5

Stabilirea adaosurilor de prelucrare, dimensiunilor i toleranelor tehnologice

A. Definirea i clasificarea adaosurilor de prelucrareAdaosul de prelucrare reprezint grosimea stratului de material ndeprtat la prelucrarea unei suprafee n vederea obinerii caracteristicilor geometrice prescrise acesteia. Adaosul de prelucrare se msoar pe o direcie perpendicular pe suprafaa prelucrat.n legtur cu o suprafa de prelucrat, adaosul de prelucrare poate fi:

intermediar, Ai :

atunci cnd suprafaa se prelucreaz n cel puin dou etape (dou prelucrri);

reprezint stratul de material ndeprtat la o prelucrare (etap) a suprafeei.

total, At: reprezint stratul de material care se ndeprteaz prin efectuarea tuturor prelucrrilor (etapelor) suprafeei. Rezult c: At = ( Ain funcie de modul de dispunere pe suprafaa de prelucrat, adaosurile de prelucrare pot fi:

simetrice: cazul prelucrrii suprafeelor exterioare sau interioare de revoluie (cilindrice, conice etc.) sau al prelucrrii simultane a suprafeelor plane opuse, fig. 5.4.a ;

asimetrice: cazul prelucrrii succesive a suprafeelor plane, fig. 5.4.b.

a)

b)

Fig. 5.4

Determinarea mrimii adaosurilor de prelucrare este o problem deosebit de important, att din punct de vedere tehnic, ct i din punct de vedere economic:

dac adaosul de prelucrare este prea mare crete consumul de material, de scule, timpul necesar ndeprtrii acestuia etc. conducnd la creterea costurilor de fabricaie;

dac adaosul de prelucrare este prea mic poate conduce la nerealizarea caracteristicilor geometrice prescrise suprafeei sau poate impune procedee de semifabricare mai precise (deci mai scumpe). B. Factorii care determin mrimea adaosurilor intermediare minime de prelucrare

Conform definiiei, mrimea adaosurilor de prelucrare intermediare minime la o prelucrare curent i este n funcie de caracteristicile procedeelor i sistemelor tehnologice de prelucrare i anume:

ale procedeelor prin care se realizeaz prelucrarea precedent i-1;

ale procedeelor prin care se realizeaz prelucrarea considerat i.

Pe aceast baz, adaosul intermediar minim de prelucrare la o prelucrare curent i depinde de dou mari categorii de factori, respectiv:

I. Abaterile rezultate de la prelucrarea precedent i-1, adic factorii determinai de prelucrarea i-1, i anume:

1. Abaterile datorate strii geometrice i proprietilor fizico-chimice ale suprafeei obinut la prelucrarea precedent i-1, exprimate prin:

Mrimea microneregularitilor obinute la prelucrarea i-1, exprimat prin parametrul de rugozitate nlimea maxim a profilului rezultat la prelucrarea i-1, Rz i1 ;

Adncimea stratului superficial defect rezultat la prelucrarea i-1, notat cu Si1 , care reprezint, dup caz:

Stratul ecruisat, care const n deformarea grunilor cristalini i se obine la achierea oelurilor;

Stratul cu fisuri, ruperi, goluri i pori;

Crust perlitic, care rezult la turnarea fontelor cenuii;

Zona decarburat i stratul de oxizi, care se obin la semifabricatele matriate i forjate.2. Abaterile spaiale obinute la prelucrarea precedent i-1, notate cu i1 , precum:

Abaterile de form ale profilelor suprafeelor respectiv: abaterea de la rectilinitate, abaterea de la circularitate, abaterea de la forma dat a profilului.

Abaterile de form ale suprafeelor, respectiv: abaterea de la planitate, abaterea de la cilindricitate, abaterea de la forma dat a suprafeei.

Abaterile de poziie ale suprafeelor, precum: abaterea de la poziia nominal, abaterea de la coaxialitate i de la concentricitate, abaterea de la simetrie.

Abaterile de orientare ale suprafeelor i anume: abaterea de la paralelism, abaterea de la perpendicularitate, abaterea de la nclinare.

Btaia suprafeelor, respectiv: btaia radial, circular i total, btaia frontal, circular i total.

II. Abaterile obinute la prelucrarea curent i i anume:

1. Abaterea de orientare obinut la prelucrarea curent i, oi ;

2. Abaterea de fixare sau de strngere obinut la prelucrarea curent i, f i .

Abaterea de orientare i fixare la o prelucrare curent i, o,f i , se poate calcula cu relaia:

C. Relaiile generale pentru calculul adaosurilor de prelucrare intermediare minime

a. Relaia general pentru calculul adaosului de prelucrare intermediar minim

Pentru obinerea caracteristicilor finale prescrise unei suprafee la o prelucrare curent i, toate abaterile care influeneaz adaosul minim de la prelucrarea precedent i-1 i de la prelucrarea curent i trebuie ndeprtate de pe suprafa, astfel nct suma lor trebuie s dea valoarea minim a adaosului de prelucrare intermediar la o prelucrare curent i, Aimin .

Pe aceast baz, rezult relaia general de calcul a adaosului de prelucrare minim la o prelucrare curent i sub forma:

Abaterea spaial i eroarea de orientare i fixare se consider vectori, deoarece au att o valoare numeric, ct i o direcie i un sens.

La prelucrarea suprafeelor plane, cei doi vectori sunt coliniari, deci:

adic suma vectorial este egal cu suma valorilor numerice ale celor doi vectori.

La prelucrarea suprafeelor de revoluie exterioare i interioare, se consider c cei doi vectori au direcii diferite. nsumarea lor se face la valoarea cea mai probabil, respectiv:

Pe baza acestor consideraii, relaiile generale de calcul ale adaosului de prelucrare minim sunt:

a) Pentru suprafee de revoluie exterioare i interioare:

b) Pentru suprafee plane opuse, prelucrate simultan:

c) Pentru suprafee plane opuse prelucrate succesiv sau pentru o singur suprafa plan:

Relaiile generale de calcul iau forme particulare pentru cazuri concrete de prelucrare. De exemplu, atunci cnd bazele tehnologice de orientare sunt identice cu bazele de cotare funcionale, eroarea de orientare este nul.

La prelucrarea arborilor cu orientare i fixare ntre vrfuri, att eroarea de orientare ct i eroarea de fixare se consider nule.

La prelucrarea gurilor cu scule care se autoghideaz (broe, alezoare), se consider nule att abaterea spaial ct i abaterile de orientare i fixare.

La prelucrarea pieselor din font cenuie sau materiale neferoase, adncimea stratului cu defecte se consider numai la prima prelucrare, deoarece s-a constatat c la prelucrrile ulterioare nu apar modificri semnificative ale stratului superficial.

La prelucrrile de netezire (lepuire, rodare, lustruire), adaosul minim de prelucrare este egal cu mrimea microneregularitilor rezultate la prelucrarea precedent, restul componentelor fiind nule.

D. Metode pentru stabilirea adaosurilor de prelucrare intermediareCa orice marime, adaosul de prelucrare intermediar la prelucrarea curent i este definit de trei mrimi caracteristice: o valoarea nominal, Api nom, o valoare maxim, Api max i o valoare minim, Api min. Stabilirea celor trei mrimi ale adaosului de prelucrare se pot determina prin dou metode:

- metoda analitic;

- metoda experimental - statistic.Metoda analitic const n determinarea adaosului de prelucrare intermediar pe baza calculului analitic al adaosurilor intermediare minime, Api min , cu relaiile de calcul prezentate, n funcie de factorii de influen precizai. Metoda analitic prezint urmtoarele caracteristici principale:- ine seama de condiiile concrete n care are loc procesul de prelucrare analizat;

- permite determinarea valorilor optime ale adaosurilor de prelucrare;

- este laborioas, necesit un volum mare de calcule;

- se recomand a se aplica n cazul unei producii de serie mare i mas.Metoda experimental statistic

n cazul stabilirii mrimii adaosurilor de prelucrare intermediare prin metoda experimental-statistic, adaosul total de prelucrare At se mparte, funcie de numrul de etape necesare prelucrrii suprafeei, n adaos de degroare Ad, adaos de semifinisare Af/2 i adaos de finisare Af. Se recomand s se procedeze astfel:

pentru dou etape de prelucrare se consider:

Af = (0,2 0,25) ( At i

Ad = (0,8 0,75) ( At pentru trei etape de prelucrare (ultima fiind o prelucrare de finisare prin rectificare):

Af este cel specific procedeului de rectificare (ales din tabel normativ / pe baza recomandrilor productorului sculei),

Af/2 = (0,2 0,25) ( (At - Af) i

Ad = (0,8 0,75) ( (At - Af)

Valorile obinute prin calcul se vor rotunji la o singur zecimal.

D. Determinarea dimensiunilor i toleranelor tehnologice

Dimensiunile tehnologice sunt dimensiunile intermediare pe care le capt o suprafa a piesei dup aplicarea etapelor de prelucrare, ncepnd de la semifabricat pn la piesa finit. Ele sunt notate n documentaia tehnologic. Aceste dimensiuni se determin la nivel de suprafa a piesei.n legtur cu evoluia dimensiunilor unei suprafee a piesei, se disting urmtoarele trei situaii:

1. suprafaa final rezult din semifabricare ( nu se prevede adaos de prelucrare, iar dimensiunea suprafeei semifabricate va fi egal cu cea final (de pe desenul de execuie) ;

2. suprafaa final rezult dup aplicarea unei singure prelucrri (o etap) ( adaosul total de prelucrare se ndeprteaz ntr-o singur etap de prelucrare (nu exist adaos intermediar), iar suprafaa va avea dou dimensiuni: una dup semifabricare i cea final;

3. suprafaa final rezult dup aplicarea mai multor prelucrri (etape) ( adaosul total de prelucrare se ndeprteaz n mai multe etape (vor fi adaosuri intermediare de prelucrare), iar suprafaa va avea mai multe dimensiuni: una dup semifabricare, cel puin una intermediar i cea final.

Toleranele tehnologice sunt toleranele asociate dimensiunilor tehnologice (toleranele prescrise dimensiunilor intermediare ale suprafeei). Ele se prescriu n documentaia tehnologic i se stabilesc n funcie de mrimea dimensiunii tehnologice i de treapta de precizie impus procedeului de prelucrare pentru realizarea dimensiunii (etapei) respective.

De regul, adoptarea adaosurilor de prelucrare, stabilirea toleranelor tehnologice i calculul dimensiunilor tehnologice se realizeaz n acelai timp i se realizeaz pentru fiecare suprafa a piesei, prin aplicarea urmtorului algoritm:

se precizeaz etapele de prelucrare a suprafeei, cu indicarea toleranelor tehnologice i a rugozitilor realizate de fiecare procedeu n parte; se specific modul de prescriere a poziiei cmpului de toleran al dimensiunilor intermediare. De regul, poziia cmpului de toleran al dimensiunilor intermediare se prescrie asemntor cu poziia cmpului de toleran a dimensiunii finale a suprafeei (cea de pe desenul de execuie). Cazuri posibile:

di= di nom 0-Ti (cotare n sistem arbore unitar pentru suprafee exterioare)

di= dinom Ti/2 di= dinom +Tk0 (cotare n sistem alezaj unitar pentru suprafee interioare) se precizeaz adaosul total de prelucrare, At, i abaterile limit ale dimensiunii semifabricatului (n funcie de procedeul de semifabricare);

se calculeaz sau se adopt din tabele normative adaosurile de prelucrare intermediare (atunci cnd avem cel puin dou etape de prelucrare a suprafeei), Ai, n funcie de procedeul utilizat i materialul prelucrat.

se va specifica relaia de calcul al dimensiunilor intermediare i se va aplica. Calculul se va face de la dimensiunea final a suprafeei (procedeul de prelucrare final) spre dimensiunea semifabricatului (procedeul de semifabricare).

Relaiile de calcul ale dimensiunilor i toleranelor tehnologice se stabilesc n funcie de modul de dispunere al adaosurilor de prelucrare i de tipul de reglare la dimensiune a sistemului tehnologic (reglare individual sau automat). Cteva exemple de scheme de calcul al dimensiunilor tehnologice se prezint n continuare. Celelalte cazuri posibile se regsesc n literatura de specialitate.

Prelucrarea cu reglare individual la dimensiune a STPentru suprafeele exterioare, dimensiunile acestora i adaosurile de prelucrare descresc de la semifabricat spre suprafaa final. La reglarea individual la dimensiune (reglarea ST se face la prelucrarea fiecrei piese), adaosul de prelucrare nu va avea aceeai valoare la toate piesele din lot (este variabil de la o pies la alta).

Dac notm cu i indicele etapei de prelucrare a suprafeei, n cazul suprafeelor cilindrice exterioare (adaosul de prelucrare este simetric), fig. 5.5.a, avem:

2Api min = di-1 min - di max

2Api max = di-1 max - di min

2Api nom = di-1 nom - di nom

a) suprafee exterioare

b) suprafee interioare

Fig. 5.5

Pentru a evita apariia rebuturilor nerecuperabile, la reglarea la dimensiune, executantul va atinge cu vrful sculei nti dimensiunea maxim a suprafeei. De aceea, se adopt sistemul de cotare n arbore unitar, adic:

di-1 = (di-1 nom)

(di-1 nom = di-1 maxRezult c :

2Api nom = di-1 max - di max (di-1 max = di max + 2Api nom

(5.2)2Api nom = 2Api min + Ti-1 (2Api min = 2Api nom - Ti-1

(5.3)Cu ajutorul relaiei (5.2) se determin dimensiunile tehnologice, dup ce s-a ales din normativ mrimea Api nom, plecnd de la dimensiunea maxim prescris suprafeei.Cu ajutorul relaiei (5.3) se verific dac adaosul minim de prelucrare este mai mare dect grosimea minim a achiei detaate, corespunztoare procedeului i etapei de prelucrare (tabelul 1).

Tabelul 1. Grosimea minim a achieiProcedeulStrunjire, Frezare, RabotareRectificareBroareRodare

EtapaDecojireD fr decojireD dup decojireF/2FFFF

Gr. minim [mm]1,5 310,50,50,20,050,050,03

Procednd n mod similar pentru suprafeele exterioare cu adaos asimetric, obinem:

di-1 max = di max + Api nom

(5.4)Api min = Api nom - Ti-1

(5.5)Pentru suprafeele interioare, dimensiunile acestora i adaosurile de prelucrare cresc de la semifabricat spre suprafaa final. Aplicnd acelai raionament ca mai nainte, se ajunge la concluzia c trebuie adoptat sistemul de cotare n alezaj unitar, adic:

di-1 = (di-1 nom)

(di-1 nom = di-1 minn cazul prelucrrii suprafeelor cilindrice interioare (adaosul de prelucrare este simetric), fig. 5.5.b, se va obine:

di-1 min = di min - 2Api nom

(5.6)2Api min = 2Api nom - Ti-1

(5.7)Pentru suprafeele interioare cu adaos asimetric, avem :

di-1 min = di min - Api nom

(5.8)Api min = Api nom - Ti-1

(5.9)Prelucrarea cu reglare automat la dimensiune a STn cazul prelucrrii cu reglare automat la dimensiune a ST, modul de dispunere al adaosurilor de prelucrare este diferit de cazul anterior. Datorit reglrii sistemului tehnologic la aceeai dimensiune pentru prelucrarea pieselor din lot, prelucrnd o suprafa cu dimensiunea iniial minim Li-1min va rezulta o suprafa cu Limin, iar prelucrnd o suprafa cu Li-1max va rezulta o suprafa cu Limax, fig. 5.6. Acest fapt este datorat deformrii elastice a ST sub aciunea forelor de achiere de mrime diferit, lucru cunoscut sub denumirea de copiere a defectelor.

Fig. 5.6Schema de calcul a dimensiunilor tehnologice n aceast situaie este cea din fig. 5.7

a) suprafee exterioare

b) suprafee interioare

Fig. 5.7Pentru suprafeele cilindrice exterioare, fig. 5.7.a, avem:

2Api min = di-1 min - di min

2Api max = di-1 max - di max

2Api nom = di-1 nom - di nom

Fiind o reglare automat la dimensiune, se poate adopta orice sistem de cotare. Relaiile utilizate n proiectare sunt:

di-1 nom = di nom + 2Api nom

(5.10)2Api min = 2Api nom + -

(5.11)unde i reprezint valorile absolute ale abaterilor inferioare ale suprafeei la prelucrarea i, respectiv i-1.

Cu ajutorul relaiei (5.10) se determin dimensiunile tehnologice, dup ce s-a ales din normativ mrimea Api nom, iar cu relaia (5.11) se verific dac adaosul minim de prelucrare este mai mare dect adncimea minim de achiere (cea din tabelul 5.9).

Procednd n mod similar pentru suprafeele exterioare cu adaos asimetric, obinem:

di-1 nom = di nom + Api nom

(5.12)Api min = Api nom + -

(5.13)Aplicnd acelai raionament ca mai nainte pentru suprafeele interioare, se obin urmtoarele relaii utile n proiectare:

- pentru suprafeele interioare cu adaos simetric (fig. 5.7.b) :

di-1 nom = di nom - 2Api nom

(5.14)2Api min = 2Api nom + -

(5.15)- pentru suprafeele interioare cu adaos asimetric:

di-1 nom = di nom - Api nom

(5.16)Api min = Api nom + -

(5.17)Observaie: valorile calculate pentru dimensiunile tehnologice nominale se rotunjesc n funcie de valoarea diviziunii mijlocului de verificare a dimensiunii. n general, rotunjirile se fac din 0,1 n 0,1 pentru prelucrrile de degroare, din 0,05 n 0,05 pentru prelucrrile de semifinisare, din 0,01 n 0,01 pentru prelucrrile de finisare i din 0,005 n 0,005 pentru prelucrrile de superfinisare. Rotunjirea se face n plus pentru suprafeele exterioare i n minus pentru cele interioare.Exemplu de aplicare a algoritmului pentru adoptarea adaosurilor de prelucrare, stabilirea toleranelor tehnologice i calculul dimensiunilor tehnologice pentru suprafaa S6 () din SC 5.3.

Etapele de prelucrare a acestei suprafee sunt cele din tabelul urmtor.

SkForma/caracteristici geometrice prescriseVarianta de succesiuneNr. etape de prel.Succesiunea prelucrrii

Etapa 1Etapa 2Etapa 3

S6Cilindric exterioar,

28 0, Ra=0.8 m,

T6, IT=13 m13Str. degroare T12, IT=210 m, Ra=6.3 mStr. finisare, T10, IT=52 m, Ra=1.6 mRectificare T6, IT=13 m,

Ra=0.8 m

Modul de prescriere a poziiei cmpului de toleran al dimensiunilor intermediare se alege di = di nom 0-Ti (cotare n sistem arbore unitar).

Adaosul total de prelucrare a suprafeei este 2At = 3 mm (semifabricat matriat), iar abaterile limit ale dimensiunii semifabricatului sunt: +1,4 / -0,7 (vezi SC. 5.1).

Obs.: s-a preferat notaia 2A pentru a pune n eviden faptul c adaosul de prelucrare este simetric.

Stabilirea adaosurilor de prelucrare intermediare, avnd n vedere c sunt prevzute 3 etape de prelucrare a suprafeei: Af este cel specific procedeului de rectificare: se alege din tabelul 9.8 Proiectarea tehnologiilor de prelucrare prin achiere, vol.1, Pico C .a. 2Af = 0,3 mm

2Af/2 = (0,2 0,25) ( (2At - 2Af) ( 2Af/2 = (0,2 0,25) ( (3 0,3) = 0,54 0,675 mm

Se adopt 2Af/2 = 0,7 mm 2Ad = 2At - 2Af - 2Af/2 = 3 0,3 0,7 = 2 mm Relaia de calcul al dimensiunilor intermediare (reglare automat la dimensiune, suprafa cilindric exterioar):

di-1 nom = di nom + 2Api nom

(5.10)

2Api min = 2Api nom + -

(5.11)

i sunt valorile absolute ale abaterilor inferioare ale suprafeei la prelucrarea i, respectiv i-1.

Calculul se realizeaz plecnd de la dimensiunea final a suprafeei (realizat de procedeul de rectificare) spre dimensiunea semifabricatului (obinut prin procedeul de semifabricare).

Prelucrarea de rectificare:

Cota de realizat este cea de pe desenul de execuie (prelucrarea este ultima a acestei suprafee):

(280 -0,013Diametrul suprafeei nainte de rectificare trebuie s fie (rel 5.10):

df/2 = 28 + 2Af = 28 + 0,3 = 28,3 mm

Abaterile acestei dimensiuni sunt As = 0 i Ai = -0,052Verificarea asigurrii grosimii minime a achiei (rel. 5.11):

2Af min = 2Af nom + - = 0,3 + (0,013) (0,052) = 0,261 (

Af min = 0,132 > 0,05 (grosimea minim a achiei la rectificare, tab. 1)

Prelucrarea strunjire de semifinisare:

Cota de realizat este cea determinat anterior: (28,30 -0,052Diametrul suprafeei nainte de strunjirea de finisare trebuie s fie (rel 5.10):

dd = 28,3 + 2Af = 28,3 + 0,7 = 29 mm

Abaterile acestei dimensiuni sunt As = 0 i Ai = -0,210

Verificarea asigurrii grosimii minime a achiei (rel. 5.11):

2Af min = 2Af nom + - = 0,7 + (0,052) (0,210) = 0,542 (

Af min = 0, 271 > 0,2 (grosimea minim a achiei la strunjirea de finisare, tab. 1)

Prelucrarea strunjire de degroare:

Cota de realizat este cea determinat anterior: (290 -0,21Diametrul suprafeei nainte de strunjirea de degroare trebuie s fie (rel 5.10):

dSF = 29 + 2Ad = 29 + 2 = 31 mm

Abaterile acestei dimensiuni sunt As = 1,4 i Ai = -0,7

Verificarea asigurrii grosimii minime a achiei (rel. 5.11):

2Ad min = 2Ad nom + - = 2 + (0,21) (0,7) = 1,51 (

Ad min = 0,755 > 0,5 (grosimea minim a achiei la strunjirea de degroare, tab. 5.9)Dimensiunea suprafeei la semifabricare:

Cota de realizat este cea determinat anterior: (311,4 -0,7Observaie: pentru operativitate este de preferat efectuarea calculelor direct ntr-un tabel de forma celui de mai jos.

Etapele de prelucrare a suprafeei S6Adaos total / intermediar2A [mm]Dimensiunea nominal Dknom [mm]Dimensiunea prescris [mm]

Denumirea etapeiT

[mm]Ai /As

[mm]

(1) Matriare (semifabricare)(1)2,1(1)1,4 / -0,7(1) At = 3(14)

(31(15)

(311,4 -0,7

(2) Strunjire degroare(2)0,21(2)0 / -0,021(7)Ad = 2(12)(29(13)(290 -0,21

(3) Strunjire de finisare(3)0,052(3)0 / -0,052(6) Af/2 = 0,7(10)(28,3(11)(28,30 -0,052

(4) Rectificare(4)0,013(4)0 / -0,013(5) Af/2 = 0,3(8) Cea de pe desenul de execuie(28(9) Cea de pe desenul de execuie(280 -0,013

Not: cifrele dintre paranteze indic ordinea de completare a datelor din tabel.

PAGE 9

_1380699427.unknown

_1380700287.unknown

_1444845613.unknown

_1444845636.unknown

_1444845711.unknown

_1380700422.unknown

_1380700011.unknown

_1380700151.unknown

_1380699498.unknown

_1272386320.unknown

_1303293370.unknown

_1303475833.unknown

_1380699140.unknown

_1303293707.unknown

_1303294000.unknown

_1303294013.unknown

_1303293395.unknown

_1302677168.unknown

_1303233996.unknown

_1272519267.unknown

_1272519211.unknown

_1272384977.unknown