CuprinsCapitolul 1. PARTICULARITI CONSTRUCTIVE ALE CENTRELOR DE PRELUCRARE 1.1 1.2 Magazine de scule......................................................................................................... 7 1.2. Transferul Sculelor.......................................................................................... 20 1.2.1. Mini mecanice ................................................................................................. 21 1.2.2. Mecanisme de transfer ................................................................................................. 28 1.2.3. Locuri de ateptare a sculei ........................................................................................... 30 1.3 Sisteme De Strngere i Blocare A Sculelor ........................................................... 31

Capitolul 2. TIPURI DE CENTRE DE PRELUCRARE 2.1. Centre de prelucrare prin strunjire ..................................................................................... 37 2.1.1. Centre de prelucrare prin strunjire provenite din strunguri normale............................... 38 2.1.2. Centre de prelucrare prin strunjire provenite din strunguri carusel................................. 40 2.2. Centre de prelucrare prin gurire........................................................................................ 41 2.2.1. Centre de prelucrare prin gurire cu magazin de scule de tip disc.................................. 41 2.2.2. Centre de prelucrare prin gurire, cu magazin de scule cu lan...................................... 43 2.3. Centre de prelucrare prin gurire, frezare i alezare.......................................................... 47 2.3.1. Centre de prelucrare prin gurire, frezare i alezare cu magazin de scule de tip disc.... 48 2.4. Centre de prelucrare combinate......................................................................................... 51 Capitolul 3 CINEMATICA CENTRELOR DE PRELUCRARE 3.1. Lanuri cinematice generatoare ........................................................................................ 55 3.1.1. Lanul cinematic principal ............................................................................................ 56 3.1.2. Lanul cinematic de avans ............................................................................................. 64 3.2. Lanuri cinematice auxiliare ............................................................................................. 72 3.2.1. Lanul cinematic de transfer al sculelor ........................................................................ 72 3.2.2. Lantul cinematic de schimbare a sculelor ..................................................................... 74 1

Capitolul 4 TENDINE N CONSTRUCIA CENTRELOR DE PRELUCRARE ....................... 76 Bibliografie......................................................................................................................90

2

Capitolul 1. PARTICULARITI CONSTRUCTIVE CENTRELOR DE PRELUCRARE

ALE

Majoritatea centrelor de prelucrare deriv din maini unelte universale ca maini de alezat i frezat, maini de frezat, maini de gurit, strunguri, conduse numeric, la care se adaug elementele caracteristice centrului de prelucrare: magazinul de scule i mecanismul de schimbare i transfer al sculei. Dac, n ceea ce privete maina unealt din care provine centrul de prelucrare, nu intervin prea multe elemente particulare, acestea se ntlnesc la construcia i cinematica sistemului alimentare cu scule. Introducerea progresului tehnic in industrie face ca sa se produca din ce in ce mai rapid, mai eficient in conditiile ridicarii calitatii in toate domeniile. Necesitatea obiectiva de a produce cat mai rapid, cu o productivitate cat mai ridicata, a condus la o evolutie vertiginoasa a conceptiei actuale de realizare structurala a masinilor-unelte, care depinde in cea mai mare masura de specificul tehnologic al diferitelor repere ce trebuie prelucrate si de volumul

3

productiei acestora. Pentru reperele care se produc in unicate sau serie mica, ultimii 15-20 ani au marcat inlocuirea masinilor-unelte universale cu masini-unelte cu comanda numerica si centre de prelucrare. Analiza diagramei din figura 1 conduce la constatarea ca pentru piese de configuratie dificila cu un numar mare de prelucrari ce trebuie efectuate cu un numar mare de scule in cateva prinderi diferite, centrele de prelucrare sunt de cateva ori mai productive decat masinile-unelte conventionale. Diferenta de cost al efectuarii prelucrarii unei piese este cu atat mai mare cu cat geometria suprafetelor prelucrate devine mai complexa. Se constata de exemplu ca pentru un lot de circa 20 piese costul pentru o piesa prelucrata pe masini conventionale creste sensibil in functie de complexiatatea piesei, in timp ce pentru aceeasi piesa prelucrata pe centrul de prelucrare, cheltuielile totale nu cresc sensibil in functie de complexitatea piesei si sunt pana la de cateva ori mai mici decat in cazul prelucrarii pe masini universale. Masinile Breton pentru prelucrari mecanice prin aschiere, combina precizia maxima cu tehnologia digitala, acestea fiind caracteristicile principale ale acestor centre de prelucrare prin aschiere. Aceste centre de prelucrare au o productivitate mare in timpul prelucrarilor de aschiere realizand cu ajutorul propietatilor dinamice suprafete de o calitate excelenta si de o mare complexitate. Firma Breton Italia relizeaza 3 tipuri de centre de prelucrare care au urmatoarele denumiri: - Matrix - Xceeder - Ultrix Centrul de prelucrare prin aschiere Matrix realizeaza srtunjiri pe cele 5 axe de coordonate. Puterea deschiere si viteza este aceeasi indiferent de axa de coordonate pe care se realizeaza prelucrarea.

4

Aceste trei centre de prelucrare pot sa satisfaca cerintele cele mai exigente in domeniul prelucrarilor prin aschiere, chiar si in sectorul aerospatial, pe langa prelucrarile de inalta precizie realizate de aceste centre de prelucrare in sectorul constructiilor de automobile si a mecanicii in general. Centrele de prelucrare Matrix, datorita carateristicilor dinamice si a regimurilor de aschiere, pot realiza piese cu o configuratie foarte complexa si la un grad de precizie foarte ridicat. La o singura asezare a (semifabricatului) piesei supuse prelucrarii se poate realiza prelucrarea pe cele 5 fete ale (semifabricatului) piesei. Reducandu-se astfel timpii de repozitionare a semifabricatului si reducand astfel abaterile care pot rezulta la fiecare reasezare (repozitionare) a piesei (semifabricatului).

5

Electromandrinele in care sunt prinse sculele aschietoare se rotesc cu viteze de 40.000 de rotatii pe minut. Acestea sunt montate in capul birotativ al centrului de prelucrare. Alimentarea capului birotativ cu scule aschietoare se face din magazia de scule a centrului de prelucrare.

Exista doua tipuri de axe de coordonate A si C dupa care capul birotativ se deplaseaza prin comenzile date de operator. Axa A + si deplaseaza capul birotativ pe verticala iar axa C + si deplaseaza capul birotativ pe orizontala. Astfel cu ajutorul acestor deplasari, ale capului biroatativ, sa se poata realiza piese de o configuratie complexa.

6

1.3

Magazine de sculeMagazinul de scule este ansamblu n care sunt depozitate, codificat, toate sculele

necesare prelucrrii unei anumite piese. Principalele tipuri constructive de magazine de scule sunt redate n tabelul 2.1. Cele mai simple sunt magazinele de tip disc care pot fi: cu axa sculei nclinat, 0; turel (stelat), cnd = 0; disc, cnd = 90; avnd scule dispuse pe mai multe cercuri concentrice, numai pentru = 90; multietajat (supraetajat). La primele trei categorii de magazine de tip disc, dei, n principiu, au aceeai capacitate de nmagazinare, poziia sculei este dictat de poziia magazinului fa de planul de lucru al sculei ca i de cinematica i construcia mecanismului de transfer. Ultimele tipuri de magazine de tip disc asigur o capacitate mai mare de inmagazinare. Magazinele etajate pot avea etajele paralele sau cu dispunerea sculelor dup o elice. Turaia magazinelor de tip disc, din motive dinamice, nu poate depi 10 rot/min. Magazinele de sculele cu lan pot avea un numr mult mai mare de locauri. Pentru mrirea considerabil a numrului de scule, se pot concepe magazine cu lan de tip meandru. Locaurile sculelor sunt practicate n elemente prinse de lanul transportor. Pentru determinarea capacitii magazinelor de scule, se pot utiliza urmtoarele relaii: magazine de tip disc, N = D/p; magazine cu lan, ovale N = (D + 2L)/p,

7

n care: D este diametrul cercului purttor al centrelor sculelor; L distana dintre axele roilor de lan; p pasul de aezare a sculelor.

8

Aria, delimitat de linia purttoare a centrelor sculelor, este: S = D2/4 =N2p2/4, pentru magazine de tipul disc, i respectiv: S= D2/4 + LD = (N2p2 4L2)/4 = (2DNp D2)/4 pentru magazinul de tipul transportor cu lan, oval. Aceast arie, precum i greutatea i momentul de inerie al magazinului de scule, cresc parabolic cu capacitatea de nmagazinarea N, precum i pasul de aezare a sculelor p, care la rndul su depinde de gabaritul maxim al sculelor. Pentru o capacitate de nmagazinare N dat, suprafaa magazinului de tipul transportor cu lan este maxim dac diametrul roii de lan este: D = Np/ creia i corespunde distana dintre axe L = 0. Aadar, pentru o capacitate de nmagazinare dat, dintre diferitele variante de alegere a perechii de valori (D,L), cea care ocup suprafaa cea mai mare este a magazinului disc. Aceast constatare, alturat observaiei c, cinematic i constructiv, magazinul de tip transportor cu lan este mai complicat dect magazinul disc, explic utilizarea primului pentru capaciti de nmagazinare mari i foarte mari. Importana pentru magazinele de scule este aezarea acestora n raport pe planul de lucru al arborului principal. Planul de lucru al unui centru de prelucrare este difinit ca fiind planul ce conine suprafaa generat, n cazul frezrii (fig. 2.1) sau planul normal pe suprafaa generat (gurire, alezare). Planul normal pe direcia de scoaterea/introducerea a sculei din/n magazin este denumit planul magazinului de scule. Planul de lucru i planul magazinului pot avea diverse poziii n spaiu, determinate de parametrii, e, a i care reprezint: e distana dintre punctul de lucru i punctul de schimb; a distana dintre cele dou plane; unghiul de nclinare dintre cele dou plane, deosebindu-se urmtoarele situaii (fig. 2.1, b):

9

- cele dou plane coincid, punctele de lucru i de schimb la distana e (e; a = 0; = 0);

- cele dou plane sunt parale la distana a, punctele de lucru i de schimb fiind coaxiale (e = 0, a, =0); - planele sunt nclinate de unghiul , punctele de lucru i de schimb fiind coaxiale (e = 0, , a); - planele sunt nclinate de unghiul , punctele de lucru nu sunt coaxiale (e, a, ). Una din soluiile clasice folosite n construcia centrelor de prelucrare cu magazine scule de tipul disc dispuse radial este cea din fig. 2.2. Magazinul este cu axa discului vertical, arborele principal AP avnd axa orizontal. Micrile necesare schimbrii sculei S1 din arborele principal cu scula S2 din magazin sunt urmtoarele: - micarea de rotaie I a magazinului n jurul propriei axe, pentru a aduce scula dorit S2 n postul de schimb; - deplasarea axial II a minii mecanice M spre stnga, care realizeaz scoaterea celor dou scule din arborele principal, respectiv din magazin; - rotirea cu 180 (micarea III) a minii mecanice, n vederea inversrii poziiilor ocupate de sculele S1 i S2 ; - deplasarea axial a minii mecanice spre dreapta, n vederea introducerii sculelor S1, S2 n magazin, respectiv n arborele principal. Scula S1 poate fi introdus n magazin n locaul n care fusese ea iniial (ceea ce presupune o nou rotaie a magazinului n jurul propriei axe n timpul desfurrii ciclului descris mai sus) sau n locaul n care fusese introdus scula S2. Rezolvarea acestei probleme depinde de modul n care se face codificarea: pe scul sau pe locaul ei.

10

Lanurile cinematice ce realizeaz aceste micri sunt urmtoarele (fig. 2.3): - pentru rotirea magazinului de scule, se efectueaz mai inti deblocarea de ctre motorul hidraulic MH4 i apoi rotirea, prin lanul cinematic format de motorul electric ME i roile dinate cilindrice de pe arborii I, II, III, IV; turaia magazinului este: nm = n0(z1/z2) * (z3/z4) * (z5/z6) * (z7/z8), n care n0 reprezint turaia motorului electric;

- pentru deplasarea axial a minii mecanice M se folosete motorul hidraulic cu piston diferenial MH3; - rotaia minii mecanice n jurul propriei axe se realizeaz cu ajutorul unui motor hidraulic MH2 (nereprezentat) a crui tij cremalier Cr2 rotete pinionul z11 de pe axul

11

mnecii mecanice. Lungimea mare a pinionului z11 permite efectuarea cu unele suprapuneri a celor dou micri ale minii mecanice, n vederea reducerii timpului auxiliar achie la achie. Micarea de rotaie a arborelui principal se primete de la lanul cinematic principal, prin roata dinat z9. Deplasarea axial a tijei centrale 1 din arborele principal tubular, n vederea nurubrii ei n coada conic a sculei, se obine de la motorul hidraulic cu pistin simplu MH1 alimentat prin racordul rotatic 3; retragerea aceleiai tije se realizeaz cu arcurile cu disc 2. Micarea de rotaie a tijei 1 se obine de la un motor hidraulic (nereprezentat), a crui tij cremalier Cr1 angreneaz cu pinionul z10 de pe tija 1. Fiecare scul este prevzut cu un guler cilindric, n spatele cruia ptrund cte dou tije cremaliere (respectiv 4 i 6, pentru scula S2, 5 i 7, pentru scula S1 fig. 2.4), astfel ca deplasarea axial a minii mecanice s se realizeze mpreun cu cele dou scule. Lanul cinematic auxiliar, necesar apucrii celor dou scule n zona situat n spatele gulerului cilindric al acestora, este acionat de motorul hidraulic cu piston diferenial MH4.

12

Acesta deplaseaz simultan cremalierele simetrice Cr3, Cr4, care transmit micarea la cele patru tije cremaliere 4,5,6,7 astfel: tija cremaliera 4 Cr3 z12 z13 MH4 Cr4 z15 z16 tija cremalier 6 z17 tija cremalier 7 S1 z14 tija - cremalier S2

13

Prinderea sculei n magazin se realizeaz cu ajutorul unui clete (fig. 2.5) format din falca fix 1 i falca mobil 2, articulat n axul 3. Acionarea flcii fixe 2 se realizeaz cu ajutorul motorului hidraulic MH, al crui piston apas, prin intermediul unei role, pe falca mobil 2 a cletelui sculei adus prin rotirea magazinului n postul de schimb cu mna simpl. Revenirea flcii mobile a cletelui n poziia iniial se realizeaz de ctre arcul 5 i bolul 4. Aadar, funciile magazinului de scule blocare, deblocare, rotire sunt aceleai cu cele ale capului revolver; deosebirile constau n : - capacitatea mrit de nmagazinare; - rotirea magazinului nu se face pas cu pas, ca la capul revolver, ci cu un numr variabil de pai, i anume pn n momentul coincidenei codului sculei, citi pe band perforat, cu codul citit n magazin, pe coada sculei sau pe locaul acesteia. n fig. 2.6 este prezentat un magazin tip disc cu axele sculelor verticale. Interesant la acest magazin este mecanismul de antrenare: melcul 7 angreneaz direct cu cozile 2 ale locaurilor sculelor. Un magazin de scule tip disc multicircular, de mare capacitate, este prezentat n figura 2.7. Pe discul 1 sunt dispuse, la raze diferite i n poziii unghiulare diferite, locaurile 2 ale portsculelor PS. La raz mare, pe disc se afl suporii 3, sub form de prisme n V, pe care se face indexarea cu ajutorul fixatorului 5. Magazinul este montat pe o sanie, mpreun cu extractorul sculelor din locaurile lor. Sania se deplaseaz pe ghidaje, ctre arborele principal, n vederea efecturii schimbului. Un magazin de scule multietajat este prezentat n fig. 2.8, a. El este folosit n construcia unor centre de prelucrare prin strunjire. n principal, este constituit dintr-un tambur 1, care primete micarea de rotaie prin intermediul unei roi dinate 2.

14

Capacitatea de ncrcare a magazinului crete dac sculele sunt aezate tangenial (fig. 2.8, b); n acest caz, diametrul purttor al centrelor cercurilor de diametru maxim d al sculei este D0 = D + 2 l cos , n care l este lungimea ulei, cuprins ntre cercurile de diametre D, respectiv D0, astfel nct capacitatea de ncrcare este N = (HD0)/[p(d+a)]= [(D + 2l cos )/ (d+a)] * [(H/p)+1], H fiind nlimea, iat p . distana dintre dou etaje consecutive ale magazinului. Un magazin de mare capacitate pentru un centru de prelucrare prin strunjire este cel din fig. 2.9, la care tamburul 2 poart sculele dispuse n lungul unei elice. Rotirea tamburului 2 se realizeaz cu angrenajul melc roat melcat z1/z2; axul tubular canelat al roii melcate trimite micarea de rotaie axului 5, iar acesta tamburului cu scule 2. Pentru ca nlimea postului de schimb s fie una i aceeai pentru toate sculele dispuse pe elicea tamburului 2, pe tamburul interior fix 4 este realizat o elice cu acelai pas, n care ptrund rolele montate pe axele 6. n acest fel, micarea de rotaie a tamburului 2 este nsoit de micarea sa de translaie vertical, ceea ce face ca nlimea postului de schimb s rmn constant.

15

Dac pasul celor de

H dou

este elice, a

nlimea tamburului, iar p este capacitatea ncrcare

magazinului este: N = [D/(d +a)] * [H/p]. Magazinul de scule din fig.2.10 se remarc prin aceea c, n de scopul mririi a capacitii depozitare

sculelor, este echipat cu un disc rotativ 1 pe care se afl patru tambure cu scule 2. Pe periferia acestora sunt dispuse locauri n care se introduc bucele intermediare 4, n care se monteaz diversele scule cu coad conic. Tamburul 2 se introduce liber pe buca 3, aezndu-se pe gulerul din partea inferioar a acesteia. Rotirea tamburului 2 cu bucele intermediare portscule 3 se realizeaz prin intermediul mecanismului cu cruce de Malta, format din discul 5 i bolul 6, al crui bra este solidar cu axul 7 al tamburului. Micarea de rotaie a axului se transmite tamburului, astfel c acesta se va roti, aducnd scula urmtoare n postul de schimb, n care este preluat de mecanismul de transfer 8. Schimbarea tamburelor, n vederea rencrcrii lor, se realizeaz normal; timpul necesar rencrcrii tamburului cu scule, fiind suprapus cu timpul de achiere al centrului de prelucrare, se mbunteste considerabil coeficientul de utilizare a mainii. Dac se noteaz cu d diametrul maxim al sculei ce poate fi ncrcat n magazin, cu D diametrul cerculuui purttor al centrelor bucelor de pe tambur, u cu D0 diametrul cercului purttor al centrelor tamburelor de pe discul rotativ 1, capacitatea de ncrcare a unui tambur este: N1 = (D)/(d + a),

16

iar numrul tamburelor este: z = ( * D0)/(D + b); astfel nct capacitatea de ncrcare a magazinului de scule este: N = N 1z = [(D)/(d + a)]*[(D0)/(D + b)] 10 * (D * D0)[(d + a)*(D + b)].

n aceste relaii, a, b reprezint distanele: dintre dou scule de pe acelai tambur, respectiv dintre dou tambure vecine. Magazinul de scule al centrului de prelucrare MILWAUKEEMATIC 200, produs de firma KEARNEZ & IRECKER (fig. 2.11), dispus lateral, este de forma unui transportor cu lan, dreptunghiular, a crui capacitate de nmagazinare este: N = [2(A + B) + D]/(d + a), n care A, B reprezint distanele dintre axele roilor de lan ale transportorului, iar D diametrul acestor roi.

17

Mrimea capacitii de nmagazinare se poate obine prin mrimea corespunztoare a distanei pe orizontal dintre axele roilor de lan A. n acest fel se pot obine din magazinul de baz, cu capacitatea de 28 de scule, magazine derivate, a cror capacitate este de 40, respectiv 52 scule de diametru maxim 11 mm n fiecare loca. n magazin se pot depune i capete multiax de gurire i filetare. Un magazin de scule cu lan, de form dreptunghiular, este prezentat n fig. 2.12. Pe cadrul 1 sunt montate axele roilor de lan z5, z13, z14, z15, grupul dee antrenare a lanului n micare 2, mecanismul de indexare a lanului 3 i mecanismul de ntindere 4. Antrenarea lanului se face prin rotirea de lan z5 prin urmtorul lan cinematic (fig. 2.13): ME I z1/z2 II z3/z4 III z5. De la arborele III, micarea de rotaie se mai transmite: - ctre tamburul 5 de pe arvorele V, prin roile dinate z6, z7, z8 i z9; - ctre cama K de la arborele VII, prin roile dinate z10, z11, z12, z13. Limitatorii de curs din cutia cu limitatori 6 sunt acionai de opritori reglabili montai pe tamburul 5, acetia determinnd succesiunea sculelor care vor fi scoase din magazin. Limitatorul de curs LC1, acionat de cama K, d comandpentru indexarea magazinului adus n poziia dorit. Dac se noteaz cu: - p pasul liniar dintre dou scule de pe transportorul cu lan; - z numrul de pai peste care sare la o nou indexare; - D diametrul tamburului 5 cu opritori reglabili; - D5 diametrul roii de lan z5; - unghiul de pe tambur intre cei 2 opritori consecutivi, din laul cinematic rezult: nv = nIII * (z6/z7) * (z8/z9)

18

iar pe desfuratele lanului i tamburului: pz = D5 * nIII; D * nv = D/360, astfel c prin nlocuiri se obine: = p * z * (z6/z7) * (z8/z9) * [360/(D5)]. Indexarea transportului cu lan se realizeaz cu ajutorul motorului hidraulic MH1; tija pistonului acestuia (fig.2.14) ptrunde cu capul conic n golurile dintre dinii roii z13. Prinderea sculei n transportor se realizeaz cu ajutorul unei buce conice, asigurarea fcndu-se cu arcuri i bile. Firma CINCINATI MILACRON construiete centre de prelucrare CIM X Changer, la care arborele principal este orizontal. Magazinul de scule este dispus n partea superioar i, pentru capaciti mici de inmagazinare este de tip disc. La centrul de prelucrare CIM X Changer 720, pentru mrirea capacitii de inmagazinare a sculelor (fig. 2.15), se folosesc dou magazine MS 1 i MS2 (fig. 2.15,a) de tipul transportor cu lan. Mna mecanic 1 extrage alternativ sculele din cele dou magazine, n care scop motorul hidraulic MH basculeaz alternativ spre dreapta i spre stnga suportul celor dou magazine; n acest fel, n dreptul minii mecanice este adus succesiv postul de schimb al magazinului MS1 i postul de schimb al magazinului MS2 (fig. 2.15,b). O alt soluie de mrire a capacitii de nmagazinare, tot la centrul de prelucrare CIM X Changer 720, const n folosirea magazinului cu lan n meandru (fig. 2.16)

1.2. TRANSFERUL SCULELOR

19

Prin transferul sculelor se nelege totalitatea operaiilor executate de mecanismele auxiliare n vederea extragerii/introducerii sculei din/n magazin, a transportului acesteia de la magazin la axul principal sau invers i introducerii/scoaterii ei n/din alezajul axului principal. Poziia axelor sculelor din punctul de schimb din magazin i din arborele principal este definitorie pentru concepia i construcia sistemului de transfer. n general sunt mai simple

mecanismele sistemului de transfer la centrele de prelucrare la care sculele ce trebuie schimbate, ca cea din magazin i cea din arborele principal, au axele paralele. Dac magazinul de scule poate fi aezat astfel nct axa sculei s fie paralel cu cea a arborelui principal (fig. 2.17), atunci transferul sculei se poate face cu o mn mecanic simpl care are dou micri de translaie. n fig. 2.17, a este redat soluia de schimbare a schulelor la centrul de prelucrare 70a NC 15, care folosete dou magazine de tip disc i dou mini mecanice. Atunci cnd magazinul de scule tip revolver nu poate fi aezat cu axa paralel, el se poate aeza cu axa nclinat, astfel nct scula ajuns n poziia de schimb s aib axa paralel cu scula din axul principal (fig.2.17, b). Schimbarea sculei se poate face cu o mn mecanic dubl, avnd o micare de rotaie i una de translaie. Sunt dou cazuri cnd, din alte considerente, cele dou axe nu sunt paralele, ceea ce impune proiectarea unui sistem de transfer mai complicat, cu mai multe elemente. n fig. 2.17, c este redat un sistem de transfer folosit n cazul n care sculele ce trebuie schimbate au 20

axele perpendiculare, cu o mn mecanic dubl la care cei 2 cleti C 1 i C2 au i micri de translaie pentru a putea extrage sculele din locaurile lor. n cazul cel mai general, cnd drumul ce trebuie parcurs de scul ntre magazin i arborele principal este mai mare, mecanismele ce compun sistemul de transfer cuprind: - mna mecanic, numit i bra de schimbare a sculelor, prevzute cu sistem de apucare a sculei; - mecanismul de transfer, care realizeaz transportul ntre postul de schimb din magazin i arborele principal. n conceperea mecanismelor de transfer al sculei se urmrete, n principal reducerea timpului achie la achie.

1.2.1. Mini mecaniceMna extragerea sculei mecanic din asigur prinderea i

magazin/arborele

principal,

transportul ei de pe ntreg drumul dintre magazin i arborele pricipal sau numai pe o parte din acesta. Pentrua realiza funciile sale, n afara strngerii cozii sculei, mna mecanic execut micri de rotaie, de translaie ori combinate, fiind acionat de lanuri cinematice, hidraulice sau combinate. Minile mecanice pot fi clasificate dup numrul de scule pe care-l poart n mini mecanice simple i mini mecanice duble (tabelul 2.2.), iar dup tipul micrilor ce le execut, se disting mini mecanice cu micare de rotaie, de translaie, de rotaie i de translaie i mini mecanice cu o micare de rotaie i dou micri de translaie. Strngerea cozii sculei se face cu un clete, care poate avea o falc fix i una mobil, sau ambele flci mobile.

21

Cele dou brae ale minii mecanice duble pot fi acionate simultan sau succesiv (unul dependent de cellalt). n primul caz, extragerea celor dou scule se face simultan cu ambele brae, ceea ce nseamn c scula urmtoare atept terminarea prelucrrii cu scula precedent n postul de schimb. n cel de al doilea caz, extragerea celor dou scule se face succesiv, scula urmtoare terminarea prelucrrii n vecintatea arborelui principal; timpul de schimb achie la achie este mai scurt. Construcia minii mecanice M1 rezult din fig. 2.18, a i b. Rotirea sa n jurul propriei axe II se realizeaz cu motorul hidraulic MH1, pe a crui tij este danturat o cremalier ce angreneaz cu pionul z5. Deplasarea axial se realizeaz cu ajutorul motorului hidraulic cu piston diferenial MH2, al crui piston este fix iar cilindrul mobil. Dac este mrimea unghiului de rotire a minii mecanice simple, n grade, lungimea cursei pistonului motorului hidraulic MH2 este l= n mz 5 * , 2 180

care m, z5 reprezint modulul, respectiv numrul

de z5.

dini

ai

pinionului

Prinderea cozii conice 1 a sculei de ctre

22

mna simpl se realizeaz cu ajutorul unei buce conice 2 (fig. 2.18, c), deplasarea axial fiind mpiedicat de cele dou bile 3, mpinse radical fiecare de cte un arc 4. Prinderea sculei de ctre mna mecanic se realizeaz n zona profilat 5 a cozii sculei. Construcia minii duble rezult din fig. 2.19. Fiecare din cele dou brae de la captul minii M2 este dotat cu cte doi cleti 1, care apuc scula din zona notat cu 5 n figura precedent (fig. 2.18, c). nchiderea i deschiderea celor doi cleti se realizeaz cu ajutorul motoarelor hidraulice MH1, MH2 pe ale cror tije sunt danturate cremalierele duble Cr1, Cr2, care angreneaz fiecare cu cte dou pinioane z1, z2, respectiv z3 i z4. Deplasarea axial a minii duble se efectueaz cu ajutorul motorului hidraulic MH3, prin al crui piston sunt alimentate motoarele MH1 i MH2. Succesiunea fazelor ciclului de lucru este secvenial: la capetele curselor motoarelor hidraulice, limitatori de curs acioneaz asupra electro magneilor E i sertraelor distribuitoare SD, care comand accesul lichidului sub presiune spre motoarele hidraulice ce urmeaz s intre n aciune. La centrele de prelucrare, la care magazinul este montat pe ppua mobil, iar axa sculei n postul de schimb din magazin este perpendicular pe axa arborelui principal, cele dou brae ale minii mecanice pot fi acionate independent (fig. 2.20, a i b) sau simultan (fig. 2.21). Pe corpul 1 (fig. 2.20,a), care, n interior, poart toate mecanismele minii mecanice, sunt articulate braele 2, 3 n punctele4, 5. Micrile necesare desfurrii ciclului de lucru sunt urmtoarele: - micarea de rotaie II, efectuat de braul 2, pentru scoaterea sculei S1 din arborele principal AP; - micarea de rotaie III efectuat de braul 3, pentru scoaterea sculei S2 din magazinul de scule; - micarea de rotaie I, pe 180, necesar inversrii poziiei celor dou scule. Micrile de rotaie II, III ale braelor 2, 3 se efectueaz cu ajutorul motoarelor hidraulice rectilinii MH1, MH2, ale cror tije deplaseaz prin intermediul rolelor 6, 7, cremalierele Cr1, Cr2; acestea angreneaz cu sectoarele dinate z1, z2, producnd rotaia braelor 2, 3n jurul axelor 4, 5.

23

Micarea de rotaie I pe 180, se efectueaz cu ajutorul unui motor hidraulic cu palet oscilant MH3. Paleta oscilant 8, prins cu uruburi de rotorul 10, se rotete pe arborele central fix 9, unghiul de oscilaie fiind limitat de tamponul !!, prins cu uruburi de corpul fix 1. Succesiunea fazelor ciclului de lucru este urmtoarea: - n timpul desfurrii procesului de achiere cu scula S1, scula S2 este scoas din magazin prin acionarea motorului hidraulic MH2; - dup terminarea procesului de achiere de ctre scula S1, se deschide buca elastic din arborele principal iar acionarea motorului hidraulic MH1, scula S1 este scoas din arborele principal; - urmeaz rotirea cu 180 a ntregului ansamblu, n vederea schimbrii poziiilor ocupate de sculele S1 i S2; - noua scul S2 este introdus n arborele principal, printr-o micare de rotaie a braului 3, sub efectul hidraulic motorului MH1, iar prin nchiderea bucei elastice din arborele principal, scula S1 este strns n aceasta i poate ncepe secvena urmtoare prin achiere;

24

25

- scula S1 este depus n postul liber din magazin sub aciunea motorului hidraulic MH2; - braul 2 se retrage , permind rotirea magazinului pentru a aduce scula urmtoare n postul de schimb; - braul 2 revine, apuc sculele urmtoare i ateapt repetarea ciclului descris. Mna mecanic de la centrele de prelucrare CIM X Changer produse de firma CINCINNATI MILACRON sare un principiu funcional asemntor minii mecanice descris anterior. Cele dou brae 1, 2, acionate simultan (fig. 2.21) efectueaz urmtoarele micri necesare transferrii sculelor S1, S2 din magazinul de scule n arborele principal i invers: - rotaia n jurul axelor I, II, necesar prinderii i extragerii sculelor din locaurile lor; - rotaia comun n jurul axei III, pentru inversarea poziiei ocupate de cele dou scule. Micrile de rotaie n jurul axelor I, II se efectueaz sub aciunea motoarele hidraulice MH1, MH2 care deplaseaz cremalierele Cr3, Cr4 aflate n angrenare cu roile dinate z2, z3. Micarea de rotaie n jurul axei III este realizat de dou motoare hidraulice cu simpl aciune (cte unul pentru fiecare sens) ale cror tije cremaliere Cr 1, Cr2 rotesc pinionul z1, danturat dintr-o bucat cu axul III. n fiecare din cele dou brae este prevzut un clete mecanic pentru prinderea sculei: funcionarea acestuia rezult din fig. 2.22. Rotirea axului III de ctre roata dinat z3 duce la rotirea celor dou prghii 2, care strbat radial acest ax la extremitile sale . Acestea articulate n bo-urile IV cu tijele 3, transmit acestora o micare de translaie

26

vertical n sus: aceeai micare o efectueaz suportul 10, prins cu uruburi cu tijele 3, cele dou arcuri laterale 7 deschizndu-se. Dou plcue 4, similare fa de axa longitudinal a braului 1, sunt articulate prin dou boluri V cu suportul 10 i prin bolul VI cu prghia 5, care constituie falca mobil a cletelui de prindere a sculei. Falca fix a acestui clete este constituit din plcile fixe 6 i 11, cu care falca mobil este articulat cu ajutorul bolului VII. Falca mobil 5 are n partea de jos o proeminen toroidal 12, proeminene simetrice sunt practicate pe flcile fixe 6 i 11. n consecin, falca mobil se rotete fa de bolul VII, proeminena 12 ptrunde n canalul toroidal 9, practicat n gulerul sculei S2, n timp ce proeminenele plcilor 6 i 11 ptrund n canalul toridal simetric 8 din acelai guler, strngnd n acest mod scula. Roata dinat z3 continu s se roteasc, ceea ce are ca efect rotirea ntregului bra 1 n jurul axei III, fcndu-se astfel extragerea sculei din locaul arborelui principal. Mna mecanic din fig. 2.23, a este folosit pentru apucarea portsculelor cu coad prismatic PS, i scoaterea acestora din magazin. Prinderea portsculelor se face prin ptrunderea celor dou brae 1, 2 n canalele n V de pe cele dou fee opuse ale portsculei PS. Acionarea braelor 1, 2 se realizeaz cu motorul piston diferenial MH, pe a crui tij sunt articulate prghiile 3, 4; la rndul lor prghiile 3, 4 sunt articulate de braele 1, 2, care au posibilitatea s se roteasc n bolurile 5, 6 fixate n corpul 7. Cursa pistonului motorului hidraulic MH este limitat de urubul 8, asigurat mpotriva desfacerii de piulia 9.

27

Dac se noteaz cu A1OB1C1 poziia nchis a mecanismului de acionare a minii mecanice, i cu A2OB2C2 poziia lui deschis (fig.2.23, b), unghiul de oscilaie a prghiei 1 este sin = h/a, n care cursa h a punctului de apucare a portsculei trebuie s fie cu ctiva milimetri mai mare dect nlimea canalului V. Pe de alt parte, din proiecia pe vertical, d sin + b sin = b sin ; Fig .2,23 Cu ajutorul acestor relaii, se poate determina, din ecuaia de proiecie pe orizontal, cursa pistonului motorului hidraulic: d = C1C 2 = ( c cos + b cos ) ( c cos + b) = = c ( cos cos ) b(1 cos ). sin = sin +b sin d

1.2.2. Mecanisme de transferFrecvent, la proiectarea centrelor de prelucrare apare problema dificil a dispunerii magazinului de scule ct mai aproape de arborele principal al mainii, fr a ngreuna ns accesul sculei la piesa. Distanele mari dintre planul de extragere a sculelor din magazin i planul de introducere a acestora n arborele principal impun existena mecanismului de transfer. Acesta are rolul de a transfera (transporta) scula pe ntreg traseul dintre cele dou puncte, de schimb i de lucru, sau numai pe o parte a acestuia. Mecanismele de transfer pot fi cu micare de translaie sau cu micare de rotaie. Unul dintre cele mai complexe mecanisme de transfer este cel folosit la centrul de prelucrare prin strunjire, deschis n fig. 3.10. El este acionat de ctre (fig. 2.24): - cremaliera Cr, pentru deplasarea pe orizontal I; - motorul hidraulic MH2, cu piston diferenial, pentru deplasarea pe vertical II;

28

motorul MH3, a hidraulic crui tij

cremalier angreneaz cu pinionul z1, n vederea efecturii micrii de rotaie III n jurul unui ax vertical; - motorul hidraulic MH4, a crui tij cremalier angreneaz cu pinionul z2 (fig. 2.25), n vederea efecturii micrii de rotaie IV n jurul unui ax orizontal; - dou motoare hidraulice MH1, ale cror tije acioneaz fiecare cte doi cei 1, n vederea prinderii sau eliberrii cozii prismatice a portsculelor.

29

1.2.3. Locuri de ateptare a sculeiLocurile de ateptare a sculei, numite i locuri tampon sau locuri de schimb, sunt utilizate, n primul rnd, la sistemele complicate de schimbare a sculei, cu distana mare ntre planul de lucru i planul magazinului. Raiunea acestor locuri de ateptare este aceea a reducerii timpului auxiliar. Schimbarea sculei ntre locul de ateptare i arborele principal se face simplu, cu ajutorul minii mecanice duble, ntr-un timp minim, iar transferul sculei din magazinul la locul de ateptare este suprapus timpului de prelucrare cu scula anterioar. n fig. 2.26 este redat schema de principiu a sistemului de transfer i schimbare a sculei la centrul de prelucrare 5 C GSP (Frana). Mna mecanic simpl M1 printr-o micare de translaie i una de rotaie realizeaz transferul sculei ntre magazin i locul de ateptare LA. Schimbarea sculei n/din alezajul arborelui principal se realizeaz acu ajutorul minii mecanice M2, care execut o micare de translaie i una de rotaie.

30

1.3 SISTEME DE STRNGERE I BLOCARE A SCULELORSculele se monteaz n arborele principal sau n sania portsculelor cu ajutorul unui dispozitiv intermediar numit portscul. n primul caz, al montrii sculelor n arborele principal, dispozitivul intermediar se fixeaz pe o suprafa de revoluie, iar n cel de-al doilea caz, al montrii lor n sania portscule, suprafaa de fixare era prismatic. Fixarea i eliberarea sculei din arborele principal depinde de forma cozii dispozitivului intermediar care poate fi cilindric (fig. 2.27, a)sau conic (fig. 2.27, b). Pentru cozile cilindrice, fixarea n arborele pricipal se face cu ajutorul bucei elastice. n fig. 2.28, care reprezint o seciune schematic prin arborele principal i mecanismele sistemului de transfer, se poate vedea forma sculei S1 montat n portscula PS, n arborele principal cu ajutorul bucei elastice 1, care este strns datorit arcului 2. Pentru extragerea sculei S1, buca elastic se desface sub aciunea tijei pistonului hidraulic3. Scula S2 montat n magazinul MS se fixeaz printr-un opritor cu bil i arc, bila intrnd ntr-un canal al dispozitivului intermediar. n principiu, prinderea sculelor cu o coad conic se poate realiza cu buc elastic sau cu bile. n prinderii elastic, prin n cazul buc coada

portsculei PS (fig. 2.29, a) este nurubat o tij 3, prevzut cu un guler de care trage buca elastic 1 nchis, prin intermediul tijei 2, care se deplaseaz spre dreapta ca urmare a destinderii arcurilor disc 4. nchiderea bucei

31

elastice se realizeaz spre dreapta ca urmare a destinderii arcurilor disc 4. nchiderea bucei elastice se realizeaz datorit conicitii interioare din arborele principal. La deplasarea tijei 2 spre stnga (fig. 2.29, b), de obicei sub aciunea unui motor hidraulic, buca elastic se deschide, elibernd coada portsculei; tija central 2 mpinge scula spre stnga, astfel ca ea poate fi preluat de mecanismul de extracie al minii mecanice, care o deplaseaz spre magazin. n cazul prinderii cu bile (fig. 2.29,c), dup ce coada portsculei este introdus de mna mecanic n locaul din arborele principal AP, bilele 1 ptrund n spatele gulerului din tija 3, nurubat n coada portsculei. La deplasarea tijei centrale 2 spre dreapta sub efectul arcurilor disc 4 (fig. 2.29, d), ea trage axial n acest sens de portscul prin buca 6, n ale crei guri radiale sunt introduse bilele 1. La deplasarea tijei 2 spre stnga, sub aciunea unui motor hidraulic bilele ajung n zona conic i degajarea din captul din stnga al bucei 5 apoi bilele se deplaseaz radial ctre exterior, deblocnd coada postsculei; aceasta poate fi extras axial spre stnga de ctre mna mecanic a mecanismului de transfer. Un sistem de blocare a portsculei a portsculei cu coad conic PS n arborele principal 1 al unei maini de frezat este prezentat n fig. 2.30, n poziia Blocarea crei parte anterioar, portscul se n deblocat. realizeaz cu buca elastic 2, a contact cu buca 3, se nchide de deplasarea bucei elastice

32

spre stng, i se deschide la deplasarea acesteia spre dreapta, datorit conicitii interioare a bucei3. Deblocarea se produce la deplasarea tijei 10 spre dreapta. n prima faz este comprimat arcul interior 9, iar ulterior, dup ce captul tijei 11 ia contact cu discul 12, se deplaseaz spre dreapta buca 7. Aceasta datorit pistonului6, comprim arcul 8 care asigur readucerea subansamblului n poziia iniial i deplaseaz spre dreapta tija 5.

n acest fel, buca elastic 2 se deplaseaz spre dreapta, iar cepul conic 4 asigur deschiderea ei, n vederea eliberrii sculei. Continundu-i cusa spre dreapta, tamponul 15 lovete urubul 14 din coada conic a portsculei, mpingnd-o n afara arborelui principal. Fora necesar blocrii portsculei n arborele principal o realizeaz arcul 8. Un alt sistem de blocare a portsculei cu coad conic n arborele principal orizontal a unei maini de frezat este prezentat n fig. 2.31. Coada conic a portsculei PS este prins n locaul conic al arborelui principal 1 cu ajutorul bucei elastice 5, care se deplaseaz axial sub aciunea tijei 2 i anume: pentru blocarea cozii portsculei, spre stnga, datorit forei arcurilor disc 3, i spre dreapta, pentru deblocarea cozii portsculei, datorit pistonului motorului hidraulic MH. 33

Buca elastic (fig. 2.32), la dreapta spre stnga, se nchide, datorit suprafeelor conice b; cu suprafaa plan interioar a ea trage de gulerul urubului 6, realiznd blocarea. La deplasarea spre dreapta, buca elastic se deschide, elibernd gulerul urubului 6 (fig. 2.31), care, ulterior, lovit de partea frontal a tijei 7, mpinge portscula PS spre dreapta, realiznd scoaterea acesteia din arborele principal. Blocarea unei portscule cu coad conic n arborle principal orizontal rotativ i culisant este redat n fig. 2.33. Arborele de alezare 1 este montat culisant n arborele tubular pentru frezare 2, de la o main de alezat i frezat. Roata dinat z 1 asigur arborelui tubular 2 micarea principal de rotaie, care se transmite i arborelui 1 de alezare. Micarea de avans a arborelui de alezare se obine din micarea de rotatie primit de la roata dinat z2, i transformat n micare de translaie de mecanismul urub 4 piuli5; urubul se rotete, piulia avanseaz axial cu arborele.

34

Capitolul 2. TIPURI DE CENTRE DE PRELUCRAREPentru clasificarea centrelor de prelucrare se pot folosi mai multe criterii: a) dup operaia tehnologic realizat i tipul mainii unelte din care provin, se disting: prelucrare cu: magazin fix; magazin mobil (deplasabil). centre de prelucrare prin strunjire; centre de prelucrare prin gurire; centre de prelucrare prin gurire, frezare i alezare; centre de prelucrare combinate. centre de prelucrare cu arbore principal orizontal; centre de prelucrare cu arbore principal vertical. magazin de tip disc (cu axa orizontal, vertical sau nclinat); magazin de tip transportor cu lan (dreptunghiular sau oval).

b) dup poziia arborelui principal:

c) dup forma i tipul magazinului de scule, se disting centre de prelucrare cu:

d) dup gradul de mobilitate al suportului magazinului de scule, sunt centre de

e) dup poziia relativ a axei arborelui principal i axei magazinului se deosebesc centrele de prelucrare cu: axe paralele; axe perpendiculare axe nclinate n spaiu.

f) dup poziie de lucru fa de planul de schimb a sculei (v. cap.2) se ntlnesc centre de prelucrare la care cele dou plane:

35

coincid; sunt paralele; sunt nclinate. cu mn mecanic simpl; cu mn mecanic dubl; cu un complex de mini mecanice simple i duble; fr unitate de transfer; cu mini mecanice i mecanisme de transfer;

g) dup tipul unitii de transfer, exist centre de prelucrare:

h) dup numrul punctelor intermediare prin care trece scula n drumul de la magazin la arborele principal (locuri de ateptare), se disting centre de prelucrare: fr loc de ateptare; cu un loc de ateptare; cu dou locuri de ateptare. cu codificarea sculei; cu codificarea locaului sculei din magazin.

i) dup modul de identificare a sculei, sunt centre de prelucrare:

Centrele de prelucrare prin strunjire pot avea arborele principal orizontal (de tipul strung normal) sau vertical (de tipul strung carusel). Magazinul este, n general, fix, de tipul transportor cu lan la primele i respectiv de tip disc la celelalte. Sculele folosite pot fi cu coad conic sau prismatic. Centrele de prelucrare prin gurire pot avea arborele principal vertical (cele mai rspndite) sau orizontal. n cazul centrelor de prelucrare mici, mecanismul de transfer lipsete, arborele principal efectund micarea de avans fr a scoate scula din magazin. Coada sculei poate fi cilindric sau conic. Prinderea ei n arborele principal se realizeaz fie cu bile, fie cu buc elastic de strngere. Magazinul de scule este, n general, de tip disc, mrimea capacitii de nmagazinare fcndu-se folosind dou magazine de scule dispuse n plan orizontal simetric fa de arborele principal. Cele mai numeroase sunt centrele de prelucrare prin gurire, frezare i alezare care au la baz mainile de alezat i frezat.

36

Magazinele de scule folosite sunt deopotriv de tip disc sau cu lan, dispuse cu axele orizontal sau vertical. Centrele de prelucrare combinate, mai puin rspndite dect celelalte, au n structura lor dou trei tipuri de maini unelte, fiecare posednd magazin de scule i unitate de transfer. Existena unui mare numr de tipuri de centre de prelucrare face dificil gruparea lor riguroas, unul i acelai centru de prelucrare putndu-se regsi n diferite grupe precizate anterior. De aceea, n cele ce urmeaz, centrele de prelucrare vor fi grupate dup criteriul care ine seam de maina unealt care st la baza centrului de prelucrare.

2.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIREConstrucia de centre de prelucrare prin strunjire nu s-a extins pe msura produciei centrelor de prelucrare prin gurire, alezare i frezare, deoarece s-a constatat c pentru strunjire, rare sunt piesele care necesit mai mult de 16 20 scule diferite. n consecin, s-au dezvoltat strungurile normale cu comand numeric i 1-2 capete revolver, care permit prelucrarea acestui numr de scule. Totui un numr de firme constructoare au produs diferite centre de prelucrare prin strunjire, n a cror concepie de baz se disting strungurile normale i respectiv strungurile carusel cu comand numeric, echipate cu magazin de scule. La centrele de prelucrare provenite din strungurile normale, dac numrul de scule necesare nu este prea mare, magazinul de scule poate fi dispus pe crucior sau pe batiul strungului, n locul ppuii mobile; n acest caz, mecanismul de transfer se deplaseaz pe ghidajele batiului, ntre sania portcuit i magazinul de scule. Dac magazinul sculelor necesare este mare, magazinul de scule este dispus separat pe batiul mainii. La centrele de prelucrare provenite din strungurile carusel, magazinele de scule sunt montate pe traversa mobil; diferite soluii utilizate difer esenial numai dac pe suportul portcuit exist posibilitatea fixrii sculelor fixe sau rotative.

37

2.1.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIRE PROVENITE DIN STRUNGURI NORMALEa. Centre de prelucrare prin strunjire cu magazin de scule de tip disc. Centrele de prelucrare care au magazine de scule de tip disc prezint avantajul unor soluii simple din punct de vedere cinematic i constructiv, att pentru magazinul propriu zis, ca i pentru mecanismul de transfer ai sculelor. Ele au ns dezavantajul unui numr relativ mic de scule pe care-l pot nmagazina. Centrul de prelucrare prin strunjire DCN OERLICON (fig. 3.1) este prevzut cu un magazin de scule MS de tip disc, avnd 12 posturi, aezat n spatele batiului strungului, i o mn mecanic M cu micare de translaie, identificarea sculelor fcndu-se prin codificarea locaurilor magazinului. Ciclul de schimbare a sculelor, redat n fig. 3.2, comport urmtoarele faze: iniial; sania portscul SPS se deplaseaz ctre mna mecanic M, aducnd n faa deplasarea minii mecanice n sensul a, pe o distan determinat, astfel nct acesteia scula utilizat S1; scula S2 este adus n dreptul saniei portscul SPS, iar scula S1 ajunge n faa dispozitivului de blocare D, care n acest moment se ridic; sania portscul, SPS se retrage, dup ce a preluat scula S2 ce urmeaz n prelucrare, iar dispozitiv D coboar elibernd scula utilizat S1; dup terminarea prelucrrii unei suprafee, cruciorul strungului C se mna mecanic M se deplaseaz n sensul b, ctre magazinul de scule MS, deplaseaz n dreptul minii mecanice M; din care prinde i extrage scula S2, care urmeaz la prelucrare, dup care revine n poziia

38

deplasarea minii mecanice M n sensul b pentru aducerea sculei S1 n

magazinul de scule MS; n timpul fazelor de mai sus magazinul de scule MS s-a rotit pentru a aduce n dreptul minii mecanice locaul sculei folosite S1; mna mecanic M se retrage n poziia de ateptare, iar magazinul de scule MS se indexeaz pentru a aduce n dreptul minii mecanice scula care urmeaz la prelucrare. Centrul de prelucrare prin strunjire V 630 H. Harbeck provine dintr-un strung normal, cu un magazin de tip disc cu o capacitate de 8 scule i codificarea sculelor din magazin. Particular la acest centru de prelucrare este faptul c magazinul de scule i mna mecanic sunt montate pe cruciorul strungului

39

2.1.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIRE PROVENITE DIN STRUNGURI CARUSELn construcia strungurilor carusel magazinul de scule MS (fig. 3.13) este asamblat lateral pe traversa mobil; el efectueaz numai micarea de poziionare unghiular a portsculei dorite, aducnd-o n poziia necesar schimbului cu portscula PS fixat n suportul portsculei fixat n suportul portsculei SPS. Suportul portsculei este cel ce efectueaz naveta ntre poziia iniial final al portsculei folosite n procesul de achiere, i postul de schimb cu magazinul de scule.

Din aceast cauz, fa de schema general care caracterizeaz un centru de prelucrare, mecanismul de transfer lipsete. Construcia suportului portscul SPS difer de cea a strungurilor carusel clasice, din cauza necesitii de a realiza prinderea sculelor automatizat secvenial, cu ajutorul limitatorilor de curs. Magazinul de scule particip efectiv la preluarea sculei din suportul portcuit. 40

Fazele ciclului de schimbare a sculelor rezult din fig. 3.14. Dup terminrii prelucrrii (fig. 3.14, a) urmeaz rotirea sculei S1 cu 180 de ctre mecanismul de prindere i deplasarea ei, mpreun cu suportul portsculei SPS ctre magazinul de scule MS (fig. 3.14, b). Dup depunerea sculei S1 n locaul liber al magazinului, suportul portsculei se retrage, iar magazinul de scule se rotete (fig. 3.14, c) aducnd scula urmtoare S 2 n poziie de schimb. n continuare, suportul portcuit se aproprie din nou de magazin i preia scula S2 (fig. 3.14, d) cu care se retrage spre piesa de prelucrat (fig. 3.14, e) n vederea efecturii urmtoarei faze a procesului de achiere.

2.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GURIRE2.2.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GURIRE CU MAGAZIN DE SCULE DE TIP DISC

Centrele de prelucrare cu magazin de scule de tip disc permit soluii cinematice i constructive mai simple att pentru magazinul de scule ct i pentru mecanismul de transfer al sculelor. Considerentul simplitii cinematice i constructive a condus la fabricarea de centre de prelucrare prin gurire fr mecanism de transfer al sculelor. Asemenea soluii au adoptat unele firme constructoare de maini ca OLIVETTI, HLLER, FRITZ WERNER i altele. Particular acestor centre de prelucrare este faptul c prin rotirea magazinului de scule sunt aduse succesiv n poziie coaxial cu arborele principal locaurile portscule, realizndu-se att funcia de transfer ct cea minii mecanice. Din aceast categorie a centrelor de prelucrare, crora le lipsesc att mecanismul de transfer ct i mna mecanic, face parte din centrul de prelucrare BA 40/18 LB HLLER (fig. 3.15, a). El este dotat cu un magazin de scule cu 18 locauri codificate, avnd axa de rotaie paralel cu arborele principal. Schimbarea sculelor se face similar centrului de prelucrare AUCTOR CNS OLIVETTI, cu deosebirea ce transmitea motorului i a micrii de rotaie la scul se face prin

41

cuplajul frontal CF (fig. 3.15, b). Scula nu prsete magazinul de scule, fiecare loca fiind o pinol ce se deplaseaz n micare de avans. Pentru funcia de transfer a sculei unele firme constructoare de centre de prelucrare au conceput magazinul de scule cu o micare suplimentar: de rotaie, n jurul unui punct exterior, sau de translaie. Un exemplu l constituie cazul mainilor de gurit de dimensiuni mici, cu un montant

1 (fig. 3.16), la care greutatea magazinului de scule este redus. Magazinul MS se poate monta direct pe cutia de viteze i avansuri CVA, prin intermediul suportului 5, care poart toate mecanismele necesare efecturii micrilor magazinului [63]. Rotirea magazinului n jurul axei verticale VI, n vederea aducerii sculei dorite n poziie de schimb, se realizeaz de ctre motorul electric ME4 (fig. 3.17), prin intermediul roilor de curea D1, D2 i al curelei 12. Blocarea magazinului n poziia rotit se obine cu ajutorul motorului pneumatic liniar Mp2. Magazinul de scule, prin prghiile 3 i 4, este articulat fa de suportul 5 n axele II i III, formnd cu acestea un paralelogram care permite efectuarea unei micri plan paralele. Aceast micare o efectueaz motorul pneumatic rotativ Mpr, prin intermediul angrenajului cilindric z1, z2, sectorul dinat z2 avnd axa de rotaie n axa II a prghiei 4.

42

n urma efecturii acestei micri plan paralele, magazinul coboar, aducnd scula S1 care urmeaz s fie folosit n procesul de prelucrare, n axa arborelui principal AP. Fiecare portscul cu coad conic (fig. 3.18) este prevzut cu proeminenele 6, care servesc pentru antrenarea n micarea de rotaie, i gulerele cilindrice 7, 8 pentru aezarea portsculei n locaul din magazin. La coborrea pinolei 9 n micare de avans, alezajul conic al arborelui principal ptrunde pe coada conic a sculei; n primele momente dup realizarea acestui contact, bila 10 este apsat n jos, deformnd arcul constituit din foia de tabl 11. Dup prelucrarea sculei de ctre arborele principal, magazinul de scule se retrage n poziia iniial, superioar, se rotete pentru aducerea unei noi scule n poziie de schimb i ateapt terminarea lucrului cu scula aflat n achiere.

2.2.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GURIRE, CU MAGAZIN DE SCULE CU LANLa mainile de gurit de mici dimensiuni, la care greutatea magazinului nu este prea mare, construcia permite deplasarea sculei S1 din magazin, n micare de avans ctre piesa P, fr scoaterea sculei din magazin (fig. 3.34). n acest fel nu mai este necesar nici mecanismul de transfer i nici mna mecanic cu care scula se scoate din magazin i se introduce n arborele principal, ceea ce simplific substanial construcia [75]. Arborele principal (fig. 3.35) primete micarea de rotaie de la angrenajul conic z1/z2 i arborele tubular 4. Micarea de avans se obine de la motorul hidraulic MH2, al crui piston este solidar cu carcasa exterioar a rulmentului ce susine la partea superioar arborele principal.

43

44

45

Magazinul de scule are forma unui transportor cu lan fiind format din dou jumti 2 i 3, tensionate axial de arcurile 5, 5. Jumtatea inferioar 3 este fixat rigid pe carcasa arborelui principal, n timp ce jumtatea superioar 2 se poate deplasa pe vertical, simultan cu arborele principal, n limitele jocului dintre cele dou elemente. Pe cele dou jumti de magazin se deplaseaz, pe ci de rulare corespunztoare, rolele 6. Sculele sunt dispuse n magazin prin intermediul unor rulmeni radiali. La un moment dat, datorit motorului hidraulic MH2, arborele principal, n micarea de avans ia contact prin alezajul su cu coada conic a sculei. n continuare, arborele principal deplaseaz i scula n micarea de avans, astfel c, cu excepia jumtii inferioare 3, ntregul magazin coboar n micarea de avans, tensionnd arcurile 5 i 5. n cursa de ridicare, arborele principal prsete contactul cu coada conic a sculei i magazinul revine n poziia iniial. Rotirea sa, cu numrul de pai dorii, se obine cu ajutorul motorul hidraulic MH1, care acioneaz asupra gulerului 7 al portsculei. Centrul de prelucrare B.F. FRITZ WERNER (fig.3.36) este dotat cu un magazin de scule cu lan cu 30 locauri i un cap revolver portscule cu 6 locauri. Att magazinul de scule ct i capul revolver sunt montate pe ppua mobil PM, ceea ce permite schimbarea sculelor n timpul procesului de achiere (fig. 3.37). Pentru aducerea unei scule n capul revolver CR, sania de transfer S se deplaseaz ctre dreapta pn cnd mna mecanic M prinde scula ce urmeaz la schimb, iar prin deplasarea acesteia n sus, scula este extras din locaul magazinului. Mna mecanic, deplasat de sania S, i continu micarea spre dreapta pn cnd scula ajunge n dreptul capului revolver CR, moment n care coboar i aeaz scula n alezajul axului acestuia. Mna mecanic se ridic i se retrage astfel c, dup determinarea prelucrrii capul revolver astfel c, dup terminarea prelucrrii capul revolver se poate indexa, ncepnd prelucrarea cu o nou scul. n acest timp, mna mecanic M i sistemul de transfer cu sania S realizeaz transferul sculei folosite din capul revolver n magazin, parcurgnd invers fazele descrise mai sus. Dup depunerea sculei folosite n locaul magazinului, acesta se deplaseaz, aducnd o nou scul la schimb. Cu aceasta ciclul de schimbare a sculelor se reia. Sistemul de codificare este materializat pe scule.

46

2.3. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GURIRE, FREZARE I ALEZAREAceste centre de prelucrare sunt cele mai numeroase, fiind construite dup modelul mainilor de alezat i de frezat. Diversitatea de soluii este foarte mare. Magazinele de tip disc sau transportor cu lan, aezate n plan orizontal sunt dispuse, de regul, la partea superioar a montatului, n timp ce pentru capaciti mari de nmagazinare, pentru scule grele, se folosete magazinul de tip transportor cu lan, situat n plan vertical, fixat pe montantul mainii sau pe un suport propriu. n acest caz, drumul de la locaul de schimb din magazin la arborele principal devine lung, mna mecanic dubl nu-l poate strbate singur, fiind necesare i alte elemente i alte elemente pentru deplasarea sculei scoase din magazin. Apar n acest fel puncte intermediare pe traseul amintit, puncte n care se face transferul sculei de la un manipulator la altul. Suportul magazinului ca i al mecanismul de transfer, poate fi fix sau deplasabil. Distana dintre arborele principal i punctul de schimb din magazin poate fi constant sau variabil. Poziia punctului de schimb a arborelui principal Dac poate fi obligatorie sau indiferent. suportul mecanismului de transfer este fix, arborele principal trebuie sa se deplaseze n gol pn n punctul de acces la mecanismul de transfer, ceea ce face ca timpul de schimb achie la achie s creasc. Mrimea acestor curse n gol este variabil, dependent de poziia arborelui principal n zona de lucru, n timpul prelucrrii.

47

Dac magazinul de scule i mecanismul de transfer sunt plasate pe ppua mobil, sau se deplaseaz pe ghidaje proprii sincron cu ppua mobil, poziia relativ dintre punctul de schimb; mecanismul de transfer i arborele principal rmne invariabil. Schimbul se poate face n orice poziie a arborelui principal n care traiectoriile elementelor n micare nu intersecteaz piesa prelucrat.

2.3.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GURIRE, FREZARE I ALEZARE CU MAGAZIN DE SCULE DE TIP DISCPentru magazinele de scule de capacitate medie i greutate mare o soluie

clasic este aceea de a plasa magazinul cu axa orizontal (fig. 3.38), pe un suport propriu. Sculele au axa paralel arborelui principal, mecanismul de transfer fiind o mna mecanic cu bra dublu, braele fiind acionate independent. Mna mecanic se poate deplasa axial, paralel cu arborele principal, pentru introducerea i extragerea sculelor, i se poate roti cu 180, pentru inversarea poziiei sculelor. Magazinul de scule se poate deplasa i el, pe ghidaje proprii, pe direcia paralel arborelui principal, pentru a decala planul de rotire a sculelor fa de planul frontal care conine mna mecanic. O main de alezat i frezat echipat cu magazin de scule de tipul disc i dou mecanisme de transfer este prezentat n fig. 3.39.

48

Piesa P este aezat pe masa mainii, dispus prin intermediul sniilor 4 i 5 pe batiul 1; arborele principal AP este montat pe ppua 3, care se deplaseaz pe vertical ghidajele montantului 2. Greutile ppuii 3, care se deplaseaz pe vertical pe ghidajele montantului 2. Greutile ppuii 3 i ale magazinului de scule MS sunt echilibrate cu ajutorul motorului hidraulic MH1, de a crui tij sunt fixate capetele celor dou cabluri ce suspend ppua i respectiv magazinul [54]. Magazinul este de tip disc, mecanismul de transfer fiind format de mna mecanic simpl M1 i mna mecanic dubl M2. Mna mecanic M1 realizeaz scoaterea sculei din postul de schimb A din magazin, dup care se rotete pentru a aduce scula n postul intermediar B.

49

Mna mecanic M2 scoate simultan sculele din arborele principal i din mna mecanic M1, se rotete cu 180 pentru a inversa poziiile ocupate de cele dou scule, dup care se deplaseaz axial n sens invers, pentru a introduce scula urmtoare n arborele principal i scula folosit n mna simpl. n continuare, mna simpl se rotete n sens invers, din punctul intermediar B n punctul A, i se deplaseaz axial, depunnd sacula folosit n magazin. Mecanismul de echilibrare a greutii magazinului de scule MS i a ppuii arborelui principal PM(3) (fig.3.40) se compune din motorul hidraulic MH1, la a crui tij 2 sunt asamblate lanurile 3 i 4. Distanele acestora la axa tijei 2 sunt invers proporionale cu greutile celor dou subansambluri, astfel nct tija 2 s fie ncrcat numai prin fora axial rezultanta celor dou greuti nu i prin cuplu de ncovoiere. Blocarea ppuii PM dup reglarea poziiei sale se realizeaz cu motoarele hidraulice cu simplu efect MH9. Datorit faptului ca poziia relativ dintre arborele principal i magazinul de scule rmne neschimbat ca urmare a folosirii mecanismului de echilibrare timpul necesar schimbrii sculelor nu conine i timpul necesar deplasrii arborelui principal din poziia de prelucrare n poziia de schimb ca n cadrul altor centre de prelucrare. Schema bloc a comenzii acestui centru de prelucrare (fig. 3.41) funcioneaz astfel: informaiile codificate pe banda perforat 1 sunt critice de cititorul 2, decodificate de decodificatorul 3, care separ informaiile privind poziia saniei care vor fi prelucrate i transmise lanurilor cinematice de avans att n ceea ce privete direcia avansului ct i mrimea lui informaii de comand ale schimbrii sculelor i informaii privind efectuarea altor operaii auxiliare. Informaiile poziionare sunt numerice de n preselectate

dispozitivul 4 i transmise unitii de calcul 5. Mai departe, se face un schimb de informaii cu blocul 6 de control al deplasrilor pe cele trei axe X, Y, Z care primete informaiile de la traductorii de poziie TP de pe cele trei direcii.

50

2.4. CENTRE DE PRELUCRARE COMBINATECentrele de prelucrare combinate reunesc dou trei tipuri de maini unelte, asigurnd astfel mai multe posturi de lucru, mrind n acest fel productivitatea mainii. Fiecare post de lucru, adic fiecare main unealt, posed magazin de scule i mecanism de transfer propriu; la unele soluii magazinul este comun. n fig. 3.71 este redat centrul de prelucrare MT3A care posed dou posturi de lucru. Unul din posturi (fig. 3.71, a) care execut n principal operaii prin gurire, posed un magazin de tip disc cu 30 locauri, sculele fiind aezate cu axa nclinat. Capul revolver portscule CR (fig. 3.72, a) are n poziia de ncrcare axa paralel cu axa sculei din magazin. Magazinul MS se rotete aducnd n poziia de primire locaul liber al sculei care a fost la prelucrare. Mna mecanic executnd micri de translaii pe dou direcii perpendiculare extrage scula folosit din capul revolver i o introduce n locaul liber din magazin, dup care se retrage n poziie de ateptare. Magazinul se rotete aducnd o nou scul n poziia de schimb; mna mecanic, executnd micrile ntr-o succesiune invers fazei anterioare, introduce scula n axul capului revolver CR, dup care se retrage n poziie de ateptare. Capul revolver se indexeaz i ncepe prelucrarea cu noua scul. Al doilea post de lucru (fig. 3.71, b), destinat prelucrrilor prin gurire i frezare, este dotat cu un magazin tip disc cu 14 locauri i dou mini mecanice, una simpl M1 i alta dubl M2. Se poate vedea din fig. 3.72, b c mna mecanic M1 servete pentru extragerea sculei din magazin i aducerea ei, printr-o micare de rotaie de 90 n plan vertical, cu axa n poziie orizontal, astfel nct mna mecanic M2 executnd micri de rotaie i de translaie s poat face schimbul sculei n/din arborele principal.

51

La ambele magazine, identificarea sculei se face prin codificarea locaurilor magazinului. Aceeai firm BURKHARDT WEBER fabric centrul de prelucrare MC4 care are dou posturi de lucru, unul destinat prelucrrilor prin gurire i altul prelucrrilor prin frezare i gurire. Pentru un post este prevzut un magazin cu lan de 36 de locauri, iar pentru cel de al doilea post magazinul este de tip revolver cu 15 locauri (fig. 3.73). Identificarea sculelor, ambele posturi, se face prin locaurilor din magazin. pentru codificarea

52

Pentru piesele de tipul arbori, buce, carcase, (fig. 3.74, b) care necesit prelucrri

53

Arborele principal de strunjire poate efectua, n afara micrii principale de rotaie, o micare de avans vertical. Suportul turelei de gurire, i al arborelui principal de frezare, se poate deplasa pe cele dou direcii orizontale perpendiculare, i se poate roti pentru poziionare, n jurul axei sale verticale. Turela de gurire se poate roti cu 90, iar suportul arborelui principal de frezare se poate poziiona unghiular, prin rotire n jurul unei axe orizontale. n partea superioar a suportului turelei este plasat magazinul de scule de tip disc, cu sculele nclinate. Mecanismul de transfer, cu mna mecanic cu bra dublu, se poate deplasa axial i se poate roti cu 80.

Capitolul 3 CINEMATICA CENTRELOR DE PRELUCRARE

54

Calitatea de main unealt automat la care se mai adaug i funciunea de schimbare automat a sculelor, specific centrelor de prelucrare, influeneaz i cinematica mainii determinnd particulariti n concepia lanurilor cinematice generatoare i a celor auxiliare. Astfel, datorit faptului c pe centrele de prelucrare se folosesc mai multe procedee de achiere (gurire, frezare, strunjire etc.), pentru realizarea regimurilor de achiere optime n toate cazurile, mrimile de ieire din lanurile cinematice generatoare (principal i de avans) vor trebui s acopere o gam de valori foarte larg. Existena unor funciuni auxiliare noi a determinat prezena de lanuri cinematice auxiliare inexistente n structura altor maini unelte, cum ar fi: lanurile cinematice de acionare a magazinului de scule, de acionare a minii mecanice, de poziionare (indexare) a arborelui principal etc.

3.1. LANURI CINEMATICE GENERATOAREParticularitile n construcia lanurilor cinematice generatoare ale centrelor de prelucrare sunt generate de prezena comenzii numerice prin care se creeaz o independen a mainii fa de factorul subiectiv al operatorului uman. Dac la mainile unelte clasice o serie de erori sistematice (provocate de erorile cinematice ale elementelor din lanurilor cinematice sau erorile termice) sunt compensate de ctre operatorii ce le deservesc, n cazul centrelor de prelucrare aceste erori trebuie ndeprtate sau compensate fie prin alegerea adecvat a elementelor cinematice, fie prin soluii speciale. Din acest motiv, lanurile cinematice generatoare ale centrelor de prelucrare au n structur elemente cu un nalt grad de precizie cinematic i au o fiabilitate ridicat, conin puine elemente (lanuri cinematice ct mai scurte) i sunt dimensionate astfel nct s nu constituie surse de cldur sau surse de vibraii.

3.1.1. LANUL CINEMATIC PRINCIPALStructural, lanul cinematic principal este asemntor celorlalte maini unelte. O caracteristic, n cazul centrelor de prelucrare, o constituie gama mare a vitezelor de achiere, ca 55

urmare a folosirii sculelor de diverse tipuri i dimensiuni, a diversitii dimensiunilor suprafeelor prelucrate i a materialelor pieselor. Astfel, viteza principal de achiere variaz n limitele a 5m/min necesar la filetare, pn la 200 m/min n cazul frezrii cu freze cu dini armai din carburi metalice. Din acest motiv, turaiile arborelui principal, n cazul centrelor de prelucrare, variaz n domeniul 10 pan la 3000 rot/min, continuu sau n trepte. n ultimul caz, raia progresiei geometrice, de cele mai multe ori, este = 1,12, ceea ce corespunde unui numr mare de trepte de turaie. Acionarea lanului cinematic principal se face cu motoare cu putere relativ mari (7,5 36 kW) acoperitoare pentru regimuri de achiere cel mai defavorabil. Aceast dimensionare este neeconomic, deoarece centrul de prelucrare nu este solicitat tot timpul la puterea i cuplul maxim.

56

Analiza diferitelor soluii constructive i cinematice ale unor centre de prelucrare impune urmtoarele concluzii: aciunea lanului cinematic principal se realizeaz: cu motor electric asincron, cu ca mecanism de reglare al lanului cinematic principal, n afara reglrii prin motor de curent continuu sau cu motor hidraulic; motor (motor de curent continuu sau motor hidraulic), se folosete o cutie de viteze relativ simpl cu un numr de trepte mic; comutarea turaiilor, pentru a fi automatizat, se face cu mecanisme de tipul baladorilor hidraulici, cuplajelor hidraulice sau electromagnetice;

57

principale

lanurile sunt scurte,

cinematice conin puine

elemente iar arborele principal, pe ct posibil, este separat de motorul de acionare i celelalte mecanisme din lanul cinematic, pentru ca micarea de achiere s nu fie influenat de vibraiile i cldura pe care acestea le produc. Lanul cinematic principal al centrului de prelucrare RAPID 1 al firmei WOTAN este antrenat de un motor electric de curent alternativ de 9 kW (fig. 4.1). Cutia de viteze este prevzut cu 8 cuplaje electromagnetice, dintre care dou L i R selecteaz sensul de rotaie al arborelui principal, iar celelalte 6 permit reglarea turaiei. Pe arborele principal VI este montat un balador cu trei poziii: A, B, C, dintre care poziiile extreme servesc la nchiderea i deschiderea a dou cuplaje cu dini. n acest fel, la arborele principal se obin 18 turaii n progresie geometric cu raia = 1,25. Centrul de prelucrare prin strunjire EV630 02 (Ungaria) provine dintr-un strung paralel cu comand numeric, al crui cap revolver a fost nlocuit printr-un magazin de scule. Cutia de viteze (fig. 4.2) este complet separat de ppua fix. n ea se afl cuplaje electromagnetice STROMAG. Lanul cinematic principal (fig. 4.3) este acionat de un motor electric de curent alternativ de 22 kW, cuplul maximal la arborele principal fiind de 560 daNm.

58

n ppua fix se afl roile de schimb Av, Bv, pentru reglarea turaiei arborelui principal, balador B, acionat manual, cu care se obin dou domenii de turaii la arborele principal, precum i traductorul de filetare TF. Roile de schimb au numerele de dini: 33/66; 38/60; 44/55 i 49/49, ele putndu-se monta i n ordine invers. Avnd n vedere i cuplajele din cutia de viteze, se obin la arborele principal un numr de 25 de turaii. O construcie de lan cinematic principal acionat cu motor de curent continuu i reglat printr-o cutie de viteze cu baladori hidraulici este artat n fig. 4.4. Motorul de curent continuu 1, cu puterea de 15 kW acioneaz cutia de viteze prin intermediul unui angrenaj conic i a unui cuplaj hidromecanic. Cutia de viteze este format din dou trepte cu doi baladori 2 i 3, acionai hidraulic de ctre motoarele hidraulice 4 i 5, realiznd la arborele principal, antrenat n micarea de rotaie de ctre roata dinat 6, dou domenii de turaii cu variaie continu n interiorul lor. Primul domeniu 25 150 rot/min se realizeaz la cuplu constant, iar al doilea, de la 150 la 3150 rot/min la putere constant, aa cum rezult din fug. 4.5. O construcie principal asemntoare este folosit i n cazul centrului de prelucrare EGO MC al firmei MANDELLI. Cutia de viteze (fig. 4.6), acionat de motorul de curent continuu M, cu o putere de 13 kW, are n construcie un balador cu dou poziii acionat hidraulic. Turaiile arborelui principal sunt cuprinse n limitele 10 la 2 000 rot/min, cu variaie continu la cuplu, respectiv putere constant. Firma MAX MLLER construiete lanurile cinematice principale ale centrelor de prelucrare prin strunjire din seria MD n dou variante: cu motor trifazat de curent alternativ cu

59

cutie

de cu

viteze motor

cu de

cuplaje curent

electromagnetice (fig. 4.7, a) sau cu acionare continuu cu o cutie de viteze cu doi baladori acionai hidraulic (fig. 4.7, b). n prima variant (v. fig. 4.7, a), puterea motorului de antrenare pentru dou tipodimensiuni MD 10 i MD 20 este de 20 kW, iar pentru MD 30 de 30 kW. Turaiile arborelui principal, aflate n serie geometric cu raia = 1,4, sunt un numr de 11, n limitele 31,5 1 000 rot/min, 45 1 400 rot/min sau 63 2 000 rot/min. Construcia din fig. 4.7, b folosete un motor de curent continuu cu puterea cuprins ntre 25 i 63 kW i o cutie de viteze cu doi baladori hidraulici asigurnd un raport de reglare a turaiilor de 200. Turaiile la arborele principal au valori cuprinse n limitele 10 2 000 rot/min, 14 2 800 rot/min, sau 5 1 000 rot/min.

Seciunea desfurata cutiei redat n fig. 4.8. Lanul principal al cinematic centrele de viteze

prin este

de

60

prelucrare JIDIC H5B, sau H6B ale firmei MITSUI SEIKI, este reglat prin varierea turaiei motorului de acionare cu curent continuu M de 5,5 kW, respectiv 7,5 kW (fig. 4.9) i prin intermediul cutiei de viteze cu dou trepte, care conine dou cuplaje electromagnetice 1 i 2. Turaiile arborelui principal 3, cu variaie continu, sunt cuprinse ntre 18 i 2 500 rot/min. Indexarea arborelui principal se realizeaz cu buca 4 i mecanismul de indexare 5. Strngerea bucei elastice care prinde coada sculei este obinut cu arcurile disc 6, iar eliberarea ei cu motorul hidraulic 7. Lanul cinematic principal al centrului de prelucrare HORIZON 3 (fig. 4.10) al firmei OLIVETTI se caracterizeaz prin folosirea unui motor hidraulic rotativ cu pistonae axiale 1, cuplajul 2 i o cutie de viteze cu un balador acionat hidraulic cu dou poziii, format din roile dinate 4 i 4, n angrenare cu roile 3 respectiv 7. Acionarea baladorului o realizeaz motorul hidraulic 5. Indexarea arborelui principal 6 se obine cu mecanismul de indexare 8, iar acionarea bucei elastice 10 cu motorul hidraulic 9. Variaia turaiei se face prin variaia debitului de ulei al motorului hidraulic 1 cu excentricitate fix (variaie primar). Raportul de reglare a turaiilor este 50, ele gsindu-se n limitele 40 2 000 rot/min pn la 70 3 500 rot/min.

61

62

3.1.2. LANUL CINEMATIC DE AVANSn cazul centrelor de prelucrare lanul cinematic de avans are, n general, o structur identic cu a celor de la mainile unelte obinuite. Unele deosebiri conceptuale i constructive sunt urmare a faptului c, n cazul de fa lanul cinematic de avans mai realizeaz i alte funcii: de poziionare pentru centrele de prelucrare care lucreaz punct cu punct, i de conturare, cnd deplasrile se fac cu viteze continuu variabile, coordonate ntre ele dup o lege stabilit. Aceste funcii suplimentare pe care le ndeplinete lanul cinematic de avans n influeneaz structural. Astfel, poziionarea trebuie fcut cu o anumit precizie n condiiile unei viteze maxime de deplasare a organului acionat n scopul obinerii productivitii maxime. Viteza de deplasare a organului acionat, ineria acestuia, variaia forelor de frecare n cuplurile cinematice, influeneaz precizia lui de poziionare. Din acest motiv, n cazul realizrii vitezelor de avans n trepte, poziionarea se face cu o vitez intermediar, a crei valoare este media geometric a vitezelor maxim i minim (fig.4.11, a). n multe cazuri se folosesc mecanismele separate de lanul cinematic de avans destinate realizrii doar a vitezelor de poziionare, realizndu-se astfel lanuri cinematice auxiliare. Pentru lanurile cinematice de avans, la care mrimea de ieire variaz continuu, poziionarea se face de asemenea cu trecerea continu de la valoarea maxim la zero a vitezei de poziionare (fig. 4.11, b). Cea de-a doua funcie, conturarea, necesit viteze de avans continuu variabile, corelate teoretice. Datorit acestor particulariti cinematice ct i a faptului c pentru acionare se folosesc motoare cu variaie continu a turaiei (avnd raport de reglare foarte mare 6 000- 10 000), lanurile cinematice de avans ale centrelor de prelucrare au o structur simpl, cutia de avansuri, de regul, fiind eliminat din componena lor. Deci, n structura lanului cinematice de avans intr motorul de acionare cu variaie continu a turaie, un mecanism cu rapoarte fixe de transfer, de tipul unui reductor, iar ca ultim mecanism se folosete urub piuli cu bile. ntre ele, impuse de realizarea traiectoriilor reale ct mai apropiate de cele

63

Acionarea lanurilor cinematice de avans se poate face n urmtoarele moduri: electric, electrohidraulic sau hidraulic. Acionarea electric a lanurilor cinematice de avans folosete n exclusivitate motoare de curent continuu n diferite variante constructive: cu moment de inerie redus cu ntrefier axial, iar n ultima vreme motorul cu turaie redus cu magnei permaneni. ntre urubul conductor (cu bile) i motorul electric de acionare se folosete o transmisie cu roi dinate i mai rar, curele dinate. La centru de prelucrare prin strunjire MAX MLLER, motorul de curent continuu 1, comandat prin tiristori, acioneaz urubul conductor cu bile 2, prin intermediul reductorului cu roi dinate 5 (fig. 4.12). Turaia motorului este msurat cu ajutorul tahogeneratorului 3, pe axul urubului conductor gsindu-se captorul de poziie (rezolver) 4. Acest sistem asigur realizarea unor viteze de avans continue n limitele 0 3 000 mm/min, i o vitez de apropiere i retragere rapid de 10 m/min. O construcie asemntoare, ce aparine centrului de prelucrare TS600 GRAFENSTADEN (FIG. 4.13), folosete un reductor 3 cu curele dinate, antrenat de motorul electric de curent continuu 1.

i la aceast construcie pe axul urubului cu bile se gsete captorul de poziie 2.

64

Asemenea construcii cu motoare de curent continuu comandate prin tiristori folosesc majoritatea firmelor constructoare de centre de prelucrare: CINCINNATI, WOTAN, OLIVETTI AUCTOR, etc. n fig. 4.14, a este redat o parte a lanului cinematic de avans i de poziionare de la centrele de prelucrare CINCINNATI din seria 10H i 10HC, acionat printr-un motor de curent continuu prin tiristori. Viteza de avans este reglat continuu n limitele 12 . 9 900 mm/min, iar viteza de deplasare rapid este de 10m/min cu accelerri i decelerri corespunztoare diagramei din fig. 4.14, b.

Precizia de poziionare pentru o curs de 600 mm este meninut ntr-un domeniu de 0,025 mm cu o repetabilitate pentru fiecare din cele trei axe de 0,025 mm, n cazul controlului prin revolver montat direct pe axul motorului electric de curent continuu. Se mbuntete precizia de poziionare i de repetabilitate la valori de 0,01 mm, n cazul folosirii riglelor de control Inductosyn.

65

Un alt mod de acionare electric a lanului cinematic de avans folosete motorul cu un moment de inerie redus, cunoscut sub numele MINERTIA, executat de firma BROWN BOVERI dup o licen japonez. O alt categorie de motoare electrice de curent continuu o constituie cele cu ntrefier axial, cunoscute sub numele de motoare AXEM, Sunt cunoscute i sub numele de motoare plate deoarece au rotorul sub forma unui disc de greutate foarte mic, ceea ce face ca constanta de timp s fie foarte mic, de ordinul a 35 m/s. Raportul de reglare a turaiilor este n medie 3 000. Un astfel de motor acioneaz lanul cinematic de avans la centrul de prelucrare 5B GSP. Acionarea electrohidraulic folosete un motor pas cu pas electrohidraulic care reprezint de fapt un amplificator hidrostatic de cuplu; acesta are avantajul folosirii unui motor electric pas cu pas de cuplu mic, cu un gabarit corespunztor, cunoscut fiind c, gabaritul acestora crete foarte mult cu creterea cuplului. n categoria acestora intr motoarele electrohidraulice pas cu pas cu distribuitor liniar sau cu distribuitor rotativ. Din prima categorie fac parte motoarele electrohidraulice pas cu pas de construcie SIEMENS i FUJITSU iar n cea de a doua remarcndu-se motoarele de construcie FOREST (NUMADYN) sau DANFOSS. Principal, toate aceste construcii sunt formate dintr-un motor electric pas cu pas de putere mic, iar amplificatorul hidraulic este format din distribuitor volumetric n diferite variante constructive (liniare sau rotative) i din motorul hidraulic rotativ, de asemenea, n diferite variante (cu pistonae axiale sau radiale). n fig. 4.1, a este redat acionarea lanului cinematic de avans de la centrul de prelucrare JIDIC H5B al firmei MITSUI SEIKI, iar n fig. 4.15, b este redat schema cinematic a acestuia. Acionarea este fcut cu un motor electrohidraulic pas cu pas 1, care antreneaz urubul cu bile 3 prin intermediul reductorului 2. De remarcat construcia roilor dinate din reductor, cu posibilitatea de eliminare a jocurilor dintre flancuri. Ca i n cazul altor construcii de la alte centre de prelucrare, este prevzut posibilitatea de acionare manual a lanului cinematic de avans. Performanele acestei

66

construcii sunt: viteza de avans cuprins ntre limitele 2 pn la 1 782 mm/min, vitez de deplasare rapid 5m/min. O alt construcie asemntoare este cea din fig. 4.16, folosit la centrul de prelucrare YASDA YMC 180 care utilizeaz un motor electrohidraulic pas cu pas tip FUJITSU. n fig. 4.17 este artat lanul cinematic de avans acionat cu un motor electrohidraulic pas cu pas de tip NUMADYN de la centrele de prelucrare FOREST. Spre deosebire de celelalte construcii din aceeai familie, la aceasta lipsete reductorul, urubul conductor cu bile 2 fiind montat direct pe axul motorului de acionare 1, realiznd viteze de avans de la 5 pn la 2 000 m/min. Acionarea hidraulic folosit relativ rar pentru lanurile cinematice de avans i de deplasare rapid utilizeaz motoare hidraulice de tip volumetric cu palete sau cu pistonae (radiale sau axiale), de construcie special. O astfel de soluie este folosit la centrele de prelucrare HORIZON ale firmei OLIVETTI (fig. 4.18), la care lanul cinematic de avans este compus din motorul de acionare 1, reductorul 2, urubul cu bile 3. Similar este deplasarea saniei 4 pe direcie perpendicular fa de mecanismele 5. Motorul hidraulic are o construcie special (fig. 4.19): este format din rotorul 1 cu patru palete 2 i din patru axe rotative 3, care folosesc ca distribuitoare volumetrice mprind cercul n patru camere, dou cte dou, diametral opuse, aflate sub presiune. Cele patru axe urubul 3. Blocarea se realizeaz cu

67

distribuitoare sunt rotite ctre rotorul 1 prin intermediul angrenajului 4 cu raportul 2/1. Cele patru palete ale rotorului etaneaz rotorul n interiorul cilindrului. Uleiul sub presiune ntr n distribuitor prin dou orificii 5 diametrale, rotind motorul n sensul sgeii. Lichidul din motor este refulat prin celelalte orificii. Pe fiecare ax 3 sunt practicate canale semicirculare necesare circulaiei uleiului din camerele de admisie sau refulate n camerele active ale motorului, canale care se nchid sau se deschid succesiv prin rotirea axelor, datorit angrenajelor 4. Dup o rotire cu jumtate de cerc, canalele 5 i schimb funcia, n felul acesta asigurnd continuitatea rotirii n sensul sgeii.

68

Micarea de rotaie primit de la motorul hidraulic este transmis la urubul conductor cu bile (cu pasul de 10mm) prin intermediul unui reductor cu un angrenaj cilindric cu raportul de transmisie ,5. Cu ajutorul acestui lan cinematic sunt asigurate viteze de avans continuu de la 0,1 pn la 2 400 mm/min i o vitez de deplasare rapid de 5 m/min. Controlul deplasrilor se face cu ajutorul riglelor Inductosyn (sistem analogic absolut). Din cele artate referitor la lanul cinematic de avans, se pot evidenia cteva aspecte mai importante asupra acionrii: cele mai rspndite sisteme de acionare sunt cele cu motoare electrice de utilizarea motoarelor de curent continuu de construcie clasic cu rotor avnd curent continuu, utilizarea sistemelor pur hidraulice cunoscnd o rspndire mai restrns; moment de inerie mic, cu toate avantajele ce rezult din realizarea unor timpi mici de accelerare sau decelerare, precum i a posibilitilor de suprancrcare de scurt durat, impune introducerea unui reductor ntre axul su i urubul conductor datorit turaiilor relativ mari la care acesta funcioneaz stabil; utilizarea motoarelor de curent continuu cu rotor disc i ntrefier axial (motoare AXEM) are avantajul realizrii unor constante de timp foarte bune, dar are avantajul folosirii reductorului de turaii, precum i capacitate de suprancrcare mult mai redus n comparaie cu primele; utilizarea motoarelor cu rotare cu momente de inerie mic are dezavantajul utilizarea motoarelor de curent continuu cu magnei permaneni nltur toate unui slab acordaj dinamic cu celelalte elemente ale lanului cinematic de avans; dezavantajele enunate mai sus: funcionnd la turaie joas nu necesit introducerea reductorului de turaii, ceea ce simplific foarte mult construcia lanului cinematic de avans. Mai mult, aceast soluie permite cuplarea direct pe arborele motorului a traductorului de

69

deplasare rotativ care simplific construcia mainii. Din aceste motive, folosirea motoarelor de curent continuu cu magnei permaneni tinde s elimine complet celelalte soluii; utilizarea motoarelor electrice pas cu pas (pentru cupluri mici) sau a amplificatoarelor hidrostatice de cuplu (motoare electrohidraulice pas cu pas pentru cupluri mari) elimin folosirea traductoarelor pentru msurarea poziiei, deoarece permit avansuri n incremente de distan foarte mici, iar n cazul unor maini unelte de inalt precizie recurge, totui, la folosirea traductoarelor de deplasare care reduce din avantajele soluiei.

70

3.2. LANURI CINEMATICE AUXILIARE3.2.1. LANUL CINEMATIC DE TRANSFER AL SCULELORAcesta are funcia de acionare a magazinului cu scule achietoare. Caracteristicile cinematice pe care trebuie s le posede acest lan cinematic de deservire in seama de urmtorii factori: viteza de deplasare a sculelor trebuie s fie cat mai mare posibil, de ea precizia de aducere a sculelor n poziia de schimbare depinde de constana depinznd timpul de schimbare a sculelor; vitezelor de deplasare a acestora. Prin urmarea, mrimea de ieire din acest lan cinematic, adic viteza de deplasare a sculelor n magazinul de scule, trebuie s fie ct mai mare (impus de productivitate i limitat de forele de inerie i de rezisten mecanic a elementelor) avnd un grad de constan impus de funcia de indexare i oprire. Relativ puin influenat de construcia i tipul magazinului de scule, lanul cinematic de acionare a acestuia apare sub dou variante constructive, ultima fiind mult mai rspndit dect prima: lanul cinematic mecanic; lanul cinematic hidromecanic.

Folosirea larg a celei de-a doua variante are avantajul unei automatizri simple, precizie i fiabilitate ridicate. Lanul cinematic de transfer al sculelor de natur mecanic folosete un motor electric (n general de curent continuu) i un reductor. Antrenarea magazinului de scule de la centrul de prelucrare VF 2TC FOREST (fig. 4.20 a i b), tip disc, cu ax vertical cu 30 de scule, este fcut de motorul de curent continuu M cu o putere de 0,5 kW, prin intermediul reductorului cu dou trepte z1/z2 i z3/z4. Identificarea sculelor i comanda de oprire i indexare a magazinului se face cu ajutorul unui detector de proximitate care numr n ordine posturile din magazin fa de originea ce corespunde locaului nr. 1.

71

Magazinul se rotete ntr-un singur sens i este oprit la poziia necesar schimbrii sculei atunci cnd numrul sesizat al postului corespunde numrului solicitat. O alt construcie, a crei schem cinematic este reprezentat n fig. 4.21, corespunde lanului cinematic de antrenare a magazinului de scule cu lan de la centrul de prelucrare MC SCHARMANN. Magazinul are 35 de locauri pentru scule dispuse pe un lan cu 35 de zale i este antrenat de motorul de curent continuu M cu o putere de 4,2 kW i o turaie n0 =2 500 rot/min, prin intermediul unui reductor cu cinci rapoarte, primul raport fiind realizat printr-un mecanism de curele. Sculele sunt codificate pe cozile lor, iar identificarea se face cu dou perechi de cititori. Cnd scula cutat trece prin dreptul primei perechi de cititori, se micoreaz viteza de deplasare, iar n momentul cnd ajunge la cea de-a doua pereche (aflat n dreptul poziiei de schimbare a sculei), motorul electric este oprit i se face frnarea i blocarea cu frna hidraulic F. Printre puinele centre de prelucrare care folosesc lan cinematic de transfer al sculelor de natur mecanic este strungul MAX MLLER (FIG. 4.22) la care magazinul de scule cu lan, cu 13 posturi, este antrenat de un motor electric i un reductor cu melc roat melcat. Lanurile cinematice de transfer al sculelor de natur mecanic se mai ntlnesc i la centrele de prelucrare WOTAN RAPID i HMC IKEHAI. Lanul cinematic transfer al sculelor de natur de

72

hidromecanic folosete pentru acionare un motor hidraulic liniar sau rotativ i un reductor transformator de micare, de natur mecanic. O astfel de construcie, schematic reprezentat n fig. 4.23, a, aparine centrului de prelucrare BD H al firmei HITACHI SGIKI (fig. 4.23, b). Magazinul de scule disc cu ax vertical cu 15 scule este antrenat de motorul hidraulic liniar MH prin intermediul unui mecanism pinion cremalier i a unui angrenaj z1/z2. Sculele fiind montate n ordinea de lucru, selectarea lor i indexarea magazinului se face secvenial (pas cu pas). Magazinul de scule disc (fig. 4.24) al centrului de prelucrare 3 FOREST are n componena lanului cinematic un motor hidraulic rotativ i un reductor mecanic. Aceste lanuri cinematice auxiliare trebuie s aib i posibilitatea comenzii i acionrii manuale independente de celelalte comenzi i lanurile cinematice, funciunii necesare operaiilor de verificare a sculelor, verificare a montrii lor sau chiar de schimbare individual a lor n vederea reascuirii lor sau n cazuri accidentale posibilitatea de efectuare a acestor funciuni este indispensabil magazinelor de scule cu gabarite mari (tip lan) sau la acelea la care accesul se face greu.

3.2.2. LANTUL CINEMATIC DE SCHIMBARE A SCULELORAcest lan asigur funciunea de acionare a minii mecanice (operatorului). Acest lan cinematic, n exclusivitate, este de natur hidromecanic. Acionarea folosete motoare hidraulice liniare sau rotative, precum i combinaii de acestea (sub diverse variante constructive) i un reductor transformator de natur mecanic. Aceast structur este proprie tuturor centrelor de prelucrare, indiferent de numrul minilor mecanice, complexitatea i cinematica ciclului de lucru a acestora diferind de la un caz la altul. O caracteristic funcional a acestor lanuri cinematice o constituie timpul n care se produce nlocuirea sculei cu o scul nou i renceperea ciclului de prelucrare, care constituie elementul de baz al mrimii cunoscute sub denumirea de achie la achie. Acest timp depinde de cinematica i ciclul de lucru al minii mecanice, de la vitezele cu care se produc aceste micri i variaz n li