of 81 /81
Universitatea “Dunărea de Jos” UTILAJE SI ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRARI MECANICE - I - Gabriel FRUMUSANU Galaţi - 2008

Masini unelte

Embed Size (px)

Citation preview

Universitatea Dunrea de Jos

UTILAJE SI ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRARI MECANICE -IGabriel FRUMUSANU

Galai - 2008

Departamentul pentru nvmnt la Distan i cu Frecven Redus Facultatea de Mecanica Specializarea Inginerie Economica si Industriala Anul de studii / Forma de nvmnt IV/IFR

Cuprins

CUPRINSPrefa Cuprins ................ ................ 3 5

U 1 - 3 LANURILE CINEMATICE ALE MAINILOR-UNELTE Unitatea 1 - Noiuni generale despre lanurile cinematice din construcia mainilor-unelte .... 1. Generaliti privind definirea, clasificarea i structura mainilor-unelte 2. Mecanismul ........ 3. Lanul cinematic ................................................ 4. Ecuaia i caracteristicile lanurilor cinematice . 5. Legturi ntre lanurile cinematice . 7 7 9 10 11 13

Unitatea 2 - Lanul cinematic principal . 19 1. Definiia i structura lanurilor cinematice principale .. 19 2. Structura irului de turaii utilizate la mainile-unelte .. 20 Unitatea 3 - Lanul cinematic de avans 1. Generaliti .... 2. Lanuri cinematice pentru avans continuu 3. Lanuri cinematice pentru avans intermitent .... 4. Lanuri cinematice pentru micare rectilinie .... 22 22 23 24 26

U 4 - 6 ORGANOLOGIA LANURILOR CINEMATICE ALE MAINILOR-UNELTE Unitatea 4 - Lanuri cinematice principale 1. Mecanisme cu roi i blocuri de roi dinate baladoare .. 2. Mecanisme cu roi cuplabile .... 3. Mecanisme cu structur mixt 4. Mecanisme cu roi de schimb 5. Mecanisme cu intermediar Unitatea 5 - Lanuri cinematice de avans 1. Sisteme de snii suprapuse ... 2. Mecanisme pentru reglarea n trepte a avansului continuu 3. Cutii de multiplicare ... 4. Mecanisme pentru avans intermitent 27 27 30 30 31 31 33 33 34 36 38

Unitatea 6 - Mecanisme pentru transformarea micrii de rotaie n micare de translaie 39 1. Mecanisme cu auto-inversare 39 2. Mecanisme fr auto-inversare 40 U 7 - 8 STRUNGURI Unitatea 7 Strungul normal 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare 45 2. Scheme de achiere ... 46 3. Strungul normal ... 46 5

MAINI-UNELTE I PRELUCRRI PRIN ACHIERE

Unitatea 8 Alte tipuri de strunguri .. 1. Strungul vertical (carusel) .......................... 2. Strungul revolver . 2.1. Strungul revolver orizontal ...... 2.2. Strungul revolver vertical .. U 9 - 10 MAINI DE FREZAT Unitatea 9 Maina de frezat cu consol .. 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare .. 2. Scheme de achiere . 3. Maina de frezat cu consol . Unitatea 10 Alte tipuri de maini de frezat . 1. Maina de frezat plan . 2. Maina de frezat longitudinal . U 11 MAINI PENTRU PRELUCRAREA ALEZAJELOR Unitatea 11 Maini pentru prelucrarea alezajelor . 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare ......................... 2. Scheme de achiere . 3. Maina de gurit cu coloan . 4. Maina de gurit cu montant . 5. Maina de gurit radial . 6. Maina de gurit n coordonate . U 12 - 13 ALTE TIPURI DE MAINI-UNELTE Unitatea 12 Maina de alezat i frezat. Maina de broat . 1. Maina de alezat i frezat . 2. Maina de broat . Unitatea 13 - Maini de prelucrat prin rabotare . 1. Schem de achiere, clasificare, domenii de utilizare .. 2. epingul . 3. Maina de rabotat cu mas mobil . 4. Maina de mortezat . U 14 MAINI DE RECTIFICAT Unitatea 14 Maini de rectificat . 1. Consideraii generale despre rectificare .. 2. Maini de rectificat plan . 3. Maini de rectificat rotund exterior .......................... 3.1. Maina de rectificat rotund exterior ntre vrfuri .. 3.2. Maina de rectificat rotund exterior fr vrfuri .. 4. Maina de rectificat rotund interior .......................... Bibliografie .

48 48 50 50 51

53 53 54 55 57 57 58

61 61 62 62 63 64 66

67 67 69 72 72 73 74 75

77 77 78 80 80 81 83 85

6

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

U 1-3LANURILE CINEMATICE ALE MAINILOR-UNELTE

Unitatea 1 - NOIUNI GENERALE DESPRE LANURILE CINEMATICE DIN CONSTRUCIA MAINILOR-UNELTE 1. Generaliti privind definirea, clasificarea i structura mainilor-uneltePrin main, n general, se nelege un sistem tehnic alctuit din diferite elemente, dintre care o parte execut micri determinate, prin care se realizeaz o anumit transformare de energie, prestabilit calitativ i cantitativ. Dup felul transformrii energiei i destinaie, mainile se clasific n dou categorii: - maini de for (generatoare i motoare), la care energia furnizat este supus, n continuare, altor transformri; - maini de lucru, care transform energia direct n lucru mecanic util. Acionarea, n general, se face cu ajutorul mainilor de for, lucrul mecanic la ieire fiind consumat pentru transport sau prelucrare. Mainile-unelte fac parte din categoria mainilor de lucru, fiind destinate generrii suprafeelor pieselor, prelucrate printr-un proces de achiere, n anumite condiii de productivitate, precizie, calitate i cost. Marea varietate a formelor i dimensiunilor pieselor folosite n tehnic, a materialelor utilizate la confecionarea acestora, a preciziei dimensionale i a calitii suprafeelor prelucrate prin achiere, precum i numrul de piese identice ce trebuie executate ntr-un anumit timp, a condus la apariia unei mari diversiti de maini-unelte; clasificarea acestora dup un criteriu unic este, practic, imposibil.7

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Exist, totui, o serie de criterii de clasificare, mai mult sau mai puin cuprinztoare, ca de exemplu: dup felul operaiei de prelucrare strunguri, maini de frezat, maini de gurit, maini de rabotat, maini de rectificat, maini de broat etc.; dup destinaie maini-unelte universale, specializate, cu destinaie special; dup gradul de automatizare neautomate (cu comanzi manuale), semiautomate, automate; dup mrime maini-unelte mici, mijlocii, mari, grele (foarte mari). Pentru simbolizarea mainilor-unelte se folosesc litere i cifre. Literele reprezint iniialele cuvintelor ce definesc maina-unealt respectiv, uneori i o variant constructiv, iar cifrele de regul caracteristica dimensional cea mai important a mainii. n cele ce urmeaz, se exemplific simbolizarea unor maini-unelte de fabricaie romneasc: SN 400 strung normal, 400 reprezint diametrul maxim al piesei ce poate fi prelucrat peste ghidajele batiului; SNA 360-E strung normal, 360 diametrul maxim al piesei, A variant constructiv, E cutia de viteze conine i cuplaje electromagnetice; SC 2000 strung carusel cu diametrul platoului de 2000 mm; SRD 25 strung revolver cu disc, 25 reprezint diametrul maxim al barei folosit ca semifabricat pentru prelucrarea pieselor; FU 32 main de frezat universal cu limea mesei de 320 mm; FD 320 main de frezat dantura roilor dinate cu diametrul maxim de 320 mm; S 700 eping, 700 reprezentnd cursa maxim a culisoului, n mm; G 40 main de gurit pe care se pot executa guri n material plin cu burghiu elicoidal avnd diametrul maxim de 40 mm. Mainile-unelte, indiferent de destinaia lor, au o structur general comun, principalele componente fiind: Batiul, reprezint piesa de baz pe care se monteaz celelalte subansambluri fixe i mobile ale mainii, instalaia de comand i instalaiile auxiliare. Sistemul de acionare - este alctuit motoare electrice i lanuri cinematice, care transmit i transform micarea la organele de lucru ale mainii. Micrile prin care se realizeaz nemijlocit procesul de achiere sunt micri generatoare, iar cele prin care se asigur anumite condiii pentru desfurarea procesului de achiere, se numesc auxiliare. Sistemul de lucru este format din totalitatea elementelor ce servesc la poziionarea i fixarea sculelor achietoare i semifabricatelor supuse8

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

prelucrrii prin achiere (crucioare, mese, snii, platouri, dispozitive de prindere .a.). Sistemul de comand conine totalitatea elementelor i circuitelor prin care se controleaz modul de funcionare a mainii-unelte. Sistemul de comand servete la ordonarea funcionrii organelor de lucru, conform cerinelor procesului tehnologic de prelucrare. Semnalele de comand se transmit la diferitele componente ale sistemului de acionare determinnd: pornirea i oprirea motoarelor, cuplarea i decuplarea micrilor n lanurile cinematice, inversarea sensurilor de micare, reglarea vitezelor organelor de lucru, coordonarea micrilor a dou sau mai multor organe de lucru, pornirea i oprirea instalaiilor auxiliare etc. Instalaiile auxiliare ndeplinesc roluri secundare n exploatarea mainii-unelte, dar care, n majoritatea cazurilor, sunt eseniale n funcionarea mainii (instalaia de ungere, instalaia de alimentare cu lichid de rcire-ungere a sculei, instalaia de iluminare, sistemele de protecie etc.).

2. Noiuni generale despre lanurile cinematice din construcia mainilor-unelte2.1. Mecanismul Mecanismul (fig. 1), ca element distinct al unui lan cinematic, are rolul de a transmite i/sau a transforma un semnal (mrime) de intrare, xi, de o anumit natur fizic, ntr-un semnal (mrime) de ieire, xe, de aceeai natur xi xe i fizic, sau de natur fizic diferit, realiznd un anumit raport ntre acestea. Raportul dintre semnalul de Fig. 1 - Schema general a unui mecanism ieire i semnalul de intrare poart denumirea de raport de transmitere (raport de transfer) al mecanismului, i:

i=

xe xi

(1)

n funcie de natura fizic a celor dou semnale, raportul de transmitere al unui mecanism poate fi o mrime adimensional (de exemplu, n cazul mecanismelor cu roi dinate) sau dimensional (spre exemplu, n cazul mecanismului urub-conductor piuli). Considernd c, n general, mrimea de intrare este variabil ntr-un domeniu xi min xi max , mrimea de ieire ntr-un domeniu xe min xe max iar raportul de transmitere poate varia ntre imin i imax , se pot scrie relaiile9

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

x e max = x i max i max , x e min = x i min i min . Dac se noteaz cu R xe =ieire, cu R xi = x e max x e min

(2) (3)

raportul de reglare a mrimii de

x i max

x i min capacitatea de reglare a raportului de transmitere a mecanismului, prin mprirea membru cu membru a relaiei (2) la relaia (3) rezult

raportul de reglare a mrimii de intrare i cu C i =

i max i min

R xe = R xi Ci , de unde C i =

R xe . R xi

(4)

2.2. Lanul cinematic Prin lan cinematic se nelege, n general. un ansamblu de mecanisme legate ntre ele n vederea ndeplinirii unei funcii comune. Lanurile cinematice din structura mainilor-unelte se clasific dup urmtoarele criterii: 1 Dup rolul funcional: lanuri cinematice pentru micri principale; lanuri cinematice pentru micri de avans; lanuri cinematice pentru micri auxiliare. 2 Dup raportul de condiionare al mrimilor de ieire: lanuri cinematice deschise; lanuri cinematice nchise. 3 Dup natura elementelor componente: lanuri cinematice cu elemente mecanice; lanuri cinematice cu elemente hidraulice i/sau pneumatice; lanuri cinematice cu elemente electrice; lanuri cinematice cu structur mixt. 4- Dup felul micrii organelor de lucru: lanuri cinematice pentru micri de rotaie; lanuri cinematice pentru micri de translaie. 5- Dup modul de desfurare n timp a micrilor: lanuri cinematice pentru micri continue; lanuri cinematice pentru micri periodice. 6- Dup modul de reglare a vitezei (turaiei): lanuri cinematice cu reglare n trepte; lanuri cinematice cu reglare continu; lanuri cinematice fr reglare.10

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

Structura lanurilor cinematice este determinat de urmtorii factori: 1 - distana motor organ de lucru, precum i spaiul disponibil pentru montarea mecanismelor; 2 - raportul de reglare a mrimii de ieire la organul de lucru; 3 - felul micrii organului de lucru (rotaie sau translaie, uniform sau neuniform, continu sau periodic, ireversibil sau reversibil); 4 - durabilitatea i sigurana n funcionare, precum i randamentul mecanismelor ce pot fi utilizate n diverse scopuri. 2.3. Ecuaia i caracteristicile lanurilor cinematice Aa dup cum s-a mai artat deja, lanul cinematic reprezint un sistem de mecanisme legate n serie, prin care se transmite micarea de la un element de antrenare la un organ de lucru. Prin legarea n serie a mai multor mecanisme (fig. 2), mrimea de ieire dintr-un mecanism oarecare constituie mrime de intrare n mecanismul urmtor: xej = xi,j+1. xi1yi

i1

xi2 xe1

i2

xi3 xe2

...

xij xej-1

ij

xij+1 xej

...

xin xen-1

in

ye

xen

Fig. 2 - Schema general a unui lan cinematic

Se pot scrie relaiile: xe1 = i1 xi1 xe2 = i2 xi2 = i1 i2 xi1. . . .

xej= ij xij = i1 i2 i3 ... ij xi1 xen = in xin = i1 i2 i3 ... in xi1

(5)

Mrimea de intrare n primul mecanism, constituie mrime de intrare n lanul cinematic (notat cu yi), xi1 = yi, iar mrimea de ieire din ultimul mecanism reprezint mrimea de ieire din lanul cinematic (notat cu ye), xen = ye. Relaia: ye = i1 i2 i3 ... in yi (6) poart denumirea de ecuaia lanului cinematic. Lanul cinematic are, ca ansamblu, un raport de transmitere total, it, prin care se realizeaz transmiterea i transformarea mrimii de intrare yi, n mrimea de ieire ye, conform relaiei: ye = it yi.11

(7)

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Pornind de la relaiile (6) i (7) se observ c raportul de transmitere total al unui lan cinematic este determinat de produsul rapoartelor de transmitere ale tuturor mecanismelor din structura lanului cinematic: it = i1 i2 i3 . . . in. (7)

Pe lng funcia de a transmite i a transforma mrimea de intrare n mrimea de ieire, lanul cinematic trebuie s realizeze un anumit domeniu de variaie a mrimii de ieire. Pentru aceasta, trebuie ca mcar unul dintre mecanismele componente s aib reportul de transmitere variabil (reglabil). Mrimea de intrare poate fi constant sau variabil. Considernd mrimea de ieire variabil, ntr-un domeniu ye min ... ye max i, de asemenea, c mrimea de intrare este variabil n domeniul yi min ... yi max (cel mai frecvent, mai restrns dect domeniul de variaie al mrimii de ieire) i c raportul de transmitere total al lanului cinematic poate fi reglat ntre valorile extreme it min ... it max, se pot scrie relaiile: respectiv ye min = it min yi min, ye max = it max yi max. poart denumirea de y e min y i min rapoarte de reglare ale mrimii de ieire, respectiv, de intrare. Analog, raportul i t max poart denumirea de raport (capacitate) de reglare a raportului de Ci = i t min transmitere. innd seama de relaiile (8) i de expresiile rapoartelor de reglare Rye i Ryi, rezult: R ye . (9) Ci = R yi n cazul n care lanul cinematic este antrenat de un motor de curent alternativ trifazat cu o singur turaie, n0, caz n care Ryi = 1, rezult: Ci = Rye. Considernd c toate mecanismele componente au rapoartele de transmitere reglabile (fig. 3) i c mrimea de ieire din lanul cinematic este o micare de rotaie, elementul de antrenare fiind un motor de curent alternativ cu o singur turaie, n0, rezult: respectiv nmin = n0 it min, adic: nmin = n0 i1 min i2 min ... in min, nmax = n0 it max, adic: nmax = n0 i1 max i2 max ... in max.12

(8) y i max

Rapoartele: R y e =

y e max

, respectiv, R y i =

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

M

M1 i1min. . . . . .

M2 i2min i2max.... .

~n0

Mj ijmin.

Mn...

inmin. . .

i1max

ijmax

inmax

Fig. 3 - Schema unui lan cinematic pentru micare de rotaie

Se poate calcula, astfel, raportul de reglare al turaiilor, Rn = n max i1 max i 2 max i = ... n max . n min i1 min i 2 min i n min i j max capacitatea de reglare a mecanismului de

i j min ordinul j, se obine, n final,

Notnd cu R ij =

Rn = Ri 1 Ri 2 ... Ri n .

(10)

n expresia raportului de transmitere total (relaia 7), unele dintre mecanisme pot avea rapoartele de transmitere constante, adimensionale sau dimensionale, iar celelalte, rapoartele de transmitere reglabile (variabile), de asemenea, adimensionale sau dimensionale. Notnd cu iC produsul rapoartelor de transmitere constante i cu iR, produsul rapoartelor de transmitere reglabile, ecuaia lanului cinematic devine ye = ic iR yi , de unde: y 1 y iR = e = C e . (11) i c yi yi Relaia (11) constituie formula de reglare a lanului cinematic, C, reprezentnd constanta lanului cinematic. 4. Legturi ntre lanurile cinematice Prin funciile lor, generatoare sau auxiliare, lanurile cinematice ale mainilor-unelte sunt mai mult sau mai puin dependente ntre ele, datorit unor condiii cinematice, tehnologice sau economice impuse. Prin introducerea legturilor ntre lanurile cinematice se rezolv diferite probleme specifice, ca de exemplu: acionarea simultan sau succesiv a mai multor organe de lucru de la acelai motor electric; realizarea unor legturi de subordonare ntre micrile tehnologice; suprapunerea (nsumarea) unor micri n vederea generrii suprafeelor complexe etc. Lanurile cinematice se pot lega, ntre ele, n serie, n paralel i mixt.13

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Legarea n serie. Lanurile cinematice se consider legate n serie (fig. 4) atunci cnd, prin intermediul unui mecanism de cuplare C, mrimea de ieire dintr-un lan cinematic se introduce, ca mrime de intrare, n lanul cinematic urmtor.

yi1

i1

MR1 iR1

i2 ye1

C y i i2 3 ic

MR2 iR2

i4

ye2

Fig. 4 - Lanuri cinematice legate n serie

Considernd c fiecare lan cinematic are cte un mecanism de reglare, MR, cu raportul de transmitere reglabil, iR, i1, i2, i3, ... fiind rapoartele de transmitere constante ale unor mecanisme ce pot exista n structurile lanurilor cinematice, pe baza ecuaiilor lanurilor cinematice ye1 = yi1 i1 iR1 i2, ye2 = yi2 i3 iR2 i4 i a raportului de transmitere al mecanismului de cuplare C, iC = rezult: ye2 = yi1 i1 iR1 i2 i3 iR2 i4 = K yi1 iR1 iR2. (12) n relaia (12), cu K s-a notat produsul rapoartelor de transmitere constante - i1, i2, i3, i4. Lanurile cinematice (sau ramificaii ale acestora), se pot lega n serie succesiv, cu doua sau mai multe sau mai multe lanuri cinematice, obinndu-se mrimi de ieire identice sau diferite (fig. 5). M MR i3 i2 C i4a)

yeC yi C

=

yi2 , y e1

M1 ye1 ye2

~

i1 n0

~ ~M2

i1 n01

MR

i2 C i3 ye1, ye2

i4 n02

b)

Fig. 5 - Legturi n serie, succesive

Exemplul din fig. 5-a este ntlnit la mainile-unelte la care se antreneaz, pe rnd, mai multe organe de lucru, de la acelai motor electric,14

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

mrimile de ieire ye1 i ye2 fiind reglate prin acelai mecanism de reglare (de exemplu, lanurile cinematice de avans ale mainilor de frezat universale, care permit deplasarea succesiv a piesei dup trei direcii, vitezele de avans fiind reglate prin aceeai cutie de avansuri). Varianta prezentat n fig. 5-b este ntlnit la unele maini-unelte la care, pe lng deplasarea unor organe de lucru cu vitez de avans, reglat prin mecanismul de reglare, MR, este necesar i o deplasare cu vitez rapid (micare de poziionare), ce se poate obine de la un al doilea motor electric. Legarea n paralel. Lanurile cinematice se consider legate n paralel (fig. 6) atunci cnd ntre mrimile de ieire se stabilesc anumite rapoarte de condiionare. n funcie de modul de antrenare, aceste rapoarte pot fi variabile (n limite reduse), sau constante. Din acest punct de vedere, legtura n paralel poate fi elastic sau rigid.M1 n 01 M2 n 02 i1 MR1 iR1 MR2 iR2 i2 ye1 M n0 i4 ye2 L i1 i3 MR1 iR1 MR2 iR2b)

i2 ye1 i4 ye2

i3a)

Fig. 6 - Legarea n paralel a lanurilor cinematice

n cazul legturii elastice (fig. 6-a), fiecare lan cinematic este antrenat de ctre un motor propriu. Raportul mrimilor de ieire va fi y e1 n 01 i1 i R1 i 2 = . y e 2 n 02 i 3 i R 2 i 4 Turaia unui motor de curent alternativ trifazat cu rotorul n scurt60 f (1 s ) , n care: f reprezint frecvena circuit se calculeaz cu relaia: n 0 = p curentului alternativ, p - numrul perechilor de poli, s - alunecarea. Ca urmare,y e1 p 2 (1 s1 ) i1 i R1 i 2 p (1 s1 ) i R1 =K 2 = . y e 2 p1 (1 s 2 ) i 3 i R 2 i 4 p1 (1 s 2 ) i R 2 (13)

Deoarece alunecrile s1 i s2 sunt variabile (n limite reduse), datorit variaiilor diferite ale sarcinilor motoarelor - pentru valori fixate ale rapoartelor y mecanismelor de reglare, iR1 i iR2, raportul e1 este, de asemenea, variabil n ye2 limite reduse. Acest lucru nu are nici o influen asupra procesului de generare a suprafeelor.15

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

n cazul legturii rigide (fig. 6-b), ambele lanuri cinematice sunt antrenate de acelai motor electric, mrimea de intrare n cele dou lanuri cinematice fiind aceeai (turaia motorului electric, n0). Ca urmare, raportul mrimilor de ieire: y e1 n 0 i1 i R1 i 2 i = (14) = K R1 , ye2 n 0 i3 i R 2 i 4 iR2 este constant, pentru valori fixate ale rapoartelor mecanismelor de reglare, iR1 i iR2. Legturi mixte. Aceste legturi se realizeaz n dou scopuri: - pentru suprapunerea (nsumarea) a dou micri, n cazul generrii unor suprafee complexe; - pentru obinerea a dou sau mai multor mrimi de ieire. n primul caz, legtura este de tip paralel-serie (fig. 7-a), iar n al doilea de tip serie-paralel (fig. 7-b). n cazul legturii paralel-serie, mrimile de ieire din cele dou lanuri legate n paralel sunt introduse, prin intermediul unui mecanism de nsumare, MS (un diferenial), n lanul cinematic serie. yi1 i1 MR1 iR1 i2 ye1 is1 MR3 i6 i5 iR3 yi is2 ye y i i1 MR1 iR1 i2 y e i3 MR2 iR2 i4

ye1

yi2

i3

MS MR2 ye2 i4 iR2a)

yi1 L yi2 MR3 i i5 iR3 6b)

ye2

Fig. 7 - Legarea mixt a lanurilor cinematice

Mrimea de ieire din lanul cinematic serie se calculeaz cu relaia: ye = (yi1 i1 iR1 i2 is1 yi2 i3 iR2 i4 i is2) i5 iR3 i6. (15)

Legtura mixt serie-paralel, sub forma prezentat n fig. 7-b, este mai puin ntlnit n structura mainilor-unelte. La acest tip de legtur, raportul dintre mrimile de ieire din lanurile cinematice dispuse n paralel, y e1 y i i1 i R1 i 2 i 3 i R 2 i 4 = , este independent de lanul cinematic-serie: y e 2 y i i1 i R 1 i 2 i 5 i R 3 i 6 y e1 i 3 i 4 i R 2 i = = K R2 . ye2 i5 i 6 i R 3 iR3 (16)

Lanuri cinematice nchise se ntlnesc la mainile-unelte la care se impune corelarea strict a micrilor de generare, n vederea prelucrrii unor16

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

suprafee complexe. Schema general a unui lan cinematic nchis este prezentat n fig. 8. Lanurile cinematice nchise reprezint o variant de legtur de tip serie-paralel, de la care, mecanismul de reglare MR2 lipsete, mecanismul de reglare MR (n locul lui MR3) fiind, de obicei, un mecanism cu roi de schimb. Dat fiind legtura dintre mrimile de ieire ye1 i ye2, este ca i cum ntre cele dou ieiri ar exista un mecanism fictiv MF, prin care s-ar lega cele dou capete ale lanurilor cinematice paralel. n acest fel, se obine un contur (lan cinematic) nchis. Ca orice lan cinematic, ye1=Yi lanul cinematic nchis are un capt de intrare i unul de ieire i, prin urmare, cele dou mrimi MF i2 ig caracteristice, de intrare i de ieire. iR i3 ye2=Ye Pentru stabilirea acestora, se alege un sens convenional (cinematic) de MR parcurgere a lanului cinematic Fig. 8 - Lan cinematic nchis nchis i anume, sensul de la punctul de legtur cinematic L, spre mecanismul de reglare MR. n acest fel, mrimea de ieire din ramura cu raportul de transmitere constant i1 va fi mrime de intrare n lanul cinematic nchis, ye1 = Yi, iar mrimea de ieire din ramura ce conine mecanismul de reglare, va fi mrime de ieire din lanul cinematic nchis, ye2 = Ye. Cu aceste precizri, se poate scrie ecuaia lanului cinematic nchis, L i1 Ye = Relaia: iR = Y 1 Ye =C e K Yi Yi (18) 1 i 2 i R i 3 Yi = K i R Yi . i1 (17)

constituie formula de reglare a lanului cinematic nchis. n relaia (17), raportul de transmitere i1 intervine inversat deoarece pe aceast ramura, sensul convenional (cinematic) este invers fa de sensul mecanic de transmitere a micrii. innd seama de faptul c raportul de transmitere al mecanismului fictiv, iMF = ig, ig fiind definit ca raport de generare y e MF Yi i, i g = , ecuaia lanului cinematic nchis poate fi scris i sub forma: = y i MF Ye i 2 i3 Y i i i R i = 1 . Notnd 2 3 = i c , rezult c, pentru lanurile cinematice i1 i1 Ye nchise, este valabil relaia:17

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

ic iR ig = 1.

(19)

n figura 9 sunt prezentate, spre exemplificare, schemele cinematice structurale pentru dou lanuri cinematice nchise i anume: un lan cinematic de filetare (fig. 9-a) i un lan cinematic de rulare (fig. 9-b).ve vt pe

L CV iF i3 i2

i1va

np

i1 L

Sns np

nsc psc a)

CA

i2 iRb)

i3

P

Fig. 9 - Exemple de lanuri cinematice nchise

Pentru lanul cinematic de filetare, la care Yi = np turaia piesei, iar Ye = nsc turaia urubului conductor, ecuaia lanului cinematic nchis este: i i i n sc = n p 2 F 3 . Din condiia de filetare, care impune ca viteza axial va, i1 realizat prin intermediul mecanismului urub-piuli, s fie egal cu viteza vrfului sculei, n micarea aparent de nurubare pe elicea care se genereaz: n sc p e i1 v a = n sc p sc = n p p e , rezult: . Notnd = C F constanta = i 2 i3 n p p sc lanului cinematic de filetare, rezult formula de calcul a roilor de schimb: p iF = CF e . p sc Pentru lanul cinematic de rulare, Yi = ns turaia sculei, Ye = np i i i turaia piesei. Ecuaia lanului cinematic este: n p = n s 2 3 R . Condiia de i1 rulare impune ca viteza tangenial la nivelurile celor dou cercuri de rulare s fie aceeai, adic: D rs n s = D rp n p , Drs i Drp fiind diametrele cercurilor de rulare. Rezult formula de calcul a roilor de schimb, i R = C R

D rs . n D rp

aceast ultim relaie, C R = rulare.

i1 reprezint constanta lanului cinematic de i 2 i3

18

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

Unitatea 2 - LANUL CINEMATIC PRINCIPAL1. Definiia i structura lanurilor cinematice principale Lanul cinematic principal este lanul cinematic prin intermediul cruia se realizeaz componenta principal a vitezei de achiere. Cu ajutorul mecanismelor din componena sa, lanul cinematic principal transform turaia motorului electric ntr-o gama de turaii, care s satisfac ntr-o msur ct mai mare cerinele impuse la prelucrarea materialelor de natur diferit, a pieselor cu forme i dimensiuni variate, cu ajutorul unor scule din materiale i cu geometrii diferite. Lanurile cinematice principale trebuie s conin mecanisme cu ajutorul crora micarea s poat fi pornit i oprit, mecanisme care s realizeze inversarea sensului de micare (cnd se impune acest lucru), mecanisme pentru reglarea turaiilor, mecanisme pentru transformarea micrii de rotaie n micare de translaie (cnd micarea principal este rectilinie) .a.. n fig. 11 sunt reprezentate schemele cinematice structurale ale principalelor tipuri de lanuri cinematice principale.

M n0 C I F

MR (CV)

AP

n v (ncd)

a)

M

n0

C

I

F

MR (CV)

MT

OLb)

v (ncd) M n0 MR (CV) MT OLc)

C

F

Fig. 11 - Schemele cinematice structurale ale lanurilor cinematice principale: a - pentru micare de rotaie; b - pentru micare rectilinie alternativ, cu mecanism de transformare fr auto-inversare; c - pentru micare rectilinie alternativ, cu mecanism de transformare cu auto-inversare n fig. 11 s-au utilizat notaiile: M motor electric de curent alternativ; 19

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

C mecanism pentru pornirea (cuplarea) oprirea (decuplarea) micrii; I mecanism pentru inversarea sensului de micare; MR mecanism de reglare mecanismul de reglare din structura lanului cinematic principal este denumit cutie de viteze, CV; F frn (este acionat la oprirea micrii); MT mecanism pentru transformarea micrii de rotaie n micare de translaie. n ceea ce privete modalitatea n care se face reglarea micrii principale, de ctre cutia de viteze, exist posibilitatea fie a unei reglri ntr-un numr oarecare de trepte, fie a unei reglri continue (ntre o limit inferioar i o limit superioar).

2. Structura irului de turaii utilizate la mainile-unelte n cazul n care micarea principal este reglat n trepte, structura irului de turaii ale arborelui principal rezult impunnd anumite condiii de exploatare a mainii-unelte, n privina productivitii i costului prelucrrii. Pentru determinarea legii de ordonare a termenilor irului de turaii, se consider c micarea principal este o micare de rotaie, pentru care expresia vitezei de achiere, v, n funcie de diametrul, d [mm], al semifabricatului sau sculei i turaia, n [rot/min], a arborelui principal este:v= v nq nq-1 . dn , [m / min ] . 1000 (20)

Reprezentnd grafic relaia (20), ntr-un sistem de axe . d - v, pentru diferite valori ale . nj turaiei, n, se obine un fascicul de ne drepte ce trec prin origine nj-1 vj (fig. 12), dreapta corespunztoare ve . turaiei minime, n1, avnd cea mai . vj-1 mic nclinare, cea corespunztoare . turaiei maxime, nq, fiind cea mai n2 nclinat. n1 Se presupune c, pentru un diametru oarecare, dx, pe baza d dx datelor furnizate de teoria achierii, Fig. 12. Dependena vitezei de diametru a rezultat viteza economic de achiere, ve, creia i corespunde turaia economic, ne. n mod concret, aproape sigur aceast turaie nu poate fi realizat, din lipsa unui raport de transmitere corespunztor al cutiei de viteze. n consecin, va trebui s se lucreze cu una din cele dou turaii alturate turaiei economice: nj > ne sau nj-1 < ne. innd seama de dependena productivitate vitez de achiere i cost vitez de achiere, se demonstreaz c este mai raional s se lucreze cu20

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

viteza inferioar vitezei economice, vj-1. Ca urmare, exist o pierdere relativ de vitez achiere: v e v j1 v = , (21) ve care va avea valoarea maxim atunci cnd viteza economic rezult foarte apropiat ca valoare de viteza vj. Astfel, pierderea relativ de vitez de achiere maxim va fi: n j1 v j v j1 n j n j1 . (22) v max = = =1 nj vj nj Dac se impune condiia ca pierderea relativ de vitez de achiere maxim s fie constant, indiferent ntre care dou turaii consecutive ale irului n j1 de turaii se afl turaia economic, rezult c raportul trebuie s fie nj constant. Se noteaz acest raport cu 1 , de unde se obine relaia (23)

nj = nj-1 .

n concluzie, turaiile (vitezele) micrii principale a mainilor-unelte trebuie s fie ordonate n progresie geometric cu raia . Prin urmare, termenul general al irului de turaii poate fi scris sub forma: nj = n1 j-1 . turaiilor: Rn = n max n q = = q 1 . n min n1 (25) (24)

Pe aceast baz, se poate deduce expresia raportului de reglare al

Cu ajutorul relaiei (25) se poate determina numrul termenilor irului de turaii, n cazul n care valorile pentru mrimea raportului de reglare, Rn i pentru raia irului de turaii, , sunt impuse din considerente de ordin practic: q =1+ lg R n . lg (26)

Admind pentru pierderea relativ de vitez de achiere maxim valorile limit: vmax. = 0 ... 50%, conform relaiei (22) rezult domeniul n care poate lua valori raia irului de turaii: = 1 ... 2. Majoritatea productorilor de maini-unelte au adoptat un numr limitat de valori ale raiei.21

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Valorile standardizate ale raiei au fost stabilite astfel nct s se ndeplineasc urmtoarele dou condiii: a realizarea unor iruri de numere normale, adic progresii geometrice k zecimale, condiie care presupune ca = 1 10 ; b pentru antrenarea lanurilor cinematice principale s fie posibil utilizarea motoarelor electrice de curent alternativ trifazat cu mai multe turaii (turaii ordonate, de obicei, n progresie geometric cu raia e = 2), de unde rezult = k 2 2 . Rezult, astfel, raii standardizate de forma: 40 = 40 10 = 1,06; 20 = 20 10 = 1,12; 10 = 10 10 = 1,26; 5 = 5 10 = 1,58.

Unitatea 3 - LANUL CINEMATIC DE AVANS1. Generaliti Procesul de generare a suprafeelor prin achiere pe maini-unelte implic deplasarea, continu sau periodic, a sculei fa de semifabricat. Traiectoria micrii de generare este determinat de forma i dimensiunile suprafeei prelucrate, obinndu-se prin compunerea micrii principale cu una sau mai multe micri simple de avans. Micrile de avans se clasific dup urmtoarele criterii: dup forma traiectoriei: pentru traiectorie rectilinie, pentru traiectorie circular dup direcia micrii de avans fa de axa de rotaie a sculei sau piesei, respectiv, fa de direcia micrii principale rectilinii: avans longitudinal, transversal, axial, radial, tangenial, orizontal, vertical, definit de direciile axelor de coordonate . a. dup caracterul temporal al micrii: avans continuu sau periodic (intermitent). Micrile de avans pot fi executate n totalitate de ctre piesa supus prelucrrii (de exemplu, la mainile de frezat cu consol), n totalitate de sculele achietoare (maini de gurit, maini de rabotat cu mas mobil . a.) sau, o parte de ctre pies i o alt parte - de ctre scule (maini de frezat de sculrie, epinguri . a.). Lanul cinematic de avans este lanul cinematic prin care se asigur repoziionarea ciclic a sculei fa de piesa prelucrat, n scopul generrii unei anumite suprafee. De menionat c, toate organele de lucru ce execut micri de avans, execut i micri de poziionare a sculei fa de semifabricat, nainte de executarea efectiv a unei operaii de prelucrare prin achiere.

22

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

2. Lanuri cinematice pentru avans continuu Avansul continuu este necesar atunci cnd micarea principal este o micare de rotaie. Schema cinematic structural specific unui lan cinematic pentru avans continuu, cu micare de translaie a organului de lucru, este prezentata n figura 13. L CA M n0 LR C2 C1 I RM CS C3 OL C4 MT vs (s)

Fig. 13 - Schema structural a unui lan cinematic pentru avans continuu

Principalele categorii de mecanisme, ce pot exista n structura lanului cinematic de avans continuu sunt: M - motor electric de curent alternativ trifazat; CA - cutie de avansuri (este mecanismul de reglare specific lanurilor cinematice); LR - ramificaie pentru deplasare rapid (pentru poziionarea organului de lucru; C1, C2 - cuplaje pentru selectarea regimului de deplasare a organului de lucru (funcioneaz n opoziie: C1 nchis + C2 deschis realizeaz deplasare cu vitez de avans; C1 deschis + C2 nchis deplasare rapid); I - mecanism pentru inversarea sensului de micare; CS - cuplaj de siguran mpotriva suprasolicitrilor; C3 - cuplaj pentru avans realizat pe cale mecanic; RM - roat de mn; C4 - cuplaj pentru deplasarea manual a organului de lucru (avans sau poziionare); MT - mecanism de transformare a micrii de rotaie n micare de translaie; OL - organ de lucru. Dac pentru antrenarea lanului cinematic de avans se utilizeaz un motor electric de curent alternativ trifazat, cu turaia n0, mrimea de ieire la organul de lucru este viteza de avans vs, care, n funcie de tipul mecanismului de transformare, se calculeaz cu relaiile: v s = n 0 i c i CA m z [mm/min], (27)

dac mecanismul de transformare este cu pinion-cremalier (m fiind modulul iar z - numrul de dini ai pinionului ce angreneaz cu cremaliera), respectiv,23

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

v s = n 0 i c i CA p s [mm/min],

(28)

dac mecanismul de transformare este cu urub-piuli (ps fiind pasul urubului). n relaiile (27) i (28), ic reprezint raportul de transmitere constant al unor mecanisme din structura lanului cinematic, iar iCA - raportul de transmitere variabil (reglabil) al cutiei de avansuri. Antrenarea lanului cinematic de avans poate fi fcut i prin legtur cinematic la lanul cinematic principal (caz n care motorul M lipsete), ntr-un punct L, situat dup cutia de viteze. n acest caz, mrimea de ieire la organul de lucru este avansul, s, care, n funcie de tipul mecanismului de transformare se calculeaz cu relaiile: s = i c i CA m z [mm/rot], dac mecanismul de transformare este cu pinion-cremalier, respectiv, s = i c i CA p s [mm/rot], (30) (29)

dac mecanismul de transformare este cu urub-piuli. Viteza de avans a organului de lucru se calculeaz, n acest caz, cu relaia vs = s n [mm/min], (31)n - fiind turaia arborelui principal. innd seama de modul de antrenare rezult c lanurile cinematice de avans pot fi independente i dependente (legate).

3. Lanuri cinematice pentru avans intermitent y . . . B3 B2 B1 y . . . A3 A2 A1a) Fig. 14 - Micri de avans intermitent

B2 x O

. . . A3 A2 A1

B3 B1 x

O

b)

La mainile-unelte la care procesul de achiere se desfoar ciclic, sunt necesare micri de avans intermitent (periodic). Aceste micri au loc n afara procesului de achiere, ntre dou cicluri consecutive ale procesului de24

U 1-3 Lanurile cinematice ale mainilor-unelte

achiere, aa cum este cazul mainilor de rabotat, de mortezat, de rectificat . a.. Prin urmare, micrile de avans intermitent trebuie corelate cu micrile alternative. Considernd c micarea rectilinie alternativ A se realizeaz dup direcia axei Ox (fig. 14) i avansul intermitent dup direcia axei Oy, micarea de avans intermitent poate avea loc la sfritul fiecrei cursei duble (fig. 14 - a) - la rabotare, mortezare . a., sau la sfritul fiecrei curse simple (fig. 14 - b) - la rectificare. n fig. 15 este prezentat schema cinematic structural a unui lan cinematic pentru avans intermitent, la care organul de lucru execut o micare de translaie. L MI CA LR CD I RM CS MT M C OL s

Fig. 15 - Schema structural a lanului cinematic de avans intermitent

n figura 15, elementele structurale au fost notate astfel: o L - punct de legtur cinematic; o MI - mecanismul de intermiten; o CA - cutie de avansuri; o CD - cuplaj de depire; o I - mecanism de inversare a sensului de micare; o CS - cuplaj de siguran mpotriva suprasolicitrilor; o MT - mecanism de transformare a micrii de rotaie n micare de translaie; o OL - organul de lucru; o RM - roat de mn; o C - cuplaj pentru deplasarea manual a organului de lucru; o M - motor electric pentru deplasare rapid (pentru poziionarea organului de lucru); o LR - lan cinematic pentru deplasare rapid. Observaie. Din lanurile cinematice pentru avans intermitent reale, cu excepia elementelor MI, OL, RM, o parte din mecanismele menionate (inclusiv CA) pot lipsi (MT lipsete numai dac organul de lucru este o mas rotativ care execut o micare de avans circular).

25

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

4. Lanuri cinematice pentru micare rectilinie La unele maini-unelte (maini de lustruit i fierstraie cu band, fierstraie cu micare alternativ, maini de rabotat, maini de mortezat, maini de broat .a.), micarea principal este rectilinie, continu sau alternativ. De asemenea, la majoritatea micrilor de avans i de poziionare traiectoriile organelor de lucru sunt rectilinii. Elementul caracteristic al unui lan cinematic pentru micare rectilinie l constituie mecanismul de transformare a micrii de rotaie n micare de translaie, mecanismele de reglare (cutiile de viteze sau de avansuri) fiind cele obinuite, prezentate n subcapitolele anterioare. Principalele scheme cinematice structurale ale lanurilor cinematice pentru micare rectilinie sunt prezentate n fig. 16. a) lan cinematic pentru v P micare de translaie continu cu M CV mecanism de transformare a T1 T2 micrii de rotaie n micare de n0 translaie alctuit din tamburele T1 a) M CV OL MT i T2; v2 v1 b) lan cinematic pentru n0 micare rectilinie alternativ cu b) mecanism de transformare, MT, cu auto-inversare; M CV I OL MT c) lan cinematic pentru v1 v2 micare rectilinie alternativ cu O1 n0 (CA) O2 mecanism de transformare fr c) auto-inversare, la care viteza M CV(CA) organului de lucru, OL, n1 I MT OL corespunztoare cursei de retragere, v2 v1 n0 v2, este egal cu viteza organului de O1 O2 n2 lucru corespunztoare cursei active; d) d) lan cinematic pentru M CV1 MT OL n1 I micare rectilinie alternativ cu v2 v1 mecanism de transformare fr O1 n0 O2 n2 auto-inversare, la care viteza CV2 organului de lucru v2 > v1, cu e) Fig. 16 - Lanuri cinematice pentru viteza v2 - constant; micare rectilinie e) lan cinematic pentru micare rectilinie alternativ cu mecanism de transformare fr auto- inversare, la care viteza organului de lucru v2 > v1, cu v2 reglabil prin CV2. La sistemele din figura 16 c), d), e), opritorii O1 i O2 comand inversarea sensului de micare la capetele curselor organelor de lucru, prin intermediul inversorului I.26

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

U 4-6ORGANOLOGIA LANURILOR CINEMATICE ALE MAINILOR-UNELTE

Unitatea 4 - LANURI CINEMATICE PRINCIPALEPentru reglarea n trepte a turaiilor arborelui principal, respectiv reglarea n trepte a frecvenelor micrilor principale rectilinii alternative, este necesar reglarea n trepte a raportului de transmitere total al cutiei de viteze. n acest scop se folosesc diferite tipuri de mecanisme specifice, legate, de obicei, n serie, la alegerea acestora inndu-se seama de raportul de reglare ce trebuie realizat, frecvena reglrii raportului de transmitere, timpul consumat cu reglarea raportului de transmitere, spaiul disponibil .a.. Mecanismele simple, cu raportul de transmitere reglabil n trepte, prin care se transmite micarea ntre doi arbori consecutivi ai cutiei de viteze poart denumirea de grupe cinematice. Numrul de rapoarte de transmitere ale unei grupe cinematice poart denumirea de numr de comutri. n cele ce urmeaz, se prezint cele mai utilizate mecanisme din construcia cutiilor de viteze ale mainilor-unelte. 1. Mecanisme cu roi i blocuri de roi dinate baladoare Aceste mecanisme sunt cele mai utilizate n construcia mecanismelor de reglare ale mainilor-unelte, asigurnd reglarea rapid i comod a turaiilor, prin comanda din exterior cu ajutorul manetelor, sau prin sisteme de comand centralizat. Principala caracteristic a acestor mecanisme o constituie numrul treptelor blocului balador, acelai cu numrul comutrilor. Cel mai frecvent,27

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

mecanismele cu blocuri de roi baladoare realizeaz dou sau trei comutri i mai rar, patru comutri. Mecanisme pentru dou comutri (fig. 1) la acest mecanism, micarea ntre z cei doi arbori se transmite prin angrenajele cu rapoartele de transmitere i1 = 1 z1 ' z sau i 2 = 2 , blocul balador dublu alctuit din roile dinate z1 i z2 putndu-se z2 ' deplasa n lungul arborelui pe care se afl, acest arbore fiind canelat sau prevzut cu pan. n cazul mecanismului cu balador interior (fig. 1-a), pentru a se putea realiza trecerea baladorului de pe o treapt pe alta trebuie ca distana dintre suprafeele interioare ale roilor fixe, L2, s fie mai mare dect lungimea L1, a blocului. n ipoteza c toate roile dinate au aceeai lime - b, spaiul necesar acestui mecanism va fi L > 4b + a, a reprezentnd degajarea dintre roi.L1 b a b z2 I z1 b L a b z2 I

z1

II L2 z1

II z2 b)

z2 z1

L

a)

Fig. 1 - Mecanisme cu blocuri baladoare pentru dou comutri: a) cu balador interior; b) cu balador exterior

Mecanismul cu balador exterior (fig. 1-b), dei asigur o prelucrare mai uoar a roilor, este mai puin utilizat, deoarece necesit un spaiu mai mare (L > 6b). Mecanisme cu blocuri baladoare pentru trei comutri (fig. 2) Aceste mecanisme sunt formate din trei angrenaje cu rapoartele de z z z transmitere i1 = 1 , i 2 = 2 , i 3 = 3 , obinute prin deplasarea axial a blocului z3 ' z1 ' z2 ' balador triplu.28

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

n cazul mecanismului cu balador interior (fig. 2) spaiul necesar pentru ansamblul celor ase roi dinate este L > 7b + a1 + a2. De asemenea, pentru acest mecanism, se impune condiia de trecere liber a roilor z2 (n special) i z1 peste roata fix z3. n ipoteza c dantura roilor dinate este necorijat i toate angrenajele au acelai modul, m, aceast condiie de comutare se exprim prin: (1) Re2 + Re3 A, respectiv, Re1 + Re3 A,A reprezentnd distana dintre axe.L1 b a1 b a2 b z3 z1 z2 I A L13 z1 L a) z3 z1 z2 I A II z3 z1 z2 z1 z3 z2 z1 z3 L12 II z2

L b z2 a1 z1 b a2 b z3

z2

z3 z1 b) z3 z2

c) d) Fig. 2 - mecanisme cu blocuri i roi baladoare pentru trei comutri: a) cu balador interior; b) cu balador exterior; c) cu balador cu o degajare mrit; d. cu balador divizat

Din relaiile (1) exprimate sub forma:m (z 2 + 2) + m z 3' + 2 m z 3 + z 3' , m (z1 + 2) + m z 3' + 2 m z 3 + z 3' , 2 2 2 2 2 229

(

) (

)

(

)

(

)

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

rezult: z3 z2 4, respectiv, z3 z1 4. (2) Condiia de trecere a baladorului peste roile fixe poate fi evitat (n sensul c se admit i diferene ntre numerele de dini mai mici dect 4) prin diverse soluii, precum cea prezentat n figura 2-c, care const n construirea blocului balador cu o degajare mrit, sau folosirea unui bloc balador divizat (fig. 2-d.). 2. Mecanisme cu roi cuplabile Aceste mecanisme au o larg utilizare n cadrul mecanismelor de reglare ale mainilor-unelte, datorit unor avantaje pe care le prezint: fac posibil utilizarea angrenajelor cu dantur nclinat, n V sau W; necesit curse mici pentru realizarea comutrilor; n cazul utilizrilor cuplajelor elastice, este posibil reglarea turaiei i n timp ce maina funcioneaz, iar cuplajele electromagnetice asigur automatizarea comenzilor. Principalul dezavantaj al acestor mecanisme aste determinat de existena roilor dinate libere, n angrenare permanent, ceea are ca efect o uzare mai intens danturii precum i o scdere a randamentului mecanismului de reglare, n ansamblu, datorit pierderilor de putere prin frecare. n funcie de felul cuplajelor folosite, mecanismele cu roi cuplabile pot fi cu cuplaje rigide i cu cuplaje elastice. n fig. 3 sunt prezentate trei variante de mecanisme cu cuplaje rigide pentru dou comutri.

c) a) b) Fig. 3 - Mecanisme cu cuplaje rigide pentru dou comutri: a) cu cuplaj bilateral cu gheare; b) cu roat baladoare i cuplaj cu gheare; c) cu roat baladoare i cuplaj cu dantur interioar.

3. Mecanisme cu structur mixt Aceste tipuri de mecanisme asigur reglarea raportului de transmitere att prin intermediul roilor sau blocurilor de roi baladoare, ct i prin fixarea roilor libere cu ajutorul cuplajelor. n fig. 4 sunt prezentate patru variante constructive de mecanisme cu structur mixt.30

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

z3 z1 I C1 C2

z2 I

z3 z1 C1

m1

z2

m2 II z1 a) z1 I z2 C I z3 z2 z3 z3

II z2 z1 z3 b) z1 C z4 C2 z2

II z1

II z2

z3

z2

z3

z1

z4

c) d) Fig. 4 - Mecanisme cu structur mixt: a) cu roat baladoare i cuplaje pentru trei comutri; b) cu manoane de roi dinate libere i cuplaje pentru patru comutri; c) cu balador dublu i cuplaj; d) cu balador triplu i cuplaj

4. Mecanisme cu roi de schimb Mecanismele cu roi de schimb (fig. 5) au o construcie simpl i compact, dar necesit nlocuirea roilor incluse n lanul cinematic, ceea ce impune ntreruperea funcionrii mainii pe durate mai mari. Un astfel de mecanism de reglare este raional a fi utilizat la maini-unelte speciale, la care schimbarea turaiei se face la intervale mari de timp. Teoretic, aceste mecanisme pot realiza orice numr de comutri. Practic, numrul de comutri este limitat din condiia reducerii numrului de perechi de roi, astfel ca roile s poat fi montate att n ordinea A/B, ct i n ordinea B/A.

Fig. 5 - Mecanism cu roi de schimb

5. Mecanisme cu intermediar Mecanismele cu intermediar sunt frecvent utilizate n construcia cutiilor de viteze ale mainilor-unelte, constituind ultima grup cinematic. Mecanismele cu intermediar pot realiza salturi relativ mari ntre comutri (ntre rapoartele de transmitere), rezolvnd i problema indicelui de structur al ultimei31

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

grupe cinematice, ca urmare a faptului c permit rapoarte de reglare mai mari, deoarece, raportul de transmitere minim se obine prin mai multe angrenaje. Dup forma treptei intermediare i numrul de comutri, mecanismele cu intermediar se mpart n dou categorii: - mecanisme cu intermediar simpl (pentru dou comutri); - mecanisme cu intermediar complex (cu mai mult de dou comutri). Orice mecanism cu intermediar permite transmiterea micrii pe dou ci: una direct i cealalt - prin intermediar. O condiie esenial impus acestor mecanisme este aceea c, sensul de rotaie la ieirea din mecanism trebuie s fie acelai, indiferent pe ce cale se transmite micarea.

a)

b)

Fig. 6 - Mecanisme cu intermediar simpl: a) cu cuplaj bilateral cu gheare; b) cu roat intermediar - zi - liber n angrenare permanent cu roata lat - z2.

a) Fig. 7 - Mecanisme cu intermediar complex: a) mecanism de forma 2 +1; b) mecanism de forma 4 + 1.

b)

Domeniile turaiilor realizate direct sau prin intermediar (simpl sau complex) pot fi distincte sau parial suprapuse.

32

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

Unitatea 5 - LANURI CINEMATICE DE AVANS1. Sisteme de snii suprapuse Pentru realizarea micrilor de avans, sistemul de lucru al mainiiunelte trebuie s conin o serie de elemente specifice: mese, snii, crucioare, platouri . a. n fig. 8 sunt prezentate cteva exemple de sisteme de snii i alte elemente specifice, prin care se realizeaz micri de avans sau de poziionare.np np 2 sL 1 a) Sb 4 sL2 sT2 2 np sL1 1 2 1 ns sa stg 2 5 1 f) sv 4 3 sr sT1 3 c) 3 4Poziionare

sT 2

sL1 3

sL2 sT b) ns 1

sL(sx) sT(sy) sV(sz) 3 d)

1 2

sc

Poziionare

sr

e)

Fig. 8 - Exemple de sisteme de snii utilizate la maini - unelte 33

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Notaiile din figura 8 au urmtoarele semnificaii: - np, ns - turaia piesei, respectiv, turaia sculei (micri principale); - sL - avans longitudinal, sT - avans transversal, sV - avans vertical, stg - avans tangenial, sr - avans radial, sc - avans circular, sa - avans axial. Cifrele definesc urmtoarele organe de lucru: - fig. 8-a: 1 - sanie longitudinal, 2 - sanie transversal; - fig. 8-b: 1 i 2 - snii longitudinale, 3 - sanie transversal; - fig. 8-c: 1 i 3 - snii longitudinale, 2 i 4 - snii transversale; - fig. 8-d: 1 - sanie longitudinal, 2 - sanie transversal, 3 - sanie vertical; - fig. 8-e: 1 - sanie longitudinal (axial), 2 - sanie tangenial, 3 - sanie radial, 4 - mas rotativ; - fig. 8-f: 1- montant, 2 - travers mobil, 3 - sanie radial, 4 - sanie vertical (axial), 5 - ghidaj nclinabil. De menionat c, toate organele de lucru ce execut micri de avans, execut i micri de poziionare a sculei fa de semifabricat, nainte de executarea efectiv a unei operaii de prelucrare prin achiere. 2. Mecanisme pentru reglarea n trepte a avansului continuu Mecanismele pentru reglarea n trepte a avansului continuu poart denumirea de cutii de avansuri. Acestea pot avea structuri asemntoare cutiilor de viteze, realiznd avansuri sau viteze de avans ordonate n progresie geometric. Ele difer de cutiile de viteze prin: gabarit, care este mai mic, datorit puterii mai mici transmise; existena, eventual, a unor ramificaii (dup mecanismul de reglare propriu-zis) pentru obinerea micrilor de avans dup mai multe direcii; existena, eventual, a unei ramificaii n paralel cu mecanismul de reglare, pentru deplasarea cu vitez rapid a organelor de lucru. Pe lng cutiile de avansuri de tip cutie de viteze, la mainile-unelte se utilizeaz frecvent i mecanisme specifice pentru reglarea n trepte a avansului, care sunt prezentate n cele ce urmeaz. Mecanismul cu con Norton Mecanismele cu con Norton (fig. 9) se ntlnesc n structura unor strunguri normale, fiind utilizate att pentru reglarea avansului ct i pentru reglarea pailor filetelor (pentru a obine seria de baz), motiv pentru care rapoartele de transmitere sunt ordonate n progresie aritmetic. Aceste mecanisme realizeaz 6 ... 12 comutri. Mecanismul este alctuit din doi arbori, pe arborele I fiind fixate un numr q de roi dinate care au acelai modul, dar numere de dini diferite, pe arborele II aflndu-se o roat baladoare cu z dini. Pentru a se putea transmite micarea ntre toate roile conului Norton i roata z, se utilizeaz roata intermediar zi, care poate fi scoas din angrenare i reintrodus n alt poziie, prin bascularea braului B n jurul arborelui II. Poziia corect i sigur a roii z34

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

este asigurat de indexorul I, care se introduce n guri special practicate n carcasa C. Mecanismul cu con zj zj I Norton poate funciona n dou variante: 1 - cu conul Norton I I conductor, cnd realizeaz z1 z2 rapoarte de transmitere de zq zi zj zi forma i j = , 2 - cu conul II B z II Norton condus, cnd realizeaz z C z rapoarte de transmitere de 1 z forma i j ' = = . Acest lucru ij zj

este necesar pentru a putea prelucra toate tipurile de filete. Pentru a funciona n cele dou variante se folosesc sisteme de comutare speciale, de tipul celor prezentate n fig. 10.z1 C I II z2 IV Comand extern z5 MN z4 zi z3 III II I z1 III z3 z4 Comand extern z2 MN C z5 IV zi

Fig. 9 - Mecanismul cu con Norton

a) b) Fig. 10 - Sisteme de comutare: a) cu roat baladoare, z1 i cuplaj cu dantur interioar; b) cu roat baladoare, z1, cu angrenare succesiv cu roile z2 i z3

Mecanismul cu blocuri baladoarez1 I z2 zq

II z1 z2 Fig. 11 - Cutie de avansuri cu blocuri baladoare (variant) 35 zq

Cutia de avansuri cu blocuri baladoare prezentat schematic n fig. 11 este specific tot strungurilor normale asigurnd reglarea avansurilor i pailor filetelor (seriile de baz), fiind alctuit din doi arbori i trei blocuri baladoare cu cte dou comutri fiecare (pentru a fi comandate prin aceeai manet). Rapoartele de transmitere sunt ordonate tot n progresie aritmetic. i aceste

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

mecanisme funcioneaz n doua variante (cu arborele I conductor, sau cu arborele I condus). Pentru aceasta se utilizeaz sisteme de comutare precum cele ale cutiilor de avansuri cu con Norton. Mecanismul cu pan amovibilz1 z2 zq 4 I 5 6 7 3 2 1

II zq a) b)

z1

z2

Fig. 12 - Mecanismul cu pan amovibil: a) schema cinematic; b) schema constructiv

Mecanismul cu pan amovibil (fig. 12-a) este alctuit din dou conuri de roi dinate, n angrenare permanent, roile unui con fiind fixate pe arborele I iar roile celui de al doilea sunt libere pe arborele II. Pentru transmiterea micrii printr-un angrenaj oarecare, se fixeaz roata liber corespunztoare, pe arborele II, cu ajutorul unei pene speciale care se poate deplasa n lungul arborelui. Elementele din schema constructiv (fig. 12-b) au urmtoarea semnificaie: 1 - pana amovibil; 2 - tij de comutare (deplaseaz pana amovibil); 3 - arc lamelar; 4 - roata z3 dinata liber fa de arbore; 5 - inel de z2 C1 C3 I z1 III distanare a roilor dinate; 6 - arbore II tubular; 7 - articulaia penei. Mecanismul cu sisteme de cuplaje V Mecanismele cu cuplaje se IV VI caracterizeaz printr-o structur C4 C2 z2 z3 z1 compact, comutrile realizndu-se prin nchiderea ordonat a cuplajelor. Fig. 13 - Mecanismul cu cuplaje 3. Cutii de multiplicare CA CM ntruct mecanismele pentru reglarea n trepte a avansului prezentate au un numr relativ redus de rapoarte de transmitere, pentru mrirea domeniului de reglare a Fig. 14 - Mecanisme pentru reglarea avansului legate n serie avansurilor, se poate recurge la36

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

legarea n serie a acestor mecanisme cu alte mecanisme speciale de reglare, numite cutii de multiplicare (fig. 14). Cutiile de multiplicare sunt mecanisme cu roi dinate care realizeaz, n mod obinuit, rapoarte de transmitere ordonate b n progresie geometric, cu raia de forma = 2x, a III cu x = 1 sau x = 2, n funcie de tipul i construcia mecanismului. Cele mai utilizate sunt c b a cutiile de multiplicare cu blocuri baladoare i cele II cu meandru. n figura 15 este prezentat schema c cinematic a unei cutii de multiplicare cu blocuri I baladoare care realizeaz patru rapoarte de transmitere. a Dac a, b, c reprezint numerele de dini ale roilor dinate, cele patru rapoarte de Fig. 15 - Cutie de multiplicare cu c a a b a a blocuri baladoare (variant) transmitere sunt: i1 = ; i 2 = ; i 3 = ; b b b a c b c b i 4 = . Pentru b = 2a, rezult: i1 = 1/4; i2 = 1/2; i3 = 1/1; i4 = 2/1, deci raia c a = 2. b b b a a a Mecanismele de tip meandru (fig. I 16), utilizate, de asemenea, n construcia cutiilor de multiplicare, au n structur manoane cu dou roi dinate, cu numerele II de dini a i b, libere pe arborii I i II, o roat a a ba b b cu a dini fix pe arborele de intrare, I i o zi roat baladoare cu c dini pe arborele de ieire III. Pentru a se prelua micarea att de la III c roile cu a dini ct i de la cele cu b dini este utilizat un dispozitiv cu roat intermediar zi basculant, asemntor celui de la cutia de Fig. 16 - Mecanism cu meandru avansuri cu con Norton. Dac b = 2a i c = a, rapoartele de transmitere realizate de mecanism rezult de forma: a b z a i1 = . i = = 1; b zi c c a a b a a 1 i2 = = = 1 ; b b c b c 2 2 a a a b a a 1 i3 = = = 2 ; b b b c b c 237

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Ma ij = b M

j 1

n 1

a 1 = j1 ; c 2 a 1 = n 1 . c 2

a in = b

4. Mecanisme pentru avans intermitent Mecanismul cu clichet este cel mai utilizat mecanism pentru avans intermitent, datorit simplitii constructive, siguranei n funcionare i posibilitii comode de reglare a mrimii avansului (fig. 17). s OL CF M SC pSC RC Fig. 17 Mecanismul cu clichet CL B

Mecanismul const din roata de clichet RC i clichetul CL, fixat pe un bra care poate oscila, n jurul axei roii de clichet, cu unghiul . Datorit profilului clichetului i al dinilor roii, n unul din sensuri clichetul antreneaz roata de clichet, care este solidar cu urubul conductor SC, n timp ce n cellalt sens de oscilaie clichetul sare peste dinii roii, fr a o antrena. Pentru a se evita rotirea n sens invers a roii de clichet, este prevzut clichetul fix CF. Mrimea avansului intermitent al organului de lucru, OL, depinde de amplitudinea oscilaiei unghiulare a braului port-clichet, care se poate regla prin modificarea lungimii manivelei M. Dac mecanismul urub-piuli are pasul pSC, roata de clichet - z dini i se noteaz cu zx numrul de dini depii de clichet la o oscilaie, mrimea avansului rezult potrivit relaieis= p SC z x z

(3)

Mecanismul cu cruce de Malta (fig. 18) Acest mecanism este alctuit dintr-un disc D, pe suprafaa cruia se afla un bol B care, la rotirea continu a discului D, intr succesiv n canalele crucii de Malta CM i, prin urmare, aceasta se va roti intermitent.38

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

D B CA CM Fig. 18 - Mecanismul cu cruce de Malta OL SC s

Mrimea avansului poate fi reglat, grosier, prin modificarea numrului de boluri ce pot fi montate pe disc i, fin - prin cutia de avansuri CA.

Unitatea 6 - MECANISME PENTRU TRANSFORMAREA MICRII DE ROTAIE N MICARE DE TRANSLAIE1. Mecanisme cu auto-inversare Mecanismul cu biel-manivel (fig. 19) O r M l v2 N OL x Fig. 19 - Schema mecanismului cu biel-manivel v1 N v2 max a L1 L b x v v1 max

Fig. 20 - Variaia vitezei

Mecanismul cu biel-manivel este utilizat pentru frecvene mari i curse mici ale organului de lucru. Viteza organului de lucru n timpul cursei este variabil (dezavantajoas pentru procesul de achiere), legea de variaie corespunztoare cursei de retragere fiind aceeai cu cea corespunztoare cursei active (fig. 20) i, prin urmare v2 max = v1 max. Pentru reducerea gradul de neuniformitate a vitezei de achiere, precum i pentru a se asigura un spaiu a pentru angajarea sculei n achiere i un spaiu b pentru ieirea sculei din achiere, din cursa total L a organului de lucru, se utilizeaz numai o poriune L1. Mecanismul cu culis oscilant (fig. 21) - este utilizat pentru frecvene relativ mari ale organului de lucru i curse pn la 1000 mm. Micarea de rotaie continu a manivelei M, prin piatra de culis PC, este transformat n micare de rotaie oscilant a culisei C. Aceast micare este transformat, prin bieleta B n micare rectilinie alternativ a organului de lucru OL. Dup cum rezult din figura 22, viteza organului de lucru n timpul cursei organului de lucru este variabil dar, legea de variaie corespunztoare cursei de retragere este diferit fa de cea din cursa de lucru.39

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

OL v2 v1

v v1max

B r

C PC R T1 v2max

x

T2

e

M

a

L1 L

b

Fig. 22 - Variaia vitezei organului de lucru

Deoarece unghiul , de rotire a manivelei n timpul cursei de retragere este mai mic dect unghiul - corespunztor cursei active, viteza medie de retragere a organului de lucru este mai mare dect viteza medie din cursa activ. Mecanismele cu cam-tachet (fig. 23) - sunt utilizate pentru obinerea micrilor de avans ale organelor de lucru (sniile strungurilor automate, micarea de translaie a sculei OL v1 la detalonare . a.). R Deplasarea organului de lucru n cursa v2 activ este realizat de cama K, fixat pe arborele de T AC comand AC, iar deplasarea n cursa de retragere este asigurat de resortul R, care asigur i contactul n K dintre cam i tachetul T. n mod obinuit, cama este profilat dup Fig. 4.23 - Mecanismul cu o spiral arhimedic i, prin urmare, viteza cam-tachet organului de lucru n cursa activ este constant.Fig. 21 - Schema mecanismului cu culis oscilant

2. Mecanisme fr auto-inversare Mecanismele cu pinion - cremalier (fig. 24) sunt utilizate n cadrul lanurilor cinematice principale i de avans, cnd cursele organelor de lucru sunt mari. Observaie - la sistemul din fig. 24-b, pentru ca pinionul s poat executa cele dou micri - de rotaie i de translaie - este necesar o legtur cinematic printr-o roat baladoare aflat pe bara avansurilor BA.40

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

OL v Cr BA OL a) b) n v m, z

Cr

n

m, z

Fig. 24 - Mecanisme cu pinion - cremalier: a - cu pinion n micare de rotaie i cremaliera, fixat la organul de lucru, n micare de translaie; b - cu cremaliera fix i pinion n micare de rotaie i de translaie

Dac pinionul are modulul m, numrul de dini z i se rotete cu turaia n, viteza organului de lucru se calculeaz cu relaia v = m z n, [mm/min]. (4)

La mainile-unelte grele se pot utiliza doua angrenaje pinioncremalier (fig. 25).

v n n

v

n

a) Fig. 25 - Mecanisme cu dou angrenaje pinion-cremalier

b)

Soluia din fig. 25-a, cu arborele orizontal comun i angrenaje cu dantura nclinat asigur o funcionare mai silenioas i o construcie mai simpl, dar are dezavantajul c angrenarea este influenat, n timp, de uzura ghidajelor. Dac spaiul necesar montrii mecanismelor permite, arborii celor doua pinioane pot fi montai n poziie vertical (fig. 25-b), aceast soluie eliminnd dezavantajul de menionat mai sus. Mecanismul cu melc-cremalier melcat (fig. 26) are o rigiditate mare, funcionare silenioas, realiznd i o demultiplicare important a micrii. Pentru a se putea asigura montajul lagrelor melcului, axa acestuia este nclinat41

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

cu unghiul fa de direcia de deplasare a organului de lucru i, ca urmare, cremaliera are dantura nclinat cu unghiul .v v n v2 v1

a) Fig. 26 - Angrenajul melc-cremalier: a - schema; b - obinerea vitezei organului de lucru

b)

Dac melcul are modulul m, numrul de nceputuri k i se rotete cu turaia n, viteza axial, n micarea aparent de nurubare, va fi v1 = k m n. Conform fig. 26-b, viteza normal pe dinii cremalierei

v2 =

v1 k m = n. cos( ) cos( )

Rezult viteza de deplasare a cremalierei i, deci, a organului de lucru, v = v2 cos, adic: k m cos v= n. (5) cos( )Mecanismele cu urub-piuli au o larg utilizare n structura lanurilor cinematice de avans, oferind o serie de avantaje, printre care: capacitate de autofrnare, precizie ridicat, funcionare linitit, transmit fore axiale mari la dimensiuni ale mecanismelor relativ mici. Soluiile constructive din fig. 27 au urmtoarele particulariti: a - mecanism cu urubul n micare de rotaie i piulia, fixat la organul de lucru, n micare de translaie; b - mecanism cu piulia fix, urubul executnd ambele micri (roata z prin care este asigurat micarea de rotaie a urubului este baladoare i mpiedicat s se deplaseze axial);42

U 4-6 Organologia lanurilor cinematice ale mainilor-unelte

c - mecanism cu piuli rotativ, capetele urubului fiind fixate la organul de lucru; d - mecanism cu urubul fix, piulia executnd ambele micri, de rotaie i de translaie, mpreun cu organul de lucru.OL OL

vz nSC pSC a) OL nSC

v

pSC b) OL

vnSC pSC z2 z1 c) Fig. 27 - Mecanisme cu urub-piuli pSC nSC z2 z1 d)

v

Dac mecanismul urub-piuli are pasul pSC, numrul de nceputuri k (cel mai frecvent k = 1) iar urubul sau piulia se rotete cu turaia nSC, viteza de deplasare a organului de lucru se calculeaz cu relaiav = k pSC nSC (6)

43

U 7-8 Strunguri

U 7-8STRUNGURIUnitatea 7 STRUNGUL NORMAL 1. Definire, domenii de utilizare, clasificareGenerarea suprafeelor pe strunguri se realizeaz (Fig. 1) prin compunerea unei micri de rotaie (micarea principal I) cu o micare rectilinie de avans (dup o direcie paralel cu axa piesei II, perpendicular pe aceasta III, sau nclinat IV). La majoritatea strungurilor, micarea principal este efectuat de piesa, 1, iar micrile de avans de ctre scula achietoare, 2. Strungurile sunt maini-unelte destinate prelucrrii suprafeelor de revoluie cilindrice, conice (exterioare sau interioare), plane frontale, elicoidale sau profilate. n acest scop se utilizeaz scule achietoare precum cuite de diferite tipuri, burghie, alezoare, tarozi, filiere etc. Avnd n vedere marea diversitate de variante constructive, strungurile se clasific dup diferite criterii, cum ar fi: dup poziia axei semifabricatului: orizontale (normale) sau verticale (carusel); dup direcia ghidajelor fa de axa semifabricatului: paralele sau transversale (frontale); dup tipul portsculelor: normale sau revolver; dup numrul arborilor principali: monoaxe sau multiaxe; dup gradul de automatizare: neautomate, semiautomate, automate; dup gradul de specializare: universale sau specializate (pentru axe cu came, arbori cotii, de detalonat etc.); dup gabarit: uoare, mijlocii, grele; etc.45

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

2. Scheme de achierePrincipalele scheme de achiere ntlnite la prelucrrile prin strunjire sunt prezentate n fig. 1.

Fig. 1 Scheme de achiere la prelucrarea prin strunjire: a) prelucrarea suprafeelor cilindrice exterioare; b) prelucrarea suprafeelor plane frontale; c) prelucrarea suprafeelor conice prin metoda generatoarei materializate; d) prelucrarea suprafeelor conice prin metoda generatoarei cinematice; e) prelucrarea suprafeelor cilindrice interioare; f) prelucrarea canalelor (debitare).

3. Strungul normaln mod uzual, strungul monoax, paralel, orizontal, cu portscula normal i neautomat este denumit strung normal. Pe acest tip de mainunealt se pot prelucra o gam foarte variat de piese, de dimensiuni i din materiale diferite, precum i un numr mare de tipuri de filete; acest lucru este posibil numai n condiiile unui domeniu larg de reglare a turaiilor, avansurilor i pailor filetelor. n Fig. 2 este prezentat schema cinematic structural a strungului normal, n care sunt redate principalele elemente constructive i funcionale. Notaiile de pe figur au urmtoarele semnificaii: 1 batiu; 2 ppu fix; 3 dispozitiv pentru prinderea piesei (universal); 4 crucior (sanie longitudinal); 5 sanie transversal; 6 sania port-cuit; 7 portscul;46

U 7-8 Strunguri

8 ppua mobil; 9 pinola ppuii mobile; 10 vrf de centrare; 11 tav colectoare de achii i lichid de rcire.2 3 4 5 VII I1 CV I2 CAF C SCL BA I IV II RM2 z1 I3 C1 C2 RM1 ME RM3 III SCT V 7 6 10 9 VI 8

RM4

AF BF

CR

1

11

Fig. 2 Strungul normal (schem cinematic structural)

De asemenea, n Fig. 2 s-au mai fcut notaiile: ME motor electric; CV cutie de viteze; CAF cutie de avansuri i filete; SCL urub conductor longitudinal; SCT urub conductor transversal; BA bara de avansuri; z1 pinion; CR cremalier; RM1 RM4 roi de mn (de manevr). Cutia de viteze se gsete n ppua fix i are rolul de a transmite micarea de la motorul electric la arborele principal, cu un anumit raport de reglare (rezultnd, astfel, micarea principal, I). Pe captul arborelui principal se gsete dispozitivul pentru prinderea semifabricatului, care poate fi universal cu bacuri, platou cu bacuri, dispozitiv de antrenare sau alt dispozitiv special. Micarea de avans longitudinal a sculei, II, se realizeaz cu ajutorul cruciorului, utilizndu-se un mecanism de transformare a micrii din rotaie n translaie (pinion cremalier pentru strunjire cu avans longitudinal, exclusiv filetare, urub piuli pentru filetare). Avndu-se n vedere c, n cazul prelucrrii filetelor, trebuie s existe posibilitatea obinerii unui lan cinematic nchis (lanul cinematic de filetare), pentru antrenarea lanului cinematic de avans se preia micarea de la arborele principal. Pentru reglarea mrimii avansului i a pasului filetelor, se regleaz rapoartele de transmitere ale lanului cinematic de avans, att prin roile de47

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

schimb de filetare AF/BF, ct i prin modificarea raportului de transmitere a cutiei de avansuri i filete. Mecanismele din cutia cruciorului permit transmiterea micrii att la mecanismul pinion cremalier, ct i la urubul conductor transversal SCT, cu ajutorul cruia se realizeaz deplasarea sniei transversale, n micarea de avans transversal, III. Pentru prelucrarea unor suprafee cilindrice scurte, sau a unor suprafee conice, se poate utiliza sania port-cuit, care are posibilitatea de a se roti cu diferite unghiuri i de a se bloca astfel, avansul IV realizndu-se manual, cu ajutorul roii de mn RM3. Pe sania port-cuit se gsete portscula, prevzut cu 4 locauri pentru montarea cuitelor de strung; ea se poate roti i bloca (micarea auxiliar VII), pentru aducerea succesiv a sculelor n poziie de lucru. n cazul prelucrrii unor piese de lungime mare, pe lng prinderea lor n universal se mai sprijin i extremitatea din dreapta, cu ajutorul unui vrf de centrare montat n pinola ppuii mobile. Ppua mobil are posibilitatea de a se deplasa n lungul ghidajelor strungului i de a se bloca n diferitele poziii, impuse de lungimea pieselor prelucrate (micarea auxiliar VI). Pentru prelucrarea suprafeelor conice de lungime mare i avnd unghiul de nclinare a generatoarei mic, ppua mobil se poate deplasa i dup o direcie perpendicular pe axa strungului. n vederea executrii operaiilor de gurire cu burghiul, ca i pentru prelucrarea gurilor deja existente cu scule specifice (lrgitoare, adncitoare, alezoare), acestea se monteaz n ppua mobil iar avansul, V, se realizeaz manual, cu ajutorul roii de mn RM4. Roile de mn RM1 i RM2 se utilizeaz pentru efectuarea unor operaii de reglare (achieri de prob) sau pentru prelucrarea cu avans manual pe direcie longitudinal, respectiv transversal.

Unitatea 8 ALTE TIPURI DE STRUNGURI 1. Strungul vertical (carusel)Strungul vertical (numit frecvent i strung carusel) se caracterizeaz prin aceea c arborele principal este dispus vertical i, prin urmare, platoul pentru fixarea pieselor de prelucrat este aezat n plan orizontal. El este destinat, n general, prelucrrii pieselor de dimensiuni mari. Datorit particularitilor arhitecturale i constructive pe care le are, strungul vertical prezint o serie de avantaje (fa de cel normal), cum ar fi: fixare mai uoar a pieselor pe platou, precum i reducerea semnificativ a timpului ajuttor necesar;48

U 7-8 Strunguri

posibilitatea echiprii mainii cu 2 4 crucioare port-cuit , ceea ce permite efectuarea simultan a mai multor operaii de prelucrare; condiii mai bune de observare a pieselor care se prelucreaz i msurare mai uoar a dimensiunilor pieselor; rigiditate sporit a mainii, deci posibilitatea utilizrii unor regimuri de achiere mai intense, n condiiile obinerii unei caliti mai bune a suprafeelor pieselor prelucrate; spaiu mai redus ocupat de main, n comparaie cu strungurile normale care ar putea prelucra piese de aceleai dimensiuni. Pe strungurile verticale se pot efectua, n mod uzual sau utiliznd dispozitive speciale, toate operaiile de strunjire cilindric, conic i plan, exterioar i interioar, de gurire i alezare, precum i de filetare.4

ME5 8 2 ME4 VIII 7

2 3

ME3

CA3

CA2

VII VI 9 AP I V III

IV II

6 ME2

CA1

CV

ME1 1 Fig. 3 Strung vertical cu doi montani (schem cinematic structural) 1 batiu; 2 montani; 3 travers mobil; 4 travers de rigidizare; 5 crucior orizontal; 6 sania cruciorului orizontal; 7 crucior vertical; 8 sniile crucioarelor verticale; 9 platou pentru fixarea piesei. 49

5

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Exist dou criterii de clasificare specifice strungurilor verticale: dup numrul montanilor: cu un montant (pentru piese cu diametrul mai mic de 1800 mm) sau cu doi montani (pentru piese cu diametrul peste 1800 mm); dup felul traversei: cu travers fix (pentru piese avnd nlimea sub 700 mm) sau cu travers mobil (pentru piese ce depesc 700 mm). n fig. 3 este prezentat schema cinematic structural a unui strung vertical cu doi montani, cu travers mobil. Micarea principal este notat cu I, n timp ce micrile de avans ale sculelor sunt II, V i VI (pe direcie orizontal), respectiv III, IV i VII (pe direcie vertical).

2. Strungul revolverStrungurile revolver sunt destinate pentru prelucrarea pieselor cu suprafee de revoluie avnd o form ce necesit prelucrarea prin strunjire cu ajutorul a mai mult de patru cuite (cte ar putea fi montate ntr-o portscul de strung normal). n acest caz, cuitele se monteaz ntr-o port-scul special (numit i cap-revolver) care dispune de 6 18 locauri; montarea se face n ordinea n care sculele urmeaz s fie utilizate pentru prelucrare. Principalele operaii care se execut n mod curent pe strungurile revolver sunt: strunjire cilindric exterioar sau interioar, strunjire a suprafeelor plane frontale, strunjire de profilare, gurire, profilare a gurilor, filetare (interioar sau exterioar), debitare. Utilizarea strungurilor revolver este eficient n cazul prelucrrii loturilor mari de piese sau chiar la fabricaia n mas, caz n care timpii auxiliari consumai pentru montarea i reglajul unui numr mai mare de scule sunt compensai de realizarea unor timpi tehnologici mai mici. n funcie de poziia axei capului revolver, exist dou categorii de strunguri revolver: orizontale (cu portscul-disc) i verticale (cu portsculturel). Deoarece n mod obinuit portscula-turel nu se poate deplasa pe direcie transversal, strungurile revolver verticale sunt echipate i cu un al doilea crucior, pe care se afl dispus o sanie transversal, echipat cu o portscul normal. 2.1. Strungul revolver orizontal Strungurile revolver orizontale au portscula-disc montat pe o sanie longitudinal, prin intermediul creia se realizeaz avansul longitudinal; prelucrarea suprafeelor plane frontale, executarea diferitelor canale i retezarea pieselor se efectueaz prin nlocuirea micrii de avans transversal propriu-zis cu o micare de avans circular n jurul axei portsculei; aceasta nefiind coaxial cu axa piesei prelucrate, rezult astfel o micare de apropiere a tiului sculei de axa piesei.50

U 7-8 Strunguri

Numrul de scule care pot fi montate pe o portscul-disc este, n general, mai mare dect n cazul portsculelor-turel. n fig. 5.4 este prezentat schema cinematic structural a unui strung revolver orizontal.2 AP 3 I III II I1 CA C 1 7 ME Cr 5 4 6

CV

Fig. 4 Strungul revolver orizontal (schem cinematic structural)

Principalele pri componente ale strungurilor revolver orizontale sunt (fig. 4): 1 batiu; 2 ppu fix; 3 dispozitiv pentru prinderea semifabricatului; 4 sanie longitudinal (cruciorul capului revolver); 5 disc revolver; 6 tambur de comand cu opritori; 7 tav pentru colectarea achiilor i a lichidului de rcire-ungere. Prinderea semifabricatului n vederea prelucrrii se poate face n dispozitive cu buc elastic (pentru semifabricat de tip bar) sau n universal cu bacuri (pentru semifabricate individuale). n vederea aducerii diferitelor scule n poziie activ, discul revolver se rotete, pentru poziionarea corect a sculelor fiind necesar un sistem de indexare. Pentru programarea lungimii curselor de lucru ale sculelor, se utilizeaz un sistem de opritori reglabili, montai n canalele tamburului de comand. Aceti opritori asigur deplasarea pe direcie longitudinal cu precizie ridicat, la sfritul cursei ei ntrerupnd micarea de avans. 2.2. Strungul revolver vertical Schema cinematic structural a unui strung revolver vertical este prezentat n fig. 5. Construcia acestui tip de strung este asemntoare cu cea a strungului revolver orizontal. Deosebirile sunt date de poziia vertical a axei de rotaie a turelei 5, precum i de prezena celui de-al doilea crucior, 6, pe care se afla51

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

montat sania transversal 7, cu portscula 8. n mod uzual turela este hexagonal, pe fiecare fa existnd cte un loca pentru montarea unei scule simple sau a unui dispozitiv cu scule multiple.2 CV AP 3 II I III 8 7 6 IV 5 4

CA

C

Cr 1 9

ME

Fig. 5 - Strungul revolver vertical (schem cinematic structural)

Pentru aducerea unei scule n poziie de lucru, turela se rotete pn n poziia dorit, dup care se blocheaz. Operaiile care necesit avans transversal se pot executa numai cu sculele montate n suportul portcuit de pe sania transversal. La fel ca la strungurile revolver orizontale, prinderea semifabricatului se poate realiza cu mecanisme cu buc elastic sau cu universal cu bacuri. Pentru reducerea timpului auxiliar consumat cu prinderea i desprinderea piesei, strungurile revolver moderne sunt echipate cu sisteme de prindere hidraulice sau pneumatice. n acelai scop, se recurge la sisteme automate de deblocare indexare blocare ale capului revolver, aceste operaii realizndu-se n cursa de retragere a cruciorului capului revolver i n cea de revenire n zona de lucru.

52

U 9-10 Maini de frezat

U 9-10MAINI DE FREZATUnitatea 9 MAINI DE FREZAT CU CONSOL 1. Definire, domenii de utilizare, clasificareMainile de frezat sunt maini-unelte destinate prelucrrii pieselor prin achiere, cu ajutorul unor scule cu mai multe tiuri, numite generic freze, care ndeprteaz adaosul de prelucrare sub forma unor achii discontinui, de seciune variabil. n general, micarea principal, de rotaie (I, fig. 1), este efectuat de ctre scul, micrile de avans (cel mai frecvent translaii, II, III) sunt executate fie toate de ctre pies, fie o parte de ctre scul i alt parte de ctre pies. Cu ajutorul mainilor de frezat se pot genera suprafee plane (orizontale, verticale sau nclinate) dar i suprafee profilate (spre exemplu danturi). n general, frezarea este un procedeu de prelucrare cu o productivitate ridicat dar calitatea suprafeelor obinute este modest, de cele mai multe ori dup frezare fiind necesar o operaie de finisare. Mainile de frezat se pot clasifica dup mai multe criterii, dintre care se pot enumera urmtoarele: dup poziia axei arborelui principal: orizontale, verticale sau cu poziie reglabil a axei; dup arhitectur: maini de frezat cu consol, maini de frezat plan sau maini de frezat longitudinale; dup gradul de automatizare: neautomate, semiautomate, automate; dup gradul de specializare: universale sau specializate (pentru frezat filete, pentru danturat, pentru copiere etc.).53

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

2. Scheme de achierePrincipalele scheme de achiere ntlnite la prelucrrile prin frezare sunt prezentate n fig. 1.I I I

II a) I

II b) I I

III c) I

III d) I

III e)

II

I

I

II II f) g) I I II h) II i)

Fig. 1 Scheme de achiere la prelucrarea prin frezare; I micarea principal; II, III micri de avans longitudinal, respectiv transversal. 54

U 9-10 Maini de frezat

Variantele de prelucrare expuse mai sus sunt urmtoarele: a) prelucrarea unei suprafee plane cu o frez cilindric; b) prelucrarea simultan a dou suprafee plane perpendiculare cu o frez cilindro-frontal; c) prelucrarea ghidajelor trapezoidale cu o frez profilat; d) prelucrarea canalelor n T; e) prelucrarea unui canal de pan cu frez deget; f) prelucrarea unui canal de pan cu frez disc; g) prelucrarea simultan a mai multor suprafee cu un set de freze; h) frezarea de dantur cu frez disc-modul; i) frezarea de dantur cu frez deget-modul.

3. Maina de frezat cu consol3 4

5 I CV IV III SC2 ME1 2 II SC1 C2 C6 ME2 CA C1 C3 C4 Cr SC3 C7 C5

6 m1

m2

7

m3

1

Fig. 2 Maina de frezat orizontal cu consol 55

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Mainile de frezat cu consol sunt destinate prelucrrii pieselor de dimensiuni mici i mijlocii. Dup poziia arborelui principal, aceste maini pot fi orizontale (fig. 2) sau verticale (fig. 3). Pentru mainile de frezat orizontale prevzute cu posibilitatea de poziionarea unghiular a mesei s-a adoptat denumirea de universale. Notaiile din figura 2 au urmtoarele semnificaii: 1 plac de baz; 2 montant; 3 bra pentru rigidizarea dornului port-scul; 4 arbore principal; 5 masa mainii (sanie longitudinal); 6 sanie transversal; 7 consol. De asemenea, n aceeai figur s-au notat cu I micarea principal, II micarea de avans longitudinal; III micarea de avans transversal; IV micarea de avans vertical.

CV IV C2 SC2 CA C1 Cr I1

I II SC1 III

C4

C3 SC3

Fig. 3 - Maina de frezat vertical cu consol

La majoritatea mainilor de frezat cu consol, reglarea turaiei sculei i a vitezei de avans se realizeaz prin intermediul unei cutii de viteze, CV, respectiv a unei cutii de avansuri, CA.56

U 9-10 Maini de frezat

Cele trei micri de avans se realizeaz prin intermediul a trei uruburi conductoare, SC1, SC2 i SC3; acestea pot fi acionate i manual, de la manetele cuplabile m1, m2 i m3. Sistemul de cuplaje C1 Cr permite selectarea ntre micarea de avans i cea de poziionare (rapid).

Unitatea 10 ALTE TIPURI DE MAINI DE FREZAT 1. Maina de frezat plan

3 M1 2 CV SC3 4

IV

V I II SC1

5 6 III

M2 1

M3 SC2

CA DIF

CD

Fig. 4 - Maina de frezat plan

La aceste maini, prin simplificarea sistemului de elemente suprapuse pentru fixarea piesei de prelucrat, se obine creterea rigiditii fa de cazul mainilor de frezat cu consol. n aceste condiii, se pot aplica regimuri de achiere mai intense, dar se mbuntete i calitatea suprafeelor prelucrate. De57

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

aceea se utilizeaz pentru prelucrarea suprafeelor plane sau profilate, la producia de serie. Mainile de frezat plan se clasific dup numrul micrilor executate de pies i dup poziia capului de frezat (orizontale, verticale). Exist i variante constructive cu dou sau trei capete de frezat, asemntoare cu mainile de frezat longitudinal (ce vor fi prezentate n paragraful urmtor). n figura 4 se prezint schema cinematic de principiu a unei maini verticale de frezat plan, avnd masa deplasabil pe dou direcii perpendiculare, n plan orizontal (micrile II i III); celelalte micri de generare sunt I micarea principal (rotaia sculei achietoare) i IV micare de avans vertical efectuat de ctre capul de frezat. Micarea V este utilizat la poziionarea pinolei port-scul pentru stabilirea adncimii de achiere. Principalele pri componente ale mainii sunt: 1 batiu; 2 montant; 3 cap de frezat; 4 arbore principal; 5 mas de lucru; 6 sanie transversal. Pentru realizarea cu vitez sporit a micrilor de poziionare, micarea de rotaie furnizat de M3 se nsumeaz prin intermediul unui mecanism diferenial DIF cu micarea de rotaie furnizat de M2 i reglat prin cutia de avansuri CA (micarea de avans).

2. Maina de frezat longitudinalAcest tip de main-unealt este destinat prelucrrii suprafeelor plane, orizontale, verticale sau nclinate, la piese de dimensiuni mari avnd o dimensiune dominant (lungimea) spre exemplu ghidajele de pe batiurile mainilor-unelte. Masa de lucru execut o singur micare de avans, longitudinal (de unde i denumirea mainii), fiind total rezemat pe ghidajele batiului, pe toat lungimea cursei. Rigiditatea maxim a sistemului tehnologic, asigurat de aceast construcie specific, permite aplicarea unor regimuri intense de lucru concomitent cu obinerea unei caliti superioare a suprafeelor prelucrate. Prin echiparea mainii cu mai multe capete de frezat i utilizarea simultan a acestora se asigur o productivitate ridicat; de asemenea, suprafeele prelucrate n acest mod, la aceeai prindere a piesei pe masa mainii, ndeplinesc mai bine condiiile de precizie n ceea ce privete poziia relativ dintre ele fa de cazul n care prelucrarea s-ar face n mod obinuit, din mai multe prinderi succesive. Pentru a satisface diferitele necesiti practice, s-au conceput mai multe variante constructive ale mainii de frezat longitudinal. Dintre acestea, n figura 5 este prezentat maina de frezat longitudinal de tip portal, cu doi montani echipat cu patru capete de frezat (dou orizontale i dou verticale). Masa de lucru 3 se deplaseaz pe ghidajele batiului 1, n micarea de avans longitudinal II.58

U 9-10 Maini de frezat

Pentru asigurarea rigiditii sistemului tehnologic, oricare ar fi poziia de lucru, lungimea batiului este dubl fa de lungimea mesei de lucru. Pe ghidajele montanilor 2 se deplaseaz cele dou capete de frezat orizontale, 4 i traversa mobil V, prin micrile de poziionare III, respectiv VI. Capetele de frezat verticale 6 execut micarea de avans poziionare IV pe ghidajele traversei i micarea de poziionare unghiular VII, aceasta din urm permind prelucrarea suprafeelor nclinate. Pinolele 8 ale arborilor principali 9 permit executarea micrilor de poziionare V, pentru stabilirea distanei dintre suprafeele prelucrate sau pentru ptrunderea sculelor la adncimea de achiere dorit. Batiul mainii, mpreun cu montanii i cu traversa de rigidizare 7, formeaz un cadru nchis i rigid.M 7 RED M3 M4

IV 5

CV3

CV4 VII VI

CD

8 9

V M1 CV1 I III

6 3 II

CV2

M2

4 2 CD1 M5 CA BA 1 Fig. 5 - Maina de frezat longitudinal tip portal 59

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

Fiecare cap de frezat reprezint o unitate cinematic independent, cu reglarea turaiei arborelui principal prin cutie de viteze. Sistemul cinematic al micrilor de avans este prevzut cu mai multe ramificaii, pentru mas i pentru fiecare cap de frezat. Mecanismele respective sunt amplasate n batiul mainii i n carcasele solidare cu traversa mobil. Lanul cinematic al micrii de avans longitudinal conine motorul de acionare M5, cutia de avansuri CA, cutia de distribuie CD1 i un mecanism melc cremalier melcat pentru transformarea micrii de rotaie n micare de translaie. Lanurile cinematice pentru avansul capetelor de frezat orizontale sunt derivate din cutia de distribuie CD2. O cutie de distribuie cuprinde mecanisme de inversare i cuplaje pentru nchiderea lanurilor cinematice aferente. Lanurile cinematice pentru avansul i poziionarea capetelor de frezat verticale includ bara de avansuri BA, cutia de distribuie CD (dispus pe traversa mobil) i mecanismele de transformare cu urub conductor. Lanul cinematic pentru deplasarea rapid a traversei mobile conine motorul M, reductorul RED i dou uruburi conductoare cu rotire sincronizat. Dup efectuarea poziionrii, traversa este blocat pe ghidajele montanilor.

60

U 11 Maini pentru prelucrarea alezajelor

U 11MAINI PENTRU PRELUCRAREA ALEZAJELOR

1. Definire, domenii de utilizare, clasificareMainile-unelte din aceast categorie sunt destinate pentru prelucrarea suprafeelor de revoluie interioare (gurilor), pornind de la material plin sau de la o suprafa interioar preexistent. Se pot genera suprafee cilindrice, conice, profilate, plane (frontale) sau elicoidale (filete). n funcie de tipul sculei achietoare i de forma suprafeei generate, procedeul de prelucrare a unui alezaj se poate numi burghiere, lrgire, adncire, lamare, alezare, filetare. n general (cu excepia alezrii), se realizeaz prelucrri de degroare, calitatea suprafeei obinute i precizia dimensional i de form a acesteia nefiind deosebit de bune. Toate operaiile enumerate mai sus se execut prin compunerea a dou micri generatoare: micarea principal, de rotaie i micarea de avans (axial); ambele micri sunt executate de ctre scula achietoare. n afara acestora, mainile pentru prelucrarea alezajelor sunt prevzute cu posibilitatea de a efectua diferite micri de poziionare ntre scul i pies, care permit stabilirea coordonatelor centrului i a direciei de gurire. Mainile-unelte pentru prelucrarea alezajelor se pot clasifica dup mai multe criterii: destinaie, form constructiv, precizia de poziionare; dup forma constructiv, se disting urmtoarele tipuri: maini de gurit cu coloan, avnd posibilitatea de a prelucra n material plin, din oel, alezaje pn la diametrul maxim de 40 mm; maini de gurit cu montant (pentru alezaje cu diametrul pn la 80 mm);61

UTILAJE I ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCRRI MECANICE

maini de gurit radiale, utilizate pentru prelucrarea de alezaje n piese de dimensiuni mari.

2. Scheme de achierePri