculează cu relaţia 12 Fig. 1.18.
  13. 13. CR= db/2 + B + s, (1.3) în care: db este diametrul bolţului; B - dimensiunea blocului de cale; s - grosimea lamei spion. Un exemplu de bază de reglare care nu coincide cu baza de orientare este prezentat în fig. 1.19. Baza de orientare, raportată cotei A, care defineşte poziţia găurii de diametrul d, este vârful V al suprafeţei conice a dornului. Cum acesta este un punct fictiv, nu poate servi direct la reglarea sculei pe direcţia cotei A şi, de aceea, se consideră bază de reglare suprafaţa plană BR. Pentru a se putea realiza precizia de prelucrare cerută trebuie cunoscută foarte bine poziţia bazelor de reglare faţă de bazele de orientare, pentru a putea stabili cu maximă precizie valoarea cotei de reglare CR. În activitatea de proiectare a dispozitivelor trebuie să se acorde o atenţie deosebită stabilirii bazelor de reglare, mai ales în cazurile în care bazele de orientare nu pot servi şi pentru reglare, fie din cauza caracterului lor fictiv, fie din cauza inaccesibilităţii sculei la locurile de contact cu elementele materiale ale acestor baze. Dacă baza de reglare a sculei va fi BR, atunci cota A se va realiza cu erori de prelucrare mai mici sau mai mari, datorită câmpului de toleranţă de la alezajul conic al piesei din lotul de fabricaţie. Dacă aceste erori vor fi mai mari decât toleranta TA, atunci reglarea sculei se va face de la baza de cotare a piesei pentru fiecare reper în parte, în cazul producţiilor suficient de mari, se poate reproiecta dispozitivul astfel încât baza de cotare să coincidă cu baza de reglare, utilizând un dorn conic mobil. Analiza statistică a preciziei de reglare dă posibilitatea cunoaşterii procedurii de urmat, pentru ca reglarea maşinilor-unelte să fie corespunzătoare, în acest scop trebuie să se studieze stabilitatea procesului tehnologic cu depistarea cauzelor care provoacă perturbarea, pe de o parte, şi precizia de prelucrare care se poate realiza, pe de altă parte. Aplicarea metodei de analiză statistică are importanţă mai ales la producţiile de serie mare şi de masă, unde prelucrarea se face în special pe maşini reglate (automate, semiautomate). Prima problemă de cunoaştere a stabilităţii procesului tehnologic se rezolvă prin determinarea caracterului distribuţiei dimensiunilor unui lot de piese prelucrat în aceleaşi condiţii. Compararea distribuţiei reale cu cea normală dă posibilitatea să se constate abaterile cauzate de anumiţi factori care intervin în procesul de prelucrare şi luarea măsurilor de diminuare a acestor abateri. A doua problemă, a preciziei de prelucrare, depinde de rezolvarea primei, deoarece prin determinarea gradului de dispersie se poate cunoaşte care este precizia ce se va putea realiza prin procesul tehnologic ales. 2 CLASIFICAREA PIESELOR, PROCESUL TEHNOLOGIC TIP ŞI ALEGEREA SEMIFABRICATELOR 2.1. Clasificarea pieselor şi procesul tehnologic tip La baza clasificării pieselor stau trei factori determinanţi: dimensiunile pieselor, forma lor şi procesul de prelucrare a acestora. O prima împărţire a pieselor se face în clase, prin clasă înţelegându-se grupele similare ca formă şi tehnologie de execuţie. Nu întotdeauna similitudinea formelor pieselor determină şi similitudinea proceselor tehnologice de fabricaţie a acestora, uneori piese diferite ca formă exterioară pot avea procese tehnologice de fabricaţie similare. Împărţirea pieselor în 13 Fig. 1.19.
  14. 14. clase trebuie să ţină seama mai ales de similitudinea procesului de prelucrare pe tipuri de utilaje identice. În cadrul unei clase, piesele se pot împărţi în mai multe tipuri în funcţie de complexitatea formei. Fiecărei clase îi este specific un proces tehnologic tip, aşa cum se va prezenta în continuare. A) Procesul tehnologic tip pentru carcase se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate sau sudate în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea uneia sau a două suprafeţe de arie maximă, ca baze tehnologice; b) prelucrarea a două găuri precise pe suprafaţa de bază prelucrată; c) prelucrarea de degroşare a celorlalte suprafeţe mari ale piesei; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor mai mici; e) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale la care se impune acest lucru; f) prelucrarea găurilor de degroşare şi finisare; g) prelucrarea filetelor; h) încercarea hidraulică a piesei, unde este cazul; i) tratamentul termic, dacă este cazul; j) prelucrările de netezire a suprafeţelor cu precizie ridicată; k) controlul final. La carcasele de dimensiuni mari se preferă o concentrare a prelucrărilor în mai puţine operaţii, pentru a elimina problemele de ridicat şi transport şi de depozitare. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa carcaselor se împarte în piese mari cu dimensiunea de gabarit lmax > 700 mm şi masa m >40 kg; piese mijlocii cu lmax = (700...360) mm şi m = (40... 10) kg; piese mici cu lmax = (360... 150) mm şi m = (10...2) kg; piese mărunte cu ltmx < 150 mm şi m < 2 kg. B) Procesul tehnologic tip pentru tije rotunde (arbori) se execută, de obicei, pe semifabricate din bară sau ţeava, semifabricate matriţate şi uneori turnate, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea feţelor frontale şi a găurilor de centrare ca baze tehnologice; b) prelucrarea fusurilor, ca baze tehnologice; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor de la un capăt; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor de la celălalt capăt; e) prelucrarea de finisare, între vârfuri, a suprafeţelor principale; f) prelucrarea canalelor, canelurilor; g) prelucrarea filetelor sau a altor suprafeţe profilate; h) tratament termic pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice; i) rectificarea găurilor de centrare; j) rectificarea fusurilor şi a altor suprafeţe principale; k) echilibrarea, dacă este cazul; l) prelucrările de netezire, unde este cazul; m) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor rotunde se împarte în: piese mari cu lmax > 800 mm şi m > 10 kg; piese mijlocii cu ltnax = (800...250) mm şi m - (10...3) kg; piese mici cu ltnax = (250... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax < 100 mm şi m < 0,8 kg. C) Procesul tehnologic tip pentru cilindrii cavi (bucşe) se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din ţeava, tablă sau platbandă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe cilindrice exterioare sau interioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a suprafeţelor interioare de degroşare; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor cilindrice exterioare; d) prelucrarea de finisare a suprafeţelor cilindrice interioare principale; e) prelucrarea de finisare între vârfuri a suprafeţelor cilindrice exterioare, principale; i) executarea operaţiilor secundare; g) tratament termic; h) prelucrarea de netezire a suprafeţelor de precizie ridicată (rectificare fină, honuire, lepuire etc.); l) control final. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa cilindrilor cavi se împarte în: piese mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D - (400... 150) mm şi m = (30...2) kg; piese mici cu D = (150...70) mm şi m = (2...0,7) kg; piese mărunte cu D < 70 mm şi m < 0,7 kg. D) Procesul tehnologic tip pentru discuri se realizează, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald sau la rece, din bară sau ţeava, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe cilindrice exterioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a suprafeţelor cilindrice exterioare şi interioare, dacă este cazul; c) prelucrarea suprafeţelor profilate; d) executarea operaţiilor 14
  15. 15. secundare; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cilindrice interioare şi exterioare, de precizie ridicată; g) prelucrările de netezire la suprafeţele profilate de precizie ridicată; h) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa discurilor se împarte în: piese mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D = = (400...200) mm şi cu m = (30...6) kg; piese mici cu D = (200... 100) mm şi m = (6.. ..1) kg; piese mărunte cu D < 100 mm şi m < l kg. E) Procesul tehnologic tip pentru tije nerotunde (pârghii) se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald, stanţate din tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea capului tijei şi a unei găuri, ca baze tehnologice; b) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor secundare; d) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale; e) prelucrarea găurilor; f) tratament termic; g) prelucrarea de netezire a găurilor de precizie ridicată şi a feţelor lor frontale; h) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor nerotunde se împarte în: piese mari cu lmax > 800 mm şi m > 20 kg; piese mijlocii cu lmax = (800...300) mm şi m = (20...3) kg; piese mici cu lmax = (300... 150) mm şi m = (3...1) kg; piese mărunte cu lmax < 150 mm şi m < l kg. F) Procesul tehnologic tip pentru piese mici de formă complexă se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din bară laminată sau din tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea tuturor suprafeţelor de revoluţie pe strunguri revolver semiautomate sau automate; b) prelucrarea tuturor suprafeţelor plane şi profilate pe maşini de frezat mici, de sculărie; c) prelucrarea tuturor găurilor pe maşini de găurit; d) prelucrarea filetelor pe maşini de filetat; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cu precizie ridicată; g) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa pieselor mici de formă complexă se împarte în: piese mici cu lmax = (200... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax < 100 mm şi m < 0,8 kg. G) Procesul tehnologic tip pentru piese de fixare se realizează, de obicei, pe semifabricate din bară sau din colaci de sârmă, în următoarea ordine aproximativă: a) executarea operaţiilor principale pe strunguri semiautomate şi automate; b) refularea la rece sau rularea filetului; c) operaţiile de frezare a şliţurilor sau a profilurilor de cheie; d) prelucrarea filetelor prin aşchiere; e) calibrarea filetelor de precizie ridicată; f) controlul final. Clasa pieselor de fixare cuprinde numai piese mărunte cu lmax < 150 mm, d < 50 mm şi m < 0,8 kg. Tehnologia de fabricaţie a unor piese de fixare mai mari este mai apropiată de tehnologia de execuţie a pieselor din clasa tije rotunde sau cilindri cavi. În funcţie de dimensiunile, forma şi volumul de fabricaţie, schema prelucrărilor prezentată poate suferi modificări. 2.2. Consideraţii privind alegerea semifabricatelor Alegerea corectă, raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a semifabricatului este una dintre condiţiile principale care determină eficienţa procesului tehnologic în ansamblu. Un semifabricat se poate realiza, în general, prin mai multe metode şi procedee diferite ca volum de muncă şi cost de fabricaţie. Costul semifabricatului, fiind parte componentă din costul piesei finite, se impune o analiză atentă şi o alegere raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a acestuia. La alegerea semifabricatului se impune luarea în considerare a costului cumulat al elaborării semifabricatului şi al prelucrării mecanice, realizarea unui calcul economic justificativ. Factorii care determină alegerea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului sunt: materialul impus piesei, forma şi dimensiunile piesei, tipul producţiei, 15
  16. 16. precizia necesară, volumul de muncă necesar, costul prelucrărilor mecanice, utilajele existente sau posibil de procurat. Metodele mai importante de elaborare a semifabricatelor sunt: turnarea, deformarea la cald (forjarea liberă şi matriţarea), deformarea la rece, laminarea, sudarea. Fiecare metodă menţionată se poate realiza prin mai multe procedee, astfel: - turnarea se poate realiza în forme din amestec de formare obişnuit realizate manual sau mecanizat; în forme permanente, cu modele fuzibile etc; - deformarea la cald se poate realiza prin forjare liberă, matriţare de profilare, matriţare etc.; - deformarea la rece se poate realiza prin: ştanţare, îndoire, ambutisare, fasonare, presare volumică etc. Pentru alegerea metodelor de elaborare a semifabricatului se fac următoarele recomandări: - piesele cu formă complexă care nu sunt supuse unor sarcini cu şoc sau la solicitări mari se execută, de regulă, din semifabricate turnate din fontă cenuşie; - piesele cu configuraţie complexă care lucrează în condiţii grele şi suportă sarcini mari se execută din semifabricate turnate din oţel; - piesele care nu au configuraţie complicată şi necesită un fibraj bun sub aspectul continuităţii, omogenităţii etc. se recomandă a se executa din semifabricate forjate sau matriţate (producţia de serie şi de masă); - piesele cu formă complexă din aliaje neferoase (aluminiu, zinc, magneziu) în producţia de serie mare sau de masă, se recomandă să se toarne în forme metalice; - piesele de dimensiuni relativ mici şi configuraţie simplă şi care nu prezintă diferenţe mari între secţiunile transversale se pot executa din semifabricate laminate. Caracterizarea fiecărui procedeu de obţinere a semifabricatelor este prezentată amănunţit în diverse lucrări de specialitate. Se pot alege două sau trei procedee care îndeplinesc condiţiile de precizie, rugozitate, gabarit, masă şi serie de fabricaţie, se pot calcula cheltuielile pentru obţinerea semifabricatului şi cu prelucrările mecanice de degroşare, considerând că, la finisare, manopera este aceeaşi, indiferent de procedeul de obţinere a semifabricatului. În acest sens se pot utiliza următoarele relaţii de calcul: - pentru costul unui semifabricat laminat, )1001(111 RsTCmC ml ++= (2.1) - pentru costul unui semifabricat forjat liber, )1001()1001( 2122 RsTRCCmC fml ++++= (2.2) - pentru costul unui semifabricat matriţat, )1001(/)1001( 3133 RsTnPRCCmC mml +++++= (2.3) - pentru costul unui semifabricat turnat, )1001(/)1001( 4244 RsTnPRSCmC ml +++++= (2.4) în care: m1, m2, m3 sunt masele de laminat, în kg; m4 - masa de metal lichid, în kg; Cml - costul unui kg de laminat, în lei/kg; Cl - costul unui kg de metal lichid, în lei/kg; s - salariul muncitorului, în lei/oră; T1 , T2, T3 , T4 - timpii consumaţi la prelucrările de degroşare, în ore; R - regia secţiei de prelucrări mecanice, în % (R = 150% ... 200%); Cf - costul operaţiilor de forjare, în lei; R1 - regia secţiei de forjă, în % (R1 = 200% ... 300%); Cm - costul operaţiilor de matriţare, în lei; P - preţul matriţei, în lei; n - numărul de piese executate până la deteriorarea matriţei sau volumul de producţie, dacă acesta este mai mic; S - suma cheltuielilor cu turnarea, în lei; R2 - regia secţiei de turnare, în % (R2 = 250% ... 350%); Pm - preţul modelelor şi cutiilor de miezuri, în lei. 16
  17. 17. 3 PRECIZIA DE PRELUCRARE 3.1. Noţiuni ce definesc precizia prescrisă şi precizia de prelucrare Ansamblul condiţiilor tehnice din desenul de execuţie, prevăzute de proiectant, defineşte precizia prescrisă piesei, întrucât această precizie este prescrisă în faza de proiectare a piesei, în funcţie de condiţiile funcţionale ale acesteia, se mai numeşte şi precizie funcţională. Piesa din desenul de execuţie, cu dimensiunile medii prescrise, reprezintă modelul ideal sau teoretic. Realizarea exactă în practică a acestui model ideal nu este posibilă datorită unor factori de influenţă ai sistemului tehnologic. Prin sistem tehnologic se înţelege un complex de elemente care concură la realizarea unei prelucrări de o anumită natură asupra unui semifabricat (fig. 3.1). În cazul cel mai general, un sistem tehnologic, pentru domeniul prelucrărilor mecanice (fig. 3.1) se compune din: maşina unealtă MU, pe care se execută prelucrarea; semifabricatul SF, asupra căruia se execută prelucrarea; scula aşchietoare SC care execută aşchierea; dispozitivul de prindere a semifabricatului DPSF; dispozitivul de prindere a sculei DPSC. Rezultatele prelucrării se apreciază cu ajutorul unui mijloc de măsurare MM. În general, mijlocul de măsurare este manevrat de către operatorul uman, dar există tendinţa de includere a mijlocului de măsurare în sistemul tehnologic (cazul controlului activ). Dimensiunea rezultată în procesul de prelucrare şi pusă în evidenţă prin măsurare poartă numele de dimensiune efectivă. Gradul de concordanţă între piesa ideală (teoretică) de pe desenul de execuţie şi piesa cu profil efectiv defineşte precizia de prelucrare. Proiectantul prescrie precizia de prelucrare în raport cu rolul funcţional al piesei, iar tehnologul trebuie să respecte aceste prescrieri, atât în procesul tehnologic, cât şi în fabricaţie. Trebuie să se evite cu orice preţ acordarea de precizii nejustificate din punct de vedere funcţional, care conduc, în unele cazuri, la creşteri foarte mari ale costurilor de fabricaţie. Cu cât tolerantele sunt mai mici, deci precizia mai ridicată, cu atât costurile sunt mai mari (fig. 3.2). Trebuie evitată în acest sens, mai ales zona A-B, în care, la variaţii mici ale tolerantelor, rezultă creşteri foarte mari ale costurilor de fabricaţie. În concluzie, proiectantul trebuie să prescrie precizii cât mai scăzute, (tolerante cât mai mari), până la limita rezolvării condiţiilor tehnice cerute de rolul funcţional al piesei în ansamblu. În construcţia de maşini, precizia de prelucrare se referă la: precizia dimensională, precizia de forma şi precizia de poziţie relativă a suprafeţelor. Toate aceste precizii sunt standardizate ca valori şi simboluri de reprezentare. 3.2. Definirea erorilor de prelucrare şi clasificarea acestora 17 Fig. 3.1. Fig. 3.2.
  18. 18. Prin eroare de prelucrare totală se înţelege diferenţa dintre valoarea efectivă şi cea ideală (teoretică), prescrisă, a parametrului considerat: dimensiune, formă sau poziţie a suprafeţei. Precizia de prelucrare este influenţată de o serie de tipuri de erori: erori de orientare a semifabricatelor sau a sculelor, erori de fixare, erori de reglare, erori de prelucrare rezultate din procesul de aşchiere, erori de măsurare etc. Calculul analitic al erorii de prelucrare totale se va prezenta după analiza tuturor factorilor care influenţează precizia de prelucrare. Pentru ca piesa prelucrată să se încadreze în condiţiile de precizie impuse, trebuie să fie îndeplinită condiţia TT ≤ε (3.1) în care T este toleranta piesei la cota ce se realizează prin prelucrare, iar εT - eroarea de prelucrare totală. Erorile de orientare sunt notate cu εo şi sunt cauzate de lipsa coincidenţei bazelor de orientare cu cele de cotare. Valoarea acestor erori corespunde cu valoarea variaţiei bazelor de cotare, în raport cu cele de orientare, determinată pe direcţia de măsurare. Erorile de orientare reale pot fi liniare sau unghiulare. Erorile liniare pot fi determinate pe baza teoriei lanţurilor de dimensiuni, după cum urmează: - se identifică elementul fix (baza de orientare) a dimensiunii pentru care se face calculul de erori; - se stabileşte cota de reglare CR unind elementul fix cu suprafaţa de prelucrare; - se formează un lanţ de dimensiuni în care intră în mod obligatoriu cota de reglare şi dimensiunea pentru care se face calculul de erori; lanţul porneşte de la elementul fix şi se închide în acelaşi loc; - se explicitează dimensiunea de calcul L ca o funcţie de restul elementelor din lanţ, adică ∑ − = == 1 1 )( n i illL ϕ (3.2) în care n este numărul elementelor care compun lanţul; - pornind de la relaţia (3.2), se poate trece la o altă funcţie în care intră abaterile dimensiunilor din care este constituit lanţul, ∑ − = ∆=∆=∆ 1 1 )( n i illL ϕ (3.3) cu observaţia că ΔCR = 0 (CR - cota de reglare), deoarece aceasta nu variază de la o piesă la alta pentru acelaşi lanţ de dimensiuni; - în relaţia (3.3) se pot înlocui variaţiile dimensiunilor cu toleranţele prescrise, obţinându-se ∑ − = == 1 1 )()( n i lilor TTL ϕε (3.4) - cunoscând că, în acelaşi timp, într-un lanţ de dimensiuni, nu toate elementele intră cu valori extreme, este mai corect să se facă o însumare probabilistică (pătratică) de forma 2 1 1 )()( ∑ − = = n i lior TLε (3.5) Pentru toate condiţiile determinate, erorile de orientare reale obţinute prin calcul trebuie să fie mai mici decât cele admisibile, adică 18
  19. 19. )()( LoaLor εε < (3.6) Se consideră în proiectarea de dispozitive o valoare medie acoperitoare pentru eroarea admisă 3)( L Loa T =ε (3.7) Pentru elucidarea noţiunilor teoretice prezentate se va da în continuare un exemplu de prelucrare. în fîg. 3.3 se prezintă frezarea cilindrico-frontălă în vederea obţinerii cotelor a şi b. Se observă că realizarea cotei a = 20-0,06 se face fără erori de orientare, deoarece baza de orientare B (bază de ghidare) coincide cu baza de cotare (de măsurare), în toate aceste situaţii prelucrarea se face fără erori de orientare. Cota b = 20-0,06 se realizează cu erori de orientare, deoarece baza de orientare A (baza de aşezare) nu mai coincide cu baza de măsurare C. În acest caz se formează lanţul de dimensiuni după direcţia h conform metodologiei prezentate mai înainte, CR+ b = h (3.8) unde CR este cota de reglare şi uneşte întotdeauna baza de orientare de suprafaţa care se prelucrează pe direcţia considerată. Conform cu relaţiile (3.3) şi (3.4), se obţine RChb ∆−∆=∆ (3.9) adică eroarea de orientare reală pentru cota b va fi ( )02,0)( =∆== Rhbor CmmTε (3.10) iar orientarea admisibilă mmTbboa 02,0306,03)( ===ε (3.11) Deci oaor εε > (3.12) Măsuri ce pot fi luate pentru a evita rebuturile: Se schimbă baza de orientare A cu C. în această situaţie, dispozitivul de orientare şi fixare se complică, având strângerea de jos în sus (fig. 3.4). Se modifică tehnologia de prelucrări mecanice, introducându-se o prelucrare în plus pentru realizarea cotei h mai precis, de exemplu h = 40-0,018. În acest caz eroarea reală de orientare devine mmThbor 018,0)( ==ε (3.13) Deci mmboabor 02,0)()( =<εε (3.14) Şi această situaţie scumpeşte prelucrarea, deoarece se introduce în plus o prelucrare de precizie (rectificare). De la caz la caz se vor face calcule economice pentru varianta optimă. Cu cât volumul de produse este mai mare, cu atât devine mai rentabilă prima metodă, deoarece dispozitivul îşi va transmite asupra costului piesei o cotă de amortizare mai mică. Erorile de fixare (strângere) sunt notate cu εf, şi sunt cauzate de deformaţiile elastice ale semifabricatului datorită forţelor de strângere a acestuia în dispozitiv sau pe masa maşinii-unelte. Forţele de strângere trebuie să asigure imobilizarea semifabricatului în timpul prelucrării şi valoarea lor diferă în funcţie de mărimea forţelor de aşchiere şi a forţelor de inerţie care apar în timpul mişcării piesei, a momentelor etc. La prelucrările de degroşare, forţele de fixare sunt mult mai mari decât la prelucrările de finisare. Strângerea semifabricatelor rigide, în cazul fixării unor semifabricate cu o rigiditate ridicată, erorile de fixare se datorează, în principal, deformaţiilor de contact între suprafeţele 19 Fig. 3.4. Fig. 3.3.
  20. 20. semifabricatelor şi cele ale reazemelor dispozitivelor sau maşinilor-unelte. Aceste deformaţii provoacă deplasări ale semifabricatelor în raport cu sistemul de orientare (fig. 3.5). Mai întâi se aplică o strângere de reglare SR până se asigură contactul semifabricatului cu cele două cepuri din peretele lateral al dispozitivului. După aceea se aplică forţa de strângere principală S. Dacă strângerea se face manual, valoarea forţei va varia în limite largi de la o piesă la alta. Datorită acestor variaţii, în cadrul unui lot de piese vor rezulta două deformaţii elastice de contact limite: f1 şi f2 . După procesul de prelucrare şi înlăturarea forţei de strângere, se produce o revenire a deformaţiilor elastice, conform legii lui Hooke (σ = ε E). Astfel se produce o deplasare a suprafeţei prelucrate faţă de baza de măsurare, după direcţia forţei de strângere. Această deplasare reprezintă eroarea de fixare (strângere). Când forţele de strângere sunt variabile, se obţin erori de fixare variabile calculate cu relaţia ( ) αε cosminmax fffv −= (3.15) în care fmax şi fmin reprezintă deplasările maxime şi, respectiv, minime ale bazei de rezemare şi α - unghiul dintre direcţia deplasării şi direcţia dimensiunii realizate. Astfel, în fig. 3.5, se observă că, pentru cota a, unghiul α = 0° şi deci există eroarea de fixare efv = fmax - fmin . Pentru realizarea cotei b, unghiul α = 90° şi deci eroarea efv= 0. Pe baza cercetărilor experimentale a rezultat că dependenţa dintre deformările de contact şi forţele de strângere prezintă o caracteristică neliniară şi se poate exprima global cu relaţia f=C Sn (3.16) în care C este o constantă a materialului semifabricatului, S - forţa de strângere care se închide prin baza de rezemare iar n un exponent subunitar. Legea de variaţie a deformaţiilor de contact în funcţie de forţa de strângere este reprezentată în fig. 3.6. Din studiul diagramei se constată că, la începutul încărcării, pentru variaţii mici ale forţelor de strângere se obţin deformaţii relativ mari, iar în zona III, pentru variaţii destul de mari ale forţelor, se obţin variaţii mici ale deformaţiilor. Forţele de strângere trebuie să aibă astfel de valori încât să asigure păstrarea orientării semifabricatului în tot timpul prelucrării. Dacă se are în vedere că la forţe de strângere maxime corespund deformaţii maxime şi invers, relaţia (3.15) devine ( ) αε cosminmax nn fv SSC −= (3.17) Din studiul acesteia se constată că mărimea erorii provocate de variaţia forţei de strângere poate fi micşorată sau anulată (Snmx = Smin = Sctn). Astfel, dacă se folosesc sisteme mecanizate de strângere cu fluid sub presiune, la care mărimea forţei de strângere S este practic constantă, rezultă efv ≈ 0. Toate calculele s-au făcut în ipoteza că semifabricatele sunt perfect omogene, iar asperităţile de contact sunt uniforme. Există, în aceste condiţii, şi o eroare de fixare constantă la forţe constante, dar aceasta poate fi eliminată prin modificarea cotei de reglare a sculei cu cantitatea corespunzătoare. Strângerea semifabricatelor insuficient de rigide (cu pereţi subţiri, uşor deformabili), 20 Fig. 3.5. Fig. 3.6.
  21. 21. în afara deformaţiilor de contact, apar deformaţii în anumite porţiuni sau în ansamblul semifabricatelor (fig. 3.7). După prelucrare, o dată cu îndepărtarea forţelor de strângere, revenirea elastică este importantă, ceea ce provoacă abateri de la forma geometrică şi uneori şi de la poziţia reciprocă. Aceste deformaţii în punctele de strângere devin erori preponderente în raport cu restul erorilor de prelucrare. Din această cauză se impune o atenţie sporită la determinarea mărimii forţelor de strângere, la modul de distribuire şi de aplicare a acestora. Erorile de reglare sunt notate cu εr , şi sunt datorate, în principal, reglării necorespunzătoare a poziţiei sculei şi a curselor de lucru ale organelor principale ale maşinii- unelte şi depind de metoda folosită (reglarea după trasaj, reglarea prin treceri sau aşchii de probă, reglarea după piese etalon etc.), de mijloacele utilizate în cadrul reglării şi de priceperea şi conştiinciozitatea reglorului. Erorile de prelucrare sunt notate cu εpa , apar în mod nemijlocit în timpul procesului de aşchiere şi sunt datorate mai multor factori de influenţă din sistemul tehnologic, care vor fi analizaţi ulterior. Erorile de măsurare sunt notate cu εm, şi reprezintă diferenţa dintre valoarea reală şi cea rezultată la măsurare a parametrului considerat (dimensiune, formă, poziţie) şi sunt determinate de metoda şi mijloacele tehnice folosite la măsurarea piesei, precum şi de priceperea şi atenţia persoanei care efectuează măsurarea. În funcţie de caracterul şi modul de manifestare, erorile de prelucrare pot fi: sistematice, grosolane şi întâmplătoare. Erorile sistematice sunt acele erori la care mărimea şi semnul sunt date de legi bine determinate; cauzele apariţiei lor se pot cunoaşte, permiţând luarea de măsuri pentru atenuare sau eliminare. Aceste erori pot fi: - fixe, de exemplu erori de reglare la zero a micrometrelor; - variabile progresiv, de exemplu erori provocate de uzura sculei aşchietoare; - variabile periodic, de exemplu erorile de măsurare la un aparat la care centrul de rotaţie al acului indicator este excentric faţă de centrul cadranului. Cauzele erorilor sistematice pot fi depistate, în general, cu uşurinţă şi eliminate parţial sau total. Când aceste cauze sunt greu de înlăturat, se poate dirija procesul de prelucrare şi controlul astfel încât să se evite rebuturile. Erorile grosolane sunt erorile care provin din cauza neatenţiei sau a calificării necorespunzătoare a lucrătorului. Se pot da următoarele exemple: - măsurarea diametrelor unor alezaje cu un şubler de exterior şi citirea pe şubler fără să se adauge dimensiunea fălcilor de 10 mm; - citirea incorectă a desenului de execuţie, a indicaţiei unui aparat etc. Erorile grosolane se datorează executantului sau alegerii greşite a metodei de prelucrare sau de control. Aceste erori se pot evita prin ridicarea calificării şi o atenţie corespunzătoare. Erorile întâmplătoare sunt acele erori a căror mărime şi semn sunt variabile întâmplător de la o piesă la alta iar cauzele, de regulă, nu pot fi cunoscute anticipat pentru a se acţiona în vederea eliminării lor. De aceea, aceste erori sunt considerate cele mai periculoase. Exemple de cauze ascunse care conduc la astfel de erori pot fi: - neomogenitatea materialului din care este elaborat semifabricatul (durităţi diferite 21 Fig. 3.7.
  22. 22. în masa materialului, sufluri, carburi etc.); - imprecizia geometrică a semifabricatelor; - tensiunile interne ale semifabricatelor sau rezultate în urma prelucrărilor mecanice de degroşare etc. Influenţa comună a erorilor întâmplătoare asupra preciziei de prelucrare se poate determina pe baza calcului probabilităţii şi al statisticii matematice. 3.3. Factori care influenţează precizia prelucrării mecanice În vederea cuprinderii mai complexe a factorilor de influenţă asupra preciziei de prelucrare se pleacă de la elementele care compun sistemul tehnologic. Influenţa maşinii - unelte se manifestă ca factor de influenţă asupra preciziei de prelucrare, pe de o parte în stare statică (neîncărcată) şi, pe de altă parte, în stare de funcţionare (încărcată). În stare statică, factorii principali sunt: imprecizia lanţurilor cinematice; imprecizia geometrică a maşinii-unelte; uzura maşinii-unelte (cuple cinematice, ghidaje, pene de reglare etc.); aşezarea necorespunzătoare a maşinii-unelte pe fundaţie; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne; influenţe termice externe (razele solare, variaţii ale temperaturii mediului ambiant). În stare de funcţionare, factorii principali sunt: deformaţii elastice în funcţie de rigiditatea maşinii-unelte, a forţelor şi momentelor de aşchiere; deformaţii termice în timpul funcţionării; vibraţii datorate neechilibrării sau dispunerii excentrice a unor arbori; reglaje necorespunzătoare. Influenţa dispozitivelor de prindere a semifabricatelor şi dispozitivelor de prindere a sculelor aşchietoare se manifestă prin următori factorii: orientarea şi fixarea necorespunzătoare a dispozitivelor pe maşina-unealtă; schemele de orientare şi fixare a semifabricatelor după care s-au construit dispozitivele greşite; uzura elementelor de reazem din dispozitive; manevrarea necorespunzătoare; deformaţii elastice în timpul prelucrării; vibraţii datorate unor rigidităţi necorespunzătoare şi neechilibrări. Influenţa sculelor aşchietoare se manifestă prin: proiectarea şi execuţia necorespunzătoare; ascuţire necorespunzătoare; orientare şi fixare necorespunzătoare în dispozitiv; deformaţii elastice în timpul prelucrării; deformaţii termice în timpul prelucrării; uzura sculei; vibraţii care se datorează în principal geometriei şi regimului de aşchiere alese necorespunzător. Influenţa verificatoarelor se manifestă prin: execuţia necorespunzătoare (cu erori de execuţie); uzura elementelor componente; influenţa temperaturii mediului ambiant şi a omului; forţe variabile în timpul măsurătorilor; reglării greşite ale aparatelor; citiri greşite. Influenţa semifabricatelor se manifestă prin: orientare şi fixare a semifabricatului necorespunzătoare pe maşina-unealtă sau dispozitiv; deformaţii elastice la strângeri; deformaţii elastice în timpul prelucrării în funcţie de rigiditatea semifabricatului; deformaţii termice în timpul prelucrării şi după prelucrare; imprecizia geometrică a semifabricatelor (adaosuri neuniforme); neomogenitatea materialului semifabricatului; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne apărute la operaţia precedentă (turnare, matriţare, sudare, aşchiere, tratament termic etc.). Alte influenţe de natură subiectivă pot fi: întocmirea greşită a procesului tehnologic (traseu tehnologic greşit, maşina-unealtă aleasă greşit, SDV-uri alese greşit, nerespectarea tehnologiei de obţinere a semifabricatului şi a materialului, alegerea greşită a regimurilor de aşchiere, a tratamentelor termice etc.); calificarea necorespunzătoare cu precizia impusă piesei; neatenţia şi lipsa de conştiinciozitate a operatorilor umani. În continuare se vor studia mai amănunţit cei mai importanţi factori care influenţează 22
  23. 23. precizia de prelucrare şi măsurile tehnologice pentru reducerea sau eliminarea erorilor de prelucrare. 3.4. Precizia geometrică a maşinilor-unelte şi măsuri tehnologice Precizia geometrică a unei maşini-unelte este definită printr-o serie de parametri, cu diferite limite stabilite prin standarde sau norme. Cu cât precizia maşinii este mai mare, cu atât limitele în care trebuie să se încadreze parametrii geometrici sunt mai restrânse. Parametrii geometrici ai maşinii-unelte trebuie verificaţi atât la recepţie, cât şi periodic, în timpul exploatării. Verificarea pe parcursul exploatării este impusă de apariţia uzurii şi de posibilitatea slăbirii unor elemente de reglare. Exemple de parametri care definesc precizia geometrică a maşinii-unelte sunt: rectilinitatea şi paralelismul ghidajelor pe diverse direcţii; planeitatea meselor; bătaia radială a arborilor principali; coaxialitatea diverselor organe de lucru; perpendicularitatea diferitelor organe de lucru etc. În cazul prelucrării suprafeţelor cilindrice exterioare pe un strung normal, unul dintre parametrii de precizie geometrică care influenţează precizia de prelucrare este paralelismul direcţiei avansului longitudinal cu axa arborelui principal. Dacă axa arborelui principal este OX (Fig. 3.8,a), pentru realizarea unei suprafeţe cilindrice de rază r, direcţia teoretică a avansului longitudinal este AB. Dacă există o abatere de la paralelismul direcţiei avansului longitudinal cu axa OX, apare o înclinaţie Δα, datorită căreia piesa va rezulta cu abateri dimensionale şi de formă. Raza suprafeţei cilindrice exterioare poate lua valoarea y = r+ Δr , (3.18) unde Δr= BB' = x tg Δα , deci y = r + x tg Δα . (3.19) Eroarea dimensională maximă la distanţa x este dată de relaţia Δd = 2x tg Δα (3.20) Datorită erorii dimensionale variabile, dată de relaţia (3.20), rezultă o eroare şi de la forma geometrică a suprafeţei cilindrice - o eroare de la cilindricitate. Suprafaţa prelucrată va fi deci, conică. În cele prezentate mai înainte s-a arătat influenţa abaterii de la paralelism a direcţiei avansului longitudinal cu axa OX în plan orizontal, dar această abatere de la paralelism poate exista şi în plan vertical (fig. 3.8, b). Raza suprafeţei cilindrice exterioare, la distanţa X, poate lua valoarea ( ) α∆=∆+∆⋅+=∆+∆+= 222222 2;' tgxrrrBBrrrunderry (3.21) Eroarea dimensională la distanţa x va fi ( ) rtgxrd α∆=∆⋅=∆ 22 2 adică eroarea Δd are o creştere exponenţială ca în fig. 3.9. Şi în această situaţie piesa va rezulta atât cu abateri dimensionale, cât şi de formă. Prima măsură tehnologică este aceea de verificare a preciziei geometrice a maşinilor- unelte la recepţie şi pe parcursul exploatării. Tehnologul trebuie să ia măsurile necesare pentru a aduce parametrii de precizie geometrică în limitele stabilite prin standarde. În funcţie de natura şi mărimea erorii geometrice constatate, se impune reglarea, reparaţia 23 Fig. 3.8. Fig. 3.9.
  24. 24. parţială, reparaţia capitală sau schimbarea maşinii-unelte. În cazul din fig. 3.8, a, pentru a reduce abaterea de la cilindricitate a pieselor prelucrate, se poate face un reglaj în plan orizontal al pinolei păpuşii mobile, fără să fie nevoie de reparaţie. În cazul din fig. 3.8, b şi 3.9, erorile în plan vertical de la paralelismul studiat nu mai pot fi eliminate printr-un simplu reglaj. Acest tip de erori apar atunci când, din greşeală de fabricaţie, axa pinolei păpuşii mobile de la strung este mai sus sau mai jos decât axa arborelui principal. Prin prelucrarea ghidajelor la batiu sau la păpuşa mobilă se pot înlătura aceste erori, adică prin reparaţie capitală. La alegerea unei maşini-unelte este necesar ca precizia geometrică a maşinii-unelte să fie mai mare decât precizia geometrică impusă piesei de prelucrat: PMUPG TT <, (3.24) unde TPG,MU este toleranţa la un parametru de precizie geometrică al maşinii-unelte; TP - toleranţa piesei. 3.5. Rigiditatea sistemului tehnologic 3.5.1. Rigidităţi parţiale şi totale ale sistemului tehnologic În timpul prelucrărilor mecanice, datorită solicitării forţelor de aşchiere, au loc cedări elastice ale elementelor sistemului tehnologic în raport cu poziţia iniţială corespunzătoare stării de repaus. Valorile cedărilor elastice sunt dependente de condiţiile de solicitare şi de rezistenţa pe care o opun elementele sistemului tehnologic. Prin rigiditate se înţelege capacitatea unui organ de maşină de a se opune, de a rezista acţiunii unor solicitări ce tind să-1 deformeze. Acelaşi organ de maşină, solicitat în anumite condiţii, opune rezistenţe diferite pe diverse direcţii. Deci, rigiditatea are valori diferite, în funcţie de direcţia pe care se determină. Pentru sistemul tehnologic MU - DPSF - SF - Sc - DPSC interesează valoarea rigidităţii pe direcţia pe care aceasta influenţează cel mai mult precizia de prelucrare, şi anume pe direcţia perpendiculară pe suprafaţa prelucrată. De exemplu, la strunguri şi maşini de rectificat rotund interesează mai mult rigiditatea după direcţie radială, iar la maşini de frezat şi rectificat plan după direcţie perpendiculară pe suprafaţa mesei maşinii-unelte. Matematic, rigiditatea poate fi calculată prin raportul dintre forţă şi deformaţie. Pe o anumită direcţie i, rigiditatea organului de maşină sau a elementului sistemului tehnologic este egală cu raportul dintre forţa de solicitare Fi şi deformaţia elastică yi pe aceeaşi direcţie i: [ ]mmdaNyFR iii = (3.22) În cazul când interesează determinarea rigidităţii pe altă direcţie k, diferită de aceea de acţionare a forţei Fi (fig. 3.10), aceasta se exprimă prin raportul dintre proiecţia forţei Fi pe direcţia k şi deformaţia yk măsurată pe direcţia k [ ]mmdaNyFR kkik )cos( α⋅= (3.23) În cazul strungurilor normale, rigiditatea totală se defineşte matematic prin raportul dintre componenta Fy a forţei de aşchiere şi deplasarea relativă a vârfului cuţitului faţă de axa strungului, măsurată pe direcţia avansului transversal .Rigiditatea totală are valori diferite în funcţie de poziţia cuţitului, respectiv a subansamblului cărucior faţă de cele două păpuşi. Rigiditatea totală la păpuşa fixă se calculează cu relaţia ( ) [ ]mmdaNyyFR scpfyTpf += (3.24) iar la păpuşa mobilă ( ) [ ]mmdaNyyFR scpmyTpm += (3.25) 24 Fig. 3.10. Fig. 3.11.
  25. 25. Pentru a determina rigiditatea totală la mijlocul unui arbore, în ipoteza prelucrării unor arbori suficient de rigizi, se construieşte schema de calcul din fig. 3.11. Plecând de la relaţia cunoscută [ ]mmdaNyFR y= se obţine cedarea specifică (elasticitatea) [ ]daNmmFyRW y==1 Deformaţiile parţiale vor fi: yscscypmpmypfpf FWyFWyFWy ⋅=⋅=⋅= ;2;2 (3.26) Axa reală a piesei rigide se va deplasa în planul orizontal faţă de vârful cuţitului, cu distanţa yTT yscypmypfTscpmpfT FWy FWFWFWyyyyy ⋅= ⋅+⋅+⋅=++= )2/1()2/1( )2/1()2/1( ;2/)22(;2/)( (3.27) Rezultă cedarea specifică totală (elasticitatea totală) la mijlocul arborelui         ++=++= pmpfscT pmpfscT RRRR WWWW 11 4 111 ;4/)( )2/1( )2/1( (3.28) Deci, cunoscându-se rigidităţile parţiale ale maşini-unelte, se poate determina rigiditatea totală la mijlocul arborelui prelucrat. În cazul cel mai general, când prelucrarea se face la o distanţă lx de păpuşa fixă (fig. 3.12), deplasarea axei piesei în raport cu vârful cuţitului se va face cu distanţa ))(/( pfpmxpf yylly −+ ca în fig. 3.13, adică ( ) ( ) scxpfpmxlT ylllyylly x +−+= /)( (3.29) Având în vedere că deformaţiile parţiale sunt: ( )[ ] ( ) yscscyxpmpmyxpfpf FWyFllWyFlllWy ⋅==−= ;; Rezultă cedarea specifică totală ( ) ( )[ ] scxpfxpmlT WlllWllWW x +−+= 22 )( adică 22 )( 1111       − +      += l ll Rl l RRR x pf x pmsclT x (3.30) Într-un sistem tehnologic, asupra preciziei de prelucrare influenţează rigiditatea tuturor elementelor componente. Astfel că, din punct de vedere practic, interesează rigiditatea totală a sistemului tehnologic, care se poate calcula cu relaţia DPScScSFDPSFMUST RRRRRR 111111 ++++= (3.31) W = l/R = y/Fy [mm/daN] . 25 Fig. 3.12. Fig. 3.13.
  26. 26. în care: RST este rigiditatea sistemului tehnologic; RMU - rigiditatea maşinii-unelte; RDPSF - rigiditatea dispozitivului de prindere a semifabricatului; RSF - rigiditatea semifabricatului; RSc - rigiditatea sculei aşchietoare; RDPSc - rigiditatea dispozitivului de prindere a sculei aşchietoare. Inversul rigidităţii - cedarea specifică (sau elasticitatea) se calculează cu relaţia DPScScSFDPSFMUST WWWWWW ++++= (3.32) şi se măsoară în mm/daN sau μm/daN. Rigiditatea fiecărui element component şi a sistemului tehnologic în ansamblu poate fi determinată în condiţii statice sau dinamice. Corespunzător acestor condiţii de determinare se definesc noţiunile de rigiditate statică şi rigiditate dinamică pentru elementele componente şi pentru sistemul tehnologic în ansamblu. Determinarea rigidităţii statice presupune aplicarea unor forţe echivalente celor din procesul de aşchiere, în stare statică, şi măsurarea deformaţilor respective. Valorile rigidităţii statice nu sunt operante în calculele de precizia prelucrării. Ele servesc însă pentru aprecierea comparativă a diverselor elemente ale sistemului tehnologic (maşina-unealtă, dispozitive, semifabricate, scule). Determinarea rigidităţii dinamice se face în condiţiile concrete de prelucrare, cu forţele şi deformaţiile reale din timpul funcţionării. Rigiditatea maşinilor-unelte se poate determina pe cale analitică sau experimentală. Calculul analitic se face folosind elemente ale rezistenţei materialelor şi teoriei elasticităţii, în cazul pieselor cu forme regulate, arbori netezi sau în trepte etc., rezultatele calculului analitic pot fi satisfăcătoare. La piese cu forme mai complicate determinările de rigiditate se fac pe cale experimentală. 3.5.2. Influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice Pentru a studia influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare se calculează deformaţia elastică în condiţii de funcţionare a maşinii-unelte: )( ydinydin RFy = (3.33) Influenţa directă a deformaţiei ydin asupra preciziei de prelucrare are loc întotdeauna când reglarea sistemului tehnologic în vederea prelucrării se face static. Rigiditatea maşinii-unelte este diferită în puncte diferite de-a lungul axei maşinii. Pe de altă parte şi forţele de aşchiere au mărime variabilă. Rezultă că deformaţia elastică dinamică nu este constantă (ydin ≠ const). Din această cauză, erorile dimensionale fiind variabile, vor apărea şi erori de la forma geometrică a suprafeţelor prelucrate. Eroarea de formă geometrică datorită variaţiei rigidităţii maşinii-unelte este ( )minmax maxmin minmax ;; WWF R F R F yy yf din y din y fdindinf −=−=−= εεε (3.34) De exemplu, în cazul prelucrării unui arbore rigid pe un strung normal pot apărea diverse erori de formă geometrică în funcţie de poziţiile relative ale subansamblului cărucior faţă de păpuşile fixă şi mobilă (fig. 3.14). Diametrul piesei prelucrate va rezulta mai mare în toate secţiunile datorită deformaţiei elastice dinamice variabile: dinstrpdinstrpdinstrp yddyddydd 332211 2;2;2 +=+=+= În general, piesele rezultă cu diametrul maxim la păpuşa mobilă, deoarece acest subansamblu are cedările elastice mai mari decât păpuşa fixă. 26 Fig. 3.14.
  27. 27. Prima măsură este aceea de a asigura o rigiditate cât mai mare maşinii-unelte, prin acţiuni la nivelul proiectării, fabricării şi exploatării, în cadrul exploatării, este posibilă îmbunătăţirea rigidităţii prin reglarea jocurilor funcţionale din lagăre şi ghidaje la valori minime admise şi prin lucrul cu console minime ale organelor de lucru ale maşinii-unelte. Astfel, trebuie să se lucreze cu console minime la pinolele strungurilor, console minime la maşinile de frezat, masa cât mai aproape de batiu etc. O altă măsură este determinarea mărimii deformaţiei elastice dinamice a maşinii- unelte şi corectarea reglării. Aceasta poate fi determinată analitic sau experimental. Corectarea reglării presupune includerea mărimii deformaţiei elastice în calculul cotei de reglare. Cunoscând valoarea rigidităţii maşinii-unelte, se poate determina regimul de aşchiere necesar pentru ca mărimea deformaţiei elastice dinamice să nu depăşească o anumită valoare, spre exemplu o fracţiune din toleranţa piesei Tp. Viteza de aşchiere trebuie să nu aibă valori în domeniul critic de producere a vibraţiilor. 3.5.3. Influenţa rigidităţii semifabricatului asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice Rigiditatea semifabricatului influenţează precizia de prelucrare, în principal, sub aspectele preciziei dimensionale şi de formă geometrică a suprafeţelor. Pentru exemplificare se vor prezenta trei cazuri caracteristice de prelucrări a arborilor pe strunguri: prelucrarea unui arbore între vârfuri; prelucrarea unui arbore prins în universal şi vârf; prelucrarea unui arbore prins în consolă. În cazul prelucrării unui arbore lung între vârfuri (fîg. 3.15, a), sub acţiunea forţei radiale Fy , arborele capătă o săgeată (deformaţie elastică) ySF . Această deformare elastică este variabilă (minimă la extremităţi şi maximă la mijloc). În consecinţă, în timpul prelucrării, cuţitul va îndepărta de pe semifabricat un adaos de prelucrare variabil (tmax şi tmin). După prelucrare, arborele rezultă cu eroare de formă de la cilindricitate în direcţie longitudinală (formă de butoiaş), ca în fig. 3.15, b. În cazul arborilor dublu sprijiniţi, valoarea aproximativă a săgeţii maxime este [ ]mm IE lF ySF ⋅ ⋅ = 48 3 (3.35) în care: Fy este componenta radială a forţei de aşchiere, în daN; l - lungimea semifabricatului, în mm; E - modulul de elasticitate al materialului semifabricatului, daN/mm2 ; I - momentul de inerţie al semifabricatului, în mm4 . În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi [ ]mmdaN l IE y F R sf y SF / 48 3 ⋅ == (3.36) Problema se pune similar în cazul prelucrării unui arbore lung cu prindere într-un dispozitiv universal şi vârf (fig. 3.16). Forma piesei rezultate după prelucrare este tot de butoiaş, dar cu o valoare a abaterii de formă mai mică: 27 Fig. 3.15.
  28. 28. [ ]mm IE lF y y SFf ⋅ ⋅ == 110 3 ε (3.37) În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi [ ]mmdaN l IE y F R SF y SF / 110 3 ⋅ == (3.38) La prelucrarea unui arbore cu prindere într-un dispozitiv universal în consolă (fig. 3.17, a), sub acţiunea forţei radiale Fv , semifabricatul capătă săgeata ySF . Ca urmare, adâncimea de aşchiere variază între valorile tmin şi tmax . În urma prelucrării arborele rezultă cu eroare de la cilindricitate (fig. 3.17, b). Valoarea aproximativă a săgeţii maxime se poate calcula cu relaţia [ ]mm IE lF y y SF ⋅ ⋅ = 3 3 (3.39) iar rigiditatea semifabricatului la începutul prelucrării este [ ]mmdaN l IE y F R SF y SF / 3 3 ⋅ == (3.40) Din toate exemplele prezentate se observă că deformaţiile elastice ale semifabricatului determină erori dimensionale şi erori de la forma geometrică. Erorile dimensionale se manifestă prin mărirea diametrului în lungul generatoarei semifabricatului, care conduc la erorile de formă. Atunci când rigiditatea semifabricatului este redusă se impune rigidizarea acestuia prin reazeme suplimentare, de construcţie adecvată. Astfel de reazeme suplimentare se utilizează pe strunguri (linete fixe şi mobile etc.), pe maşini de frezat, de găurit (reazeme cu autoaşezare, cu aşezare ulterioară etc.). O altă măsură tehnologică este aceea de a face reglarea la cotă ţinând seamă de mărimea deformaţiilor elastice. Luarea în considerare a mărimii deformaţiilor elastice se face similar deformaţiilor elastice ale maşinii-unelte. Atât pentru micşorarea erorilor dimensionale, cât şi a celor de formă se impune determinarea parametrilor regimului de aşchiere, în special a adâncimii de aşchiere, astfel ca forţa de aşchiere să aibă valori admise de rigiditatea semifabricatului. Elementul operant în această situaţie este adâncimea de aşchiere t, deoarece avansul are o influenţă mai redusă asupra forţei de aşchiere şi este impus de multe ori din considerente de rugozitate şi rezistenţă a mecanismului de avansuri. 3.5.4. Influenţa rigidităţii sculei şi a dispozitivului de prindere a sculei asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice La prelucrarea suprafeţelor cilindrice interioare pe strunguri cu cuţite de interior, în momentul angajării în materialul semifabricatului, cuţitul capătă o deformaţie elastică ysc. Această deformaţie este aproximativ constantă pe toată lungimea alezajului prelucrat, în 28 Fig. 3.16. Fig. 3.17.
  29. 29. ipotezele lungimii constante în consolă a sculei lsc şi a constanţei regimului de aşchiere. În cazul prelucrării alezajelor cu bare portcuţit, de exemplu pe maşini de alezat, unde dispozitivul de prindere a barei sau pinola au o lungime variabilă în timpul prelucrării, va apărea şi o eroare de formă ca în fig. 3.18. Deoarece lungimea în consolă a dispozitivului de prindere a sculei este variabilă, eroarea dimensională este variabilă, în consecinţă alezajul rezultă atât cu erori dimensionale εd cât şi de formă εf. Eroarea dimensională la diametrul iniţial Di , datorită deformaţiilor elastice, se poate calcula aproximativ cu relaţia [ ]mm IE lF y y iDi ⋅ ⋅ == 3 2 2 3 min ε (3.41) Analog se calculează eroarea dimensională a diametrul final Df : [ ]mm IE lF y y fDf ⋅ ⋅ == 3 2 2 3 max ε (3.42) Eroarea de formă de la cilindricitate va fi dată de semidiferenţa celor două erori dimensionale: 2 DiDf f εε ε − = (3.43) Atunci când se cunosc mărimile deformaţiilor elastice se poate corecta corespunzător reglarea sistemului tehnologic. Pe această cale pot fi compensate erorile dimensionale. În situaţiile în care este posibil se impune rezemarea suplimentară a sculei sau a dispozitivului de prindere a sculei. Reazemele suplimentare pentru scule şi dispozitivele aferente au construcţie specifică şi se utilizează curent pe strunguri revolver, strunguri normale, maşini de alezat (prin bucşe de conducere), maşini de găurit (prin bucşe de ghidare) etc. Din analiza relaţiilor prezentate se deduce că deformaţiile elastice minime se obţin prin lucrul cu lungimi minime în consolă, scule şi dispozitive cu momente de inerţie cât mai mari, fără a depăşi anumite limite ale consumului de materiale. Atunci când măsurile de natură constructivă s-au epuizat, se impune alegerea unor parametri ai regimului de aşchiere care să realizeze forţele de aşchiere admisibile, pentru a nu depăşi valoarea admisă a deformaţiei elastice a sculei sau a dispozitivului de prindere aferent. 3.6. Deformaţiile termice ale sistemului tehnologic În timpul funcţionării, organele şi subansamblurile maşinii-unelte se încălzesc, căpătând deformaţii termice, încălzirea este efectul unor cauze multiple, dintre care cele mai importante sunt: frecările produse în angrenaje, lagăre sau alte elemente în mişcare, căldura transmisă de motoarele electrice de acţionare, căldura degajată în procesul de aşchiere şi transmisă direct maşinii sau transportată prin intermediul lichidului de răcire, surse exterioare de căldură etc. Încălzirea diferitelor organe şi subansambluri se produce neuniform, conducând la modificarea poziţiei relative ale unora în raport cu celelalte. Chiar în cadrul aceluiaşi element sau subansamblu pot exista diferenţe de temperatură. Pentru majoritatea tipurilor de maşini-unelte, diferenţa de temperatură în diferite puncte ale batiului poate atinge mai multe grade. Din această cauză, deformaţia termică a batiului este neuniformă, având ca efect modificarea amplasării corecte a subansamblurilor montate pe el. 29 Fig. 3.18.
  30. 30. Masurile tehnologice pentru reducerea erorilor de prelucrare datorate deformaţiilor termice ale maşinii-unelte se referă la modul în care a fost proiectată maşina-unealtă (carcasă, lagăre, transmisie mecanică, amplasare motor electric, instalaţie de ungere şi răcire etc.). Cele mai mari erori de prelucrare se produc în prima parte a funcţionării, pentru reducerea lor, muncitorii pornesc în gol maşina la începutul schimbului. Pentru maşinile-unelte de precizie (de găurit în coordonate, de rectificat planetar etc.) este necesară funcţionarea în camere termostate. Cantitatea de căldură Q dezvoltată în procesul de aşchiere se poate calcula cu relaţia [ ]JtvFQ bz ⋅⋅= (3.44) în care: Fz este componenta principală a forţei de aşchiere, în N; v – viteza de aşchiere, în m/min; tb – timpul de bază, în min. Cantitatea de căldură produsă în procesul de aşchiere se repartizează între aşchie, semifabricat, sculă şi mediul înconjurător. Căldura difuzată în sculă şi semifabricat determină apariţia unor deformaţii termice ale acestora, cu influenţă directă asupra preciziei dimensionale a pieselor prelucrate. Deşi cantitatea de căldură ce se repartizează în sculă este mai mică (4-5% la strunjire, 20% la găurire), temperatura creşte mai mult datorită faptului că masa sculei este mică. Datorită variaţiei de temperatură ΔT apare deformaţia termică a sculei Δlsc , care măreşte sau micşorează diametrul piesei prelucrate TllSC ∆⋅⋅=∆ α (3.45) în care: l - lungimea în consolă a sculei, în mm; α – coeficientul de dilatare liniară, în grd-1 ; ΔT – variaţia de temperatură a sculei, în grd. Deformaţia termică a sculei influenţează precizia dimensională şi de formă a suprafeţelor prelucrate. Cel mai eficient mijloc de reducere a deformaţiilor termice ale sculelor este reducerea cantităţii de căldură din sculă prin răcire continuă cu debit cât mai mare de lichid de răcire. Partea din căldură difuzată în semifabricat conduce la modificarea temperaturii acestuia faţă de temperatura iniţială, care produce deformaţia termică a acestuia. Deformaţia termică a semifabricatului influenţează precizia dimensională a suprafeţelor prelucrate, mai ales la semifabricatele cu masă mică şi la prelucrările de finisare. 3.7. Uzura elementelor sistemului tehnologic Elementele sistemului tehnologic - maşina-unealtă, dispozitivul de prindere a semifabricatului, dispozitivul de prindere a sculei aşchietoare, scula aşchietoare - se uzează în timp datorită contactelor realizate în timpul prelucrărilor. Acelaşi lucru se întâmplă şi cu mijloacele de măsurare. Efectul uzării este pierderea preciziei geometrice iniţiale. Uzarea diferitelor elemente componente ale maşinii-unelte face să scadă sensibil precizia prevăzută în condiţiile de recepţie a maşinii respective. După o anumită perioadă de funcţionare apar uzuri în special la suprafeţele de ghidare, în lagăre, angrenaje şi sănii. În fig. 3.19 se prezintă influenţa uzurii ghidajelor asupra preciziei de prelucrare în cazul unei strunjiri. Se observă că z z z UdBHpentru B H Ud B U H d tg =∆⇒= =∆⇒≈ ∆ = 21 2 2 α 30 Fig. 3.19.
  31. 31. Se observă deci că, în cazul uzării ghidajului din faţă, eroarea de prelucrare Δd este aproximativ egală cu valoarea uzurii. În cazul în care uzarea s-a manifestat pe ambele ghidaje (faţă şi spate), influenţa acesteia asupra preciziei de prelucrare este mult mai mică decât în primul caz. Pentru reducerea erorilor datorită uzării maşinii-unelte se iau o serie de măsuri privind ungerea corespunzătoare a ghidajelor şi lagărelor, iar lichidul de răcire-ungere să aibă proprietăţi anticorozive. Uzarea sculelor se manifestă prin îndepărtarea treptată, de pe feţele active ale sculei, a unei anumite cantităţi de material de către aşchie şi de către suprafaţa de aşchiere a piesei. Uzarea sculelor se poate produce prin abraziune, adeziune, difuziune, fărâmiţare şi prin transport electric de atomi. Factorii care influenţează uzura dimensională a cuţitelor de strung şi a frezelor frontale sunt: materialul care se prelucrează; regimul de aşchiere; geometria părţii aşchietoare a sculei. Uzura sculelor abrazive se manifestă în funcţie de modul în care se produce regenerarea proprietăţilor de aşchiere, cu autoascuţire sau fără autoascuţire. La sculele cu autoascuţire granulele uzate sunt îndepărtate din masa liantului de forţele de aşchiere, iar suprafaţa activă a sculei se regenerează continuu. În cazul sculelor fără autoascuţire granulele uzate nu se desprind sub acţiunea forţelor de aşchiere, din această cauză, după un anumit timp suprafaţa activă nu mai poate aşchia. Pentru restabilirea proprietăţilor aşchietoare, aceste scule trebuie supuse unei operaţii de reascuţire cu vârfuri de diamant, scule speciale din oţel călit sau fontă albă. La alegera sculelor abrazive este necesar a se lua în considerare caracteristicile lor: natura materialului abraziv, natura liantului, granulaţia, duritatea, structura, forma şi dimensiunile; aceste caracteristici trebuind corelate cu materialul piesei, starea structurală a acestuia, precizia dimensională care trebuie realizată etc. Dacă caracteristicile sculei abrazive sunt alese corect, uzura granulelor se produce treptat şi acestea sunt smulse din liant la momentul potrivit, lăsând să apară pe suprafaţa de aşchiere noi granule abrazive, ascuţite. Dacă liantul este prea moale, granulele abrazive sunt smulse înainte de a se toci şi discul abraziv se uzează prea repede, fapt ce conduce la prelucrări neeconomice şi imprecise. Dacă liantul este prea dur, granulele abrazive tocite nu se pot desprinde şi piatra se lustruieşte, fiind necesară îndreptarea ei pentru regenerarea proprietăţilor de aşchiere. Alegerea corectă a parametrilor regimului de aşchiere are, de asemenea, o influenţă deosebită asupra comportării sculei în timpul prelucrării. Uzura sculei abrazive scade dacă viteza ei periferică creşte, însă această viteză este limitată de pericolul spargerii datorită forţelor centrifuge, şi de provocarea arsurilor pe suprafaţa prelucrată a piesei. Uzura sculei influenţează precizia dimensională, de formă şi rugozitatea suprafeţelor prelucrate. Dintre cele trei tipuri de uzură, influenţa cea mai mare asupra preciziei de prelucrare o are uzura după direcţia perpendiculară pe suprafaţa care se prelucrează, de exemplu, în cazul strunjirii - uzura radială prezentată în fig. 3.20. Datorită acestei uzuri radiale, rezultă un diametru df mai mare decât diametrul de reglare iniţial di, în cazul prelucrării arborilor: df= di + 2hr deci, eroarea de prelucrare ΔD = 2hr Curba 1din fig. 3.20 reprezintă forma generatoarei după prelucrarea cu un cuţit nou ascuţit, fără rază sau faţetă la vârf, iar curba 2 reprezintă generatoarea după prelucrarea cu un cuţit cu uzura iniţială făcută, în ambele cazuri rezultă erori dimensionale şi de formă la prelucrarea arborelui respectiv. 31 Fig. 3.20.

×