Definirea Si Clasificarea Dispozitivelor in Constructia de Masini

www.cartiaz.ro – Carti si articole online gratuite de la A la Z

1. Definirea şi clasificarea dispozitivelor

Noţiunea de dispozitiv este larg utilizată în diferite domenii de activitate. În construcţia de maşini dispozitivele pot fi definite astfel:

Dispozitivul este un sistem tehnic, unitar din punct de vedere tehnologic, constructiv şi funcţional care pregăteşte, realizează, menţine şi/sau modifică poziţionarea obiectelor de lucru, putând prelua şi funcţii ale maşinii-unelte sau ale operatorului uman.

Din definiţia dată anterior rezultă caracteristicile de bază ale unui dispozitiv:o Este compus din mai multe elemente, fiind o unitate constructivă,

funcţională şi tehnologică;o Principalele funcţii care definesc dispozitivul sunt cele legate de

pregătirea operaţiei de poziţionare, realizarea acesteia şi modificarea poziţionării în concordanţă cu cerinţele impuse de procesul tehnologic;

o Dispozitivul poate uneori să preia funcţii ale maşinilor-unelte pe care le echipează, completându-le pe acestea, iar când ele participă la automatizarea proceselor de fabricaţie preiau funcţiile operatorilor umani care în varianta clasică deserveau procesul de fabricaţie.

Clasificarea dispozitivelor se face după mai multe criterii. Câteva dintre aceste sunt redate mai jos:După funcţiile pe care le îndeplinesc şi locul în cadrul sistemului tehnologic

elastic (STE) dispozitivele pot fi:○ Dispozitive de lucru sunt acele

dispozitive care sunt interioare STE şi prin care trece fluxul forţelor (FF) care iau naştere în procesul de fabricare. Ele contribuie la asigurarea preciziei de prelucrare a pieselor fabricate, motiv pentru care se construiesc rigide şi având elementele constructive precis executate. Aceste dispozitive pot fi:

Dispozitive de copiat (DC)

MU

DC

DI

DISc

OLSAD

GS

DAA

DIn

DCA DAASc

DTr

FF

Fig. 1.1. Locul dispozitivelor în STE

DEFINIREA ŞI CLASIFICAREA DISPOZITIVELORWWW.CARTIAZ.RO – CARTI SI ARTICOLE ONLINE GRATUITE DE LA A LA Z

11

http://Www.cartiaz.ro/



Dispozitive însoţitoare sau satelit (DI) Dispozitive de indexare (DIn)Dispozitive de generare a suprafeţelor (DGS), (ex. Pentru suprafeţe

eliptice, pentru rectificat raze mari de curbură, pentru strunjit poligonal, etc)○Dispozitive de alimentare automată cu obiecte de lucru (DAA) sau cu scule (DAASc), care sunt în afara STE. Acestea contribuie la creşterea capacităţii de producţie a utilajelor şi la creşterea productivităţii muncii. Printre aceste dispozitive se pot enumera:

Dispozitive de depozitare (buncăre), Dispozitive de ordonare, Dispozitive de separare, Dispozitive de dozare, Dispozitive de sortare, Dispozitive de control activ (DCA). Dispozitive de interconectare a operaţiilor

Dispozitive de transfer (DTr), care pot fi pas cu pas (liniare sau circulare)

Dispozitive de modificarea orientării obiectelor de lucru între două posturi de lucru.

După numărul obiectelor de lucru asupra cărora dispozitivele îşi exercită funcţiile, pot fi:

○ Dispozitive singulare, care îşi exercită funcţiile asupra unui obiect de lucru

○ Dispozitive multiple, care îşi exercită funcţiile asupra mai multor obiecte de lucru (ex. capetele multiaxe pentru găurire, alezare, filetare)

După tipul şi dimensiunile obiectelor de lucru asupra cărora îşi exercită funcţiile dispozitivele pot fi:

○ Dispozitive speciale (DS), care îşi exercită funcţiile asupra obiectelor de lucru de acelaşi tip şi aceeaşi dimensiune

○ Dispozitive specializate (DSp), care îşi exercită funcţiile asupra obiectelor de lucru de acelaşi tip şi dimensiuni diferite

Frecvenţă utilizare

Tip producţie

Serie

Serie mare şi masă DS

DU DSp

DFl

Unicate

Fig.1.2. Frecvenţa de utilizare a dispozitivelor

12



○ Dispozitive universale (DU), care îşi exercită funcţiile asupra obiectelor de lucru de tipuri şi dimensiuni diferite. În cadrul dispozitivelor universale mai există o categorie aparte:o Dispozitivele flexibile (DFl), care se adaptează nu numai la diferite tipuri şi

dimensiuni ale obiectelor de lucru, dar şi la aplicaţii diferite, având cel mai înalt grad de universalitate. Sunt utilizate în cadrul tehnologiilor flexibile (linii flexibile de fabricaţie). Dispozitivele flexibile sunt realizate prin agregarea unor elemente modulate prefabricate. Acest lucru face ca ele să se mai numească dispozitive agregate, modulate sau Dispozitive Universal Asamblabile (DUA)

Aceste tipuri de dispozitive sunt compatibile cu diferitele tipuri de producţie, aşa cum rezultă din fig. 1.2.

La producţia de serie mare şi masă sunt utilizate frecvent dispozitivele speciale, apoi cele specializate şi rar cele universale. La producţia de unicate şi serie foarte mică se utilizează dispozitivele flexibile, cele universale şi mai rar cele specializate.După alcătuirea dispozitivelor acestea pot fi:

Dispozitive compuse din elemente speciale (peste 50% sunt piese speciale),

Dispozitive compuse din subansambluri tipizate, normalizate sau standardizate (ex. capetele multiaxe),

Dispozitive compuse în totalitate din elemente tipizate - Dispozitivele modulate sau universal asamblabile (DUA), acestea facilitează realizarea rapidă a dispozitivului. Ele pot fi utilizate astfel pentru producţia de unicate şi serie mică.

După acţionarea lor, dispozitivele pot fi:○ cu acţionare mecanică manuală. Această acţionare este utilizată la

prelucrări uşoare pentru producţii de unicate şi serie mică.○ cu acţionare mecanizată. Cea mai frecvent utilizată acţionare fiind cea

pneumatică, apoi hidraulică, electromecanică, elecro-magnetică şi magnetică, vacuumatică şi combinaţii ale acestora.

○ cu acţionare automatizată. În acest caz sunt utilizate mişcări principale sau secundare ale maşinii-unelte pentru acţionarea dispozitivului. ( ex. mandrina cu acţionare centrifugală)

După natura operaţiilor tehnologice la care sunt utilizate, dispozitivele se clasifică:

Dispozitive pentru prelucrări prin aşchiere, Dispozitive pentru montaj, Dispozitive pentru control, Dispozitive pentru tratamente termice, Dispozitive pentru sudare etc.

13



Avantajele utilizării dispozitivelor constau în următoarele:

o duc la creşterea productivităţii muncii, deoarece reduc drastic timpii consumaţi de operatori pentru poziţionarea şi fixarea obiectelor de lucru supuse prelucrării. În cazul existenţei dispozitivelor poziţionarea acestora se face prin simpla aşezare a lor pe elementele mecanismului de fixare al dispozitivelor. Fixarea lor se face de asemenea cu mecanisme de fixare care necesită timpi mici pentru realizarea acesteia. Astfel, au fost eliminaţi timpii necesari pentru trasaj, operaţie costisitoare unde trebuie utilizaţi operatori având calificare superioară, precum şi timpii destinaţi reglării sculelor, aceasta făcându-se rapid în cazul existenţei dispozitivului;

o creşte substanţial precizia de fabricaţie a pieselor realizate cu dispozitivul. Poziţionarea obiectului de lucru în dispozitiv este mult mai precisă decât în absenţa acestuia. Erorile care pot să apară sunt estimate şi prin construcţia dispozitivului se caută limitarea la maxim a lor;

o necesită o calificare mai scăzută pentru operatorii umani decât în cazul fabricaţiei fără dispozitive. Introducerea dispozitivelor simplifică munca operatorilor, aceştia având doar sarcina de a aşeza obiectul de lucru în dispozitiv şi să activeze mecanismul de fixare al acestuia.

o reduc eforul fizic şi intelectual al operatorilor, îmbunătăţind astfel condiţiile de muncă. Eliminarea acţionărilor manuale ale mecanismelor de fixare ale dispozitivelor contribuie la eliminarea lucrului mecanic depus de operator, necesar strângerii;

o elimină riscul de desprindere al obiectelor de lucru din dispozitiv în timpul prelucrării acestora. Astfel, au fost îmbunătăţite esenţial acţiunile privind protecţia muncii.

o dispozitivele de control pot îmbunătăţii activităţile de control prin înlăturarea subiectivismului inerent la efectuarea controlului de către operatorii umani;

o introducerea dispozitivelor inteligente, mecatronice, permit îmbunătăţiri esenţiale referitoare la conducerea automată a proceselor de fabricaţie, realizându-se aşa numita cibernetizare a proceselor de fabricaţie.

14



Dispozitivele în timpul utilizării lor îşi exercită funcţiile asupra obiectelor de lucru. Principalele funcţii ale dispozitivelor sunt:

1 Alimentarea cu obiecte de lucru (OL). Obiectele de lucru ale dispozitivelor pot fi:

1.1 semifabricate1.2 piese1.3 scule

Toate aceste alimentări pot fi făcute:a) automatb) semiautomatc) manual (sau mecanic)

2 Instalarea OL în spaţiul de lucru.3 Prelucrarea OL. În acest caz dispozitivul îşi exercită funcţiile în funcţie de

maşina-unealtă pe care o utilizează.4 Interconectarea operaţiilor tehnologice.

Pentru exercitarea fiecărei funcţii amintite anterior, dispozitivele trebuie să îndeplinească unele sarcini cum sunt:

1. Pentru alimentarea automata• depozitare• ordonare• acumulare în stare ordonată• separare• numărare (dozare)• livrare în spaţiul de lucru• etc.

2. Pentru instalarea OL• orientare• localizare• reglare dimensională

3. Pentru funcţia de prelucrare se pune problema realizării unor mişcări principale sau secundare, completarea sau modificarea acestora, precum şi realizarea unor mişcări de reglare dimensională simple sau complexe. De asemenea mai pot fi realizate şi mişcări de copiere sau de generare a unor suprafeţe.4. În cadrul funcţiei de interconectare a operaţiilor tehnologice se pune problema îndeplinirii unor sarcini cum sunt:

• evacuarea din spaţiul de lucru

2. FUNCŢIILE DISPOZITIVELORŞI SIMBOLIZAREA LOR

15



• transport (transfer)

Fig. 2.1. Simbolizarea funcţiilor dispozitivelor

2. Ordonare 3. Acumulare

4. Transport

5. Separare 6. Numărare 37. Control dimensional

8.Livrare în spaţiu de lucru

9. Poziţionare

Fixare prin strângere

10a. Fixare prin formă

Destrângere (defixare forţă)

12a. Defixare (formă)

Prelucrare

Evacuare spaţiul lucru

I.

Dis

pozi

tive

de

a lim

enta

reau

tom

ată

( D

AA

)II

. I

nsta

lare

a (

I )

III.

P

relu

crar

ea I

V. I

nter

cone

cta r

ea

op

eraţ

iilo

r

Modificarea orientării

semif. continuu

semif. multiplusemif. individual

10. Rezemare

11. Ghidare sculă

4. Transport8. Livrare în spaţiul de lucru

1. Depozitare(Buncăr)

16



• modificarea orientării• livrarea în spaţiul de lucru următor

Principalele funcţii şi sarcini ale dispozitivelor sunt prezentate în cele ce urmează, utilizând simbolurile internaţionale [60]. În fig. 2.1 au fost dispuse aceste simboluri într-o posibilă ordine cronologică a utilizarii lor.

În figura anterioară, alăturat simbolului funcţiei este pusă o căsuţă cu text în care se descrie semnificaţia simbolului. La utilizarea practică a acestor simboluri, această căsuţă explicativă lipseşte.

Simbolizarea funcţiilor dispozitivelor este mai amplă. Există şi alte simboluri care detaliază funcţiile redate anterior. Astfel, funcţia de ordonare, numerotată cu 2, cuprinde la rândul ei alte simboluri care vor fi prezentate în fig. 2.2. Simbolurile, ale căror semnificaţie au fost prezentată anterior, nu vor mai fi însoţite de căsuţa cu text explicativ al acestuia. Ea va fi prezentă doar la simbolurile a căror semnificaţie nu a fost explicată anterior.

În figura 2.2 simbolurile care sunt unite formând un bloc arată că toate aceste funcţii sunt realizate de aceeaşi unitate componentă a ansamblului dispozitivului. Dacă simbolurile nu sunt construite în blocuri, rezultă ca funcţiile respective sunt facute de unităţi distincte ale dispozitivului.

Necesitatea de a putea concepe rapid diferite soluţii constructive de dispozitive a impus creerea unor simboluri cât mai semnificative privind funcţiile ce trebuie îndeplinite şi o desenarea lor cât mai rapidă. De multe ori este foarte util ca aceste simboluri să poată fi desenate într-o vedere laterală şi una de sus. Aşa, utilizând aceste

2. Ordonare

CaptareControlpoziţie Colector

Bifurcare

Reunire

Ordonaremixtă

Ordonareactivă

Ordonarepasivă

Fig. 2.2. Subfuncţiile funcţiei Ordonare

17



simboluri, pe schiţa semifabricatului care trebuie instalat în dispozitiv, pot fi rapid concepute soluţii constructive de dispozitive.

Un grup de simboluri de acest tip, utilizate de inginerii germani sunt prezentate în tabelul următor [64]. Este de observat că simbolurile prezentate au două vederi, una laterală şi una frontală de sus.Aceste simboluri sunt prezentate în tabelul următor .

Tabelul 2.1.Simbolul funcţiei dispozitivelor de poziţvionare

Vedere laterală Vedere de susPoziţionare

Strângere

Poziţionare şi strângere pe elementele de poziţionareReazemare suplimentară

reglabilaStrângere şi rezemare

suplimentarăPoziţionare cu prisma reglabilă

Strangere în două direcţii

În literatura de specialitate [60], [64] se găsesc diversificate aceste simboluri având în vedere diversitatea constructiva a elemetelor de poziţionare, respectiv a celor de fixare.

Aceste simboluri ale funcţiilor dispozitivelor sunt foarte utile în faza de concepţie a dispozitivelor. În această faza proiectantul este concentrat asupra modului de poziţionare şi de fixare a OL în dispozitiv, de aşa natură încât să se obţină un minim al erorilor de poziţionare. Desigur se doreşte ca erorile de poziţionare să fie nule, dar acest lucru nu poate fi obţinut în multe cazuri practice. Simbolurile funcţiilor dispozitivelor permite proiectantului să gandească şi să schiţeze rapid mai multe

variante de dispozitive, urmând ca apoi în urma unui studiu tehnico-economic sa fie selectată varianta optimă.

Element pentru fixare

Element poziţionare rabatabil

Element poziţionare translatabil

Fig. 2. 3 Simbolizarea funcţiilor dispozitivului de poziţionare

18



Un exemplu de concepere a unei variante de dispozitive cu utilizarea simbolurilor funcţiilor dispozitivelor se prezintă în fig. 2.3. Obiectul de lucru OL este supus unor operaţii de frezare şi găurire pe un centru de prelucrare. El trebuie poziţionat şi fixat într-un dispozitiv.

Pe baza acestor simboluri pot fi concepute varainte de dispozitive. Astfel în fig. 2.4 se prezintă o variantă de dipozitiv posibilă.

Fig.2.4. Varianta 1 de dispozitiv

O altă variantă posibilă de dispozitiv este prezentată în fig.2.5.

Fig. 2.5. Varianta 2 de dispozitiv

A

ACilindrii pneum. fixare

Reazem rabatabilReazem deplasabil

OL

OL

Reazem rabatabil

Cilindrii pneum. fixare

Reazem deplasabil

Masă rotativă

OL

19



Fig. 2.6.Variante ale unui dispozitiv de centrare

Un alt exemplu de simbolizare a funcţiilor unui dispozitiv care realizează o centrare este prezentat în fig. 2.6. Obiectul de lucru este un cilindru a cărui axă de simetrie trebuie menţinută invariantă în spaţiu, ea constituind baza de poziţionare de centrare, respectiv axa de centrare (AC). În fig. 2.6a se prezintă simbolurile funcţiilor pe care trebuie să le îndeplinească dispozitivul. O variantă de dipozitiv de centrare, care îndeplineşte funcţiile definite în fig.2.6a este prezentată în fig. 2.6b. În acest caz apropierea sincronă a celor două prisme se face prin deplasarea manuală a prismei din stânga. Sincronizarea deplasării celor două prisme este asigurată prin mecanismul pinion-cremalieră. Revenirea în poziţia deschisă a prismelor, pentru introducerea unui nou OL, se face prin intermediul unui arc.

O altă variantă constructivă a dispozitivului de centrare este prezentată în fig. 2.6c. Aceasta este asemănătoare celei din fig.2.6b, dar deplasarea prismei din stânga se face prin intermediul unor cilindri pneumatici sau hidraulici.

Prin aplicarea simbolurilor funcţiilor pe care trebuie să le îndeplinească dispozitivul, direct pe schiţa obiectului de lucru care trebuie instalat în vederea fabricării lui, se uşurează mult activitatea de concepţie a dispozitivelor. Proiectantul are astfel posibilitatea de a gândi mai multe variante constructive ale dispozitivului necesar. Din variantele multiple, pe baza unei gândiri technico-economice, se va selecta varianta optimă a dispozitivului care trebuie sa fie proiectat şi realizat.

a)

b)

c)

20



Bazele de referinţă sunt elemente geometrice ale sistemului tehnologic elastic (STE) care la un moment dat ocupă o poziţie specială, în raport cu ele se vor specifica sau analiza alte elemente geometrice aparţinând STE.

Bazele de referinţă cele mai utilizate în designul (concepţia şi proiectarea) dispozitivelor sunt:

• Baze de funcţionare (BFu)• Baze de cotare (proiectare) (BC)• Baze tehnologice, care pot fi:

o Baze de fabricare (BFa)o Baze de poziţionare (BP)o Baze de fixare (BF)o Baze de reglare (BR)o Baze de măsurare sau de control (BCo)o Baze de montare (BM)

4.1. Baze de referinţă funcţionale (BFu)

Bazele de referinţă funcţionale sunt elemente geometrice aparţinând obiectului de lucru în raport cu care se analizează buna funcţionare a acestuia.

Un exemplu de BFu se prezintă în figura 4.1.Elementul funcţional cerut este

existenţa jocului j . Acest lucru impune ca bazele funcţionale BFu1 şi BFu2 pentru cele doua obiecte de lucru OL1 şi OL2 să fie suprapuse pentru ca prin realizarea cotelor C1 şi respectiv C2 să se asigure existenţa jocului j care permite buna funcţionare a celor două obiecte de lucru. Dacă nu ar exista jocul j atunci îmbinarea cu şurub a celor două obiecte nu s-ar face corespunzător.

4.2. Baze de cotare (proiectare) (BC)

4. BAZE DE REFERINŢĂ

j

OL1

OL2

C1

C2

BFu1

BFu2

Fig. 4.1. – Baze funcţionale

21



În activitatea de concepţie şi proiectare a obiectelor de lucru, apare acţiunea de cotare a elementelor geometrice. Pentru aceasta trebuie alese elemente geometrice ale obiectului care sunt denumite baze de cotare, uneori ele fiind denumite şi baze de proiectare.

Baza de cotare este elementul geometric (punct, curbă sau suprafaţă) care aparţine obiectului de lucru de la care se definesc şi se cotează alte elemente geometrice ale acestuia.

Bazele de cotare pentru a respecta buna funcţionare a obiectelor de lucru trebuie să fie suprapuse peste bazele funcţionale ale acestora. În figura 4.2. se prezintă modul de alegere a bazelor de cotare pentru obiectele de lucru OL1

şi OL2. În cazul figurii 4.2 bazele de cotare sunt suprafeţe plane. Ele însă pot fi în alte cazuri puncte, curbe (drepte) sau suprafeţe (plane).

Pentru a definii şi cota toate elementele geometrice ale unui obiect de lucru, se va crea un sistem de baze de cotare.

4.3. Baze de referinţă tehnologice

Aceste baze de referinţă sunt mult utilizate în concepţia şi proiectarea tehnologiilor şi a echipamentelor de fabricaţie ale pieselor.

Bazele de referinţă tehnologice sunt caracterizate prin faptul ca, în general, sunt dedublate, aparţinând atât obiectului de lucru supus procesului tehnologic de transformare continuă din faza semifabricat în piesă finită, cât şi a oricărui alt element al STE.

De modul în care se stabilesc bazele de referinţă tehnologice depinde în bună măsură şi calitatea pieselor realizate. Acesta este motivul pentru care se acordă o importanţă deosebită acestor baze de referinţă.

Vor fi descrise în continuare bazele de referinţă tehnologice care sunt utilizate în concepţia şi proiectarea dispozitivelor.

4.3.1. Baze de fabricare (BFa)

Fig. 4.2. – Baze de cotare

OL1

C1

BC1

OL2

C2BC

2

CT

S1

BFa

Sc

Fig. 4.3.- Baza de fabricare

BC

22



Bazele de referinţă de fabricare, pe scurt baze de fabricare, sunt elementele geometrice dedublate, aparţinând pe de o parte obiectului de lucru, iar pe de altă parte sculei care generează elementul geometric şi care constituie obiect de studiu al preciziei. Este de remarcat că în urma interacţiunii dintre sculă şi semifabricat pot să rezulte mai multe elemente geometrice, dar numai cele care sunt obiect de studiu al preciziei sunt numite baze de fabricare.

În figura 4.3 se observă că în urma interacţiunii obiectului de lucru cu scula Sc rezultă şi suprafaţa S1. Deoarece pentru ea nu sunt prescrise toleranţe, deci nu este obiect de studiu al preciziei, înseamnă că nu este bază de fabricare BFa.

În cazul figurii 4.3 baza de fabricare BFa este distinctă ca poziţie faţă de baza de cotare BC ( BCBFa ≠ ). Sunt cazuri când aceste baze sunt interconvertibile (

BCBFa ⇔ ), aşa cum se poate vedea în

figura 4.4.Baza de fabricare BFa şi baza de

cotare BC sunt axele celor două găuri de realizat, deoarece obiectul de studiu al preciziei este distanţa dintre axele găurilor. Dacă cele două găuri sunt realizate succesiv, atunci axa primei găuri realizate devine BC pentru a doua, axa celei de a doua fiind BFa, caz în care cele

două baze sunt distincte ( BCBFa ≠ ). Dacă cele două găuri se realizează simultan cu un cap multiaxe, atunci cele două

baze BFa şi BC nu pot fi localizate individual, caz în care se spune că sunt interconvertibile ( BCBFa ⇔ ).

În cazul figurii anterioare, dacă obiectul de studiu al preciziei ar fi diametrul găurilor, baza de fabricare ar fi suprafaţa cilindrului rezultat în urma găuririi.

4.3.2. Baza de poziţionare

Baza de poziţionare este elementul geometric dedublat, care aparţine pe de o parte obiectului de lucru, iar pe de altă parte dispozitivului, prin intermediul căruia se realizează poziţionarea acestuia.

Bazele de poziţionare pot fi de două feluri:• Baze de poziţionare excentrice, care sunt elemente geometrice reale ale obiectului de lucru;• Baze de poziţionare centrice, care sunt elemente geometrice virtuale, de simetrie ale obiectului de lucru ( plane de simetrie, axe de simetrie sau puncte de simetrie).

BFa (BC) BC (BFa)

LT

Fig. 4.4. – Interconvertibilitatea BFa cu BC

23



4.3.2.1. Baze de poziţionare excentrice

Bazele de poziţionare excentrice sunt elementele reale ale obiectului de lucru, prin intermediul cărora acesta vine în contact cu elementele componente ale dispozitivului. Dependent de numărul teoretic al punctelor de contact al obiectului de lucru (OL) cu dispozitivul (D), aceste baze de poziţionare excentrice pot fi clasificate astfel:

• Baze de poziţionare de aşezare (BPA) (v. figura 4.5a).- asigură 3 puncte teoretice de contact între OL şi D,- preia 3 grade de libertate din totalul de 6 ale obiectului de lucru (2R + 1T)- poate fi realizată cu suprafeţe restrânse (fig. 4.5a) sau întinse .

• Baze de poziţionare de dirijare (direcţionare) (BPD) (v. figura 4.5b)- asigură 2 puncte teoretice de contact între OL şi D- preia 2 grade de libertate (1R + 1T)

• Baze de poziţionare de rezemare (BPR) (v. figura 4.5c)- asigură 1 punct teoretic de contact între OL şi D- preia 1 grad de libertate (1T)S-a notat prin T – translaţia, iar prin R rotaţia posibilă a obiectului de lucru.

4.3.2.2. Baze de poziţionare centrice

1

1

2

2

3

3OL

BPA

a)

BPA

OL

1

2

BPD

BPD

b)

OL

1

BPR

BPRc)

1

- rotaţie preluată (R) - translaţie preluată (T)

Fig. 4.5 – Baze de poziţionare excentrice

24



Bazele de poziţionare centrice sunt constituite din elemente geometrice de simetrie ale obiectelor de lucru (plane de simetrie, axe de simetrie sau puncte de simetrie). Ele se pot clasifica astfel:

• Baza de poziţionare de semicentrare (BPSC) este un plan de simetrie (π1) aşa cum apare în fig.4.6.• Baza de poziţionare de centrare (BPC) sau axa de centrare (AC).

- BPC este intersecţia a două planuri de simetrie (π1) şi (π2). Din intersecţia acestora rezultă o axă de simetrie numită axă de centrare AC

aşa cum se prezintă în fig.4.7.

• Baza de poziţionare de centrare completă (BPCC) sau punct de centrare (PC). Această bază de centrare rezultă ca intersecţie a celor 3 plane de simetrie (π1), (π2) şi (π3), cum se poate observa în fig. 4.8.

4.3.2.3. Poziţionarea.

Poziţionarea este acţiune prin care bazele de poziţionare ale obiectelor de lucru OL primesc o orientare şi o localizare bine determinată în raport cu un sistem de referinţă dat, sau cu direcţia unor mişcări date.

Orientarea este acţiunea prin care OL este adus la anumite unghiuri prescrise faţă de axele sistemului de referinţă dat (unghiurile lui Euler). Prin orientare se preiau gradele de libertate de rotaţie ale OL.

Localizarea este acţiunea prin care OL se aduce la anumite coordonate prescrise (x, y şi z) faţă de originea sistemului de referinţă. Prin localizare se preiau gradele de libertate de translaţie ale OL.

AC

OL

Fig. 4.7 –Baza de centrare

π1

π1

π2

π2

PC

OL

Fig. 4.8 –Baza de poziţionare de centrare completă

π1

π1

π2

π2

π3

π3

BPSC

OL

Fig. 4..6 –Baza de semicentrare

π1

π1

BPR BP

R

a) b)

Fig. 4.9 - Rezemarea

25



(i) Clasificarea poziţionărilorPoziţionările pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere:

• după numărul gradelor de libertate preluate de la OL1. Rezemarea –preia 1 grad de libertate (1T). Ea poate sa facă o localizare de translaţie (fig BR.9a), sau o localizare de rotaţie (1R fig 4.9b).2. Dirijarea sau direcţionarea – preia 2 grade de libertate (1R+1T, respectiv 2T)

În cazul figurii 4.10a având un OL prismatic este preluată o rotaţie şi o translaţie, iar în figura 4.10b sunt preluate două translaţii pentru un OL în formă de disc.

3. Aşezarea – preia 3 grade de libertate (2R+1T pentru fig. 4.11a sau 3T pentru fig. 4.11b)

Pentru OL prismatice aşezarea preia două rotaţii şi o translaţie, iar pentru OL sferice preia toate cele trei translaţii disponibile.

Poziţionările prezentate anterior constituie poziţionări simple, de bază. Prin intermediul lor se obţin poziţionările compuse, care vor fi prezentate în cele ce urmează.

4. Coordonarea prezentată în fig. 4.12 este poziţionare compusă care preia 4 grade de libertate ale OL (2 R + 2 T)

BPD

BPD

a) b)

Fig. 4.10 – Dirijarea sau direcţionarea

a) b)Fig.4.11 - Aşezarea

BPA

BPA

26



Coordonarea este o poziţionare compusă din două dirijări (direcţionări )

Ghidarea - este o poziţionare compusă, care preia 5 grade de libertate. Dependent de singurul grad de liberate nepreluat ea se numeşte:

• Ghidare de translaţie, când singurul grad de libertate rămas liber este 1 T (translaţie)

• Ghidarea de rotaţie, când singurul grad de libertate rămas liber este 1R (rotaţie)

5. Amplasarea este poziţionarea compusă care preia toate cele 6 grade de libertate ale OL.

ROL

D

OL

Fig. 4. 14. Ghidarea de rotaţie

T OL

DFig. 4. 13. Ghidarea de translaţie

Fig. 4. 15. Amplasarea

OL

D

OLD

OL

C1

C2

C3

C4

C1

C2

C3

C4

a) b)Fig.4.12. Coordonarea

27



4.3.2.3.1. Clasificarea poziţionărilor după tipul elementului geometric menţinut invariant

Pot fi menţinute invariant în spaţiu, elemente geometrice reale sau fictive (ireale, de simetrie) ale OL. Funcţie de natura acestor elemente geometrice invariante se disting două tipuri de poziţionări:

1. Poziţionări excentrice (PE) - menţin invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, elemente geometrice reale ale acestuia. Deoarece acestea se găsesc la exteriorul OL (nu în centrul acestuia) se numesc poziţionări excentrice.

2. Poziţionări centrice (PC) - menţin invariant în spaţiu, indiferent de abaterile

geometrice ale OL, elemente geometrice fictive, de simetrie ale acestuia. Aceste elemente geometrice se găsesc în interiorul OL, deci spre centrul acestuia, ceea ce face ca aceste poziţionări să se numească centrice.

4.3.2.3.2. Poziţionările excentrice (PE)

Dependent de elementele geometrice reale menţinute invariante, poziţionările excentrice se subdivid în:

A. Semipoziţionarea este poziţionarea excentrică, care menţine invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, un plan real al OL care constituie baza de poziţionare de aşezare, a acestuia BPA. Baza de poziţionare de aşezare, poate fi cu suprafaţă restrânsă, fig. 4.16a sau cu suprafaţă întinsă fig. 4.16b.

B. Poziţionarea este poziţionarea excentrică, care menţine invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, o bază de poziţionare BPA de aşezare şi o bază de poziţionare de dirijare DPD. Astfel, ea permite prelucrarea corectă a două cote caracteristice C1

T1 şi C2T2. Şi această poziţionare excentrica poate fi cu baza de

poziţionare de aşezare BPA, respectiv baza de poziţionare de dirijare DPD, cu suprafaţă restrânsă fig. 4.17a, sau cu suprafaţă întinsă fig. 4.17b.

a)

1 2

3

OL

BPA

BPA

1 2

3

OL

BPA

BPA

b)Fig. 4. 16. Semipoziţionarea

aTaC 1

1

bTbC 1

1 aTaC 1

1

28



C. Poziţionarea completă este poziţionarea excentrică care menţine invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, o bază de poziţionare BPA de

aşezare, o bază de poziţionare de dirijare DPD şi o bază de poziţionare de rezemare DPR. Această poziţionare poate asigura prelucrarea corectă a tei cote caracteristice C1

T1, C2

T2 şi C3T3. Poziţionarea completă poate fi cu baza de poziţionare de aşezare BPA,

respectiv baza de poziţionare de dirijare DPD, cu suprafaţă restrânsă fig. 4.18a, sau cu suprafaţă întinsă fig. 4.18b.

OL

a)

BPA

21

31 2

3

b)

OL

22

TC

CC

BPD

BPD

Fig. 4. 17. Poziţionarea

22TC

aT

aC 1

1 aT

aC 1

1BP

A

29



4.3.2.3.3. Poziţionări centrice (PC)

Dependent de elementele geometrice virtuale (de simetrie) menţinute invariante, poziţionările centrice se subdivid în:

A. Semicentrarea - asigură invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, o bază de poziţionare de semicentrare BPSC, care este un plan de simetrie (v.fig. 4.19). Această poziţionare centrică asigură prelucrarea corectă la o cotă

Fig.4.20 - Centrarea

1 1 T C

BPSC

Fig. 4.19. Semicentrarea

22TC

OL

a)

BPA

21

31 2

3

BPA

b)

OL

22

TC

CC

BPD

BPD

BPR

BPR

Fig. 4. 18. Poziţionarea completă

33TC

33TC

aT

aC 1

1aT

aC 1

1

30



caracteristică C1T1, care are baza de cotare tocmai planul de simetrie menţinut invariant

BPSC.

Centrarea

Acest tip de poziţionare centrică asigură invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL, o bază de poziţionare de centrare numită axă de centrare (AC) (v.fig.4.20). Axă de centrare rezultă ca intersecţie a două plane de simetrie π1 şi π2, care este menţinută invariantă prin această poziţionare centrică. Centrarea asigură realizarea corectă a tuturor cotelor care au drept bază de cotare această axă de simetrie.

C. Centrarea completă

Este poziţionare centrică care asigură invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale OL un punct de centrare PC (v.fig.4.21). Punctul rezultă ca intersecţie a trei plane de simetrie π1, π2 şi π3. Astfel pot fi realizate corect toate cotele care au ca bază de cotare acest punct de simetrie.

4.3.3. Baze de fixare

Bazele de fixare sunt elemente geometrice dedublate aparţinând pe de o parte atât obiectului de lucru, iar pe de alta parte şi dispozitivului.

Funcţia bazelor de fixare este să asigure aplicarea forţelor de fixare necesare menţinerii poziţionării obiectului de lucru, făcută anterior de mecanismul de poziţionare, atât în faza de poziţionare cât şi în faza de prelucrare a acestuia. Există posibilitatea de a avea o singură bază de fixare pentru un obiect de lucru (fig. 4.22 a), sau mai multe, caz în care se va dispune de un sistem de baze de fixare (fig. 4.22 b).

Fig. 4.21 – Centrarea completă

Fig. 4.22 – Baze de fixare

31



Bazele de fixare pot fi de diferite tipuri. În continuare se prezintă cele mai uzuale baze de fixare.

4.3.3.1. Găuri de fixare sau suprafeţe ajutătoare pentru fixare

În cazul producţiei de serie mare se pot construi pe obiectul de lucru găuri destinate fixării, sau respectiv unele suprafeţe ale unor bosaje, pe care să se aplice forţele de strângere Fs. Astfel, în cazul prelucrării unei carcase (v. fig. 4.23) pentru prelucrarea alezajelor acesteia, se vor utiliza găuri destinate aplicării forţelor de fixare, iar pentru prelucrarea altor suprafeţe se vor utiliza drept baze de fixare suprafeţele unor bosaje. Acestea sunt indicate în condiţiile tehnice date în desenul de execuţie al piesei.

4.3.3.2. Baze de fixare temporare sub forma de nervuri (eclise) sau cepuri

Există cazuri când, din dorinţa de a avea acces pentru prelucrare la cât mai multe suprafeţe ale semifabricatului, la aceiaşi prindere, poziţionarea şi fixarea devin greu de realizat. Aceasta în cazul când se dispune doar de corpurile şi suprafeţele strict necesare pentru buna funcţionare a piesei. Pentru a se face posibil acest lucru se vor dispune suplimentar corpuri şi respectiv suprafeţe, prin intermediul cărora se va face

mai uşor atât poziţionarea cât şi fixarea semifabricatelor. Aceste corpuri suplimentare ulterior pot, sau nu, să fie îndepărtate printr-o operaţie tehnologică. Din acest motiv ele se mai denumesc şi baze de fixare temporare. În cazul în care buna funcţionare a piesei

Fig.4.23. Baze de fixare pentru o carcasă

32



nu este împiedicată de corpurile suplimentare, ele pot să rămână în continuare ataşate piesei. Localizarea acestor baze de fixare temporare se va astfel ca să rezulte o amplasare optimă a acestora. Un exemplu de amplasare a unor asemenea baze de fixare temporare pentru o piesa turnată, se prezintă în fig. 4.24.

Orientativ, dimensiunile acestor baze de fixare pot fi construite ca în tabelul următor:

Tip baza de fixare Mărimea dimensiunii „a“ Mărimea dimensiunii „b“G1 6 8G2 10 15G3 15 20

În funcţie de mărimea şi stabilitatea semifabricatului pot fi prevăzute trei sau mai multe asemenea baze de fixare. Un exemplu de utilizare a mai multor baze de fixare temporare este prezentat în fig. 4.25.

Fig.4.24. – Baze de fixare temporare

33



Prin utilizarea acestor baze de fixare create suplimentar în configuraţia piesei, se poate asigura o poziţionare şi respectiv, o fixare a semifabricatelor mult mai facilă,

care permite accesul cu scula de prelucrare pe mai multe suprafeţe ale acestora.Prin practicarea unei găuri în aceasta nervură, fixarea se poate face aşa cum se

prezintă în fig. 4.26.

Bazele de fixare temporare construite monobloc cu semifabricatul, în cazul operaţiilor de turnare sau matriţare, oferă de asemenea o largă posibilitate de poziţionare şi de fixare ale acestora în dispozitive. Se poate ataşa unor semifabricate un sistem de baze de poziţionare-fixare temporare care să permită realizarea unor dispozitive pentru prelucrarea unei familii de piese. În fig. 4.27 se prezintă un semifabricat care prin ataşarea a trei bosaje, în cadrul operaţiei de turnare sau forjare, permite poziţionarea şi fixarea sa în cadrul unui dispozitiv de grup.

Fig. 4.26. Fixare prin găuri executate în bazele de fixare temporare

Fig. 4.25 – Utilizarea mai multor baze de fixare temporare

34



Fig.4.27. Baze de poziţionare-fixare temporare. Dispozitivul din figura anterioară permite reglarea elementelor de poziţionare şi

de fixare în concordanţă cu gabaritul semifabricatelor care urmează să fie instalate. Semifabricatul este fixat prin aplicarea forţelor de strângere în trei puncte. Sunt două cazuri de aplicare a forţelor de fixare:

a) când forţa de strângere este aplicată sub suprafaţa superioară a cepului, b) când forţa de strângere este aplicata pe conturul cepului.Forma cepurilor care se ataşează semifabricatului, la turnare sau forjare, este de

asemenea natură încât să ajute la o buna poziţionare a semifabricatului. Astfel, în cazul unui levier acestea pot fi construite ca în fig. 4.28.

După executarea piesei, cepurile utilizate pentru poziţionare-fixare se vor îndepărta.

A

A

A-A var.I

A-A var.II

+x

+y

min 43

max 125

min 53

max 135

min

50

max

230

35



În cazul unor semifabricate mici, când fixarea semifabricatului devine o

problemă, se pot prevedea nervuri de poziţionare-fixare care să fie construite în forma de pană. Un exemplu este prezenta în fig. 4.29.

Forma de pană a nervurii de fixare permite o fixare bună a semifabricatului datorită strângerii practicate pe ambele suprafeţe sub forma de pană. Această fixare asigură posibilitatea de acces pe aproape toate suprafeţele semifabricatului. Poziţionarea axială a semifabricatului este realizată prin intermediul găurii practicate în nervură.

100

50

Fig. 4.29. Nervura în formă de pană.

Fig. 4.28 – Exemplu de construire a cepurilor pentru fixare

36



Nervurile ataşate semifabricatelor în vederea asigurării unor baze de fixare optime, permit cuplarea mai multor semifabricate, în vederea prelucrării lor simultane. Astfel, este creat un semifabricat multiplu. Un exemplu de obţinere a unui astfel de

semifabricat multiplu este prezentat în fig. 4.30.Printr-o astfel de poziţionare-fixare se poate prelucra semifabricatul multiplu pe

un centru de prelucrare, oferind acces pentru prelucrarea mai multor suprafeţe.

4.3.3.3. Baze de fixare tipizate

În cadrul producţiei de serie mare şi de masă pentru a simplifica construcţia dispozitivelor sunt cazuri când se tipizează construcţia bazei de poziţionare-fixare, în vederea utilizării aceluiaşi dispozitiv pentru instalarea mai multor piese. Aceste baze

Fig.4.30. Semifabricat multiplu

230

115

115

2020

10

35 Fig. 4.31. Baze de fixare tipizate turnate

37



de fixare tipizate se pot crea în cazul obţinerii semifabricatelor prin turnare sau forjare. Un exemplu cu asemenea baze de fixare este prezentat în fig. 4.31.

În cazul utilizării bazelor de fixare tipizate pot fi create semifabricate complexe, multiple, care permite instalarea simultană a mai multor semifabricate (de acelaşi tip sau de tipuri diferite) în dispozitiv, aşa cum se prezintă în fig. 4.32.

4.3.3.4. Baze de fixare în cazul poziţionărilor tip centrare

În figura 4.33, pentru a scoate in evidenţă modul de realizare a bazelor de semicentrare – fixare, se prezintă cazul semicentrării unei biele.

Se poate observa că, cele patru găuri de tip centrare, situate la acelaşi nivel pe părţile laterale ale semifabricatului, asigură în prima fază, prin deplasarea sincronă a

230

115 11520

Fig. 4.32. Baza de fixare tipizata pentru două semifabricate

A B

C

Fig. 4.33. Baze de semicentrare - fixare

38



elementelor de poziţionare, o semicentrare, după care se realizează forţa de fixare prin aplicarea unor forţe de strângere pe aceste găuri de centrare.O baza de fixare pentru cazul centrării complete a unei cruci cardanice, în vederea strunjirii celor patru fusuri ale acesteia, este prezentată în figura 4.34. Sistemul de baze de centrare-fixare (C-F) îl constituie suprafaţa superioară şi respectiv inferioară a corpului crucii cardanice împreuna cu cele două cruci, reliefate pe aceste suprafeţe prin turnare sau forjare. Prin aceasta combinaţie de baze de centrare se va asigura invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectului de lucru, planurile de simetrie Oxz şi respectiv Oyz. Prin deplasarea sincronă a celor doua elemente de semicentrare-fixare (El SC-F) se mai asigură invariant în spaţiu şi planul de simetrie Oxy. Prin intersecţia acestor

trei planuri de simetrie se obţine punctul de simetrie O, păstrat invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectului de lucru. Deci astfel, a fost asigurată centrarea completă a crucii cardanice. Prelucrarea prin strunjire a celor patru fusuri ale crucii cardanice se face prin intermediul unui dispozitiv de centrare completă, care asigură şi o mişcare de indexare cu 90o în jurul axei Oz, a crucii cardanice.

x

z

y

O

El SC-F

El SC-F

Baze de C-F

Fig. 4.34. Baze de centrare-fixare

Baze fixare tip buzunar

Fig.4.35. Baze de fixare tip buzunar.

39



4.3.3.5. Baze de fixare tip buzunar

În cazul când se pune problema fixării unor semifabricate care au o înălţime relativ mare şi având acces de aplicare a forţei de fixare doar pe suprafaţa superioară a acestora, pentru a simplifica fixarea şi pentru a permite accesul mai uşor la suprafeţele semifabricatului se recomandă să se creeze baze de fixare de tip buzunar. Un exemplu de asemenea baze de fixare se poate observa în figura 4.35.

Semifabricatul care trebuie fixat este înalt şi este necesar ca suprafaţa superioară să fie liberă pentru efectuarea unor prelucrări. Acest lucru a impus ca să fie create buzunare în corpul semifabricatului, care sunt utilizate drept baze de fixare a acestuia.

Un alt exemplu de efectuare a unor baze de fixare de tip buzunar este prezentat în figura 4.36.

4.3.3.6. Baze de fixare filetate

Baze fixare tip buzunar

Fig. 4.36 – Semifabricat cu baze de fixare tip buzunar

40



Uneori piesa care se obţine din prelucrarea semifabricatelor este prevăzută pe

unele suprafeţe cu găuri filetate, care pot fi utilizate drept baze de fixare. În alte cazuri, pot fi create suplimentar găuri filetate în anumite zone ale semifabricatelor, care nu vor împiedica buna funcţionare ale pieselor rezultate. Aceste suprafeţe filetate devin baze de fixare, prin intermediul lor aplicându-se forţele necesare pentru strângerea semifabricatelor (v. fig. 4.37).

4.3.3.7. Baze de fixare adezive

Uneori pot fi dispozitive însoţitoare (palete) pe care obiectele de lucru se prind cu adeziv pe bazele de fixare. Acesta este cazul unor prelucrări de finisare cu forţe de

Elem. poziţionare

Baze fixare filetate

Fig. 4.37 – Baze de fixare filetate

Adeziv sau bandă adezivă

H

B

L

Sens deplasare

1≤B

H Elemente de poziţionare

Fig. 4.38. – Bază de fixare adezivă

41



aşchiere mici, a căror baze de fixare au fost anterior fin prelucrate, pe care se pune un film subţire de adeziv care fixează semifabricatul. Se utilizează adezivi atât naturali cât şi sintetici. Adezivul poate fi şi sub formă de folie care aderă cu o parte la baza de fixare a obiectului de lucru, iar cu cealaltă pe baza de fixare a dispozitivului. Un exemplu de bază de fixare adezivă este prezentat în figura 4.38.

Pentru fixarea obiectului de lucru de baza de fixare se pot utiliza şi aliaje uşor fuzibile ( Bi-Zn-Pb), care pot fi aduse în stare topită chiar cu apă fierbinte. Aliajul topit este adus chiar între bazele de fixare ale obiectului de lucru, respectiv ale dispozitivului, care prin răcire realizează fixarea obiectului de lucru. Un exemplu de fixare cu aliaj topit este prezentat în figura 4.39.

4.3.3.8. Baze de fixare vacuumatice

Pentru bazele de fixare care prezintă o suprafaţă finisată se poate utiliza vacuumul pentru a fixa semifabricatele în dispozitiv. Bazele de fixare vacuumatice au marele avantaj că ele sunt suprapuse peste bazele de poziţionare. Acest lucru face ca forţa de fixare aplicată să nu genereze deformaţii elastice ale OL şi deci erorile induse de forţele de fixare sunt mai mici.

b)c)

a)

Fig. 4.39 - Baze de fixare prin turnare de aliaje uşor fuzibile

42



a)

Fig. 4.40. Baze de fixare vacuumatice

Corespunzător fig.4.40a elementele vacuumatice EV vor face fixarea pe baza de fixare a OL şi vor fi trase în jos până când OL intră în contact cu baza de fixare a dispozitivului. Astfel, chiar dacă baza de poziţionare (confundată în acest caz cu baza de fixare) are abateri de la forma geometrică, totuşi forţa de fixare vacuumatică nu va fi micşorată datorită interstiţiului care ar fi creat între suprafaţa OL şi cea a dispozitivului, din cauza unui contact imperfect.

4.3.3.9. Baze de fixare magnetice

Bazele de fixare magnetice sunt asemănătoare bazelor de fixare vacuumatice, doar că în acest caz câmpul magnetic creează forţa necesară de fixare.

a) b)

c) d)

Fig. 4.41 - Baze de fixare magnetice.

OL

BAZA FIXARE

43



Fixarea magnetica prezintă acelaşi avantaj de micşorare a erorilor de fixare ca şi fixarea vacuumatică. Datorită faptului că în ultimul timp au fost construite platouri electromagnetice care dezvoltă forţe mari de fixare magnetică, această fixarea este utilizată şi pentru prelucrări prin aşchiere, aşa cum se poate vedea în fig. 4.41b, c şi d unde sunt prezentate dispozitivele cu fixare magnetică a firmei WALKER.

4.3.4. Baze de reglare dimensională

Baza de reglare dimensională, numită pe scurt bază de reglare, este elementul geometric care aparţine oricărui element component al STE de la care se defineşte cota de reglare. Cota de reglare este realizată în cadrul acţiunii de reglare dimensională.

Reglarea dimensională este prin definiţie acţiunea de definire şi de realizare a cotei de reglare dimensionale.

În figură se prezintă trei moduri distincte de alegere a bazei de reglare BR. În primul caz baza de reglare BR se alege pe suprafaţa mesei MU. De la aceasta se

reglează poziţia sculei. În acest caz va rezulta un lanţ al dimensiunilor tehnologice

BR

BPA

BCBFa

CR

MU

Masa MU

CT

Cp

CD

Cp

CD

CR

CT

LDT1

Cp

CR

CT

LDT2

a)

b) c) d)

Fig. 4.42 Baza de reglare

CRCT

LDT3

44



LDT de tipul celui prezentat în fig. 4.42 b, notat LDT1. Lanţul dimensional LDT1

include cota de realizat C, cota piesei Cp, a dispozitivului CD şi evident cota de reglare CR. Lanţul dimensional este lung, având multe elemente, fapt ce face ca precizia de realizarea a cotei C să fie mică.

Prin suprapunerea bazei de reglare BR peste baza de poziţionare se va micşora lungimea lanţului, eliminându-se dimensiunea corespunzătoare dispozitivului CD, astfel a fost obţinut lanţul dimensional LDT2 (fig. 4.42 c). Fiind un lanţ dimensional mai scurt va creşte precizia de realizarea a cotei C.

Dacă baza de reglare BR va fi suprapusă peste baza de cotare, atunci se va obţine cel mai scurt lanţ al dimensiunilor LDT3 (fig 4.42 d). Desigur, în acest caz se va obţine cea mai mare precizie pentru cota de realizat C. Există un inconvenient pentru cazul dispozitivului prezentat în figura 4.42. Pentru fiecare semifabricat instalat în dispozitiv trebuie refăcută operaţia de reglare dimensională a sculei. Această metodă de reglare dimensională mai poarta denumirea de metoda aşchiei de probă. Ea se aplică pentru cazul producţiei de unicate sau de serie foarte mică, când nu se utilizează dispozitive de instalare a semifabricatelor supuse prelucrării.

Prin modificarea construcţiei dispozitivului anterior se poate ajunge la un lanţ de dimensiuni de tipul LDT3. Schiţa unui asemenea dispozitiv este prezentată în fig. 4.43.

În acest caz dispozitivul este astfel construit încât să suprapună baza de cotare BC cu baza de poziţionare de aşezare BPA şi cu baza de reglare dimensională BR. Strângerea obiectului de lucru OL (semifabricatului) în dispozitiv se va face prin intermediul penei P.

BRBC

BFa

OL

P

D

BPA

S

CT

CR

Fig. 4.43 - Suprapunerea a trei baze de referinţă

45



Datorită acestor suprapuneri a rezultat un lanţ al dimensiunilor tehnologice foarte scurt, el fiind compus doar din cota de realizat CT şi cota de reglare CR. Acest lucru face ca precizia de realizare a cotei CT sa fie mare.

La conceperea dispozitivelor se va căuta suprapunerea a cât mai multor baze de referinţă pentru a creşte precizia de realizare a cotei dorite. Doar în cazurile în care

acest lucru nu este posibil se vor accepta lanţuri ale dimensiunilor tehnologice mai lungi, care implicit vor genera erori mai mari şi se va obţine mai greu precizia dorită pentru cota de realizat CT.

Mecanismul de poziţionare al dispozitivelor are rolul de a materializa bazele de poziţionare care au fost stabilite în faza de concepere a dispozitivului. Materializarea acestor baze trebuie să fie făcută de aşa natură încât sa se asigure o rigiditate corespunzătoare a bazelor de poziţionare, iar prin mecanismul de poziţionare să se inducă cât mai puţine erori de poziţionare.

Materializarea bazelor de poziţionare se poate face prin intermediul unor suprafeţe întinse construite pe corpul dispozitivelor, sau prin intermediul unor elemente de poziţionare care se montează în corpul dispozitivelor. Ultimele au o suprafaţă a bazelor de poziţionare mai restrânsă şi pot fi înlocuite uşor în cazul deteriorării acestora. Mentenanţa dispozitivelor este mai uşor de realizat în cazul elementelor de poziţionare montate. Desigur, materializarea bazelor prin suprafeţe întinse asigură o rigiditate mai mare a mecanismului de poziţionare, dar în acest caz recondiţionarea este mai dificilă. Datorită erorilor de formă ale OL mecanismele de poziţionare cu suprafeţe restrânse sunt mai avantajoase, ele realizând o stabilitate a poziţionării mai bună.

5.1. Elemente de poziţionare

Elementele de poziţionare pot fi fixe, mobile sau reglabile. Elementele de poziţionare cele mai uzuale sunt de tipul: cepurilor, plăcuţelor, prismelor şi bolţurile cilindrice sau conice. La alegerea acestor elemente de poziţionare trebuie să se ţină cont de următoarele aspecte:

• Cu cât erorile de formă ale suprafeţelor OL sunt mai mari cu atât mărimea suprafeţelor de contact ale elementelor de poziţionare pe aceste suprafeţe trebuie să fie mai mică;

5. MECANISMUL DE POZIŢIONARE

46



• Suprafeţele elementelor de poziţionare trebuie astfel alese încât să poată fi cât mai uşor curăţite de aşchii sau alte impurităţi şi să fie vizibile pentru operator;

• Pentru o introducere cât mai uşoară a OL în dispozitiv trebuie prevăzute elemente destinate preghidării acestuia;

• Alegerea elementelor de poziţionare se face ţinând cont de posibilitatea de montare şi demontare cât mai uşoară a acestora, pentru a fi schimbate rapid în caz de necesitate;

• Elementele de poziţionare influenţează precizia de fabricare a OL de aceia trebuie ca aceste elemente să fie cât mai rigide şi rezistente la uzură, motiv pentru care suprafeţele funcţionale ale lor se tratează termic şi se vor rectifică.

5.1.1. Cepuri de poziţionare Cepurile sunt utilizate pentru materializarea bazelor de poziţionare ( BPA, BPD,

BPR ). Există o varietate constructivă de cepuri foarte mare. Variante constructive ale acestora sunt prezentate în tabelul 5.1:

Tab.5.1.

Forma suprafeţei

active

Cap conic Cap sferic Cu tăiş Supraf. netedă

Forma corp

Cilindrică Pătrată Dreptughi Poligon regulat

Mod de îmbinare

Cu şurub Presat Nituit Sudat Lipit

Tip BP create

BPL BPD BPA

a) b ) c )

d )

e )

f ) h )

Fig. 5.1 Tipuri constructive de cepuri

47



Câteva variante constructive de cepuri pot fi văzute şi în figura 5.1. Se pot observa variante constructive de cepuri cu suprafaţa activă prevăzută cu

canale perpendiculare (fig.5.1c, fig. 5.2 formele C şi F). Acestea au rolul de a preîntâmpina interpunerea între OL şi suprafaţa activă a cepului a unor aşchii mici, care ar provoca o poziţionare incorectă a OL. Canalele practicate pe suprafaţa activă permit ca la o deplasare relativ mică a OL pe suprafaţa cepului, făcută de operator la

introducerea OL în dispozitiv, aşchiile mici rămase pe suprafaţa activă să cadă în canale şi astfel aşezarea OL pe suprafaţa cepului să fie făcută corect. Dacă suprafaţa OL este cu abateri mari de la poziţie sau formă a suprafeţei se vor utiliza cepuri cu suprafaţa activă autoaşezabilă (fig. 5.1 c sau e), sau cepuri cu suprafaţă activă mică (fig. 5.1 d, fig. 5.2 formele B şi E). În cazul realizării unor găuri străpunse, pentru a asigura o rigiditate mare a bazei de poziţionare cepul poate fi dispus chiar pe axa găurii de realizat, el fiind prevăzut cu o gaură

centrală pentru a permite accesul sculei cu care a fost realizată gaura străpunsă. Pentru poziţionarea OL a căror suprafeţe sunt finisate anterior se vor utiliza cepuri cu suprafeţe active netede cu arie ceva mai mare (fig. 5.1 a, f sau fig. 5.2 formele A şi D).

Cepurile care au suprafaţa activă netedă (plată) au realizată înălţimea capului (h) în câmpul de toleranţă h6 iar după asamblarea lor se face o rectificare de corijare a înălţimii lor asigurând abaterile înălţimii de mărimea 3,0

2,0++h . Cepurile care au

capul bombat vor avea înălţimea capului realizată în câmpul de toleranţă h12. Materialele utilizate sunt CT70 (OSC 7) pentru acele cepuri care au diametrul suprafeţei active d ≤ 12. Ele se vor

căli la 55-60 HRC, respectiv C15 (OLC 15) pentru diametrele d > 12 . În acest caz se va face o cementare pe o adâncime de 0,8 – 1,2 urmată de o călire la 55-60 HRC.

Un exemplu de materializare a bazelor de poziţionare cu cepuri este prezentat în fig. 5.3.

O situaţie mai deosebită de materializare prin intermediul cepurilor de poziţionare este aceea când se materializează bazele de poziţionare de dirijare (BPD)

Forma A Forma B Forma C

Forma D Forma E Forma F

Fig. 5.2. Construcţii de cepuri

Fig. 5.3 Materializarea BP

48



sau cele de rezemare (BPR) prin intermediul suprafeţelor laterale ale cepurilor. O asemenea situaţie este prezentată în fig. 5.4.

5.1.2.Plăcuţe de poziţionare

Plăcuţele sunt elemente de poziţionare care au o bază activă în general mai mare decât a cepurilor de poziţionare. Acest lucru face ca bazele de poziţionare materializate cu ajutorul lor să prezinte o rigiditate mai mare decât în cazul cepurilor.

Se disting trei tipuri constructive de plăcuţe de poziţionare, aşa cum se prezintă în fig. 5.5.

Fig. 5. 5 – Plăcuţe de fixare

Varianta constructivă din fig.5.5a are dezavantajul că în alezajele destinate şuruburilor de fixare ale plăcuţei pot să se acumuleze aşchii sau alte impurităţi, care se pot interpune între OL şi plăcuţă, modificând poziţionarea acestuia şi introducând erori de poziţionare. Acestea vor influenţa defavorabil precizia de fabricaţie a piesei. Dezavantajul este înlăturat prin varianta constructivă din fig. 5.5b, dar în acest caz fixarea plăcuţei se face excentric, alăturat suprafeţei active SA a plăcuţei. Excentricitatea provoacă o deformaţie elastică neuniformă a suprafeţelor în contact, fapt care va provoca o uşoara rotire a plăcuţei de poziţionare cu influenţă negativă asupra poziţionării OL.

A treia variantă constructivă din fig. 5.5c face o fixarea centrală a plăcuţei, eliminând dezavantajul variantei b şi pentru a înlătura şi dezavantajul variantei a are practicate canale oblice, în suprafaţa activă SA. Acestea vor permite operatorului să înlăture uşor eventualele impurităţi, care s-au acumulat în aceste degajări.

Materialele şi tratamentele termice aplicate plăcuţelor de poziţionare sunt asemănătoare cepurilor de poziţionare.

5.2. Corpul dispozitivelor

SA

a)

b)

Fig. 5.4 Materializarea BPD

sau a BPR

a) c)

SA

49



Mecanismul de poziţionare şi respectiv cel de fixare al dispozitivelor trebuie să fie montate pe un corp de bază, care este tocmai corpul dispozitivului. În literatura de specialitate [55], [66] există o varietate foarte mare de forme constructive ale corpului dispozitivelor. Ele se pot lua de pe INTERNET, uneori având desenele atât în 3D cât şi în 2D. Astfel, este uşurată foarte mult munca de proiectare. Câteva forme constructive posibile ale corpurilor unor dispozitive sunt prezentate în fig.5.6.

Corpul dispozitivelor poate fi o placă orizontală ca în fig. 5.6a, sau o placă în formă de L având suprafaţa activă verticală fig. 5.6b. Sunt variante constructive ale corpului sub forma unei plăci verticale având o talpă inferioară în forma literei T, ca în fig. 5.6c, dar frecvent sunt utilizate corpuri de dispozitive sub formă de coloane verticale cu diferite secţiuni, pătrate, dreptunghiulare, hexagonale, etc., care oferă astfel mai multe feţe pe care se pot poziţiona OL, realizându-se aşa numitele dispozitive multiple de poziţionare.

5.3. Elemente de poziţionare reglabile

Pentru a putea fi fabricat corect semifabricatul, există cazuri când bazele de poziţionare trebuie să poată să îşi schimbe poziţia în spaţiu. Acest lucru se poate întâmpla în cazul semifabricatelor turnate sau forjate. Adaosurile de prelucrare în acest caz fiind neuniforme, pentru a se obţine corect piesa finită uneori trebuie schimbată

a) b) c) d)

Fig.5.6 Variante constructive ale corpului dispozitivelor

Fig.5.7 Elemente de poziţionare

reglabile

50



poziţia unei baze de poziţionare. În aceste cazuri materializarea bazelor de poziţionare se face cu elemente de poziţionare reglabile, aşa cum se poate observa în fig. 5.7.

Formele constructive cele mai utilizate ale elementelor de poziţionare reglabile sunt prezentate în fig.5.8.

Varianta constructivă din fig. 5.8a are suprafaţa activă fie plată, fie cu o raza

a) b)

c)

Fig. 5. 8 Tipuri constructive de cepuri reglabile

a)

c)

d)

Fig. 5.9. Cepuri autoaşezabile

b)

e)

51



de racordare de valoare mare. Soluţia constructivă b, din aceeaşi figură are pe suprafaţa activă canale, care permit acumularea unor aşchii mărunte, evitând astfel interpunerea

acestora între OL şi suprafaţa activă a elementului de poziţionare. Varianta constructivă c are suprafaţa activă sferică şi se utilizează pentru OL turnate sau forjate. Toate variantele constructive au o suprafaţă filetată, care permite reglarea înălţimii lor şi o contrapiuliţă care permite blocarea poziţiei elementului de poziţionare.

5.4. Elemente de poziţionare autoaşezabile

În cazul OL care au suprafeţele exterioare cu erori geometrice pronunţate, pentru

materializarea bazelor de poziţionare excentrice se vor utiliza elementele de poziţionare autoaşezabile. Acestea prezintă unul sau două grade de mobilitate (rotaţii) pentru suprafaţa lor activă.

Fig. 5.10 Poziţionarea cu

cepuri autoaşezabile

Fig. 5.11 Element de sprijin suplimentar

52



În fig. 5.9 se prezintă mai multe soluţii constructive de elemente de poziţionare autoaşezabile. Se poate observa că ele sunt construite sub formă de cepuri autoaşezabile. Uneori aceste cepuri au o gaură centrală care permite trecerea unui şurub de fixarea a OL pe dispozitiv.

Un exemplu de utilizare a unor asemenea cepuri autoaşezabile este dat în fig. 5.10.

5.5. Elemente de sprijin suplimentare

Sunt cazuri când datorită unei rigidităţi mai mici ale OL care trebuie poziţionat în dispozitiv, nu sunt suficiente doar elementele de poziţionare cu bază restrânsă prezentate anterior. Forţele care apar în timpul procesului de fabricare al produsului ar provoca în acest caz deformaţii elastice ale acestuia care ar induce erori de fabricare. Pentru a evita acest lucru în zonele mai puţin rigide ale OL se plasează elemente de sprijin suplimentare.

Elementul de sprijin suplimentar prezentat în figura 5.11 are un cep de poziţionare, fie fix, fie reglabil, montat în plunjerul vertical PV. Acesta poate face doar o translaţie limitată pe verticală de către un ştift, care blochează şi rotirea plunjerului amintit SBR. După poziţionarea OL pe baza de poziţionare normală, operatorul acţionând asupra piuliţei de reglare (PR) spre dreapta va trage plunjerul orizontal P2, care va provoca ridicarea plunjerului PV până ce cepul montat în el va ajunge în contact cu OL, fără al ridica de pe baza sa de poziţionare. În continuare, prin strângerea

piuliţei PR se va realiza apropierea plunjerelor orizontale P1 şi P2, care prin intermediul elementului de blocare (EB) va solidariza toate plunjerele cu corpul C al ansamblului elementului de sprijin suplimentar. Astfel, a fost asigurat încă un punct de sprijin al OL în zona în care acesta avea o rigiditate mai mică, fiind evitate vibraţiile deformaţiile şi vibraţiile ce pot apare în timpul procesului de fabricare.

Un exemplu de utilizare a elementului de sprijin suplimentar este prezentat în fig. 5.12. Se poate observa cum frezarea părţii puţin rigide ale OL va induce erori. Prin plasarea unui element de sprijin suplimentar în

această zona se va îmbunătăţi rigiditatea, iar erorile induse se vor micşora considerabil.Există şi alte construcţii de elemente de sprijin suplimentare. Una dintre acestea

este prezentată în fig. 5.13.

Fig. 5.12 Exemplu de utilizare a

elementului de sprijin suplimentar

53



În acest caz la aşezarea OL pe baza de poziţionare plunjerul vertical va deforma arcul de sub el pană ce OL ajunge în contact cu baza de poziţionare. După aceasta, se va bloca poziţia plunjerului prin strângerea şurubului care acţionează pe suprafaţa în formă de pana a acestuia. Astfel, a fost introdus încă un punct de sprijin rigid, îmbunătăţind comportarea la vibraţii a OL instalat în dispozitiv.

Un exemplu de utilizare a acestui element de sprijin suplimentar se prezintă în fig. 5.14.În această figură se observă cum introducerea elementului de sprijin suplimentar (ESS) sub talpa OL face ca rigiditatea sa crească şi deci, devine posibilă prelucrarea chiar prin utilizarea unor regimuri mai intense de prelucrare, care vor genera forţe mai mari.O altă soluţie constructivă de element de sprijin

suplimentar se poate vedea în fig. 5.15.

Fig. 5.13 Element de sprijin suplimentar cu arc

Fig.5.14. – Element de sprijin suplimentar

Fig. 5.15 Varianta de element sprijin suplimentar

54



În acest caz plunjerul vertical (PV) este menţinut în contact cu OL aşezat pe elementele de poziţionare ale dispozitivului. Blocarea plunjerului PV în poziţia dorită se face prin rotirea manetei M de către operator. Aşa se va acţiona asupra şurubului de blocare (SB9, care va strânge corpul elementului de sprijin blocând poziţia plunjerului.

Un exemplu de utilizare a acestui element de sprijin suplimentar se observă în fig. 5.16.

La fel ca în cazul precedent, lipsa de rigiditate a unei părţi a obiectului de lucru supus prelucrării a determinat introducerea unui element de sprijin suplimentar în zona mai elastică a acestuia. Numărul elementelor de sprijin suplimentare care se pot introduce nu este limitat, el este determinat doar de mărimea zonei care prezintă o rigiditate mai mică şi care necesită sprijine suplimentare pentru evitarea deformaţiilor elastice.

Aceste dispozitive asigură invariante în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectelor de lucru, elemente geometrice reale ale OL. Dependent de tipul elementelor geometrice menţinute invariante există mai multe categorii de dispozitive de poziţionat excentric. Aceste dispozitive sunt clasificate astfel: dispozitive de semipoziţionare, dispozitive de poziţionare şi dispozitive de poziţionare completă.

9.1. Dispozitive de semipoziţionare

Pentru prelucrarea integrală a unor suprafeţe, care uzual se face prin frezare sau rectificare plană, se utilizează dispozitive speciale, specializate sau universale pentru semipoziţionare.

Fig.5.16 Utilizarea elementului de

sprijin suplimentar

ARTICLE I. 9. DISPOZITIVE PENTRU

POZIŢIONĂRI EXCENTRICE

55



În cazul producţiei de unicate şi serie mică, în condiţiile existenţei unui centru teritorial pentru dispozitive universale obţinute prin agregarea unor module tipizate, se poate recurge şi la acest tip de dispozitive, ele făcând parte din grupa dispozitivelor flexibile, numite uneori şi Dispozitive Universale Asamblate (DUA) sau dispozitive modulate.

În general, dispozitivele universale, care echipează maşinile-unelte, oferă posibilitatea realizării semipoziţionării, dar de cele mai multe ori realizează poziţionarea sau chiar poziţionarea completă a obiectului de lucru.

Menghinele de maşină, care sunt dispozitive universale de poziţionare excentrică, pot fi utilizate şi pentru realizarea semipoziţionării unui semifabricat. În

cazul când se doreşte mecanizarea procesului de fixare a semifabricatului în dispozitiv se preferă construirea unui dispozitiv special de semipoziţionare.Un astfel de dispozitiv este prezentat în figura 9.1. Obiectul de lucru OL este aşezat pe baza de poziţionare de aşezare BPA, urmând ca apoi elementele de strângere pneumatice rotative ESPR, care înainte de efectuarea strângeri execută o rotaţie pentru a ajunge în zona obiectului de lucru, să realizeze fixarea prin strângere a obiectului de lucru OL. Această mişcare de rotaţie este necesară pentru a permite introducerea, respectiv evacuarea OL din dispozitiv. În corpul dispozitivului CD sunt construite canalele de alimentare cu fluidul necesar acţionării elementelor de strângere.

În cazurile în care se doreşte realizarea semipoziţionării simultane a mai multor obiecte de lucru, în vederea creşterii capacităţii de producţie a utilajelor, este necesară proiectarea unor dispozitive speciale sau specializate pentru semipoziţionare.

Un dispozitiv special multiplu, pentru prelucrarea suprafeţelor frontale ale unor carcase, care asigura paralelismul bazei de fabricare cu baza de poziţionare este prezentat în fig. 9.2.

Fig.9.1. Dispozitiv special singular de semipoziţionare

56



Obiectul de lucru OL este aşezat pe suprafaţa superioară a corpului dispozitivului, care constituie baza de poziţionare de aşezare BPA. Pentru păstrarea poziţionării şi în timpul prelucrării, când acţionează forţele de aşchiere, este necesară aplicarea unor forţe de strângere. Aceste forţe de strângere se aplică prin intermediul şurubului de fixare SF, pe care se înşurubează piuliţa P. Piuliţa va acţiona asupra jugului J, care cu muchiile sale înclinate acţionează asupra unei muchii laterale ale OL. Aplicarea excentrică a forţei de strângere ar duce la o deformare elastică neuniformă a BPA, fapt ce ar genera o rotire a OL. Această rotire nu poate fi compensată prin corecţii ale poziţiei sculei. Prin această mişcare de corecţie pot fi corijate doar translaţii ale OL. Pentru a asigura o forţă de strângere care să acţioneze în planul de simetrie al OL, au fost incluse în construcţia dispozitivului şi elementele de fixare laterale EF1, respectiv EF2. În acest fel, prin reacţiunile care le creează aceste elemente de fixare laterale, de mărime S1, va rezulta o forţa R, în planul de simetrie al OL. Astfel, deformaţiile elastice posibile să apară, vor crea doar translaţii ale OL. Jugul J asigura o strângere centralizată a OL, ceea ce înseamnă aplicarea forţelor de strângere într-un singur loc, deci eliminarea unor timpi auxiliari neproductivi.

În corpul dispozitivului sunt practicate degajări pentru fixarea dispozitivului pe masa maşinii-unelte MU (vezi secţiunea A-A din fig. 9.2).

Asigurând invariantă in spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectului de lucru, o singura bază de poziţionare şi anume o bază de poziţionare de aşezare BPA,

Sc

J

CD SF

P

EF2

EF1

R

S1

S1 S

1S

1R

BFa

BPA

OL

LFD

A

A

MU

CD

A-A

Fig. 9.2-Dispozitiv de semipoziţionare

multiplu

11TC

57



acest dispozitiv va asigura realizarea corectă a unei singure cote caracteristice C1T1,

respectiv a cotelor care au baza de cotare suprapusă peste BPA.Dispozitivul din figura anterioară este multiplu, el asigurând poziţionarea

simultană a mai multor obiecte de lucru. În acest fel, creşte capacitatea de producţie a utilajelor pe care se montează dispozitivul.

În cazul semipoziţionării unor obiecte de lucru de dimensiuni mai mici, unde devine raţională poziţionarea simultană a unui număr mai mare de semifabricate, trebuie luate măsuri constructive pentru împiedicarea apariţiei unor poziţionări defectuoase. În fig. 9.3 se prezintă un asemenea caz. Pentru obiectele de lucru de tip

prismatic, prezentate în figura 9.3a, din cauza abaterilor de la paralelism ale suprafeţelor laterale, la aplicarea forţei de strângere F, există pericolul ca semifabricatele să formeze o boltă (fig.9.3 c), caz în care se pierde contactul cu baza de poziţionare de aşezare, rezultând atât o prelucrare cu erori induse, dar mai ales, există pericolul ca sub influenţa forţelor de aşchiere, semifabricatul să fie smuls din dispozitiv şi aruncat, accidentând operatorul uman. Pentru a evita aceste neplăceri, trebuie ca în faza de concepţie a dispozitivului să fie introduse elemente ale dispozitivului între obiectele de lucru instalate în dispozitiv.

Un exemplu de realizare a unui asemenea dispozitiv este prezentat în figura 9.4. La această construcţie prin interpunerea unor elemente de reazem intermediare

ERI, ghidate în corpul dispozitivului se forţează păstrarea contactului OL cu baza de poziţionare de aşezare a acestuia. La aplicarea forţelor de strângere, aceste ERI nu vor

Fig. 9.3. Poziţionarea incorectă în cadrul semipoziţionării

Fig. 9.4. Dispozitiv special multiplu de semipoziţionare

58



permite ridicarea semifabricatelor de pe baza de poziţionare de aşezare a dispozitivului.

Arcurile elicoidale AE din construcţia dispozitivului permit îndepărtarea ERI, după ce a fost acţionat şurubul S pentru desfacere, şi astfel se creează jocurile necesare introducerii şi respectiv evacuării obiectelor de lucru din dispozitiv. Prin introducerea acestor elemente intermediare între obiectele de lucru nu se poate spune ca a fost realizată o poziţionare a obiectelor de lucru, deoarece elementele intermediare introduse nu sunt precis localizate, ele având posibilitatea de a se deplasa axial (posedă un grad de libertate). Fac excepţie elementele intermediare construite monobloc cu corpul dispozitivului, unde OL este practic poziţionat în zona lor.

Prin acest dispozitiv multiplu de semipoziţionare bazele de fabricare ale tuturor obiectelor de lucru OL au fost aduse la acelaşi nivel, fapt care permite prelucrarea simultană a tuturor obiectelor de lucru instalate în dispozitiv. Astfel, a crescut capacitatea de producţie a maşinii-unelte pe care a fost montat dispozitivul.

9.2. Dispozitive de poziţionare

Acest tip de dispozitive asigură invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectelor de lucru, o bază de poziţionare de aşezare (BPA), şi respectiv

o bază de poziţionare de dirijare (sau direcţionare) BPD. Astfel, sunt preluate 5 grade de libertate, respectiv 3 rotaţii şi două translaţii. Toate cotele a căror baze de

Fig. 9.5. Dispozitiv special singular de poziţionare

9

Fig. 9.6.Dispozitiv multiplu de poziţionare

BPD

EFP

OL

OL

59



cotare sunt suprapuse peste bazele de poziţionare menţinute invariante, pot fi prelucrate cu o precizie ridicată.

În fig. 9.5 este prezentat un dispozitiv special singular de poziţionare. La acest dispozitiv pe corpul lui sunt create bazele de poziţionare menţinute invariante, şi anume baza de poziţionare de aşezare BPA, respectiv baza de poziţionare de dirijare BPD. Fixarea obiectului de lucru OL după poziţionarea sa în mecanismul de poziţionare se face prin intermediul a două elemente de fixare pneumatice rabatabile EFR1 şi EFR2. Datorită menţinerii invarinte în spaţiu a bazelor de poziţionare pot fi prelucrate cu suficientă precizie cotele C1 şi C2.

Există construcţii de dispozitive care poziţionează simultan mai multe obiecte de lucru. Un asemenea exemplu este prezentat în fig. 9.6. În acest caz suprafaţa plăcii dispozitivului constituie baza de poziţionare de aşezare BPA, iar baza de poziţionare de dirijare BPD (sau direcţionare) este materializată de suprafeţele laterale a barei centrale. Toate semifabricatele, care constituie obiectele de lucru OL ale dispozitivului, sunt fixate în dispozitiv prin intermediul unor elemente de fixare pneumatice (EFP). Cotele care vor avea bazele de cotare suprapuse peste bazele de poziţionare menţinute invariante în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectelor de lucru, vor fi prelucrate cu o precizie în conformitate cu cerinţele tehnice impuse.

Un caz mai deosebit al dispozitivelor de poziţionare îl ocupă dispozitivele construite pentru tehnologiile de grup. Un asemenea dispozitiv este prezentat în fig. 9.7.

Fig. 9.7. Dispozitiv de poziţionare pentru tehnologii de grup

Bazele de poziţionare de aşezare BPA au fost astfel construite în corpul CD al dispozitivului încât o parte din bazele de fabricare BFa (cele orizontale) să fie aduse la acelaşi nivel, astfel uşurându-se prelucrarea acestora. Bazele de poziţionare de dirijare (direcţionare) au fost construite adecvat fiecărui OL.

BFa

BPA

BPA

BPDBP

D

OL2

OL3

BPA

S1

S2S

3

TT

QQPG

3

PG1

PG2

CD

PL

SF

P

M

OL1

60



Strângerea obiectelor de lucru în dispozitiv se face manual, dar centralizat, de la aceeaşi piuliţă P. Prin aplicarea momentului de strângere M la piuliţa P se creează pe de o parte forţa de strângere S1 asupra OL1, iar pe de altă parte prin intermediul pârghiei PG1 sunt create forţele Q şi respectiv T în şurubul de fixare SF, respectiv plunjerul PL. Forţa de reacţiune din şurubul de fixare SF, de mărime Q, va acţiona asupra pârghiei PG2 şi va crea asupra OL2 forţa de strângere S2. Plunjerul PL va acţiona cu forţa T asupra pârghiei PG3, care la rândul ei va genera forţa de strângere S3 asupra OL3. Astfel, deşi se utilizează o strângere manuală, printr-o construcţie ingenioasă a mecanismului de fixare al dispozitivului, devine posibilă o micşorare la minimum a timpilor neproductivi, rezultând o productivitate a muncii mărite.

9.3. Dispozitive pentru poziţionare completă

Acest tip de dispozitive menţin invariant în spaţiu trei baze de referinţă de poziţionare, o bază de poziţionare de aşezare BPA, o bază de poziţionare de dirijare (direcţionare) BPD şi, respectiv o bază de poziţionare de localizare BPL, preluând astfel toate cele 6 grade de libertate al obiectelor de lucru. Toate dimensiunile a căror bază de cotare se suprapune peste bazele de referinţă menţinute invariante, se vor putea realiza în conformitate cu cerinţele tehnice prescrise în documentaţia tehnologică a piesei de realizat.

61



Un exemplu de dispozitiv singular pentru poziţionarea completă a obiectului de

lucru este prezentat în fig. 9.8.Dispozitivul prezentat în fig. 9.8 este compus din corpul dispozitivului (CD) pe

care se montează plăcile de poziţionare (PP), care vor realiza baza de poziţionare de aşezare BPA, baza de poziţionare de dirijare (direcţionare) BPD şi, respectiv cepul de poziţionare CP care materializează baza de poziţionare de localizare BPL. Prin menţinerea invariantă în spaţiu a celor trei baze de poziţionare se pot prelucra cu suficientă precizie cotele piesei a căror baze de cotare se suprapun peste bazele de poziţionare menţinute invariante, respectiv cotele C1, C2 şi C3. Cota C1 constituie lungime primei trepte a alezajului care se va crea în obiectul de lucru OL prin intermediul unei scule combinate (în trepte).

PP

RM PF CR

OL PG

BG

C3

BPA

BPR

RM

SF

CD

BPD

C1

C2

CP

S 1

S 1

PPD

PPD

C’3

BPR

Fig. 9.8. Dispozitiv singular de poziţionare completă

62



Fixarea obiectului de lucru OL se face prin intermediul pârghiei de fixare (PF) şi a capacului rabatabil (CR), care sunt apăsate asupra obiectului de lucru OL prin intermediul roţii de mâna (RM) (care constituie piuliţa) şi a şurubului de fixare (SF). Prin înşurubarea roţii de mâna (RM) de către operatorul uman, se creează în final forţele de fixare S1 asupra obiectului de lucru OL.

Scule care vor fi utilizate pentru prelucrarea obiectului de lucru OL sunt ghidate prin intermediul unor bucşe de ghidare (BG), care sunt montate în placa de ghidare (PG), care este apăsată asupra obiectului de lucru, după o poziţionare corespunzătoare a acestora.

Este de menţionat de asemenea că, pentru prelucrarea celor doua alezaje pe o maşina-unealtă universală, dispozitivul este răsturnat pentru a aduce gaura de realizat într-o poziţie convenabilă. Acest lucru este uşurat de plăcile de poziţionare ale dispozitivului (PPD), poziţionare făcută pe masa maşinii-unelte.

9.4. Dispozitive universale pentru poziţionare

Deoarece dispozitivele speciale de poziţionare sunt destinate poziţionării obiectelor de lucru de aceeaşi tipo-dimensiune, dispozitivele universale vor poziţiona obiecte de lucru de tipuri şi dimensiuni diferite. Această universalitate a lor le face să fie larg răspândite în industria constructoare de maşini. Un dispozitiv universal pentru poziţionare este menghina de maşină.

9.4.1. Menghina de maşinăAcest dispozitiv universal este utilizat cel mai frecvent pentru poziţionări excentrice de tip poziţionare. Cu anumite modificări constructive făcute la falca fixă a acesteia, menghina poate fi utilizată şi pentru poziţionări complete.

Un exemplu de menghină de maşină este prezentat în fig. 9.9.

63



Menghina de maşină este compusă din corpul menghinei CM în construcţie

monobloc cu falca fixă a menghinei FF. Corpul menghinei CM este prevăzută cu

ghidaje prismatice pe care poate fi deplasată prin translaţie falca mobilă FM. În ambele

fălci sunt montate bacurile B ale menghinei, care vin în contact cu obiectul de lucru.

Suprafaţa superioară a ghidajelor constituie baza de poziţionare de aşezare BPA, pe

care va fi aşezat obiectul de lucru OL. Baza de poziţionare de dirijare BPD este

realizată de suprafaţa frontală a bacului B montat în falca fixă FF. Astfel, în cele mai

frecvente cazuri menghina va realiza o poziţionare a obiectelor de lucru.

Deplasarea fălcii mobile FM se face prin intermediul unui şurub de SF cu care

în final se face şi fixarea obiectului de lucru OL. Operatorul uman prin rotirea

şurubului de fixare SF în piuliţa P transform[ mişcarea de rotaţie în mişcare de

FM

A-AOL

BFR

Fig. 9.9. Menghina de maşină

EFRSBR

SF

FFFM

M

S

FF FMB

SFFF

e

OL

CMSR

CT

A

A

S

Q

M

BPA

BPD

Q

64



translaţie, deplasând falca mobilă FM până ce aceasta ajunge în contact cu obiectul de

lucru OL, obligându-l să ajungă în contact cu baza de poziţionare de dirijare

(direcţionare) BPD. În acest moment faza de poziţionare a OL este terminată. Aplicând

în continuare un moment M asupra şurubului de fixare SF, în axa şurubului va fi creată

forţa Q, care prin intermediul fălcii mobile FM este transpusă în forţă de strângere S

asupra obiectului de lucru OL. Astfel, este finalizată şi faza de strângere a OL în

menghină.

Un dezavantaj este existenţa excentricităţii e între direcţia de acţionare a forţei

Q din şurub (axa şurubului) şi direcţia de aplicare a forţei de strângere S asupra

obiectului de lucru OL. Această excentricitate coroborată cu jocul existent între

ghidajele corpului menghinei şi falca mobila FM, la aplicare forţei de strângere

permite o rotire uşoară a fălcii mobile (aşa cum este indicată cu linie întreruptă poziţia

bacului fălcii mobile, în fig. 9.9). Această rotire generează tendinţa de ridicare a

obiectului de lucru de pe BPA, lucru ce duce la o poziţionare greşită a OB cu

repercusiuni asupra preciziei de prelucrare a acestuia, dar poate avea şi consecinţe

foarte grave, dacă forţele de aşchiere vor smulge obiectul de lucru dintre fălci, datorita

poziţionării incorecte, aruncâdu-l spre operatorul uman. Exista soluţii constructive care

pot elimina acest neajuns.

Deoarece este foarte greu de realizat o coaxialitate corectă a sistemului de

ghidare a fălcii mobile FM cu axa şurubului de fixare SF, s-au asigurat două grade de

libertate piuliţei PI, în acest caz, ea nu mai este în construcţie monobloc cu falca

mobilă. Astfel, există posibilitatea deplasării pe verticală a piuliţei precum şi rotirea ei

în jurul axei ştiftului, prin intermediul căruia se montează în falca mobilă FM.

Modificările constructive permit evitarea eventualelor blocări a deplasării fălcii

mobile, chiar în prezenţa unor abateri de la coaxialitate a ghidajelor faţă de axa

şurubului de fixare SF.

65



Întreg subansamblul menghinei poate fi montat pe un suport SR care permite

rotirea menghinei la unghiuri impuse de

realizarea piesei. Fixarea menghinei pe

acest suport se face prin intermediul unor

bride de fixare a rotaţiei BFR, strânse prin

intermediul unor şuruburi de blocare a

rotaţiei SBR, introduse în canalele CT

circulare în formă de T, practicate în

suportul SR. Pe bridele BFR şi pe suportul

SR sunt realizate diviziuni pentru controlul

unghiului de rotire a menghinei.

Pentru realizarea unei poziţionări

complete de către menghină, este necesar

să fie făcută o modificare constructivă a

fălcii fixe. Corespunzător fig. 9.10, în falca

fixă este introdusă o tija T, a cărei poziţie poate fi fixată cu ajutorul unui şurub de

blocare SB. Capătul tijei constituie baza de poziţionare de rezemare BPR, care preia şi

ultimul grad de libertate al obiectului de lucru OL, respectiv translaţia care a rămas de

la poziţionarea realizată de menghina uzuală.

Cum a fost menţionat anterior,

pentru menghina din fig. 9.9, la aplicarea

forţei de strângere există posibilitatea ca

falca mobilă să se ridice uşor faţă de baza

de poziţionare de aşezare BPA. O soluţie

constructivă care împiedica apariţia

acestui lucru este aceea de a modifica

forma constructivă a bacurilor. Bacurile

modificate în acest sens sunt prezentate

Fig. 9.10. Modificare constructiva la falcă

T

SB

SB

BPR

OL

Fig.9.11. Bacuri deplasabile

EE

FF

FM

B

OL

S

BPA

Fv

Fig. 9.12. Menghina HILMA

66



în fig. 9.11. Se poate observa că bacurile au o forma constructivă în formă de pană. La

aplicarea forţei de strângere S, datorită formei de pană a bacurilor va apare şi o

componenta Fv verticală şi îndreptată spre baza de poziţionare de aşezare BPA, care va

împinge obiectul de lucru OL spre aceasta, compensând eventuala tendinţă de ridicare

a fălcii mobile FM. După desfacerea şi scoaterea obiectului de lucru OL din fălcile

menghinei, elementele elastice (în cazul din figură arcuri elicoidale, dar pot fi şi alte

elemente elastice, de exemplu plăci de cauciuc), vor ridica bacurile faţă de baza de

poziţionare de aşezare. Aceste mici deplasări, pe o direcţie normală pe BPA, sunt

permise de jocurile existente între alezaje şi şuruburile de fixare ale bacurilor pe fălci

(există fante dreptunghiulare în bac prin care trec şuruburile de fixare a lor). O variantă

constructivă de menghină cu posibilitate de poziţionare completă şi cu poziţie verticală

de lucru este varianta de menghină HILMA [90], prezentată în fig.9.12.

Un al dezavantaj al menghinei prezentate anterior îl constituie existenţa unor

timpi auxiliari, neproductivi, mari în cazul treceri de la un gabarit mic la unul mare al

obiectelor de lucru.

Există soluţii constructive de menghine de maşină, ale diferitelor firme, care

caută să înlăture dezavantajele amintite în cazul menghinei prezentate.

9.4.2. Menghine de maşină FRIBOSA

Firma FRIBOSA [88] prezintă două variante constructive de menghine de

maşină. O primă varianta, pe care o denumim FRIBOSA 1, este prezentată în fig. 9.13.

În această variantă constructivă falca fixă FF este montată în corpul menghinei

CM. Există o modificare majoră a construcţiei fălcii mobile FM. Ea este montată pe o

placă de ghidare PG, care este ghidată cu un ghidaj în formă de coadă de rândunică,

practicat în corpul menghinei CM. În interiorul fălcii mobile se găseşte o piuliţă P, de

67



construcţie specială, prevăzută cu un cioc, care intră în contact cu un ştift ST, montat

transversal în falca mobilă. Contactul ciocului cu ştiftul ST se face după o suprafaţă

înclinata la 45o.

Forţa de strângere S este creată de operatorul uman, care aplică un moment M la

şurubul de fixare SF. Mişcarea acestuia face ca obiectul de lucru să vină în contact cu

ambele bacuri ale fălci mobile şi ale fălcii fixe, caz în care faza de poziţionare s-a

încheiat. Aplicând în continuare momentul M la şurubul SF se creează o forţă

rezultantă R asupra ştiftului ST şi implicit, asupra fălcii mobile FM. Această forţă are

două componente, una este forţa de strângere S, dar mai apare şi o a două componentă

verticală Fv, care este perpendiculară pe baza de poziţionare de aşezare BPA (suprafaţa

Fig. 9.14. Menghina FRIBOSA 2.

CM

FaMSF

PS ST CR

FF

AL

CP S

Fv

OL

BPA

BPDPG

M

ST P FF FM

PG

OL

SF

CM

M

R Fv

S

Fig. 9.13. Menghina FRIBOSA 1.

68



superioară a ghidajelor menghinei) şi îndreptată spre aceasta. Acest lucru face ca falca

mobilă să fie împinsă spre BPA, deci va fi împins şi obiectul de lucru OL, ceea ce

asigură o poziţionare corectă a acestuia.

O altă variantă constructivă de menghină este prezentată în fig. 9.14.

Asemănător variantei constructive FRIBOSA 1, falca fixă este montată rigid în corpul

menghinei CM, prin intermediul unor ştifturi şi şuruburi, suprafaţa ei laterală

constituind baza de poziţionare de dirijare BPD. În corpul menghinei CM este creat un

ghidaj în formă de coadă de rândunică, care ghidează placa de ghidare PG. Pe această

placă este montată falca mobilă FM. În FM este montat şurubul de fixare SF, care

printr-o contrapiuliţa CP este blocat în mişcare axială. Pe şurubul de fixare este

asamblată o piuliţă de construcţie specială PS, care la partea inferioară este prevăzută

cu două ştifturi ST. Acestea pot pătrunde în golurile unei cremaliere CR. În locaşul

hexagonal al şurubului de fixare poate fi introdusă manivela M de rotire a şurubului de

către operatorul uman. La schimbarea gabaritului obiectului de lucru OL, operatorul,

ajutat şi de arcul lamelar AL va

înclina şurubul de fixare SF,

scoţând ştifturile ST din golurile

cremalierei. În această situaţie

există posibilitatea ca operatorul

să împingă sau să tragă falca

mobilă, până într-o zona

învecinată obiectului de lucru,

când se vor introduce din nou

ştifturile ST în golurile cremalierei. Prin rotirea manivelei M se creează apoi forţa de

strângere necesară păstrării poziţionării OL, chiar sub acţiunea forţelor care vor apare

în timpul procesului de prelucrare. De fapt, este creată în şurub forţa rezultantă R, care

se descompune în două componente, forţa de strângere S şi forţa verticală Fv, normală

Fig. 9.15. Menghina sinus

FMCMR SF FF

CB

BC

α

H

L

69



pe baza de poziţionare de aşezare BPA. Această componentă Fv va asigura poziţionarea

corectă a OL, evitând ridicarea acestuia de pe BPA, la aplicare forţei de strângere.

O construcţie de menghina, asemănătoare cu tipul FRIBOSA 2, dar cu ghidaje

laterale ale fălcii mobile şi cu posibilitatea de a fi înclinată la diferite unghiuri α, este

redată în fig. 9.15. Această menghină poartă denumirea de menghina sinus. Fălcile, cea

fixă FF şi cea mobilă FM, sunt montate pe un corp al menghinei rabatabil CMR. Acest

corp poate fi rotit la un unghi α prin dispunerea unui bloc de cale BC de înălţime H,

situat la distanţa L faţă de articulaţia menghinei. Înălţimea H a blocului de cale se

determina din relaţia;

αsin⋅= LH

După ce menghina a fost înclinată la unghiul dorit, poziţia sa este blocată prin

intermediul unui mecanism care este situat pe partea opusa a figurii şi nu se vede.

9.4.3. Menghina de maşină RAKO

Varianta constructivă de menghină RAKO are avantajul trecerii rapide de la un

gabarit al obiectului de lucru OL, la altul. Acest fapt duce la micşorarea timpilor

auxiliari, neproductivi.

70



Menghina se compune dintr-un corp al menghinei CM pe care este construită, în

variantă monobloc falca fixă a menghinei FM. Acelaşi corp al menghinei are prevăzute

ghidajele necesare deplasării fălcii mobile a menghinei, FM. Falca mobilă este

deplasată, atât pentru apropierea sa de obiectul de lucru OL, cât pentru strângere prin

intermediul tijei T. La trecerea de la o dimensiune la alta a OL, tija T este împinsă,

deplasarea ei fiind permisă de bucşa elastică BE, care în acest caz este desfăcută. După

efectuarea contactului bacului fălcii mobile FM cu obiectul de lucru OL, se roteşte

maneta Ma cu un moment M. Mişcarea de rotaţie a manetei este transmisă prin cuplajul

dinţat (format din bucşa cuplajului dinţat BCD şi roata cuplajului dinţat RCD) la tija T,

prin intermediul unui ştift transversal ST. Tija T transmite mişcarea de rotaţie la

şurubul de fixare SF prin intermediul unei pene glisante PG. Şurubul de fixare SF se

roteşte în piuliţa P. Aceasta este montată prin filet în corpul menghinei CM, iar rotirea

ei este blocată prin ştiftul de blocare filetat SB. Datorită rotirii şurubului de fixare în

piuliţa P, şurubul este deplasat liniar spre OL. Astfel, el va împinge clopotul C asupra

bilelor B care vor deforma elastic bucşa elastică BE, solidarizând astfel, mişcarea

şurubului de fixare SF cu tija T. În acest mod se realizează strângerea obiectului de

lucru OL în menghină.

Prin rotirea manivelei Ma în sens invers, clopotul C se deplasează spre stânga,

fapt ce face ca bilele B să nu mai apese pe bucşa elastică BE. Astfel tija T este

S

FF FM TAE B

C

SBM

a

SF

PGBCD

RCDAR

IEL

M

CM

OL

BE ST

71



desolidarizată de şurubul de fixare SF. Astfel, se permite retragerea tijei T pentru

evacuarea, respectiv introducerea unui nou obiect de lucru în menghină.

Section I.2 10.2. Dispozitive de semicentrare

Aceste dispozitive menţin invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectelor de lucru, un plan de simetrie. Pentru a se putea realiza acest lucru, este

necesar ca elementele de fixare utilizate să se deplaseze sincron. Astfel, prin acţionarea elementelor de fixare pe elemente geometrice reale ale obiectelor de lucru, devine posibilă păstrarea invariantă în spaţiu a unor elemente de simetrie. Acest principiu pentru păstrarea invariantă în spaţiu a unui plan de simetrie este prezentat în figura 10.5.

Deplasarea sincronă a elementelor de fixare se poate face prin mai multe soluţii constructive. O variantă este prezentată în fig. 10.6 [86].

p

Fig 10.5. Principiul semicentrarii

BPSC

(Plan de simetrie)

Elemente de pozitionare-fixare

Fig. 10.6. Element pentru semicentrare

BPSC

P2

P1

P3

OLe

OLi

72



La îndepărtarea simultană unul de altul a plunjerelor P1 (fie manual prin intermediul unui şurub, fie acţionând pneumatic sau hidraulic) datorită suprafeţelor

înclinate create pe plunjere prin deplasarea pe verticală a plunjerelor P2, plunjerele orizontale P3 se vor deplasa sincron spre planul de simetrie care constituie baza de poziţionare de semicentrare BPSC.

Este de remarcat ca plunjerele orizontale pot fi utilizate pentru semicentrări atât după suprafeţe plane interioare (v. OLi din fig.10.6) cât şi după suprafeţe plane exterioare (v. OLe din fig.10.6)

Prin utilizarea mai multor asemenea elemente de semicentrare pot fi construite diferite dispozitive de semicentrare.

10.2.1. Dispozitive de semicentrare după suprafeţe plane

interioare

În figura 10.7 [86] este prezentat cazul semicentrării după suprafeţele plane interioare ale unei carcase. Planul de simetrie BPSC al carcasei este menţinut invariant prin utilizarea a două elemente de semicentrare ESC1, respectiv ESC2 cu deplasarea sincronă a două plunjere, de tipul celor prezentate în fig. 10.6.

Este de remarcat ca în figura 10.7 nu există o poziţionare de semicentrare pură, ci una combinată dintr-o semipozitionare care asigură invariant în spaţiu o bază de poziţionare de aşezare BPA şi o semicentrare. Cele două elemente de semicentrare asigură invariant în spaţiu planul de simetrie BPSC al carcasei care este perpendicular pe aceasta BPA.

O altă variantă constructivă pentru realizarea unei semicentrări după suprafeţe plane interioare este prezentată în fig. 10.8.

BPSCESC1

ESC2

BPA

Fig. 10.7. Semicentrarea unei carcase

PF

ESC

CD

AEOL

BPSC

Fig. 10.9. Dispozitiv de semicentrare după suprafeţe plane interioare

73



Obiectul de lucru OL este aşezat pe suprafeţele superioare ale penelor înclinate PI, acestea fiind menţinute iniţial în poziţie superioară, de către arcurile elicoidale AE. Această poziţie permite pereţilor laterali ai OL să cuprindă şi capetele inferioare ale penelor înclinate. Prin aplicarea forţei de strângere S asupra plăcii de fixare PF, aceasta deplasează OL în jos. OL va deplasa şi penele PI în canalele lor înclinate. Deplasarea este posibilă până când capetele inferioare ale penelor PI ajung în contact cu pereţii laterali ai OL (situaţie desenată în fig. 10.8). În această situaţie deplasarea sincronă a penelor a realizat semicentrarea. Planul de simetrie al piesei constituie baza de poziţionare de semicentrare BPSC. Toate cotele care au baza de cotare suprapusă peste acest plan de simetrie vor putea fi realizate cu precizia impusă.

O altă variantă de semicentrare după suprafeţe plane interioare este prezentată în fig. 10.9.

Iniţial, elementele de semicentrare mobile ESC, sub acţiunea arcului elicoidal AE sunt trase spre partea superioară a suprafeţei cilindrice pe care sunt ghidate. La

punerea obiectului de lucru OL pe ESC şi sub acţiunea forţei de strângere, aplicată prin intermediul plăcii de fixare PF, elementele de semicentrare se vor deplasa în jos pe suprafaţa cilindrică, fapt care va duce şi la deplasare lor pe direcţia orizontală, până când vor ajunge în contact cu pereţii laterali ai OL (situaţie prezentată în fig. 10.9). În acest moment faza de semicentrare a fost finalizată păstrându-se invariant în spaţiu planul de simetrie BPSC (respectiv baza de poziţionare de semicentrare). În continuare, se aplică forţa de strângere necesară menţinerii OL în dispozitiv pentru faza de prelucrare, când asupra acestuia acţionează forţele din proces.

Un exemplu de realizare a unui dispozitiv pentru semicentrare după suprafeţe plane interioare este prezentat în fig.10.10. În partea

superioară a figurii sunt prezentate obiectele de lucru instalate în dispozitiv, iar în partea inferioară, cele două obiecte de lucru (semifabricatele) se găsesc în afara dispozitivului.

Fig. 10.10. Dispozitiv pentru semicentrare după suprafeţe plane interioare

OL

O

Fig. 10.11. Semicentrare după suprafeţe plane exterioare

BPSC

ESC1

ESC2

BPA

OL

74



10.2.2. Dispozitive de semicentrare după suprafeţe plane exterioare

Dispozitive de semicentrare construite cu elemente de semicentrare tipizate

Elementele pentru semicentrare prezentate în fig. 10.6 pot fi utilizate şi în construirea dispozitivelor de semicentrare după suprafeţe plane exterioare. O variantă constructivă este prezentată în fig. 10.11 [86]. Prin utilizarea a două elemente de semicentrare ESC1 şi ESC2 a devenit posibilă păstrarea invariantă în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectului de lucru, a planului de simetrie al carcasei, care a devenit astfel, baza de poziţionare de semicentrare BPSC.

Ca şi în cazul semicentrării după suprafeţe plane interioare, este de remarcat că poziţionarea din fig.10.11, este o combinaţie între o semipoziţionare, care asigură invariant în spaţiu o bază de poziţionare de aşezare BPA şi o semicentrare materializată de elementele ESC1 respectiv ESC2, care păstrează invariant planul de simetrie al carcasei, care este perpendicular pe BPA.

10.2.2.1. Dispozitive de semicentrare cu pene

Semicentrarea după suprafeţele plane exterioare ale unui obiect de lucru se poate face şi prin utilizarea penelor în construcţia dispozitivului. O soluţie este prezentata in fig. 10.12.

In fig. 10.12a se poate observa că prin deplasarea sincronă a penelor P, datorită deplasării lor de placa de fixare PF şi a profilului tip pană din corpul dispozitivului

BP SC BP L

BP A

BP D CD

EA(2D)

PF

P F

BP SC BP L

BP D

BP A CD

EA(2D)

PF

P F

BP SC BP D

BP L

BP A

CD

PF

P F

c)

a) b)

OL

OL OL

Fig. 10.12. Semicentrarea cu pene75



(CD), se va menţine invariant în spaţiu un plan de simetrie al obiectului de lucru (OL). Acest plan devine baza de poziţionare de semicentrare BPSC. Este de remarcat că BPSC

este paralelă cu planul lateral stâng al obiectului de lucru, pe care a fost prevăzută baza de poziţionare de aşezare BPA. Deoarece există posibilitatea ca suprafeţele laterale ale OL să nu fie paralele, la pana P din dreapta dispozitivului, a fost prevăzut un element de autoasezare EA(2D) în spaţiul 2D.

În fig. 10.12b pana din stânga vine în contact cu OL prin două puncte caracteristice de contact, asigurând o baza de poziţionare de dirijare (direcţionare)BPD. Această semicentrare asigură invariant în spaţiu un plan de simetrie perpendicular pe baza de poziţionare de aşezare BPA, plan care este paralel cu dreapta care trece prin cele doua puncte caracteristice al BPD.

In fig.10.12c BPSC este perpendiculară pe BPA şi nu este paralelă cu niciuna din suprafeţele laterale ale OL.

Sub acţiunea plăcii de fixare PF penele se deplasează sincron realizând semicentrarea, după care în continuare se aplică forţa de strângere F, pentru menţinerea

OL în dispozitiv şi în faza de prelucrare, când asupra acestuia acţionează forţele dezvoltate de procesul de prelucrare.

OL

J

Ps Pd

Ss Sd

SB

CD

BP A

F

F

BP SC

P

MU

Fig. 10.13. Dispozitiv de semicentrare cu şurub

76



10.2.2.2. Dispozitive de semicentrare cu şurub

Şurubul poate fi de asemenea utilizat în construcţia dispozitivelor de semicentrare după suprafeţe plane exterioare. Un exemplu de un astfel de dispozitiv este prezentat în fig. 10.13. În acest caz, obiectul de lucru OL este aşezat pe baza de poziţionare de aşezare a dispozitivului BPA şi este prins între două şuruburi, cu filet stânga Ss, respectiv dreapta Sd, şuruburi care se deplasează sincron cu piuliţele Ps, respectiv Pd. Rotirea sincronă a piuliţelor este realizată prin intermediul jugului J. Iniţial, şuruburile Ss şi respectiv Sd sunt reglate prin înşurubarea lor în piuliţele Ps, respectiv Pd, în conformitate cu gabaritul OL. La acest reglaj ştifturile de blocare SB sunt desfăcute. După efectuarea reglajului amintit, ştifturile SB se strâng, blocându-se rotirea şuruburilor Ss şi Sd.

Şuruburile însă pot să facă mişcarea de translaţie în lungul axei lor, la rotirea piuliţelor Ps şi Pd. Mişcarea sincronă a şuruburilor Ss şi Sd permite menţinere invariantă

în spaţiu a planului de simetrie al OL, care devine bază de poziţionare de semicentrare BPSC. Acest plan de simetrie este materializat şi de planul de simetrie al penei P, prin intermediul căreia dispozitivul de semicentrare este poziţionat pe masa maşinii-unelte MU. Jugul J are prevăzută o posibilitate de rotire cu un unghi maxim 180o (200o). Astfel, prin acţionarea operatorului uman asupra jugului J devine posibilă introducerea OL în dispozitiv, semicentrarea lui urmată apoi de strângerea sa rapidă cu forţa de fixare F. În acest caz a existat o poziţionare mixtă compusă dintr-o poziţionare de aşezare şi o semicentrare. Baza de poziţionare de semicentrare BPSC este planul de simetrie perpendicular pe BPA, plasat la

mijlocul distantei dintre punctele de contact ale şuruburilor Ss şi respectiv Sd cu

Fig. 10.14. Dispozitiv de semicentrare cu pârghii

OLPg

1Pg2

BPA

Pg1

Pg2

BPSC

Pi

CD

77



suprafeţele laterale ale semifabricatului. Evident că şi în acest caz pot fi făcute diferite combinaţii, similare celor prezentate în fig.10.12a,b, c.

10.2.2.3. Dispozitive de semicentrare cu pârghii

Pârghia poate fi utilizată în construirea dispozitivelor de semicentrare. Un exemplu de construire a unui dispozitiv utilizând pentru realizarea semicentrării pârghia, este prezentat în fig. 10.14 [60].

Obiectul de lucru OL este aşezat pe baza de poziţionare de aşezare BPA a dispozitivului. Pe corpul CD al dispozitivului sunt montate lateral două pârghii Pg1 şi

Fig. 10.15- Dispozitiv de semicentrare prin mişcare de rotaţie.

a)

b)

78



Pg2. Una dintre ele Pg1 este prevăzută cu două puncte de contact cu OL, iar cealaltă Pg2

cu un singur punct de contact. Semicentrarea este asigurată prin rotirea sincronă a celor două pârghii amintite. Rotirea lor sincronă se face cu ajutorul pistonului Pi, care poate fi deplasat axial, fie manual, fie prin intermediul altei acţionari (pneumatice, hidraulice etc.). Prin deplasarea sincronă a pârghiilor se va menţine invariant în spaţiu planul de simetrie perpendicular pe baza de poziţionare de aşezare BPA, care se găseşte la mijlocul distanţei dintre punctele de contact ale pârghiilor cu OL. Se pot face diferite combinaţii privind punctele de contact ale pârghiilor cu suprafeţele laterale ale obiectului de lucru.

10.2.2.4. Dispozitive de semicentrare cu elemente de pozitionare rotative

Aceste dispozitive realizează semicentrarea după suprafeţe plane exterioare. Construcţia prezentată în fig. 10.15 [64] poate fi adaptată şi pentru cazul semicentrării după suprafeţe plane interioare.

În fig. 10.15a este prezentată vederea laterală a unui bloc al dispozitivului de semicentrare. În construcţia acestuia se poate observa placa rotativă, care este elementul de poziţionare de semicentrare EPSC. Prin rotirea acestuia sub acţiunea şurubului SSC, rolele RSC vor acţiona simetric asupra suprafeţelor laterale ale profilului U, (OL în acest caz). Astfel, se asigură semicentrarea profilului U în raport cu axa de simetrie a acestuia. Pentru a se putea realiza semicentrarea este necesară utilizarea în construcţia dispozitivului a doua asemenea blocuri pentru semicentrare prin rotaţie.

Arcurile elicoidale AE readuc elementele EPSC în poziţia necesară introducerii obiectelor de lucru în dispozitiv (v.fig. 10.15b), la desfacerea şuruburilor SSC. După realizarea semicentrării OL este fixat prin intermediul piuliţei PF care acţionează asupra elementului de fixare EF.

10.2.3. Dispozitive de semicentrare după suprafeţe cilindrice exterioare

În construcţia acestor tipuri de dispozitive intră ca element constructiv prisma. Forma constructivă a prismei poate fi văzuta în fig. 10.16 [55].

A

L

H

M

2α

A

a) b) c)

Fig. 10.16. Prisme pentru semicentrare

79



Există două tipuri constructive de prisme, şi anume, prisma lată fig. 10.16a şi prisma îngustă redată în fig. 10.16b şi c. Prisma îngustă poate fi fixă (v. fig. 10.16b)

sau mobilă (v. fig. 10.16c) Prin formarea unui ansamblu de două prisme înguste se obţine un înlocuitor al prismei late.

Prisma lată păstrează invariant în spaţiu planul de simetrie al prismei, indiferent de abaterile diametrului suprafeţei cilindrice a obiectului de lucru. Ea este o poziţionare compusă din două poziţionări elementare şi anume poziţionări tip dirijare (direcţionare).

Un exemplu de dispozitiv de semicentrare singular, construit cu ajutorul prismei de semicentrare este prezentat in fig. 10.17 [55].

Fixarea obiectului de lucru pe prisma de semicentrare se face prin intermediul unui excentric, care are pe suprafaţa cilindrică excentrică o suprafaţa profilată în concordanţă cu suprafaţa cilindrică exterioară a OL pe care se face fixarea acestuia. Indiferent de variaţia diametrului semifabricatului, planul de simetrie al prismei

F

S 1 S 1 S 1 S 1

Fig. 10.18. Dispozitiv special multiplu pentru semicentrare

e

BPSC

Fig. 10.17. Dispozitiv special singular de semicentrare.

80



rămâne invariant în spaţiu, el constituind baza de poziţionare de semicentrare BPSC

pentru acest obiect de lucru.Un dispozitiv multiplu de semicentrare construit cu ajutorul prismelor de

semicentrare se poate vedea în fig. 10.18 [55]. În acest caz, se pune problema ca prin aplicarea forţei de strângere F, aceasta să se distribuie şi fiecare dintre obiectele de lucru care sunt instalate pe prisme să fie fixate prin intermediul forţei de strângere S1. Acest lucru devine posibil (v. figura 10.18), datorită bucşelor elastice secţionate.

O alta soluţie pentru asigurarea forţelor de strângere pe fiecare obiect de lucru aşezat pe prisme este redată în fig. 10.19 [55]. Figura prezintă un dispozitiv multiplu pentru semicentrare prevăzut cu hidroplastul H, care la aplicarea forţei de strângere F va permite ca toate pistonaşele P sa ajungă în contact cu obiectele de lucru OL, indiferent de abaterile dimensionale ale acestora. Astfel, devine posibilă aplicarea forţelor de strângere pe toate obiectele de lucru aşezate pe prismele blocului de prisme BP. În fig. 10.19b este o variantă de asigurare a fixării OL aşezate pe blocul de prisme

F H

BP

P

OL

SR

R F

P BP

OL

a) b)Fig. 10.19. Variante dispozitive speciale multiple pentru semi-centrare

F

Fig. 10.20. Dispozitiv hidraulic pentru semicentrare

CH

OL

BP

BC

FF

81



BP, utilizând pentru distribuirea forţei de fixare F rolele R. În locul rolelor pot fi utilizate bile sau chiar alice.

Dispozitivele de semicentrare multiple pot fi construite şi utilizând acţionarea hidraulică. O asemenea construcţie este redată în fig. 10.20 [72].

Cilindrii hidraulici sunt montaţi într-un bloc al cilindrilor BC. Sub acţiunea fluidului hidraulic sub presiune, cilindrii vor aplica forţa de strângere F asupra obiectelor de lucru OL, care anterior au fost semicentrate în prismele blocului de prisme BP. Această construcţie este uşor de automatizat în procesul de fabricaţie. Cilindrii hidraulici CH sunt tipizaţi, găsindu-se în cataloagele unor firme europene.

10.2.4. Dispozitive de semicentrare după alezaje cu axe paralele

În cazul acestor tipuri de dispozitive, semifabricatele (uzual prelucrate anterior), care trebuie să fie instalate în dispozitiv au două alezaje care au axele paralele între

d1

jmin

TDT

d

OL

D

1

d2

D

2

OL

Lp

TL

p

BPSC

Lp

PBSC

2∆αs

c

(PBSC

)1

(PBSC

)2

BC

BC BT

BC

BT

CD

jmin,2jmin,1

Lp

c)

b)

a)

Fig. 10.21. Dispozitiv de cvasi-semicentrare pentru găuri cu axe

paralele

82



ele. Alezajele sunt folosite drept baze de poziţionare în vederea realizării unei semicentrări care păstrează invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectului de lucru, planul de simetrie care trece prin axele lor. Acest plan constituie baza de poziţionare de semicentrare BPSC.

În cadrul acestui tip de dispozitive există construcţii care nu păstrează perfect, invariant în spaţiu BPSC, ea fiind păstrată într-un domeniu de existenţă. Aceste dispozitive se numesc dispozitive de cvasi-semicentrare. Un exemplu de dispozitiv de cvasi-semicentrare se poate observa în fig. 10.21.

Construcţia acestui tip de dispozitiv se bazează pe utilizarea bolţurilor, care prin pătrunderea lor în alezajele obiectului, datorită jocurilor inerente între suprafeţele lor cilindrice şi suprafeţele cilindrice ale alezajelor, nu păstrează perfect invariant în spaţiu baza de poziţionare de semicentrare BPSC. Această BPSC va avea un domeniu de existenţă definit de dimensiunea unghiulară 2∆αsc, care este cuprinsă între limitele maxim posibile ale bazei de poziţionare de semicentrare (BPSC)1 şi (BPSC)2.

Mărimea dimensiunii unghiulare ∆αsc poate fi calculată în conformitate cu schema de calcul prezentată în fig. 10.21c astfel:

(10.3)

⋅+

=∆Lp

jjsc 2

asin 2min,1min,α

Aşa cum se poate vedea în fig. 10.21, în construcţia dispozitivului s-a utilizat un bolţ cilindric BC şi unul teşit BT, ele fiind introduse prin presare în alezajele create în corpul dispozitivului CD. Utilizarea a doua bolţuri cilindrice nu ar fi fost posibilă, deoarece având în vedere faptul că distanţa dintre axele alezajelor obiectului de lucru Lp are un câmp de toleranţă suficient de mare, lucru care ar face posibilă apariţia unei interferenţe între bolţurile dispozitivului şi alezajele semifabricatului. Pentru a preîntâmpina această interferenţă şi pentru a face posibilă introducerea semifabricatului pe bolţurile dispozitivului, unul dintre bolţuri se construieşte teşit. În fig. 10.21 acest bolţ este marcat cu BT.

Modul de apariţie a interferenţei este reprezentat grafic în fig. 10.22.

Fig. 10.22. Apariţia interferenţei bolt-alezaj

Lpmin

Lpmax

Ld

b

BCBT

83



Bolţurile teşite (BT) pot de mai multe tipuri, dependent de diametrul lor. Variante constructive specifice ale acestora sunt prezentate în fig. 10.23 [54], [66].

O problema în cazul bolţurilor teşite o constituie determinarea mărimii teşite a bolţului.

Pentru determinarea mărimii teşite a bolţului se utilizează schema de calcul prezentata în fig. 10.24.

Conform schemei de calcul din fig.10.24 se poate scrie:

(10.4)222

222

ABOBOA

ACOCOA

−=

−=,

deci, va rezulta egalitatea:(10.5) 2222 ACOCABOB −=− ,

sau:

(10.6)2222

222222

+−

=

−

− εbDbjD m

Prin efectuarea calculelor se obţine:

(10.7)24444424

222222 εε ⋅−−−=−+⋅

− bbDbjjDD mm

Din relaţia (10.7) se determină mărimea suprafeţei teşite b a bolţului, astfel:

(10.8)εε

ε ⋅+−⋅=

2

22mm jjD

b

în care, jm reprezintă jocul minim dintre bolţul teşit şi alezajul adiacent lui;

ε – mărimea obţinută din 2

2min,1min, Tjj ++=ε

L T

b

b/2 ε/2

j m /2

O

A C B BT

OL

D

Fig. 10.24. Schemă de calcul

A A

A-A A-A A-A

d

d d dd

1

a) b) c)

Fig. 10.23. Tipuri de bolţuri teşite

84



T - câmpul de toleranţă prevăzut pentru distanţa dintre alezaje.În relaţia (10.8) partea doua a membrului drept poate fi neglijată, deoarece

conţine o sumă a pătratelor unor mărimi care au valori relativ mici.Selectarea formelor constructive ale cepurilor teşite, pentru construirea

dispozitivelor de semicentrare după alezaje cu axele găurilor paralele, se va face dependent de dimensiunile alezajelor în care trebuie să pătrundă bolţurile.

Pentru dimensiuni normale ale alezajelor se va alege varianta constructivă din fig. 10.23a, pentru valori mari ale alezajelor varianta constructivă

din fig. 10.23b, iar pentru alezaje mici, varianta constructivă fig. 10.23c.

Pentru realizarea unei centrări după planul de simetrie care trece prin axele celor două alezaje cu axele paralele, conform fig. 10.25 [86], trebuie să fie eliminat jocul dintre bolţuri şi suprafeţele alezajelor. Acesta poate fi eliminat prin folosirea unor bolţuri de construcţie specială de formă prezentata în fig.

Fig. 10.27. Bolţuri reglabile cu 3 puncte de contact

F

Fig. 10.25. Semicentrarea dupa gauri cu axe paralele

BPSC

S

Fig. 10.26. Bolţuri reglabile cu două puncte de contact cu alezajulP Pl

PH

S

85



10.26 [86]. În această figură este prezentat un bolţ reglabil care în timpul realizării semicentrării va avea două puncte de contact cu alezajul în care este introdus. Aceste puncte de contact sunt realizate prin deplasarea sincronă radială a două plunjere Pl datorită deplasării axiale a unei pene P. Pana este deplasată axial de un piston acţionat hidraulic PH. Această formă constructivă este echivalentă bolţului teşit din cazul cvasi-semicentrării. În mod similar, se construiesc şi bolţurile reglabile având trei puncte de contact cu alezajul. În acest caz soluţia conţine trei plunjere Pl care sunt deplasate radial şi sincron de pistonul fie acţionat hidraulic PH, fie manual. Un asemenea bolţ reglabil este prezentat în fig. 10.27. Bolţul cu trei puncte de contact este echivalentul bolţului cilindric în construcţie monobloc.

Un exemplu de dispozitiv de semicentrare realizat cu asemenea bolţuri reglabile este prezentat în fig. 10.28 [86].

În figura 10.28a este prezentat cazul unei combinaţii între un bolţ reglabil cu trei

puncte de contact şi un bolţ fix teşit. S-a utilizat bolţul teşit fix, deoarece ochiului mic al OL are diametru mic, în care nu poate fi introdus un bolţ reglabil cu două puncte de contact.

Varianta constructivă prezentată în fig. 10.28b are atât pentru ochiul mare, cât şi pentru cel mic bolţuri reglabile, cu trei şi respectiv două puncte de contact.

Există posibilitatea ca să se realizeze semicentrarea după suprafeţe cilindrice interioare cu axe paralele, urmată apoi de prelucrarea suprafeţelor pe care s-a făcut

a) b)

Fig. 10.28. Dispozitive singulare de semicentrare

OL

EPA

BR

CP

S

86



anterior semicentrarea. Un exemplu de asemenea dispozitiv este prezentat îin fig. 10.29 [86]. În acest caz, obiectul de lucru (OL) este aşezat cu baza sa de poziţionare de aşezare BPA pe elementele de poziţionare de aşezare EPA montate în corpul dispozitivului. În alezajele cu axe paralele ale OL sunt introduse bolţurile reglabile BR, aşa cum se prezintă în partea stângă a figurii. Astfel, se realizează semicentrarea, după care se aplică forţele de strângere S. După fazele de semicentrare, respectiv fixare prin strângere, bolţurile reglabile BR sunt retrase din alezaje prin intermediul unor cilindrii

pneumatici (CP) (sau cilindrii hidraulici), aşa cum se prezintă în partea dreaptă a figurii. Prin retragerea bolţurilor a fost creat spaţiul necesar prelucrării alezajelor. Acest tip de dispozitiv de semicentrare a realizat poziţionarea centrică a obiectului de lucru OL chiar pe suprafeţele care urmează a fi prelucrate.

10.3. Dispozitive pentru centrare

D

Fig. 10.29. Dispozitiv de semicentrare

BPAEP

A

BR

CP

SS

87



Aceste tipuri de dispozitive asigură invariante în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale obiectelor de lucru, două planuri de simetrie, care prin intersecţie dau naştere la o axă de simetrie.

Din categoria dispozitivelor pentru centrare fac parte:• Dornurile, care realizează centrarea după suprafeţe cilindrice interioare;• Mandrinele care realizează centrarea după suprafeţe cilindrice exterioare• Alte tipuri de dispozitive pentru centrare după suprafeţe cilindrice sau plane.

Article II.

Article III. 10.3.1. Dornuri pentru centrare

Dornurile pentru centrare pot fi de mai multe tipuri:• Dornuri fixe sau rigide, care au diametrul invariant, adecvat alezajului pe care se face centrarea;• Dornuri reglabile, care la rândul lor pot fi:

odornuri reglabile prin deplasare, care îşi modifica diametrul prin deplasarea unor elemente;odornuri reglabile prin deformare, care îşi modifica diametrul prin deformarea elastică a unor elemente (numite şi dornuri deformabile).

Section III.1 10.3.1.1. Dornuri rigide

Dornurile rigide sunt destul de frecvent utilizate în fabricaţia pieselor datorită simplităţii lor. Din punct de vedere constructiv, ele pot avea suprafaţa activă cilindrică

OL S1

S1

S

D

ŞA

ŞU

P

ACDE

Fig. 10.30. Dorn pentru cvasi-centrare.

88



sau uşor conică. În cazul suprafeţei active cilindrice aceste dornuri vor realiza de fapt o cvasi-centrare, deci nu vor menţine perfect invariant în spaţiu axa de simetrie, aceasta se va găsi într-un domeniu de existenţă, dependent de jocul care trebuie să existe între dorn şi alezajul OL, pentru a fi posibilă introducerea OL pe dorn. Soluţia constructivă a unui dorn pentru cvasi-centrare este prezentată în fig. 10.30. În această figură se poate observa că obiectul de lucru OL poate fi introdus pe suprafaţa cilindrică activă a dornului D datorită existentei unui joc j intre dorn şi alezajul OL. Acest joc va provoca un domeniu de existenţă DE pentru axa de centrare AC.

Fixarea OL pe dorn se face prin intermediul şurubului de fixare ŞU şi a piuliţei P, care generează forţa de strângere S. Aceasta forţă este distribuită pe OL prin intermediul şaibei ŞA, realizându-se forţele S1. În şaiba ŞA a fost făcută o fantă pentru a asigura o introducere / evacuare rapidă a OL. Astfel, după desfacerea piuliţei P cu o spiră, devine posibilă scoaterea şaibei ŞA de pe dorn, apoi şi a OL, diametrul alezajului acestuia fiind mai mare ca diametrul exterior al piuliţei P. În acest fel sunt micşoraţi timpii necesari introducerii / evacuării OL pentru faza de centrare. Dornul are prevăzut în partea sa stângă un con cu care este instalat pe arborele principal al maşinii-unelte.

Pentru a se realiza o centrare, este necesar ca jocul j sa fie consumat. De aceea în construcţia dornului trebuie să fie prevăzută o suprafaţă conică având o conicitate mică de 1/2000...1/5000. O astfel de construcţie de dorn este prezentată in fig. 10.31.

În cazul acestei construcţii partea utilă a dornului prezintă un unghi de înclinare α, corespunzător conicităţii amintite a dornului. Printr-o presare uşoară a OL pe dorn, se va consuma jocul existent între alezajul OL şi dorn, realizându-se astfel centrarea OL pe dorn. Axa de centrare AC este menţinută invariantă.

Există un dezavantaj al acestei construcţii. În cazul semifabricatelor de lăţime L1

mai mică (vezi fig. 10.31b) există pericolul ca OL, în cazul realizării centrării, jocul să fie consumat unilateral şi OL să se poziţioneze înclinat pe dorn, fiind făcută astfel, o centrare greşită.

L

OLOL

α

L1

D

AC

a) b)

Fig. 10.31. Dornuri pentru centrare OL cu lungime medie

89



În cazul unor OL cu lungimi L mari se vor construii dornuri de forma prezentată în fig. 10.32

10.3.1.2. Dornuri reglabile prin deplasare

În categoria acestor dornuri intră cele care pot să-şi modifice diametrul suprafeţei active, prin deplasarea unor elemente care intră în construcţia dornului. Modificarea diametrului suprafeţei active a dornului permite consumarea jocului existent iniţial între alezajul piesei şi dorn, joc necesar introducerii /evacuării OL pe dorn. Prin consumarea acestui joc se va păstra invariant în spaţiu, indiferent de variaţia diametrului alezajului semifabricatului, axa de simetrie a acestuia. Astfel, devine posibilă realizarea unei centrări autentice. După realizarea fazei de centrare, prin intermediul aceloraşi elemente deplasabile se aplică forţele de strângere, necesare păstrării centrării OL şi în timpul fazei de prelucrare.

Datorită jocurilor necesare între elementele deplasabile şi corpul dispozitivului, precizia de realizare a centrării are de suferit, în comparaţie cu dornurile reglabile cu modificarea diametrului prin deformarea unor elemente.

Din punct de vedere al tipului de elemente deplasabile, care sunt utilizate în construcţia dornului, dornurile reglabile cu elemente deplasabile pot fi: cu role, pene, plunjere, bile sau pârghii.

Article IV. 10.3.1.2.1. Dornurile cu role

Elementele deplasabile utilizate în acest caz sunt rolele, care sunt montate în corpul dornului, aşa cum este prezentat în fig. 10.33 [60].

L

OLα

D

ACZK

ZC

Fig. 10.32. Dornuri pentru centrarea OL cu lungime mare

90



În cazul dornului cu rolă, jocul necesar introducerii obiectului de lucru pe dorn este preluat de rolă prin deplasarea sa pe corpul dornului. Rola va veni în contact cu suprafaţa alezajului sub un unghi α, care prin construcţie se face să fie mai mic decât suma unghiurilor de frecare φ1 + φ2 (α = 40 … 70), pentru a respecta condiţia de auto-frânare. În acest caz, obiectul de lucru rămâne fixat şi după încetarea acţiunii forţei de strângere. Pentru cazul când dornul are o singură rolă (fig. 10.33a,b) deplasarea rolei face să apară o excentricitate e între axa dornului Od şi axa obiectului de lucru (piesei) Op. Acest lucru se poate remedia dacă se construiesc dornuri cu trei role (fig.10.33c).

Constructiv, se va lua diametrul rolei d = (0,25 … 0,3)D, în timp ce dimensiunea H se va calcula din relaţiile:

Od

Op O

r

A

e

d

α

H

A

A

D R

CD

EE

D

A - A

a)b)

OL

OL

c)

α

AC

Fig. 10.33. Dorn cu role.

91



(10.9)

2cos

22

cos222

cos

ddDH

dDdH

OOAO rdd

−⋅

−=

⋅

−=+

⋅=

α

α

α

în care, D este diametrul dornului, iar d este diametrul rolei dornului.Dimensiunea H reprezintă cota de coordonare a degajării care se executa în dorn,

necesar introducerii rolei.

Article V. 10.3.1.2.2. Dornuri cu bile

Forma constructivă a unor astfel de dornuri este redată în figura 10.34. Dornul cu bile este compus din corpul dornului CD care este prevăzut cu conul necesar centrării dornului în arborele principal al maşinii-unelte. Pe corpul dornului mai este prevăzută şi o suprafaţă conică pe care se găsesc bilele B1 de diametru mic d1 şi respectiv, bilele B2 de diametru mai mare d2. Aceste bile sunt montate într-o manta a

bilelor MB, care poate fi deplasată axial prin intermediul unei tije T. Deplasarea axială a mantalei MB implică deplasarea bilelor pe un con, fapt care generează creşterea diametrului dornului. Această creştere a diametrului va duce în prima fază la consumarea jocului existent între obiectul de lucru OL şi dorn. Jocul trebuie să existe pentru a fi posibilă introducerea, respectiv evacuarea OL de pe dorn. Prin consumarea

OL

T

CD

MBS

1

B

l

L

α

i

e

Q

d1 d

2

B2

B1

l2

AC

Fig. 10.34. Dorn cu bile.

92



jocului dintre bile şi OL se va realiza faza de centrare, respectiv păstrare invariantă în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice al alezajului obiectului de lucru OL, a axei de simetrie a acestui alezaj. Această axă va devenii axa de centrare AC. În continuare prin tragerea tijei T se va realiza forţa de strângere S a cărei valoare este:

(10.10)21 )( ϕϕα tgtg

QS

++=

,

în care, Q este forţa cu care este trasă tija T; α – semiunghiul conului pe care se deplasează bilele (2α = 100 … 200);φ1, φ2 – unghiurile corespunzătoare frecării bilelor pe con.

Distanţa l dintre bile se va lua l = (0,80 … 0,95)Lp, în care Lp reprezintă lungimea obiectului de lucru (piesă). Diferenţa diametrelor bilelor de pe cele două rânduri de bile, va fi:

(10.11) αtgldd ⋅⋅=− 212 .Deplasarea radială e a bilelor este dependentă de deplasarea lor axială i conform

relaţiei:(10.12) αtgie ⋅= .Distanţa l2 se recomandă a se lua conform expresiei:

(10.13) mmtg

Tl d )4...2(

22 +⋅

=α ,

în care, Td este câmpul de toleranţă al diametrului interior al OL care se introduce pe dorn.

Este de remarcat că bilele B1 respectiv B2 nu se vor aşeza pe aceeaşi circumferinţa, ci uşor în zig-zag, aşa cum exagerat este prezentat în figură. Aşezarea

Fig. 10.35. Dorn cu lamele

L

CD

OL

S1

T

Q

AC

93



aceasta în zig-zag se face pentru ca bilele să nu imprime toate aceeaşi traiectorie pe suprafaţa conică a dornului, sau pe suprafaţa cilindrica interioară a OL. Astfel, se elimină eventuala pierdere a forţei de strângere, prin pătrunderea unei bile în urma imprimată de cea anterioară.

Article VI.

Article VII. 10.3.1.2.3. Dornuri cu lamele

Tot în categoria dornurilor cu elemente deplasabile intră şi dornurile cu lamele. Forma constructivă a unor astfel de dornuri se poate observa în fig. 10.35.

În acest caz jocul este consumat de deplasarea radială a unor lamele L. Ele sunt deplasate radial datorită conului existent pe tija de tracţiune T. La tragerea acesteia cu forţa Q, conul de pe tija T va deplasa radial lamele L care vor consuma jocul existent între alezajul obiectului de lucru OL şi lamele. În acest moment, faza de centrare este

finalizată. În continuare acţionând forţa Q aceasta va determina realizarea forţelor de strângere S1, pe toate lamele L dispuse pe circumferinţa dornului, ducând astfel, la strângerea OL în dispozitiv.

O fotografie a unui astfel de dorn poate fi văzută în fig. 10.36. Dornul este fixat pe arborele principal al prin intermediul a trei şuruburi.

Tija T este trasă axial de un motor pneumatic a cărui tijă motoare este cuplată la tija de tracţiune T, prin intermediul filetului acesteia.

În cazul unor lungimi mai mari ale alezajelor obiectelor de lucru, care se doresc a fi centrate, pot fi construite dornuri cu două rânduri

de

lamele cu deplasare radială. O asemenea soluţie se poate observa în fig. 10.37. În această construcţie se pot observa cele două conuri care prin translaţie axială vor deplasa sincron, radial lamele, realizând astfel centrarea, iar în faza doua strângerea obiectului de lucru.

Formele constructive de dornuri cu lamele prezentate anterior sunt pentru diametre mai mari, care permit montarea mai multor lamele pe acelaşi rând, respectiv pe aceeaşi circumferinţă. Acest lucru este avantajos, mai ales, în

Fig. 11.37. Dorn cu două rânduri de lamele

Fig. 10.36. Dorn cu lamele

94



cazul obiectelor de lucru cu pereţi subţiri. În acest caz forţele de strângere S1 provoacă deformaţii elastice ale obiectului de lucru. Este ştiut faptul că la mărirea numărului de lamele dispuse pe aceeaşi circumferinţă, aceste deformaţii vor fi mai mici.

Article VIII. 10.3.1.2.4. Dornuri cu pene

În cazul unor diametre mici ale alezajelor obiectelor de lucru, pe care se doreşte să se realizeze centrarea, se va prefera soluţia constructivă a dornului cu pene deplasabile prezentată în fig. 10.38.

Penele P, în număr de trei, dispuse la 1200 în canale înclinate cu un unghi α în corpul dornului CD, sunt deplasate axial prin tija T pe care se găseşte un disc, care intră în fantele create în penele P. Deplasarea axială a penelor va genera o deplasare radială sincronă a suprafeţelor active ale acestora, care intră în contact cu obiectul de lucru OL. Astfel, în prima fază se consumă jocul inerent existent între pene şi alezajul obiectului de lucru OL, fiind realizată centrarea, după care se realizează faza doua de strângere a obiectului de lucru pe dorn, prin aplicarea forţelor de strângere S1. Penele sunt blocate să se rotească în jurul axei lor prin şurubul de blocare SB, care le permite

T

SB

T

P

CD

α

OL

AC

SB

S1

Fig. 10.38. Dornuri cu pene pentru diametre mici

95



doar translaţia axială. Domeniul de reglare, respectiv mărimea deplasării radiale ale penelor, este dependentă de unghiul α şi mărimea cursei axiale a tijei T.

În cazul unor alezaje mai mari ale obiectelor de lucru se pot utiliza dornurile cu pene de construcţia din fig. 10.39. Penele P sunt montate în canalele cu fundul înclinat la unghiul α, practicate în corpul CD al dornului. Deplasarea lor axială se face la împingerea cu forţa Q a obiectului de lucru OL, de către conul de strângere CS. Deplasarea axială va provoca şi o deplasare radială sincronă a penelor P, fapt care va duce la realizarea fazei de centrare, păstrând invariant în spaţiu, indiferent de abaterile geometrice ale alezajului obiectului de lucru, axa de centrare AC.

În faza a doua se vor crea forţele de strângere S1, necesare păstrării centrării obţinute în faza precedentă, dar pe parcursul prelucrării, când vor acţiona şi forţele din proces.

Arcul elicoidal AE, solicitat la compresiune, precum şi elementul elastic EE sunt necesare pentru readucerea penelor P într-o poziţie care permite evacuarea, respectiv introducerea unui nou obiect de lucru pe dorn.

Article IX. 10.3.1.2.5. Dornuri cu plunjere

În cazul acestei soluţii constructive, elementele deplasabile ale dornului, care realizează centrarea, sunt plunjere cu deplasare radială. Forma constructivă a unor astfel de dornuri este redată în figura 10.40.

Corpul CD al dornului este prevăzut cu un con C, care asigură posibilitatea de centrare a dornului în alezajul conic al arborelui principal al maşinii-unelte. În

CM

CD

AE

P

α

OL

CS

S1

S1

AC

Q

EE

Fig. 10.39. Dorn cu pene

96



acelaşi corp al dornului sunt montate simetric pe circumferinţă un număr de trei sau patru plunjere radiale PR. Acestea sunt deplasate radial datorită deplasării axiale a unei pene multiple PM. Pana multiplă este deplasată axial prin rotirea

şurubului de fixare SF. În prima fază a rotirii şurubului se realizează deplasarea axială a plunjerelor PR pentru consumarea jocului existent între alezajul obiectului de lucru OL şi plunjere. Aşa s-a realizat centrarea, respectiv păstrarea invariantă în spaţiu a axei de centrare AC. În următoarea fază sunt create forţele de strângere S1

pe fiecare plunjer, pentru păstrarea poziţionării realizate anterior. În fig. 10.40 este prezentată construcţia dornului cu plunjere pe un singur rând. Există construcţii de dornuri cu plunjere dispuse pe două sau mai multe rânduri, pentru obiecte de lucru cu o lungime mai mare.

Article X. 10.3.1.3. Dornuri reglabile prin deformare

În acest caz, modificarea diametrului dornului într-un domeniu de reglare, se va face prin deformarea elastică a unor elemente ale dornului. Deformaţiile elastice obţinute asigură un domeniu de reglare mai mic decât cel al dornurilor reglabile prin deplasarea unor elemente ale dornului. În schimb, dornurile cu elemente deformabile asigură o precizie de centrare mai mare decât dornurile cu elemente deplasabile. Aceste lucruri fac ca dornurile cu elemente deformabile să fie utilizate pentru

Fig. 10.41. Schemă dorn cu arcuri

PRC

CD

PM

SF

B

OL

AC

S1

Fig. 10.40. Dorn cu plunjere

97



realizarea centrării obiectelor de lucru care au suprafeţele pe care se realizează centrarea, prelucrate la un grad destul de ridicat de finisare, precum şi pentru operaţii de finisare a suprafeţelor obiectului de lucru.

Există diferite construcţii de dornuri reglabile prin deformare elastică. Ele sunt denumite după tipul elementului deformabil care intră în componenţa dornului. În continuare, sunt prezentate cele mai utilizate construcţii de dornuri deformabile.

Article XI. 10.3.1.3.1. Dornuri cu arcuri

Elementul constructiv deformabil, care intră în componenţa acestui tip de dorn este arcul taler de o construcţie specială. Prin deformarea axială a acestuia se va obţine şi o componentă radială a deformaţiei, care va duce la creşterea diametrului dornului, într-un domeniu relativ mic de reglare, faţă de domeniul de reglare obţinut în cazul dornurilor cu elemente deplasabile. Deformarea radială asigură centrarea obiectului de lucru. Schema de principiu a unui asemenea dorn este redată în fig. 10.41.

Avantajul construcţiei cu arcuri a dornului de centrare îl constituie faptul că poate fi realizată centrarea pe mai multe trepte de alezaj ale obiectelor de lucru. O construcţie în care se poate observa acest avantaj este redată în fig. 10.42.

Dornul este compus din corpul dornului CD prevăzut cu un con pentru centrarea sa în arborele principal al maşinii-unelte. Pe dorn sunt montate două centuri formate din arcurile taler de construcţie speciala AS. Ele pot fi deformate axial şi în mod implicit şi radial, de bucşa de strângere BS, respectiv bucşa intermediară BI. Aceste bucşe sunt deplasate axial la rotirea manuală a şurubului de strângere SS. Prin această deplasare, urmată de deformarea radială a arcurilor, se consumă jocul radial dintre alezajele obiectului de lucru OL şi centurile dornului, fapt care duce la realizarea

CD

AS

SS

BI

BS

OL:

AS

Fig. 10.42. Dorn cu arcuri pe două centuri

98



centrării obiectului de lucru, respectiv suprapunerea axei dornului, care constituie axa de centrare, peste axa de simetrie a alezajelor. Prin desfacerea şurubului SS, elasticitatea arcurilor face ca bucşele să se deplaseze în sens invers sensului strângerii, micşorându-se diametrul radial al centurilor formate din arcurile speciale. Astfel, s-a realizat jocul necesar evacuării, respectiv introducerii unui al obiect de lucru.

Article XII. 10.3.1.3.2. Dornuri cu bucşe elastice secţionate

În construcţia acestor dornuri vor intra bucşele secţionate de diferite forme constructive. Unele dintre acestea sunt prezentate în fig. 10.43 [77].

Aşa cum se poate vedea în figură, aceste bucşe, realizate din materiale cu o foarte bună caracteristică de elasticitate, sunt secţionate longitudinal incomplet şi alternativ la cele două capete. În partea interioară prezintă unul sau două suprafeţe conice cu care vin în contact cu conurile existente pe corpul dornului. Aceste conuri ajută la deformarea elastică radială a bucşelor.

Fig. 10.43. Bucşe elastice secţionate

Fig. 10.44. Dorn centrare

99



Forma constructivă a dornului, în componenţa căruia intră bucşele elastice prezentate anterior, este prezentată în fig. 10.44 [77] schematic şi în vedere 3D. Un desen mai detaliat în vedere 2D este prezentat în fig. 10.45.

Corpul dornului CD este prevăzut cu un con care intră în contact cu un con conjugat al bucşei elastice secţionate BS. Celălalt con al bucşei elastice, secţionate intră în contact cu conul de strângere CS. Ultimul poate fi deplasat axial prin intermediul unei tije de tracţiune T. Prin tragerea tijei T cu forţa Q, conul se deplasează, obligând bucşa secţionată să urce pe cele două conuri cu care este în contact, fapt care provoacă o deformare radială a sa. Această deformare duce la consumarea jocului iniţial existent între bucşă şi alezajul obiectului de lucru OL. Astfel, în prima fază se realizează centrarea, asigurându-se axa de centrare AC invariantă în spaţiu indiferent de abaterile geometrice ale alezajului obiectului de lucru OL. În faza următoare, continuând tragerea tijei T, se realizează fixarea prin strângere

a obiectului de lucru pe dorn. Fixarea este realizată prin crearea forţei S1 pe fiecare element secţionat al bucşei BS.

Article XIII.

Article XIV. 10.3.1.3.3. Dornuri cu membrană elastică

Elementul constructiv principal a unor astfel de dornuri îl constituie o membrană elastică. Forma constructivă a unui astfel de dorn este prezentată în fig. 10.46.

CD

T

ME

ECS

Q

AC

S1

S1

S1

S1

OLS1

S1

OL

Fig. 10.46. Dorn cu membrana elastică

CD

BS

T

CS

S1

S1

S1

S1

OL

Q

AC

Fig. 10.45. Dorn cu două conuri şi bucşă elastică secţionată

100



Pe corpul dornului CD este montată membrana elastică ME. Pe această membrană sunt montate un număr de elemente de centrare-strângere ECS (în cazul din figură în număr de patru). La tragerea spre stânga a tijei T cu forţa Q, aceasta va deforma elastic membrana elastică ME, care va micşora diametrul suprafeţei active a elementelor ECS. Astfel, este creat jocul minim necesar introducerii obiectului de lucru OL. La eliminarea tijei T de sub acţiunea forţei E, membrana elastică ME revine din deformare, fapt care creează contactul tuturor elementele ECS cu obiectul de lucru, realizându-se astfel faza de centrare. Eforturile datorate deformării, încă existente în membrana ME, vor crea forţe de strângere necesare păstrării centrării OL chiar şi în timpul procesului de prelucrare.

Article XV. 10.3.1.3.4. Dornuri cu element elastic gofrat

Aceste construcţii de dornuri deformabile au drept element elastic un tub gofrat, de forma prezentată în fig. 10.47.

În corpul CD al dornului poate fi deplasată tija T, pe care este montat elementul elastic gofrat EG. După introducerea obiectului de lucru OL, datorită existenţei unui joc între alezajul acestuia şi dorn, prin tragerea tijei T cu forţa Q, elementul gofrat se deformează, consumă jocul dintre el şi alezaj, realizând centrarea. În faza următoare sunt realizate forţele de strângere S1, pe fiecare vârf al elementului elastic gofrat. Astfel, centrarea este menţinută şi în timpul procesului de prelucrare al obiectului de lucru, când apar forţele din procesul de fabricaţie.

Article XVI. 10.3.1.3.5. Dornuri cu bucşe elastice cu pereţi subţiri deformabili

Aceste dornuri au montată pe corpul dornului CD o bucşă

EGT

CD

S1

OL

Q

Fig. 10.47. Dorn cu elemente elastic gofrat

Fig. 10.48. Dornuri având bucşe cu pereţi subţiri

B

EHFP

DU P SA

CD

OL

101



elastică cu pereţi subţiri B (v. fig.10.48). În corpul CD există canale care conduc sub bucşa elastică B un fluid sub presiune FP. Prin acţionarea şurubului SA se generează o presiune în fluidul FP care va acţiona asupra bucşei BS provocând deformarea elastică a acesteia. În acest fel va fi centrat obiectul de lucru OL, iar apoi se vor crea forţele necesare preluării momentului generat de procesul de fabricaţie.

Article XVII. 10.3.2. Mandrine universale pentru centrare

Mandrinele universale (numite pe scurt mandrine) sunt dispozitive destinate realizării poziţionărilor centrice de tip centrare cu fixarea realizată pe suprafeţele cilindrice ale obiectelor de lucru. Ele menţin invariant în spaţiu două planuri de simetrie care prin intersecţie determină o dreaptă, numită axă de centrare.

Din punct de vedere constructiv, dependent de natura elementelor care intră în componenţa mandrinei, se disting mai multe tipuri de mandrine. Astfel, există mandrine cu:

• elemente deplasabile• elemente deformabile

10.3.2.1. Mandrine cu elemente deplasabile

În această categorie de mandrine sunt cuprinse mandrinele:o cu pene o cu pârghiio cu filet plan (spiral)

102



10.3.2.1.1. Mandrina cu pene

Schiţa cu forma constructivă a mandrinei cu pene este prezentată în fig. 10.49 [84].

Acest tip de mandrină are un corp de bază al mandrinei, format din două corpuri CM1 şi CM2. În corpul CM1 sunt executate trei ghidaje, în care pot fi deplasate prin translaţie cele 3 fălci ale mandrinei F. Pe aceste fălci pot fi montate bacurile mandrinei. Aceste bacuri pot fi reglate radial, conform dorinţei, prin montarea adecvată a lor în zona cu dinţi ZD a fălcii. Bacurile pot fi fixate pe fălci prin intermediul şuruburilor de fixare a bacurilor SFB. Astfel, pot fi utilizate o multitudine de forme de bacuri în concordanţă cu suprafaţa pe care se face prinderea.

Fig. 10.50. Mandrina cu pene şi

echilibrarea fălcilor

CM2

F

CM1

MCF

SFB

P

ZD

BPM

TA

Pg

Fc

Fco

F1

Gc

SFM

AC

Fig. 10.49. Schiţa mandrinei cu pene şi echilibrarea fălcilor

103



Deplasarea radială sincronă a fălcilor în vederea realizării centrării, iar apoi a strângerii, este realizată prin intermediul blocului cu pene multiple BPM şi a penei P

care este solidară cu falca. Prin translaţia axială TA a blocului cu pene multiple BMP devine posibilă translaţia radială a fălcilor. În prima fază, datorită deplasării sincrone a fălcilor se va realiza centrarea obiectului de lucru, iar apoi va fi aplicată forţa de strângere necesară păstrării centrării realizate şi în timpul prelucrării obiectului de lucru.

În timpul prelucrării, datorită rotirii mandrinei, fălcile vor fi supuse unor forţe centrifuge Fc, care au tendinţa de a desface falca. Pentru a evita deschiderea fălcilor în construcţia mandrinei a fost introdusă o masă compensatoare MC, care în timpul rotaţiei va crea forţa centrifugă F1, aceasta amplificată de pârghia Pg va fi aplicată asupra fălcii F ca forţă compensatoare Fco. Aşa va fi anulat efectul forţei centrifuge Fc asupra fălcii mandrinei. Aceste construcţii sunt utilizate pentru cazul când mandrina lucrează la turaţii mari.

Mandrina este centrată pe arborele principal al maşinii-unelte prin intermediul gulerului de centrare Gc şi va fi fixată pe arbore prin intermediul şuruburilor de fixare a mandrinei SFM.

O asemene mandrină este prezentată în figura 10.50 [84] .

10.3.2.1.2. Mandrina cu pârghii

V

VF

SB

C

PG

T

CP

Fig. 10.51. Schiţă mandrină cu pârghii

Fig.11.52. Mandrina cu pârghii

Fig. 10.53. Mandrina cu pârghii şi compensarea forţei centrifuge

Fig.10.53. Mandrina cu pârghii şi compensarea forţei centrifuge

104



Schiţa acestui tip de mandrină este prezentată în figura 10.51.

În corpul C al mandrinei sunt montate articulaţiile în jurul cărora se pot rotii sincron pârghiile PG, acţionate de culisa pârghiilor CP.

Culisa pârghiile CP poate fi deplasată axial de tija T acţionată de un motor pneumatic sau hidraulic. Rotirea sincronă a celor trei pârghii va genera deplasarea radială sincronă a celor trei fălci F, ghidate în corpul C al mandrinei. Acestea vor face în prima fază centrarea OL în mandrină, iar în faza doua vor realiza şi forţele necesare de strângere. O vedere de ansamblu a acestei mandrine este prezentată în fig.10.52.

În cazul utilizării acestor mandrine la turaţii mari se pune problema compensării forţelor centrifuge care apar asupra fălcilor. O soluţie care rezolvă această problemă este prezentată în figura 10.53. Contragreutatea CG va crea o forţă centrifugă care va compensa forţa centrifugă creată de falcă.

Fig. 10.54. Mandrină cu pârghii şi vârf de centrare

105



O altă variantă constructivă a mandrinei universale cu pârghie este în cazul centrării între vârfuri a OL. De data aceasta, fălcile mandrinei sunt utilizate doar pentru realizarea forţei de strângere necesare antrenării OL. Soluţia constructivă este prezentată în figura 10.54 [85].

Un braţ al pârghiei se sprijină prin intermediul unei nuci sferice NS pe elementul autoaşezabil spaţial EA. Subansamblul acestuia este acţionat în mişcare de translaţie axială de tija unui motor pneumatic sau hidraulic. Obiectul de lucru OL este centrat între vârfuri, unul dintre acestea fiind vârful autoaşezabil VA, numit uzual şi vârf plutitor. La deplasarea spre dreapta a subansamblului elementului autoaşezabil EA, fălcile mandrinei universale se vor apropia de OL. Datorită abaterilor de la cilindricitate a OL, o falcă va intra în contact cu OL centrat în mandrină. Dacă mandrina ar fi de construcţie obişnuită, continuarea strângerii ar forţa OL să se deplaseze radial, distrugând gaura de centrare a acestuia şi astfel, realizarea unei centrări greşite. Pentru a preîntâmpina acest lucru, elementul autoaşezabil EA se va roti, oprind astfel deplasarea fălcii care a ajuns în contact cu OL, dar va provoca deplasarea celorlalte două fălci care nu sunt încă în contact. Va urma contactul celei de a doua fălci cu OL, dar elementul autoaşezabil EA va permite stagnarea mişcării a două fălci, a treia faclă continuând să fie deplasată până la contactul ei cu OL. Începând din acest moment, fălcile vor realiza în continuare forţa de strângere. Aceasta va permite antrenarea OL în vederea prelucrării acestuia.

O altă variantă constructivă de mandrine universale cu pârghii sunt cele a căror fălci au o mişcare de rotaţie, numite şi mandrine cu fălci flotante. Această mandrină este prezentată în fig.10.55.

Mandrina prezintă trei pârghii PG, care sunt acţionate de către culisa CU. Această culisă este deplasată axial de un motor pneumatic sau hidraulic. Prin

Fig. 10.56. Mişcările bacurilor

BB B

Fig. 10.57. Bacuri basculante

F

Fig. 10.55. Mandrină cu fălci flotante

106



deplasarea sa axială, culisa CU va rotii sincron cele trei pârghii. Solidar cu pârghiile sunt fălcile care se vor deplasa în direcţia radială după un arc de cerc (v. fig.10.56), şi nu după o dreaptă ca în cazul construcţiilor prezentate până acum. Pe fălci vor fi montate diferite forme de bacuri. Mişcarea fălcilor cu bacurile montate pe ele poate fi observată în figura 10.56.

Bacurile se vor monta pe fălci de aşa natură încât prin mişcarea 1 a bacurilor să rezulte o forţă radială după direcţia 3 dar şi o forţă axială 2, care reţine OL în contact cu partea frontală a bacului.

Alte forme constructive de bacuri pot fi bacuri basculante, ca în figura 10.57. Prin montarea acestui bac se poate face o centrare mai corectă, chiar în prezenţa erorilor de la cilindricitate ale OL.

Există tipuri constructive speciale de mandrine cu elemente deplasabile care mai permit şi realizarea unei indexări a OL în timpul executării acestuia. Un exemplu de asemenea mandrină este prezentat în figura 10.58 [85]. Ea prezintă două fălci, iar pe bacurile acestora există un mecanism de indexare. Astfel, pot fi făcute operaţii de prelucrare mai complexe, care necesită rotiri la unghiuri bine determinate ale obiectului de lucru. Toate acestea pot fi realizate cu aceeaşi prindere a obiectului de lucru.

11.3.2.2. Mandrine cu elemente deformabile

Acest tip de mandrine au în construcţia lor un element deformabil, prin intermediul căruia se realizează centrarea, urmată apoi de fixarea obiectului de lucru.

Domeniul de reglare al mandrinelor cu elemente

Fig. 11.58. Mandrină cu indexare

F CM ME

OL

P

Fig. 10.59. Principiu mandrina cu membrana elastică

CM F

ME

TA

EBR

Fig.11.60. Mandrină cu membrană elasticăj/2107



deformabile este mai mic decât a celor cu elemente deplasabile, dar în schimb au o precizie mai mare a centrării.

10.3.2.2.1. Mandrine cu membrană elastică

Mandrina se bazează pe deformarea elastică a unei membrane, pe care sunt montate bacurile. Schema de principiu a mandrinei este prezentată în figura 10.59.

Prin intermediul pistonului P se deformează membrana elastică (ME), care are montate pe ea fălcile F. Deformarea membranei provoacă deschiderea fălcilor, ceea ce permite introducerea obiectului de lucru OL în mandrină. Prin încetarea acţiunii agentului fluid asupra pistonului P, membrana elastică îşi revine, realizând în primă fază centrarea OL, urmată apoi de aplicarea forţelor de strângere. Schiţa construcţiei unei asemenea mandrine a firmei Röhm poate fi văzută în figura 10.60 [90].

La acest tip de mandrină, deformarea elastică a membranei este realizată prin intermediul unei tije, care poate fi acţionată fie manual, fie mecanizat prin intermediul unui piston hidraulic sau pneumatic.

Mandrina este compusă dintr-un corp al mandrinei CM pe care este montată membrana elastică ME. Pe ea sunt montate trei fălci F, prin intermediul cărora se face centrarea, iar apoi fixarea semifabricatului. Pentru localizarea axială a obiectului de lucru se poate monta un reazem axial RA. Prin împingerea tijei de acţionare TA spre dreapta, membrana elastică ME este deformată axial, ceea ce provoacă deschiderea fălcilor F. Astfel, devine posibilă introducerea obiectului supus centrării. La deplasarea spre stânga a tijei TA, membrana elastică ME revine, provocând deplasarea sincronă a

fălcilor F, până la contactul tuturor fălcilor cu obiectul de lucru. În această fază este realizată centrarea obiectului de lucru. În faza doua se aplică forţele de strângere, a căror mărime este dependentă de deformarea elastică rămasă la membrană după faza de centrare.

Mandrina cu membrană elastică oferă o precizie mare de centrare cu o foarte bună repetabilitate a centrării. De asemenea, funcţionarea ei nu este afectată de aşchiile şi alte corpuri străine care poate să apară în timpul procesului de fabricaţie. Singurul dezavantaj este cursa relativ mică, care impune ca centrarea să fie făcută pe suprafeţe cu dispersie mică a dimensiunilor, respectiv suprafeţe finisate anterior.

Forţa de strângere dezvoltată de membrana elastică poate fi determinată, în conformitate cu dimensiunile prezentate în figura 10.61, astfel [54] :

a A a c

hl

Q

S

Fig. 10.61. Determinarea forţei de strângere

D2b

r

=

108



(10.14)( )

lk

b

ab

b

abl

jTDQS

⋅

⋅

⋅⋅

⋅⋅

+⋅⋅−=lg

495,1

lg

73,2 [N],

în care, T este câmpul de toleranţă pentru diametrul obiectului de lucru pe care se face centrarea;

j - jocul minim necesar introducerii obiectului de lucru;31110192,1 hD ⋅⋅=

k - coeficient care se stabileşte dependent de raportul a/b, prezentat în tabelul 10.1.

Unghiul de rotire al fălcilor datorat deformării membranei elastice Ş este:

(10.15)l

jT

⋅++=

21ϕϕ [rad],

în care, φ1 este unghiul de rotire corespunzător forţei minime de strângere, dat de relaţia:

(10.16) Slk ⋅⋅=

164,81ϕ [rad],

unde, k este un coeficient care se alege dependent de raportul a/b, conform tabelului următor.

Tab. 10.1.a/b 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0k 0,215 0,355 0,44 0,49 0,52 0,545 0,56 0,58

Cursa axială e se determină cu relaţia:(10.17) le ⋅⋅= ϕ2 [mm],Efortul unitar maxim care poate apare în membrană este:

(10.18)

⋅

+⋅⋅=2

2

2 4ln

621.0

a

r

r

a

h

Qσ [N/m2],

în care, r este o rază de racordare a membranei, r = 3 ... 5 mm.Celelalte elemente constructive ale membranei se recomanda a fi alese astfel:

grosimea h a membranei h = (0,025 ... 0,035) 2a, l = 2a/3, b=(1/3 ... 7/12)2a, c = (5/12 ... 7/12)2a. Numărul de fălci este recomandabil să fie ales între 6 ... 12.

10.3.2.2.2. Mandrine cu bucşă elastică secţionată.

Mandrina cu bucşă elastică secţionată face parte din categoria mandrinelor care realizează centrare prin intermediul deformării elastice a unui element component.

Fig.10.62. Bucşe elastice secţionate

D

α

L

109



Elementul care este supus deformării este o bucşă elastică secţionată, de forma celor prezentate în fig. 10.62.

Aceste bucşe prezintă pe suprafaţa exterioară o suprafaţă conică cu care vine în contact cu corpul mandrinei.

Mandrina cu bucşă elastică secţionată este prezentată în fig. 10.63.În această construcţie bucşa elastică este prevăzută cu o singură centură pentru

deformare elastică, ea avâd o singură suprafaţă conică. Prin tragerea axială a tijei T cu forţa Q (v.fig.10.63a), suprafaţa conică a bucşei elastice secţionate BES la contactul cu

corpul mandrinei CM, determină deformarea elastică a bucşei, care generează o forţă normală N. Această forţă aplicată asupra obiectului de lucru va determina strângerea lui cu forţa S1 (v.fig.10.63c).

Este de remarcat că pentru calculul forţei de tragere Q se va lua în considerare atât forţa de strângere asupra obiectului de lucru cât şi forţa necesară deformării elastice a membranei.

apete Multiaxe

Cerinţa mereu crescândă de a concentra operaţiile de prelucrare în cazul fabricării produselor, a dus la concepţia capetelor multiaxe. Acestea au o aplicabilitate foarte mare atât în cazul centrelor de prelucrare cât şi în cadrul liniilor de transfer flexibile. Comenzile numerice au permis extinderea capetelor multiaxe chiar şi la producţia de unicate, când sunt utilizate aşa numitele capete multiaxe universale.

11.1. Definirea şi clasificarea capetelor multiaxe (CM)

În conformitate cu definiţia dată în lexiconul tehnic român prin cap se înţelege partea proeminentă a unui obiect. Astfel, poartă denumirea de cap şi dispozitivul

BES

CMT

Q

N

N

S1

S1

a) b) c)Fig. 10.63. Mandrina cu bucşă elastică secţionată cu o centură de deformare

11. CAPETE MULTIAXE (CM)

110



maşinii de lucru care instalează fie o sculă fie un obiect supus procesării. Capul poate fi în construcţie monobloc sau asamblată cu utilajul de care aparţine. Există două tipuri de capete terminale respectiv funcţionale. Din categoria capetelor funcţionale un interes deosebit prezintă capetele de forţă multiple, numite pe scurt capete multiaxe (numit uneori şi capete multiax).

Se poate da următoarea definiţie a capului multiax:Capul multiax este un dispozitiv de lucru care realizează o instalare multiplă a

obiectelor de lucru (cel mai frecvent scule), realizând şi o multiplicare, respectiv transmitere a mişcărilor necesare prelucrării, având posibilitatea de a avea atât acţionarea principală cât şi cea de avans proprie [42].

11.1.1. Clasificarea capetelor multiaxe

O clasificare a capetelor multiaxe [42], [60] poate fi văzută în fig. 11.1.Capetele multiaxe speciale (CMS) îşi exercită funcţiile tehnologice asupra

obiectelor de lucru (OL) de acelaşi tip şi aceiaşi dimensiune. Ele au cotele de reglare (distanţele dintre axele sculelor) fixe şi invariante.

Capetele multiaxe specializate (CMSp) îşi exercită funcţiile tehnologice asupra OL de acelaşi tip dar de dimensiuni diferite. Modificarea dimensiunilor prelucrate pe OL se face prin montarea succesivă a unor grupuri de scule în arborii de ieşire (arborii port-sculă APS) ai capului multiax. Există şi APS care pentru unele dimensiuni ale OL nu au montate scule şi deci, nu sunt activi. Acest tip de CM mai poartă denumirea de CM de grup.

O altă posibilitate de adaptare a CM la dimensiunile unor OL din grup se face prin legarea în serie şi/sau paralel a diferitelor tipuri de CM.

Capetele multiaxe universale (CMU) îşi exercită funcţiile tehnologice asupra OL de tipuri şi dimensiuni diferite. Distanţele dintre axele sculelor sunt variabile, ele pot fi reglate în domenii relativ mari. Frecvent, distanţele dintre axe pot fi variate, dar ele rămân paralele între ele, asigurând o schemă de aşchiere plană.

Acest tip de CMU se proiectează pentru un anumit tip de maşină-unealtă, pe care o echipează. Din punct de vedere constructiv, CMU sunt prevăzute cu una sau două mişcări de reglare.

Capetele multiaxe flexibile (CMF) au cel mai mare grad de universalitate. În plus faţă de CMU ele au posibilitatea de reglare şi dispunere spaţială a axelor APS. Astfel, se asigură o schemă de aşchiere spaţială.

Toate tipurile constructive de CM pot fi ataşate pe arborele principal al unei maşini-unelte sau pot fi prevăzute cu acţionare proprie. Varietatea mare constructivă de CM se poate observa din fig. 11.1.

111



Utilizarea CM în fabricaţia produselor asigură o puternică concentrare a operaţiilor, fapt ce duce la o puternică creştere a capacităţii de producţie a utilajelor, precum şi a productivităţii muncii.

11.1.2. Clasificarea CM din punct de vedere tehnologic

Concentrarea operaţiilor CM se face fie prin realizarea succesivă la aceeaşi trecere a unui grup de operaţii de acelaşi tip sau de tipuri diferite, fie prin realizarea lor simultană.

Deoarece CM sunt utilizate cel mai frecvent la prelucrarea găurilor, bazele de prelucrare sunt în acest caz axele găurilor de realizat. Cu excepţia capetelor multiaxe

Capete multiaxe

Spec

iale

Spec

ializ

ate

Uni

vers

ale

Flex

ibile

Tip

Ver

tical

Încl

inat

Ver

tical

Sim

ulta

n

ăSucc

esiv

ă

Mix

t

ă

Ele

ctri

c

ăPn

eum

atic

ăHid

raul

ic

ăO in

trar

e

Mai

mul

tein

trăr

i

Acţionare Destinaţie

Pre

lucr

ări

mec

anic

e

Asa

mbl

are

şi

mon

taj

Bur

ghie

re

L ărgi

reA

leza

re

Te

şire

Lam

are

File

tare

Frez

are

Spec

iale

Pentru operaţii de:Mişcări de reglare (MR)

1 MR 2 MR

Ataşabil la:

Poziţie Acţiune

Maşină-unealtăMaşină-unealtă

agregat sau liniede transfer

Centru deprelucrare Alt cap

Mon

oax

Mul

tiax

Cap

rev

olve

r

Mono-operaţie Multi-operaţie

Fig. 11.1. Clasificare capete multiaxe

112



flexibile la o trecere, vor fi prelucrate suprafeţe care au bazele de prelucrare paralele între ele. Intersecţia axelor găurilor cu un plan perpendicular pe ele, este denumită în literatura de specialitate schema de amplasare a bazelor de prelucrare (schema de găurire la operaţia de găurire). Schema de găurire este caracterizată de:

• n - numărul orificiilor de prelucrat;• Ci(xi,yi) - poziţia acestora într-un sistem de referinţă plan;• Di - dimensiunile orificiilor de prelucrat;• Forma conturului pe care sunt dispuse orificiile de prelucrat, etc.

Capul multiax poate să prezinte o schemă de găurire care să coincidă sau nu, cu schema de găurire a piesei. Acest lucru poate fi observat în figura 11.2.

DIPDispozitiv de instalare

a piesei

Fără corespondenţă relativă a

schemelor de găurire

Corespondenţă univocă a schemelor

de găurire

Corespondenţă multivocă a

schemelor de găurire

DSIP Dispozitiv singular de instalare a

piesei

I II III

DMIP Dispozitiv multiplu de instalare a

piesei

IV V VI

Fig. 11.2. Corespondenţa schemelor de găurire

Capul multiax acţionează asupra obiectelor de lucru, care la rândul lor sunt instalate în dispozitive singulare de instalare a piesei DSIP sau dispozitive multiple de instalare a piesei DMIP. CM poate acţiona asupra uneia sau mai multor piese supuse prelucrării. De asemenea, CM poate prelucra toate sau numai o parte din găurile necesar a fi prelucrate pe piesă. Astfel, pot exista diferite corespondenţe între schema de găurire a piesei şi cea de prelucrare a CM.

Dependent de numărul de orificii de prelucrat de pe piesă n şi de numărul de orificii de pe piesă care sunt prelucrate de capul multiax nc, concentrarea operaţiilor efectuată de CM poate fi:

• Hipoconcentrare a operaţiilor nc < n;

P

CM

M

CM

P

CM

CM CMCM

P

P PP

113



• Concentrare normală a operaţiilor nc = n;• Hiperconcentrare a operaţiilor nc > n.

În cazul I şi IV, cum se vede din fig. 11.2, nu există nici un fel de corespondenţă între schemele de găurire. În cazul I, piesa conţine 5 orificii de prelucrat, iar CM prelucrează 4, prin repetarea trecerii după ce s-a făcut o divizare liniară a piesei.

Hipoconcentrarea operaţiilor, corespunzătoare cazului I, se alege atunci când numărul orificiilor de prelucrat de pe obiectul de lucru n este mare, distanţa dintre axele acestora este mică, iar puterea de aşchiere şi respectiv, forţele axiale de aşchiere depăşesc posibilităţile existente ale utilajului. În fig. 11.3 se prezintă câteva cazuri de hipoconcentrare a operaţiilor şi mişcările de indexare ale obiectului de lucru necesare în vederea prelucrării tuturor orificiilor acestuia.În fig. 11.3a se prezintă cazul dispunerii găurilor pe un contur circular. Prin modul de realizare a hipoconcentrării a fost menţinut centrul de simetrie al orificiilor, iar pentru prelucrarea tuturor orificiilor cu acelaşi CM, este necesară o indexare (divizare) a piesei cu 450. Prelucrarea tuturor orificiilor este realizată în două treceri.

Dispunerea orificiilor pe un contur dreptunghiular este prezentată în fig.11.3b. Hipoconcentrarea operaţiilor permite realizarea orificiilor prin acelaşi CM în două treceri, prin indexarea (divizarea) piesei cu 1800.

Prelucrarea tuturor orificiilor piesei cu acelaşi CM, prin indexare (divizare) liniară, este prezentat în fig. 11.3c.

În cazurile când schema de găurire nu permite realizarea unei hipoconcentrări formând două subgrupuri de orificii simetrice, se utilizează două sau mai multe CM pentru prelucrarea tuturor orificiilor piesei. Acest caz este prezentat în fig. 11.4, când

450

1800 p

Fig. 11. 3. Hipoconcentrare a operaţiilor.a)

b) c)

114



prelucrarea tuturor orificiilor piesei se face în doua treceri cu utilizarea a doua CM diferite.

Cea mai frecventă concentrare a operaţiilor este concentrarea normală când n = nc Acest fapt este prezentat în fig. 11.2, cazul II şi V.

Hiperconcentrarea operaţiilor la prelucrarea mai multor obiecte de lucru este prezentată în cazurile III , IV şi VI a figurii 11.2.

În figura 11.5 se prezintă CM care asigură atât o concentrare a operaţiilor, cât şi o combinare a acestora. Cele 5 operaţii sunt concentrate în trei posturi de prelucrare, astfel:

• postul 1, operaţiile de burghiere;• postul 2, operaţiile de teşire;• postul 3, operaţiile de filetare cu tarodul;• postul 0, operaţiile de instalare respectiv evacuare a pieselor.

Fig. 11. 4. Hipoconcentrare a oeraţiilor.

CM2

CM1

115



11.1.3. Sisteme de capete multiaxe

Un sistem prezintă ansamblul elementelor componente, precum şi relaţiile unitare care există între ele. Astfel, există sisteme tehnice destinate efectuării unor operaţii tehnologice cu respectarea unor condiţii tehnico-economice. Acestea sunt sistemele tehnologice care sunt subsisteme ale sistemului de fabricaţie.

Prin sistem de CM se va înţelege ansamblul de CM, inclusiv relaţiile unitare care se fac între ele din punct de vedere tehnologic, constructiv, al proiectării şi de exploatare. Liniile de transfer tehnologic cuprind asemenea sisteme de CM [42].

O reducere a numărului de posturi de lucru al unei linii de transfer devine posibilă prin utilizarea unor sisteme de dispozitive. Astfel, prin introducerea sistemelor de dispozitive multipoziţionale cu două sau patru posturi de lucru, prelucrarea piesei devine posibilă într-un singur post de lucru, lucru realizabil pe un centru de prelucrare în loc de o linie de transfer. Acest centru de prelucrare dispune de o magazie cu CM şi

900

0

1

2

3

Fig. 11.5. Concentrarea şi combinarea operaţiilor

116



alte scule, care sunt aduse automat în spaţiul de lucru, conform unui plan de lucru bine stabilit anterior.

În figura 11.6 [42] se prezintă un sistem de CM care permite concentrarea la un singur post de lucru a următoarelor operaţii:

• CM1 – burghiere• CM2 – lărgire şi teşire• CM3 – tarodare

Sistemul de CM este conceput sub forma unui cap revolver CR.

Din punct de vedere al formei şi al dimensiunilor CM trebuie construite cu acelaşi sistem de fixare pe CR, acelaşi sistem de cuplare la arborele conducător al maşinii-unelte pe care o echipează.

Există sisteme de CM care leagă mai multe CM în serie, paralel sau legare mixtă. Pentru ca aceste sisteme de CM să fie compatibile trebuie ca proiectarea CM să fie făcută într-un cadru sistemic larg. Astfel, proiectarea CM este strâns legată de tehnologia de execuţie a obiectelor de lucru şi de proiectarea altor componente ale sistemului tehnologic elastic STE.

Fig. 11.6. Sistem de CM tip revolver

CR

CM1

CM2

CM3

OL

117



11.2. Construcţia capetelor multiaxe

Capete multiaxe sunt construite, în general, având o cutie de transmitere şi multiplicare a mişcărilor CTMM, care printr-un sistem de legătură SL permite legarea CM de arborele principal al maşinii-unelte pe care se montează acest dispozitiv. CTMM permite preluarea mişcării principale de la maşina-unealtă prin intermediul arborelui de intrare, numit şi arbore conducător AC, apoi multiplică şi transmite mişcarea la arborii port-sculă APS. Sculele S, montate în APS sunt ghidate în bucşe de ghidare BG, care sunt amplasate într-o placă de ghidare PG. Aceasta PG constituie memoria fixă a poziţiei axei găurilor de realizat pe semifabricat. Placa de ghidare PG

este corelată ca poziţie faţă de CTMM prin intermediul unor coloane de ghidare CG. În cazul prezentat [92], aceleaşi coloane de ghidare CG permit corelarea poziţiei plăcii de ghidare PG faţă de dispozitivul de instalare al piesei, care nu este prezentat în fig. 11.7. În figura anterioară multiplicarea şi transmiterea mişcărilor este realizată prin angrenaje dinţate.

Placa de ghidare a CM este astfel montată, încât atunci când CM este ridicat (scos) din contactul cu semifabricatul de prelucrat, vârful sculelor S să se găsească aproximativ la mijlocul bucşei de ghidare a lor. Aceasta este o măsură de protecţie a operatorilor care deservesc CM, pentru ca aceştia să nu poată sa-şi introducă mâna între sculă şi semifabricat. La coborârea CM, prima dată intră în contact cu semifabricatul placa de ghidare, care astfel participă şi la faza de fixare a acestuia, apoi

Fig. 11.7. Cap multiaxe

CTMM

PG BGAPSAPS

AC

PG

CG

S

AI SL

118



continuând avansul de lucru al maşinii-unelte, sculele vor ieşi din bucşele de ghidare şi vor prelucra găurile semifabricatului. Placa de ghidare materializează schema de prelucrare a orificiilor de realizat.

11.3. Capete multiaxe speciale (CMS)

În cazul producţiei de serie mare şi de masă acest tip de CM este foarte răspândit. Din punct de vedere constructiv, se disting doua tipuri de CMS, care sunt mai răspândite;

• CMS cu axe paralele cu roţi dinţate; • CMS cu manivele paralele.

Capete multiaxe speciale cu axe paralele cu transmisie prin roţi dinţate

Transmiterea mişcărilor, precum şi multiplicarea (demultiplicarea) acestora se face prin intermediul angrenajelor dinţate cilindrice. CMS-urile pot fi ataşate la diferite tipuri de maşini-unelte, utilizate pentru prelucrarea semifabricatelor. Poziţia pe care o are CMS prin instalarea sa pe maşina-unealtă poate influenţa modul de concepere al sistemului de ungere şi de etanşare a CMS-ului. Cel mai frecvent CMS sunt utilizate pe maşinile de găurit, având poziţia verticală de lucru. Un alt caz frecvent utilizat în producţia de masă este a CMS care intră în compunerea liniilor de prelucrare rigide sau flexibile. Poziţia CMS este, oricum, în spaţiu după necesităţi.

119



Firmele care produc CMS-uri caută în permanenţă ca să găsească soluţiile

constructive care oferă un minim de cheltuieli pentru transformarea CMS-ului de la o schemă de prelucrare la alta. În fig. 11.8 este prezentată soluţia constructivă a firmei BOHRMASTER [93], care necesită schimbări minime pentru pregătirea CMS pentru prelucrarea unui alt semifabricat cu o altă schemă de prelucrare.

Soluţia este concepută cu transmiterea mişcărilor în două etaje. În primul etaj mişcarea este preluată de la arborele principal al maşinii-unelte prin intermediul arborelui conducător AI care transmite mişcarea la 4 arbori intermediari AI1 dispuşi simetric în jurul arborelui conducător. Acest etaj 1 este comun familiei de CMS care se pot construi pe baza acestui CMS. În placa intermediară PI2 se vor monta, în conformitate cu schema de prelucrare a piesei de realizat, arborii port-sculă APS în care sunt montate sculele S. Mişcarea este preluată de către arborii intermediari AI2, de la arborii intermediari AI1, prin intermediul unor roţi dinţate. Aceşti AI1 sunt montaţi în consolă în placa intermediara PI2, în care sunt montaţi şi arborii port-sculă APS. Există arbori port-sculă cât şi arbori intermediari tipizaţi care se aleg în funcţie de forţele şi momentele de aşchiere generate de proces. Pentru o nouă configuraţie a găurilor de prelucrat se va executa doar o nouă placa intermediară PI2, în care se vor monta arborii AI2 şi respectiv APS impuşi de noua schemă de prelucrare. Astfel, deşi distanţa dintre axe este fixă, corespunzătoare tipului constructiv al capetelor multiaxe speciale, soluţia permite cu cheltuieli minime trecerea la o altă schemă de prelucrare. Carcasa C a CMS este montată pe maşina-unealtă prin intermediul sistemului de legătură SL.

Fig. 11. 8. Cap multiax special tip Bohrmaster

120



11.3.1. Concepţia CMS

Faza I - Analiza obiectului de lucru

În cadrul acestei faze se colectează cât mai multe date despre piesa de prelucrat. Astfel, se colectează următoarele date:

Din desenul piesei de realizat se extrag informaţii privind:• materialul semifabricatului;• forma şi dimensiunile piesei de realizat (gabaritul);• schema de prelucrare, respectiv

♦ Ck(xk, yk) – coordonatele centrului alezajului de prelucrat,

♦ Dk – diametrul alezajului de prelucrat,♦ Ljk – lungimea alezajului de prelucrat,♦ Lk – distanţa dintre alezajului de prelucrat,

• condiţiile tehnice impuse pentru prelucrare:♦ operaţia de executat,♦ clasa de precizie a operaţiei de executat,

Se disting 3 clase de prelucrareI - prelucrare grosierăII - prelucrare normalăIII – prelucrarea cu precizie ridicatăFuncţie de aceste clase de precizie a prelucrării se aleg unii coeficienţi pentru aşchiere (Cs)

Selectarea tipului de concentrare a operaţiilor dependent şi de distanţa Ljk

dintre axele alezajului de prelucrat. Pentru cazul Ljk < Lmin se va alege hipoconcentrarea operaţiilor (m < n în care m este numărul sculelor montate în CMS, iar n numărul găurilor de prelucrat)

Dependent de materialul de prelucrat, se vor prevedea unele măsuri speciale pentru CMS. Astfel, pentru prelucrarea aliajelor uşoare de tip Al-Mg vor rezulta viteze mari de aşchiere, care vor conduce la turaţii ridicate ale arborilor cu pericolul de apariţie al vibraţiilor. De aceea vor trebui sa se facă echilibrări suplimentare ale arborilor.La prelucrarea aliajelor de magneziu există pericolul autoaprinderii. Pentru a împiedica acest lucru trebuiesc luate măsuri speciale de evitare sau de stingere rapidă a incendiilor (lăzi cu nisip).În cazul prelucrării lemnului trebuie găsite regimurile de aşchiere care să nu conducă la deteriorarea suprafeţei prelucrate prin carbonizarea. De asemenea, se va adapta şi geometria sculei în conformitate cu materialul de prelucrat.

121



Masele plastice impun geometrii speciale ale sculelor precum si alegerea unor regimuri de aşchiere adecvate.

Alegerea corespunzătoare a sculelor aşchietoare, dependent de raportul l/D (lungime / diametrul alezajului de prelucrat)

Faza II - Analiza operaţiei şi a sculei

Alegerea diametrului sculei dk funcţie de diametrul alezajului Dk şi a raportului l/D;

dk = Dk

Stabilirea parametrilor geometrici constructivi ai sculei în conformitate cu tipul materialului de prelucrat;

Calcularea parametrilor cinematici ai operaţiei de executat, şi anume:

• Avansul pe rotaţie sxksk dCs ⋅= [mm/rot], care se va corija

dependent de raportul l/D, de numărul de găuri prelucrate simultan, în conformitate cu literatura de specialitate [4], [42], [60].

• Viteza de aşchiere v

v

yk

m

xv

ksT

dCv

⋅⋅

=1

[m/min], care de asemenea

va fi corijată dependent de materialul de prelucrat şi de durabilitatea selecţionată pentru sculă (T1 durabilitatea în cazul prelucrării cu o sculă).

• Turaţia sculelor k

kk d

vn

⋅⋅

=π

310 [rot/min].

• Viteza de avans a sculei kkk nsw ⋅= [mm/min]

Calculul parametrilor dinamici:

• Forţele de aşchiere FF yk

xkFk sdCF ⋅⋅= [N]

• Momentul de aşchiere MM yk

xkMk sdCM ⋅⋅= [Nm]

• Puterea de aşchiere 60

2 kk

nMMP

⋅⋅⋅=⋅=

πω [W]

Faza III - Analiza maşinii- unelte

CMS pot fi construite pentru a echipa: Maşini-unelte (maşini de găurit, maşini de găurit şi alezat,

maşini de frezat, strunguri, etc.); Unităţi pentru găurire sau filetare; Maşini-unelte automate; Linii de transfer rigide sau flexibile.

122



La rândul lor CMS pot fi legate în serie sau paralel pentru a rezolva unele scheme de aşchiere mai complexe.

Când CMS este ataşat unei maşini de găurit, este necesar să se determine forţa axială F, momentul M şi puterea P totală necesară pentru prelucrarea obiectului de lucru. Aceste mărimi se determină, astfel:

∑=

=m

kkFF

1

, ∑=

=m

kkMM

1

, ∑=

=m

kkPP

1

, în care, m este numărul de scule

care prelucrează simultan.Limitarea forţei axiale F se face dependent de maşina-unealtă. Trebuie ca forţa

axială din timpul prelucrării să respecte inegalitatea: admMUFF < .În cazurile în care nu este respectată această inegalitate se vor practica

următoarele soluţii pentru a micşora forţa axială:- efectuarea unei pregăuriri la un diametru D0k = (0,4 … 0,6)Dk. Această

pregăurire scade capacitatea de producţie, dar asigură micşorarea vibraţiilor şi creşterea preciziei de prelucrare.

- decalararea vârfurilor sculei pentru o prelucrare succesivă a găurilor, cu păstrarea centrului de presiune. Această soluţie de asemenea micşorează capacitatea de producţie şi creste cursa axială a CMS.

- reducerea avansului de lucru sk* = (0,5 … 0,75)sk . Această soluţie duce la

micşorarea capacităţii de producţie, dar se recomandă pentru scule de dimensiuni mari.

- compensarea forţei de avans a maşinii-unelte prin ataşarea in paralel cu mecanismul de avans al acesteia a unor motoare suplimentare pneumatice sau hidraulice. În cazul când mecanismul de avans al maşinii-unelte lucrează pe verticală, există şi posibilitatea de a plasa greutăţi suplimentare pe unitatea de avans, acestea compensând lipsa de forţă axială.

Faza IV- Analiza dispozitivelor conexe

Analiza dispozitivelor conexe CMS se face în cazul în care schema de prelucrare aleasă asigură o hipoconcentrare a operaţiilor. În acest caz, pentru prelucrarea tuturor găurilor de pe semifabricat este necesară faza de divizare (indexare), care impune utilizarea unui dispozitiv de divizare. De asemenea, se analizează dispozitivul de instalare al semifabricatului pentru a se face în bune condiţii corelarea poziţiei CMS cu acesta.

11.3.2. Proiectarea cutiei de transmitere şi multiplicare a mişcărilor (CTMM)

Schema cinematică

123



Pentru proiectarea CTMM se pleacă de la schema de prelucrare. Pe această schemă se utilizează următoarele simboluri pentru a marca poziţiile arborilor, care intră în construcţia CTMM:

• , , , etc. - pentru arborii port-sculă APS - Ck(xk,yk)

• , - pentru arborele conducător AC - Cc(xc,yc)

• - pentru arborii intermediari AI - Ci(xi,yi)

Pe schema de prelucrare, desenată la scară, se vor marca poziţiile arborilor port-sculă APS. Având definită poziţia acestor arbori se pune problema determinări poziţiei arborelui conducător AC. Acesta va fi plasat în centru de presiune al forţelor axiale de aşchiere generate de APS. Poziţia centrului de presiune Cc(xc,yc) se determină cu relaţiile:

(11.1)F

xF

F

xFx

m

kkk

m

kk

m

kkk

c

∑

∑

∑=

=

=

⋅=

⋅= 1

1

1 ,

F

yF

F

yFy

m

kkk

m

kk

m

kkk

c

∑

∑

∑=

=

=

⋅=

⋅= 1

1

1

Având plasate pe schema de prelucrare poziţiile APS şi AC se pot concepe diferite variante constructive de scheme cinematice ale CMS. In fig. 11.9 se prezintă câteva exemple de scheme cinematice pentru CMS.

Aşa cum se poate observa schemele cinematice pot fi construite într-un etaj (fig. 11.9a, b, c, d şi f) sau în mai multe etaje, frecvent două (fig. 11.9e şi g).

Din mai multe variante de scheme cinematice se va alege cea optimă dependent de numărul de roţi dinţate utilizate şi respectiv gabaritul care s-ar obţine pentru CTMM.

Alegerea turaţiei de intrare n0 pentru CMS.

Turaţia la intrare corespunde turaţiei arborelui conducător al CMS. Ea este preluată de la maşina-unealtă şi trebuie să fie cuprinsă în gama de turaţii a acesteia MUnn ∈0 .

124



Turaţia de intrare se alege cea mai mare posibil, pentru a rezulta momente de torsiune mici şi deci, construcţii mai suple ale arborilor. Limitarea superioară a acestei turaţii este dependentă de rapoartele de transmitere ik , care nu pot lua valori mai mari de ik ≤ 4 (5), în cazul micşorării turaţiilor, pentru a evita vibraţiile. Uzual, se alege turaţia de intrare imediat superioara turaţiei maxime nk.

Determinarea rapoartelor de transmitere ik şi a numerelor de dinţi pentru roţile dinţate.Pentru fiecare dimensiune diferită a găurilor de prelucrat se vor calcula

rapoartele de transmitere ik, astfel:

(11.2)0n

ni k

k =

Cunoscând valorile ik se poate determina numărul de dinţi ai roţilor dinţate de pe arborii port-sculă zk, prin alegerea în mod adecvat a numărului de dinţi pentru roata conducătoare z0.

a)

b)

c)

e) f) g)

d)

Fig. 11.9. Exemple de scheme cinematice

125



(11.3)k

k i

zz 0= se va alege prin rotunjire Nz efk ∈, (numere naturale)

Numerele de dinţi alese sau calculate trebuie să fie cuprinse în domeniul )10018( ∈z

Determinarea diametrelor de divizare ale roţilor dinţateÎn acest scop, prima dată se stabileşte momentul de torsiune Mok colectat de

arborele conducător de la fiecare arbore port-sculă.

(11.4)k

kk i

MM =0

Din schema cinematică, selectată pentru construcţia CMS, se determină câte asemenea momente M0k sunt colectate pe un dinte al roţii dinţate conducătoare. Se presupune că qk asemenea momente sunt aplicate pe un dinte al roţii dinţate conducătoare. În acest caz, momentul care solicită dantura roţii conducătoare va fi:

(11.5) M0 = qk M0k

Modulul roţilor dinţate care intră în CTMM se va alege din literatura de specialitate [42], [60], astfel:

- fie se alege din tabele m = f( M0, dw )

- fie se calculează orientativ cu relaţia wd

Mm 0

77,1

1≅ ,

în care, dw este diametrul de rostogolire estimat a fi pentru roata dinţată conducătoare.Este necesar ca acest modul m stabilit anterior să fie verificat pentru dinţii roţilor

dinţate solicitate la încovoiere, la baza dintelui roţilor dinţate şi se va face verificarea la oboseală a dinţilor.

Diametrele de divizare Ddk şi diametrele exterioare Dek ale roţilor dinţate se vor determina, astfel: Ddk = m zk, respectiv, Dek = ( m + 2) zk.

Se vor face verificări a interferenţelor posibile între roţile dinţate sau între ele şi arbori, respectiv alte elemente constructive ale CMS.

Verificările de interferenţă ale roţilor dinţate se vor face verificând inegalitatea:

(11.6) mmLzzm

kk )35,1()2(2 00 +<++⋅ ,

în care L0k este distanţa între axele AC şi respectiv APS. Stabilirea vitezei de avans a CMS (avansul pe minut).Fiecare tip de sculă a CMS trebuie să lucreze cu o viteză de avans wk

determinată anterior. CMS însă poate lucra la o singură viteză de avans wCMS care se va alege pe de o parte să protejeze scula cea mai slabă, iar pe de altă parte valoarea acestei viteze de avans este necesar să poată fi instalată pe maşina-unealtă. Astfel, trebuie să se verifice relaţia:

(11.7) MUMUScCMS snsnww ⋅=⋅=≅ 00min,

126



în care, s0, sMU reprezintă avansul pe rotaţie al AC din CMS, respectiv al maşinii-unelte

n0, nMU - turaţia AC al CMS, respectiv a maşinii-unelte.

Din relaţia anterioară se va determina 0

0 n

sns MUMU ⋅

=

Datorită rotunjirilor făcute uneori este necesar să se recalculeze:

- parametrii cinematici 0,

0, n

z

zn

efkefk ⋅= şi

efkefk n

sns

,

00,

⋅=

- parametrii dinamici

Forţele de aşchiere FF yefk

xkFefk sdCF ,, ⋅⋅= [N]

Momentul de aşchiere MM yefk

xkMefk sdCM ,, ⋅⋅= [Nm]

Puterea de aşchiere 60

2 ,,

efkefk

nMMP

⋅⋅⋅=⋅=

πω [W]

(11.8) ∑=

=m

kefkFF

1, , ∑

=

=m

kefkMM

1, , ∑

=

=m

kefkPP

1, .

- Recalcularea poziţiei arborelui conducător (de intrare) AC.

(11.9)

F

xFx

m

kkefk

efc

∑=

⋅= 1

,

,

,

F

yFy

m

kkefk

efc

∑=

⋅= 1

,

,

Determinarea poziţiei şi mărimii roţilor dinţate intermediare (RI) [13].Roţile dinţate intermediare RI participă la transmiterea mişcărilor de la AC la

APS. În cazul CTMM construite într-un singur etaj RI nu influenţează rapoartele de transmitere ik. La utilizarea a două sau mai multe etaje, roţile dinţate intermediare pot să modifice rapoartele de transmitere.

Pentru roata intermediară RI se pune problema numărului de contacte ale ei cu alte roţi dinţate. Din motive de durată de viaţă a RI aceste contacte se limitează la trei (în cazuri excepţionale la patru contacte). Dependent de numărul de contacte pe care le poate avea RI se determină mărimea şi poziţia acesteia.

Cazul contactului RI cu 2 roţi dinţate

În acest caz RI preia mişcarea de la AC prin intermediul unei roţi dinţate numită roată dinţată conducătoare (RC) şi va transmite unei roţi dinţate montată pe arborele portsculă, pentru care se va folosi notaţia RS (roata sculă). Această situaţie este prezentat în fig. 11.10.

Cazul a două contacte oferă o infinitate de mărimi şi respectiv soluţii ale RI. Această infinitate este limitată inferior de roata dinţată intermediară minimă RImin, caz în care centrul acesteia se găseşte pe dreapta care uneşte centrele a roţilor RC şi RS. Pe

127



măsură ce raza roţii RI creşte, centrul acesteia se va găsi pe o curbă (loc geometric al centrelor RI) a cărei curbură este înspre roata dinţată de diametru mai mic.

Din punct de vedere tehnic, din această infinitate de soluţii se vor selecta acele RI a căror numere de dinţi respecta relaţia )10018( ∈iz . Va fi selectată RI de

dimensiuni minime posibile din motive economice.

Cazul contactului RI cu 3roţi dinţate

Acesta este cazul în care RI preia mişcarea de la RC şi o transmite la alte două RS montate fiecare pe câte un APS. O asemenea situaţie este prezentat în fig. 11.11.

Se pune problema, din punct de vedere matematic, de a determina mărimea şi poziţia

unui cerc tangent la alte trei cercuri. Există 8 soluţii matematice, cercurile având tangenţă exterioară şi / sau interioară unele cu altele. Tehnic, sunt posibile doar două soluţii, respectiv când RI are doar tangenţă exterioară ( ca în fig.11.11) sau interioară cu celelalte roţi dinţate. Există deci o singură soluţie pentru cazul tangenţei exterioare a RI [13]. Trebuie determinată mărimea RI, respectiv raza acesteia Ri şi poziţia ei prin centrul Ci( xi,yi). Cele 3 necunoscute se determină rezolvând un sistem de ecuaţii.

Se cunosc mărimile:- raza R0 şi poziţia centrului RC prin centrul C0( x0,y0)- raza Rs1 şi poziţia centrului RS1 prin centrul Cs1( xs1,ys1)- raza Rs2 şi poziţia centrului RS2 prin centrul Cs2( xs2,ys2)

RI

RImin

RS

RC

Loc geom. CentreRI

Fig. 11.10. Poziţia şi mărimea RI caz 2 contacte

128



Utilizând centrele roţilor dinţate şi drepte paralele cu axele sistemului de referinţă pot fi construite 3 triunghiuri (v.fig.11.11). Aceste triunghiuri permit scrierea următoarelor ecuaţii:

(11.10)

−+−=+

−+−=+

−+−=+

220

20

22

22

22

21

21

21

)()()(

)()()(

)()()(

oiii

sisisi

sisisi

yyxxRR

yyxxRR

yyxxRR

Rezolvarea sistemului de ecuaţii va permite determinarea lui Ri (mărimea RI) şi a perechii de coordonate xi , yi care reprezintă poziţia centrul Ci(xi,yi) al RI. În mod asemănător, se determină mărimea şi poziţia RI având tangenţă interioară, când apare o diferenţă a razelor.

Verificări ale elementelor constructive din cadrul CMS

Arborii port-sculă se verifică la o solicitare compusă, încovoiere şi torsiune. De asemenea, ei se vor verifica în ceea ce priveşte rigiditatea statică şi cea dinamică.

L

fM

FR

fr

fs

Fig. 11.12. Rigiditatea statică

θa

θb

Mt

Ci

C0

Cs1

Cs2

Ri

Rs2

Rs1

R0

RI RS2

RS1

RC

P

x

y

Fig. 11.11. Determinarea mărimii şi poziţiei RI – cazul a 3 contacte

129



Rigiditatea statică

Sub acţiunea forţelor radiale FR care apar în angrenaj, APS se pot deforma aşa cum se observă în fig. 11.12. Datorită deformaţiilor apar săgeţi f de-a lungul APS.

În diferite zone săgeţile trebuie să respecte valorile:- în zona roţilor dinţate mf r ⋅≤ )05,003,0( (m-modulul roţilor dinţate)

- săgeata maximă Lfm ⋅≤ )0003,00001,0(

- în zona sculei minjf s ≤ (jmin – jocul minim dintre sculă şi bucşa de ghidare a acesteia)

- în zona lagărelor unghiul θ de rotire al arborelui faţă de axa rulmentului trebuie să verifice inegalitatea: [ ]radba 05,0, ≤θ

- Sub acţiunea momentului de torsiune Mt, APS se deformează cu apariţia unui unghi de rotire în jurul axei APS de mărime ϕ care se poate calcula cu relaţia:

(11.11) p

t

IG

LM

⋅⋅

⋅=π

ϕ 180

Acest unghi trebuie să respecte inegalitatea: (11.12) m/)515( ′′≤ ϕ (m = metru lungime)

Rigiditatea dinamică

Arborii care intră în componenţa CTMM trebuie să fie verificaţi la turaţia critică ncr . Această turaţie se determină cu relaţia:

(11.13)f

kncr

1300 ⋅⋅= ,

în care, k este un coeficient a cărui valoare depinde de modul de amplasare a roţii dinţate în raport cu lagărele. Astfel:

Săgeata f din relaţia turaţiei critice ncr se va determina cu relaţia:

(11.14) ∑∑ ⋅

=i

ii

G

fGf în care, Gi şi fi reprezintă greutatea, respectiv

săgeata ce ia naştere sub greutatea proprie a diferitelor tronsoane care compun APS.

Condiţia pentru verificarea la turaţie critică este: 1,3 nef < ncr

k = 0,9 k = 1,3

130



Dacă este necesar se va face oricare tip de verificare şi pentru alte elemente constructive ale CMS, conform recomandărilor din literatura de specialitate[42], [60].

11.4. Capete multiaxe universale (CMU)

Capetele multiaxe universale permit modificarea distanţei între axele APS. După modul de modificarea a distanţei dintre axe se disting următoarele tipuri de CMU:

• CMU cu braţe turnante cu o mişcare de reglare• CMU cu braţe turnante cu două mişcări de reglare

AI

MR1

C

AC

RC

BT

RI

APS

Rcra

RAPS

PB

AI

DU RR

RRac

Fig. 11.13. CMU cu braţe turnante cu o mişcare de reglare

131



11.4.1. CMU cu braţe turnante şi o mişcare de reglare

Forma constructivă a unui asemenea CMU este prezentată în fig. 11.13 [94]. CMU este constituit din carcasa C în care este montat arborele conducător R, prin intermediul rulmentului radial dublu RR. Pe acest arbore este montată roata dinţată conducătoare RC. Aceasta transmite mişcarea de rotaţie la roata dinţată intermediară RI dublă, care este montată prin intermediu rulmenţilor radiali cu ace RRac pe arborele intermediar fix AI. Roata intermediară dublă preia mişcarea de la RC şi o transmite in etajul II la roata dinţată RAPS montată pe arborele port-sculă APS. Datorită diametrelor diferite ale danturii roţii dinţate duble RI, aceasta va avea un raport de transmitere al turaţiilor diferit de 1 (unu). Arborele port-sculă APS este montat prin intermediul unor rulmenţi combinaţi radial şi axiali Rcra în braţul turnant BT, care are posibilitatea de a fi rotit în jurul arborelui intermediar AI. Astfel, scula montată în APS se deplasează în timpul operaţiei de reglare după o curbă închisă. Schema de reglare în la un CMU cu 4 braţe turnante (4 BT) este redată în figura 11.14.

În figura 11.14 se observă că domeniul de reglare DR, în cazul CMU cu o mişcare de reglare MR1, este un cerc cu centrul pe axa arborelui intermediar AI. Arborii port-sculă pot fi poziţionaţi prin reglaj pe diametre cuprinse între un diametru de reglare minim DRmin, respectiv unul maxim DRmax.

Arborii port-sculă pot fi destinaţi montării unor scule pentru prelucrarea găurilor (burghie, adâncitoare sau alezoare, este cazul APS mai scurt, prezentat secţionat în

BT

DR

APS

PB

DRmin

DRmax

Fig. 11.14. Schema de reglare

AI

MR1

132



partea stângă a fig. 11.13, sau APS destinaţi montării tarozilor, pentru filetarea găurilor, cazul APS prezentat nesecţionat, în partea dreaptă a fig. 11.13. Acest APS este mai lung datorită înglobării în construcţia sa a mecanismului de compensare a diferenţei ce poate să apară între avansul pe rotaţie al CMU şi pasul filetului de realizat.

Pentru executarea găurilor în semifabricat, sculele capului multiaxe vor fi ghidate în bucşele de ghidare montate într-o placă de ghidare, aceasta fiind memoria fixă a schemei de prelucrare a piesei. Placa de ghidare a fost prezentată în fig. 11.7, în cazul CMS. Pentru schimbarea schemei de prelucrare, se va desface piuliţa de blocare PB (v. fig. 11.13), iar braţul turnant BT va fi rotit în jurul arborelui intermediar AI până când scula va intra în bucşa ei de ghidare. Se vor face câteva ridicări şi coborâri în gol (fără aşchiere) a sculei în interiorul bucşei de ghidare cu scopul de a uniformiza jocul între sculă şi bucşa de ghidare. După această uniformizare a jocului vor fi blocate poziţiile arborilor port-sculă prin strângerea piuliţelor de blocare PB. Astfel CMU este pregătit pentru a executa prelucrarea.

Trebuie remarcat că doar burghiele şi adâncitoarele necesită ghidare, alezoarele, iar tarozii nu impun existenţa plăcii de ghidare cu bucşele de ghidare

ale sculei.Forma constructivă a unui CMU cu o miscare de reglare, al firmei Snow este

prezentată în fig. 11.15 [95]. Se poate observa existenţa unei singure mişcari de reglare MR1 a braţului turnant BT. Braţul turnant BT cuprinde subansamblul arborelui port-sculă APS. Blocarea mişcării de reglare MR1 este realizată prin intermediul piuliţei de blocare PB.

11.4.2. CMU cu braţe turnante şi două mişcări de reglare

Această formă constructivă este mai complexă ca cea anterioară, oferind un grad de libertate suplimentar faţă ce construcţia cu o mişcare de reglare. A doua mişcare de

Fig. 11.15. Construcţia unui CMU cu 1 MR a firmei SNOW

APS

BT

PB

C MR1

133



reglare este a arborelui intermediar AI în jurul arborelui conducător AC. Forma constructivă este prezentată în fig. 11.16.

Vederea de jos a CMU cu două mişcări de reglare, precum şi domeniul de reglare permis de cele două mişcări de reglare poate fi văzut în figura 11.17.

r

Fig. 11.16. CMU cu 2 mişcări de reglare

AC

AI

APS

PB1

SAI

MR2

MR1

134



Prima mişcare de reglare MR1 este cea a APS în jurul lui AI. Întreaga construcţie a arborelui intermediar este montată în subansamblul arborelui intermediar SAI. Acest subansamblu poate fi rotit în jurul arborelui conducător AC formând a doua mişcare de reglare. Din combinaţia acestor două mişcări de reglare va rezulta un domeniu de reglare, care este o suprafaţă delimitată de o curbă închisă.

Ambele mişcări de reglare vor fi blocate prin intermediul piuliţelor de blocare PB1, respectiv, PB2, după ce s-au egalizat jocurile între scule şi bucşele de ghidare ale acestora, aşa cum s-a prezentat la CMU cu 1MR.

Datorită complexităţii constructive aceste CMU cu 2MR sunt prevăzute cu două sau trei braţe turnante şi foarte rar cu patru braţe turnante.

Article XVIII.

11.4.3. Capete multiaxe universale pentru găuri în linie dreaptă

În practica există cazuri când trebuie executate mai multe găuri în linie dreaptă, iar distanţa dintre găuri are valori diferite. În aceste situaţii nu se pot realiza capete multiaxe speciale, ele devenind economice. Pentru a suprapune timpii de realizare a

găurilor în linie dreapta se pot construi capete multiaxe universale. Aceste CMU pot fi

DR

SAI

MR2

MR1

PB2

PB1

Fig.11.17. Domeniul de reglare

AI

APS

AC

B

S

Fig. 11.18 - CMU pentru găuri in linie

L

L

135



construite cu roţi dinţate cilindrice (v. fig. 11.18) sau cu roti dinţate conice (v.fig.11.19)

În cazul CMU pentru găuri în linie dreaptă, schematic modul de construcţie al acestora se poate vede în figura 11.18. Mişcarea preluată de la arborele principal al maşinii-unelte prin intermediul arborele central AC al CMU este transmisă prin roata dinţată cilindrică a acestui arbore la cea montată pe arborele intermediar AI. De la acesta mişcarea este preluată de roata dinţată a arborelui port-sculă APS, fiind apoi transmisă sculei S montată în APS.

Pentru modificarea distanţei dintre axele sculei, pentru a realiza găuri la distanţa L impusă între axele lor, arborii port-sculă APS se vor distanţa între ei. Pentru ca roţile dinţate de pe arborii CMU să rămână mereu în angrenare, arborii CMU sunt legaţi cu nişte braţe B, care menţin constantă distanţa dintre axele roţilor dinţate prin deplasarea laterală a arborilor intermediari (ca o armonică). Evident, sculele vor fi ghidate în bucşele de ghidare a unei plăci de ghidare, a căror configuraţie este identică cu a găurilor de realizat. Poziţia arborilor port-sculă după reglarea lor va fi blocată la o altă distanţă dintre axele acestora.

Există variante constructive de CMU pentru găuri în linie dreaptă realizate cu roţi dinţate conice. Modul de construcţie al acestora este redat schematic în fig. 11.19.

În carcasa C a CMU există arborele central AC prin care CMU primeşte mişcarea de la maşina-unealtă. Prin intermediul unui angrenaj cu roţi dinţate conice RDC, mişcarea este transmisă la doi arbori intermediari canelaţi AIC. Pe ei pot culisa alte roţi dinţate conice RDC care preiau mişcarea de la arborele intermediar canelat AIC, iar prin angrenajul conic mişcarea se transmite prin arborii port-sculă APS la sculele montate în acesta. După ce sculele au fost introduse în bucşele de ghidare ale plăcii de ghidare şi s-a făcut uniformizarea jocului dintre scule şi bucşele de ghidare, poziţia subansamblului arborelui port-sculă se blochează de carcasa C prin intermediul unor crampoane de fixare CF.

A

A

A-AAC

C

APS

AIC

RDC

RDC

AIC

CF

Fig.11.19 - CMU pentru găuri în linie cu roţi dinţate conice

136



Trebuie menţionat ca la această soluţie constructivă cu roţi dinţate conice există posibilitatea ca distanţa dintre găurile de executat sa nu fie egală. Găurile trebuie să fie simetrice faţă de axa de simetrie a arborelui central AC pentru ca forţele axiale generate în timpul procesului de fabricaţie să se echilibreze.

11.4.4. Capete multiaxe universale cu arbori cardanici şi telescopici

Acest tip de capete multiaxe este utilizat pentru cazurile când se doreşte a fi prelucrate simultan mai multe găurii, dispuse după o configuraţie de cele mai multe ori circulară sau de forma unui patrulater. Forma unui asemenea CMU este prezentată în fig. 11.20 [94].

Aceste tipuri de CMU au un sistem de legătura SL a CMU cu maşina-unealtă pe care o echipează. De asemenea, CMU dispune de o cutie de viteză CV, o cutie de

Fig. 11.20. CMU cu axe cardanice şi telescopice

SL CV

CTM

CDM

B

APS

SB

ACT

137



transmitere a mişcărilor CTM şi o cutie pentru distribuţia mişcărilor CDT. Cutia pentru distribuţia mişcărilor include arborii cardanici şi telescopici, respectiv braţele B cu arborii port-sculă ai CMU. Braţele B se pot regla ca poziţie, urmând apoi blocarea poziţiei dorite prin intermediul unor şuruburi de blocare SB. Datorită existenţei acestei cutii de distribuţie a mişcărilor, gabaritul axial al CMU cu arbori cardanici şi telescopici este mai mare decât a celorlalte CMU. Acest lucru face ca aceste CMU să fie utilizate pe maşini speciale pentru găurit.

Unghiul de deplasare a arborelui cardanic faţă de verticală este limitat la ± 300, deoarece atât transmiterea unghiului de rotaţie, cât şi a momentului de torsiune este neuniformă pe parcursul unei rotaţii. Astfel, pentru a limita şocurile şi vibraţiile care ar putea să apară a fost limitat unghiul de înclinare al arborilor cardanici şi telescopici la valoarea amintită anterior.

138


Documents

Definirea Si Clasificarea Dispozitivelor in Constructia de Masini