Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice

Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
STRUNJIREA PE MASINI UNELTE CU COMANDA NUMERICA

STRUNJIREA PE MASINI UNELTE CU COMANDA NUMERICA

STRUNJIREA PE MASINI UNELTE CU COMANDA NUMERICA

Miscarile necesare prelucrarii prin strunjire

Generalitati

Strunjirea (fig. 1) este procedeul de prelucrare prin aschiere, care se realizeaza prin combinarea miscarii principale de rotatie, executata de regula de semifabricat, cu miscarea de avans - rectilinie - executata de scula.

Cele doua miscari se desfasoara simultan, miscarea de aschiere pentru un punct de pe taisul sculei, fiind o miscare elicoidala sau spirala, dupa cum miscarea de avans are loc in lungul axei semifabricatului sau este perpendiculara pe aceasta.

Operatia de strunjire se desfasoara, ca si rabotarea si mortezarea, cu scule cu o singura muchie aschiietoare principala, procesul de aschiere desfasurandu-se continuu. Pe strungurile echipate cu dispozitive adecvate se pot realiza si miscari de avans curbilinii, lucru ce conduce la largirea considerabila a posibilitatilor tehnologice ale acestor masini.

Prin strunjire se pot obtine suprafete plane, de rotatie, elicoidale, spirale, elicoide spirale sau chiar suprafete poligonale. Pe langa aceasta procedeul de prelucrare este concretizat si printr-o mare productivitate, ceea ce a facut ca procedeul sa capete o larga raspandire. Mai mult, precizia de prelucrare este suficient de ridicata, astfel incat, pentru multe situatii strunjirea poate constitui operatia finala de prelucrare.

Sculele de strunjit sunt in general scule simple, cu o geometrie usor de realizat. si, in consecinta, usor de exploatat.

Generarea suprafetelor prin strunjire

Cazul cel mai obisnuit de generare a suprafetelor prin strunjire este acela in care, directoarea, circulara sau elicoidala, este obtinuta pe cale cinematica, ca traiectorie a unui punct. In cazuri deosebite, cu echipamente speciale, directoarea poate capata si alte forme. in conditiile in care aceasta este o directoare programata.

Generatoarea, la prelucrarea prin strunjire, poate fi realizata prin toate procedeele cunoscute: ca traiectorie a unui punct, ca infasuratoare a unei curbe materializate, prin materializare de catre muchia de aschiere a sculei sau ca generatoare programata.

a) Generarea suprafetelor prin metoda generatoarei materializate.

In figurile 2 si 3 se prezinta exemple de generare a suprafetelor prin strunjire prin metoda generatoarei materializate, la prelucrarea cu scule disc profilate a suprafetelor de revolutie, figura 2 si a suprafetei plane P, figura 3, la prelucrarea cu cutite laterale.

In figura 4, este prezentat procedeul de generare a suprafetelor conice prin strunjire cu scule avand materializate, prin muchia aschietoare, generatoarea suprafetei prelucrate. In aceste figuri s-a convenit a nota cu G planul generatoarei G.

Prelucrarea prin acest procedeu a unor suprafete de revolutie complexe, impune realizarea unor scule profilate complicate si, in consecinta, greu de realizat. De asemenea, o latime prea mare a taisului sculei (o lungime mare a generatoarei) poate conduce la aparitia vibratiilor sistemului tehnologic.

Metoda are aplicatie la fabricatia de serie mare sau de masa, ca de exemplu, la strunjirea cailor de rulare ale inelelor rulmentilor.

b) Generarea suprafetelor prin metoda generatoarei cinematice.

In cazul generarii suprafetelor a carei generatoare nu poate fi obtinuta prin materializare, se utilizeaza metode de realizare a traiectoriei generatoare pe cale cinematica

Generatoare cinematica ca traiectorie a unui punct.

Figurile 1 si 5 prezinta, spre exemplificare, la prelucrarea prin strunjire, generarea suprafetelor cilindrice si respectiv conice in conditiile in care generatoarea se realizeaza ca traiectorie a varfului sculei - punctul M. Realizarea suprafetei conice, conform figurii, se face utilizand sania portcutit a strungului.

Utilizarea unor dispozitive speciale permite generarea prin aceeasi metoda si a suprafetelor sferice (fig. 6). Traiectoria varfului sculei (miscarea de avans) este circulara - o rotatie in jurul unei axe verticale, perpendiculare pe axa de rotatie a semifabricatului in punctul T₀ al acesteia. Directoarea, in toate situatiile, de forma circulara, se realizeaza pe cale cinematica.

Generatoare cinematica ca infasuratoare a unei curbe materializate.

Realizarea generatoarei in forma infasuratoarei unei curbe materializate, se intalneste la strunjirea cu cutite rotative, figura 7, la care, generatoarea suprafetei prelucrate, in figura un arbore profilat, se obtine ca infasuratoare a pozitiilor succesive ale muchiei aschietoare a sculei in miscarea relativa intre scula si semifabricat.

In procesul generarii, se defineste pentru scula un cerc, numit cerc de rulare al semifabricatului, corespunzator sectiunii axiale a acestuia (sectiunea axiala a semifabricatului corespunde planului generatoarei G In acest fel, miscarile I si II ale cutitului rotativ vor fi in asa fel corelate incat cercul de raza R_r sa ruleze fara alunecare pe dreapta de rulare definita in sectiunea axiala a semifabricatului. Miscarea de rotatie a semifabricatului in jurul axei proprii, miscarea III, se stabileste din considerente de ordin tehnologic ca miscare principala.

c. Generarea suprafetelor prin metoda generatoarei programate.

Prelucrarea suprafetelor de revolutie, cu exceptia celor cilindrice, avand generatoare de lungime mare, uneori de forme complicate, impune utilizarea programarii ca procedeu de realizare a generatoarei.

In figurile 8 si 9 sunt prezentate doua exemple de utilizare a generatoarei programate la strunjirea unei suprafete conice si a unei suprafete de revolutie profilate.

La prelucrarea suprafetelor conice, portprogramul il constituie linealul de strunjit conic 1 (fig. 8), pe care se deplaseaza culisa 2, ghidata fiind pe un ghidaj in coada de randunica. De culisa 2 este solidarizata, prin strangerea cu maneta 3 a unui surub, piesa de legatura 4, si prin aceasta, sania transversala 5 a caruciorului strungului.

Linealul 1 este solidarizat pe batiul strungului prin placa 6, tija 7 si piesa 8. pentru ca miscarea impusa de lineal si culisa sa poata sa fie executata de sania transversala este necesara decuplarea surubului de avans transversal II, prin desfacerea legaturii piulitei 12, de sania transversala

Programarea unei anumite inclinari a generatoarei G se face prin inclinarea linealului pe placa 6, cu acelasi unghi cu unghiul generatoarei dorite.

In acest fel, la miscarea de avans longitudinal cu viteza V_sL a caruciorului 10 al strungului se obtine si o miscare transversala, fie V_sT viteza acesteia.

Raportul este o marime constanta, egala cu tangenta unghiului a

Din insumarea celor doua viteze de avans, longitudinala si transversala, rezulta viteza de avans in lungul generatoarei.

In mod similar, figura 8, daca in locul linealului se monteaza un sablon 1 pe care calca rola pupatoare 2, contactul intre rola (solidarizata ca mai sus de sania transversala eliberata la randul ei de surubul propriu de avans) si sablon se realizeaza sub actiunea greutatii 3, prin intermediul cablului 4 si a rolei de deviere 5, atunci, simultan cu miscarea de avans longitudinal, efectuata de caruciorul strungului, sablonul va determina o miscare transversala cu o viteza variabila a saniei transversale. Este evident, in acest caz, viteza de parcurgere a generatoarei este variabila ca directie si marime.

Realizarea directoarelor cinematice necirculare.

Obtinerea prin strunjire a unor suprafete elicoidale sau spirale, impune realizarea unor traiectorii directoare complexe: elice sau spirala. Cinematica strungurilor, prin combinatiile de miscari pe care le poate realiza, permite obtinerea si a acestor tipuri de directoare.

1. Directoare elicoidale.

Se utilizeaza curent ca directoare cinematice elicoidale elicea cilindrica si elicea conica. In marea; majoritate a cazurilor practice, pasul celor doua curbe este constant. In figura 10 este prezentata schema cinematica de principiu pentru realizarea directoarei elicoidale cilindrice. Miscarea de rotatie a semifabricatului, n_as este corelata cu miscarea de deplasare axiala cu viteza v_A a varfului sculei, punctul M, astfel incat acesta descrie o elice cilindrica de pas constant, p_E. In acest fel, viteza reala de aschiere va fi tangenta la elicea cilindrului de raza corespunzatoare punctului M. Se face observatia ca, se pot realiza directoare elicoidale atat stanga cat si dreapta.

Realizarea unei directoare elicoidale stinga presupune schimbarea sensului vitezei axiale, V_A (fig. 10), prin inversorul /.

In figura 11 este prezentata schema cinematica de principiu pentru generarea suprafetelor elicoidale conice (filetelor conice) utilizand linealul prezentat anterior (vezi fig. 8).

Traiectoria punctului M - varful sculei - este, in acest caz, o elice conica de pas axial constant. Viteza reala de aschiere va fi tangenta la elicea corespunzatoare punctului M, cu observatia ca unghiul h) este acum variabil, in functie de pozitia punctului M pe elice.

2. Directoare spirale.

Realizarea suprafetelor de asezare ale frezelor profilate detaIonate, prelucrarea filetelor plane impun realizarea la strunjire a unor directoare spirale. In figura 12 este prezentat principial modul de generare a suprafetei de asezare a frezelor disc profilate, cu scopul asigurarii unui unghi de ,asezare de o anumita valoare si dupa reascutirea pe fata de degajare, a dintilor sculei.

Directoarea suprafetei de asezare este de regula o spirala arhimedica. Realizarea unei astfel ele forme a directoarei impune corelarea miscarii de rotatie a semifabricatului I si a celei de translatie II, executata de cutitul profilat, astfel incat un punct oarecare al muchiei aschietoare sa descrie o spirala arhimedica.

e. Directoare programata.

Prelucrarea prin strunjire a unor piese, avand in sectiunea transversala un profil necircular de tipul camelor, arborilor poligonali etc. necesita utilizarea unor directoare diferite de forma circulara, directoare care se pot realiza prin programare.

In figura 13 este prezentat modul de realizare a unor suprafete necirculare prin metoda directoarei programate.

Semifabricatul 1 este fixat pe masina prin intermediul universalului 9. Pe sania transversala a caruciorului, eliberata de surubul sau conducator, se monteaza suportul 5 ai rolei palpatoare 6. Rola palpatoare 6 ia contact cu cama 7 care, prin intermediul rotii dintate 8, se roteste sincron cu arborele principal al masinii (pe axul principal al strungului se gaseste montata o roata dintata cu acelasi numar de dinti cu ai rotii 8). Apasarea rolei palpatoare 6 pe cama 7 se face sub actiunea a doua resoarte 3, solidarizate de sania transversala si a tijelor prelungitoare 4, fixate la randul lor pe caruciorul strungului. Miscarea de avans este realizata de caruciorul strungului, varful cutitului 2 descriind generatoarea suprafetei prelucrate.

Aceasta metoda de generare a suprafetelor cu directoare necirculara asigura o buna productivitate a operatiei, desi, conditiile de lucru ale sculei nu sunt tocmai cele mai corespunzatoare, geometria functionala a sculei modificandu-se, in functie de pozitia punctului de pe directoare.

In concluzie miscarile necesare la generarea suprafetelor pe strungul normal sunt urmatoarele:

Miscarea principala de aschiere (miscarea principala; viteza de aschiere) care se calculeaza astfel:

m/min, unde:

p - constanta, 3,14:

D - este diametrul piesei in mm;

n - turatia piesei, in rot/min.

Se imparte numaratorul la 1000 deoarece viteza trebuie obtinuta in m/min (pentru o exprimare simpla), iar diametrul piesei este exprimata in mm.

Miscarea de avans, s_a, (viteza de avans), in cazul strunjirii masurandu-se in mm/rot, adica cu cat se deplaseaza cutitul de strung (longitudinal sau transversal) la o singura rotatie a piesei.

Adancimea de aschiere, t, masurata in mm, este distanta masurata pe o perpendiculara pe suprafata aschiata, si reprezinta distanta dintre suprafata de aschiat si suprafata aschiata.

STUNJIREA SUPRAFETELOR DE REVOLUTIE

Cinematica de generare caracteristica strunjirii consta in efectuarea unei miscari de rotatie, in general de catre piesa-semifabricat, si a unei miscari rectilinii cu caracter continuu, simultan cu prima miscare, de catre scula aschietcare (cutitul de strung). Miscarea de rotatie este totdeauna miscarea principala in generare si ea se efectueaza cu turatia de aschiere, n_as prin care se. obtine viteza principala de aschiere v_as.

Miscarea rectilinie a cutitului este miscarea de avans din generare si ea se poate efectua in diferite plane (orizontal, vertical, inclinat) in functie de tipul strungului pe care se realizeaza generarea.

Astfel, la strungul normal, miscarea de avans a cutitului se efectueaza in plan orizontal, de obicei in directie longitudinala, transversala sau inclinata fata de axa axului principal al strungului, dupa forma suprafetei generate.

In general, pe strungul normal se genereaza uzual suprafete ale pieselor de rotatie. O categorie frecventa o formeaza suprafetele cilindrice exterioare (fig. 4, a) si interioare (fig. 4, b).

La generarea suprafetelor plane (fig. 4, c), miscarea rectilinie a cutitului este o miscare de avans transversal II (V_sT), normala pe axa de rotatie.

Pentru generarea prin strunjire a suprafetelor conice (fig. 4, d), cutitul trebuie sa execute miscarea rectilinie dupa o directie inclinata fata de aceasta axa cu unghiul a al semiunghiului la virf al conului. Aceasta este o miscare de avans rezultanta II (V_s), obtinuta din compunerea miscarii de avans longitudinala III (V_sL) cu miscarea de avans transversala IV (V_sT). Compunerea celor doua miscari este astfel realizata incit intre parametrii de viteza ai lor sa existe un raport cinematic constant, astfel ca miscarea rezultanta (II) sa fie paralela cu generatoarea G a conului.

In cazul suprafetelor de rotatie profilate (fig. 4, e) miscarea de avans II a cutitului nu mai este rectilinie, ci are o traiectorie identica cu curba generatoare G a suprafetei. Practic, acest lucru se realizeaza Ia strungul normal utilizind dispozitive de copiat, iar la strungurile speciale, de copiat, utilizand lanturile cinematice de copiere.

Suprafetele elicoidale ale filetelor reprezinta o alta categorie de suprafete generate frecvent prin strunjire pe strungul normal, dar si pe alte tipuri de strunguri (revolver, automate etc.).

Cinematica de generare a unei astfel de suprafete, de exemplu cilindrice (fig. 4, f), operatie denumita frecvent filetare cu cutitul, consta din efectuarea, simultan cu miscarea principala I (n_as), a unei miscari rectilinii paralela cu axa de rotatie a piesei.

Aceasta este o miscare complementara de generare, cunoscuta sub numele de miscare de deplasare axiala II (V_a). Intre cele doua miscari trebuie sa existe o coordonare, cinematica permanenta si constanta, astfel incit traiectoria miscarii de aschiere rezultante sa fie traiectoria elicoidala de pas, p, la raza r, date si cunoscute.

Prin strunjire pe strungul normal se pot genera si alte forme de suprafete, ale unor piese care nu sunt de rotatie. In aceste cazuri, pastrindu-se ca baza cinematica de generare caracteristica acestui procedeu, se folosesc dispozitive adecvate, astfel incit sa se imprime cutitului miscari complementare de generare, functie de forma suprafetei ce trebuie generata

STUNJIREA SUPRAFETELOR

PLANE

Suprfetele plane, orizontale sau verticale, se obtin cu ajutorul generatoarelor G materializate prin taisul sculei, daca suprafetele de prelucrat sunt inguste si nu depasesc 610 mm latime, si cu ajutorul generatoarelor cinematice, obtinute cu ajutorul miscarii II executata de planul generator, fig.1, d.

Inr cazul generatoarelor materializate, miscarea II este o miscare de reglare pozitionala, iar miscarea III serveste la o noua repozitionare a generatoarei in vederea indepartarii adaosului de prelucrare. In ambele cazuri, curba directoare D are forma circulara. Se obtine cinematic ca traiectorie a unui punct de pe generatoare care se roteste cu viteza miscarii I in jurul unei axe OO' normala Ia planul director.

Schema de generare prezentata in fig.1, d este concretizata prin schemele de prelucrare prezentate in fig.5.

PARTI COMPONENTE ALE MASINILOR UNELTE CU COMANDA NUMERICA

O masina unealta cu comanda numerica este alcatuita din: masina unealta propriu-zisa (1) si echipamentul de comanda numerica (2), legate intre ele prin echipamentul electric (3).

MUCN sunt fabricate in colaborare de mai multe firme, unele realizand partea clasica, altele fiind specializate in partea de comanda numerica.

Echipamentele de comanda numerica (ECN) se prezinta intr-o gama foarte larga, fiind concepute dupa principiul comenzilor numerice de pozitionare sau de conturare.

Cele mai cunoscute echipamente CNC sunt :

- Sinumerik, al firmei Siemens , Germania

- FANUC, Japonia

- Alcatel, Franta

-Mikromat, Germania

Caracteristici ale echipamentului de comanda numerica:

numarul de axe

purtatorul de program

memoria pentru inmagazinarea programelor

modul de introducere a programelor

posibilitatile de adaptare pentru legatura cu o memorie externa

precizia obtinuta

Functiile echipamentului de comanda numerica :

transmiterea informatiilor,

conversia marimilor,

amplificarea marimilor,

memorarea informatiilor,

efectuarea de calcule

Fluxul de informatii la prelucrarea mecania pe MUCN

Automatizarea dupa program a MUCN se realizeaza prin :

circuite deschise de comanda numerica (a) ;

circuite inchise de reglare numerica (b).

a) Sania 4 a MU este deplasata cu ajutorul elementelor de activare 3, comandat de impulsuri de curent sau impulsuri hidraulice. Impulsurile ajung la elementul de actionare prin canalul d dupaa citirea purtatorului de program si prelucrarea informatiilor in sistemul de comanda numerica. Fiecarui element de actionare 3 ii corespunde o rotire a surubului conducator sub un unghi , si deci o deplasare a saniei 4 pe distanta ∆s. Daca rotirea unghiulara se realizeaza cu mare siguranta si dependent de incarcarea masinii, numarul impulsurilor introduse in elementul de actionare va determina lungimea totala a deplasarii saniei, iar frecventa lor va determina viteza de deplasare a acestora. Se folosesc sisteme de reglare la care se controleaza permanent pozitia reala sau marimea deplasarii reale a saniei masinii sau dimensiunea piesei prelucrate,deoarece asigura o precizie mai mare.

b) Pe langa elementele 3 si 4 exista si traductorul 1 de masurare a deplasarii reale a saniei. Valoarea reala masurata este transformata in continuare de semnalul g de reactie, care se compara in elementul de comparatie 2 cu semnalul e, ce reprezinta marimea programata a deplasarilor. In cazul existentei unei diferente intre cele doua semnale, elementul de comparatie trimite un semnal f catre elementul 3 care pune in miscare sania 4 in vederea inlaturarii diferentei. S-a alcatuit astfel un sistem de reglare 1-g-2-3-4-1 al carui rol e de a anula erorile dintre pozitia reala si pozitia programata a saniei.

AVANTAJE SI DEZAVANTAJE ALE M.U.C.N.

Avantaje

1. Se inlatura necesitatea utilizarii unor sabloane sau modele care functioneaza foarte greu.

2. Programele numerice se modifica mult mai usor si mai rapid decat programele rigide fixate prin came, modele, sabloane.

3. Se suprima o serie de erori de reglare crescand astfel calitatea produselor si imbunatatindu-se exploatarea masinii.

4. Se poate imbunatati organizarea productiei trecandu-se in final la conducerea automata a intregului proces de productie.

5. In cazul in care forma piesei poate fi exprimata prin ecuatii matematice de exemplu :

Profilul unei palete se poate renunta total la desene si se poate deduce direct profilul din functia numerica.

6. Posibilitatea reglarii in timp minim a unui numar oarecare de masini-unelte identice, prelucrand aceeasi piesa.

Dezavantaje

1. Costul ridicat al echipamentului de comanda numerica (de 5-10 ori mai ridicat ) decat al unei masini unelte obisnuite.

2. Anumite conditii impuse de o utilizare eficienta a MUCN.

3. Asigurarea existentei unui personal specializat pentru conceperea si elaborarea programelor si pentru interventii urgente in cazul defectarii aparatului de comanda numerica.

CLASIFICAREA MASINILOR UNELTE CU COMANDA NUMERICA

A. In functie de capacitatea calculatorului utilizat, exista doua tipuri de sisteme de comanda prin calculator a masinilor-unelte :

-sisteme CNC (Computerized Numerical Control), care utilizeaza calculatoare de capacitate mica (minicalculatoare) pentru comanda unei singure masini-unelte sau a mai multor masini identice pe care se executa aceleasi operatii ;

-sisteme DNC (Direct Numerical Control ), care utilizeaza calculatoare de capacitate mare pentru comanda centralizata a unui grup de masini-unelte cu comanda numerica.

A.1 Sisteme CNC

In cazul sistemelor CNC, minicalculatorul preia o parte din functiile echipamentului de comanda numerica. In cazul comenzii numerice, functiile echipamentului se realizeaza printr-o logica cablata (hardware), pe cand la sistemele CNC o parte din functii se realizeaza prin logica cablata, iar o alta parte prin sistemul programelor de calculator (software). Ca urmare sistemele CNC inlocuiesc sistemele de comanda numerica clasica acolo unde se cere o putere mai mare de calcul si o flexibilitate marita in programe.

Extinderea sistemelor CNC

Structura de baza a sistemelor CNC poate fi completata cu o serie de blocuri care sa permita introducerea unor functiuni noi. Aceste blocuri sunt :

-blocul de cuplare a minicalculatorului la un calculator ierarhic superior in vederea integrarii intr-un sistem complex DNC ;

-blocul de masurare automata a erorilor cinematice ale masinilor-unelte si de compensare a acestora.

Prin introducerea acestor blocuri, se poate realiza o optimizare a procesului de prelucrare, avand ca obiectiv productivitate maxima, cost minim, incarcarea optima a masinii et. De asemenea, se mareste precizia de prelucrare prin introducerea blocului de masurare si compensare a erorilor cinematice.

Extinderea sistemelor CNC se poate realiza si prin dotarea acestora cu alte programe de baza, cum ar fi cele pentru diagnosticarea si localizarea defectiunilor masinii-unelte si a erorilor ce intervin in timpul lucrului.

A.2 Sisteme DNC

Sistemele DNC, in afara de conducerea centralizata a masinilor-unelte, asigura distribuirea si evidenta materialelor, elaborarea programelor de prelucrare a pieselor, planificarea productiei, distribuirea sculelor etc.

La acest sistem, calculatorul preia cat mai mult posibil din functiile blocurilor echipamentului de comanda numerica al masinii-unelte. In cazul limita echipamentul de comanda numerica NC este redus doar la functiile de comanda a actionarilor reglabile, de masurare a deplasarilor, de comanda, a functiilor auxiliare ale masinii si la logica necesara transmisiei de date.

Calculatorul inchide buclele de reglare a pozitiei pentru toate masinile-unelte, executand toate calculele de comparatii intre deplasarile precise si cele reale (masurate). El executa, de asemenea, interpolarea necesara la comenzile de conturare, furnizand in timp real comenzile de deplasare pentru toate masinile-unelte din grup. Programele-piesa sunt stocate in memoria calculatorului, fiind posibil un acces simplu si rapid. Ca si la sistemele CNC, comunicarea cu masina-unealta se face direct prin calculator, in regim interactiv, conversational, on line in timp real, in ambele sensuri.

Sistemele DNC, prin functia de supraveghere a functionarii masinilor-unelte si prin celelalte functii legate de organizarea si planificarea procesului de fabricatie, realizeaza un coeficent ridicat de utilizare a masinilor-unelte, cu pana la 30 % mai ridicat decat in cazul masinilor-unelte cu comanda numerica clasica. Pentru a se implementa eficient un sistem DNC este necesara o cunoastere aprofundata a intregului proces de fabricatie.

B. In functie de prelucrarile ce le executa, masinile unelte cu comanda numerica pot fi :

SISTEME DE COORDONATE ALE MASINILOR UNELTE CU COMANDA NUMERICA

Pentru unificarea si usurarea interschimbabilitatii datelor de programare numerica s-a alcatuit si acceptat sistemul ISO-R 841 pentru standardizarea axelor de coordonate si a miscarilor la MUCN.

Orice masina unealta executa miscari in raport cu niste axe specifice fiecareia. Stabilirea corecta a axelor este foarte importanta in cazul MUCN, deoarece programul tine cont de aceste axe. Exista un sistem de axe de coordonate ale masinii unelte cand axele corespund deplasarilor sculei si un sistem de axe de coordonate al piesei ce se refera la deplasarile executate de elementul pe care se fixeaza piesa.

In comanda numerica s-a introdus notiunea de axa ca fiind o deplasare liniara .

Aceste miscari sunt executate de organele mobile ale masinii unelte cu comanda numerica.

Axele de coordonate se stabilesc dupa anumite reguli, astfel :

Axa Z este paralela cu axa arborelui principal al masinii . Astfel, la o masina de gaurit sau de frezat, arborele principal antreneaza scula, in timp ce la un strung, axa Z coincide cu axa piesei. Daca masina nu are arbore principal, axa Z se alege perpendicular pe suprafata de asezare a piesei. Sensul pozitiv al axei Z corespunde deplasarii prin care se mareste distanta dintre piesa si scula.

Axa X este in general, orizontala si paralela cu suprafata de asezare a piesei. Ea este axa principala de deplasare in planul in care se face pozitionarea piesei fata de scula.

Axa Y se alege astfel incat sa formeze impreuna cu celelalte un sistem ortogonal drept, care se poate determina si cu regula mainii drepte din fizica.

Axele pentru miscarile rectilinii formeaza un sistem de coordonate ortogonal drept care verifica regula mainii drepte.

Pentru a identifica axele unei MUCN, acestora li se atribuie o anumita simbolizare precizata in recomandarea ISO R- 841/1968 sau in STAS 8902 - 71 . Teoretic exista cazul general, cu 3 axe de translatie (X,Y,Z) si 3 axe de rotatie (A, B,C) in jurul primelor 3. Se spune ca avem in acest caz o masina in 6 axe. Daca tot ansamblul este montat pe un suport care la randul lui poate executa miscari, putem vorbi de masini in 7, 8 sau 9 axe . Aceste masini sunt de o mare complexitate si se proiecteaza de obicei pentru un scop foarte precis . Masinile care se intalnesc in practica au de obicei 2-5 axe, cele mai multe avand 2 sau 3 axe.

Miscarile de rotatie se noteaza astfel :

- A - rotatie in jurul axei X

- B - rotatie in jurul axei Y

- C - rotatie in jurul axei Z

Obtinerea miscarilor se face fie prin deplasarea piesei, fie prin deplasarea sculei . Prin deplasare se intelege atat translatia cat si rotatia . Astfel, deplasarea sculei pe axa +X corespunde cu o deplasare a mesei pe directia -X. Acest lucru produce de multe ori confuzie in randul programatorilor MUCN si al operatorilor de la masina. Se greseste la stabilirea sensului de parcurs. Pentru a stabili corect sensurile de deplasare pe directia axelor se va respecta urmatoarea regula. : Pentru stabilirea sensului miscarilor se considera piesa ca fiind fixa, iar miscarile sunt executate de scula.

In afara de sistemul de coordonate al masinii-unelte, in care are loc deplasarea sculei, trebuie luat in considerare si un sistem de coordonate solidar cu piesa, cu axele notate cu Xⁱ, Y^I, Z^Ice se refera la deplasarile piesei, dupa fixarea ei pe masa masinii. Aceste axe de coordonate au sensul pozitiv in sens opus celor ale masinii unelte.

PARTICULARITATI ALE MASINILOR UNELTE CU COMANDA NUMERICA

STRUNG PARALEL ORIZONTAL CNC

Strungurile paralele orizontale CNC, de precizie si performanta sunt fabricate din materiale si componente de inalta calitate, ingloband tehnologie de fabricatie avansata. Sistemul CNC ales poate fi: FAGOR sau FANUC.

1. PARTICULARITATI CONSTRUCTIVE

Duritatea ridicata de (400-450) HB a ghidajelor si a cailor de rulare, pentru batiu si carucior

- Este prevazut cu o turela (respectiv o axa), ce pozitioneaza scula prin indexare.
- Designul special al papusii fixe garanteaza: functionare silentioasa, viteza de eliminare a spanului si o excelenta calitate de finisare a pieselor prelucrate.

2. PARTICULARITATI CINEMATICE

- Un sistem automat, avansat de schimbare a vitezei.

- Viteze ridicate de deplasare, viteza speciala de eliminare a spanului.
- Axul principal cu o mare rigiditate, cu rulmenti unghiulari de inalta precizie, care sunt pretensionati si gresati pentru buna functionare si care garanteaza strunjire de acuratete ridicata.

- Miscarile de avans sunt realizate prin intermediul suruburilor cu bile.

- Pentru fiecare sanie exista un surub cu bile.
- Duritatea suruburilor cu bile pe ambele axe x si z garanteaza o durata de viata ridicata si o mare acuratete

Suruburi cu bile si ghidaje

- Combinatia dintre vitezele ridicate ale axului si avansurilor permite operatorului sa beneficieze de avantajul ultimelor tehnici moderne in prelucrari.

3. ACTIONAREA

- Operarea este automata.

- Memorie cu capacitate mare de inmagazinare a programelor de utilizare.

- Deplasarea dupa fiecare axa este actionata de un motor electric.

- Pozitionarea pe fiecare axa se realizeaza cu rigle optice sau cu banda magnetica.

- Lanturile de scule (magazine cu un lant sau cu doua lanturi) sunt actionate de o comanda din sistemul hidraulic.

- Sistemul de racire (atat cel din exteriorul brosei cat si cel din interior) este actionat hidraulic (prin intermediul unor pompe).

- Modul manual, se lucreaza cu rotile de mana.
- Beneficiaza de un design ergonomic al rotilor de mana electronice pentru folosirea in mod manual, ceea ce face ca masina sa fie capabila sa functioneze asemanator cu un strung conventional.

- Permite ca rezolutia rotilor de mana electronice sa fie variata.

- Viteza constanta de taiere.
4. ANSAMBLURI SPECIFICE

-Alimentarea cu scule se face prin intermediul turelei (in loc de lanturi de scule), prevazuta cu 6-8 posturi , cu posibilitate de schimbare rapida, prin indexare.

- Scula este prevazuta cu un sistem de masurare cu laser, in vederea efectuarii corectiei in caz de uzura, rupere.

- Sistem de ungere automata a cailor de rulare.

- Ghidaje patrate pentru sanie in vederea unei rigiditati crescute

- Sistem de protectie a operatorului la viteze ridicate de functionare prin carenajul masinii.

- Sistem automat de evacuare a spanului din zona de lucru.

STRUNG CU COMANDA NUMERICA

Parametrii de functionare:

Sistem automat, avansat de schimbare a vitezei. Viteze ridicate de deplasare, viteza speciala de eliminare a spanului.

O buna calitate de finisare a pieselor prelucrate si o precizie de executie ridicata.

Prelucrarea prin strunjire a unui inel, la exterior

Prelucrarea prin strunjire a unui inel, la interior

Modul de prindere al piesei si al sculelor pe masina unealta

Piesa se centreaza intai cu ajutorul ceasului comparator pe platoul magnetic.

Miscarea piesei este de rotatie dupa axa OX.

Dupa prelucrarea piesei, aceasta se verifica cu ajutorul unor sine, apoi se desprinde de pe platoul magnetic.

Verificarea piesei se face atat din punct de vedere dimensional (diametrul exterior, respectiv interior), cat si din punct de vedere al abaterilor de forma (circularitatea).

Sculele (cutitele de strung) se prind pe capetele revolver sau turele ( in numar de unul sau doua ), prevazute cu 6 sau 8 locasuri.

Cutitele se deplaseaza dupa axa OX si OZ.

Cutitele pot fi cu placute din materiale ceramice sau diamantate.

Dupa prelucrarea suprafetelor conform programului de lucru, cutitele se retrag dupa axa OX.

Panoul de comanda pentru introducerea corectiilor de scula

Prin butonul 1 se introduc lungimea totala a sculei pe Ox.

Prin butonul 2 se introduce raza pastilei cutitului, in vederea corectiei datorate uzurii, pe OX.

Prin butonul 3 baza de referinta (OX).

Prin butonul 4 se introduc lungimea totala a sculei pe Oz.

Prin butonul 5 se introduce raza pastilei cutitului, in vederea corectiei datorate uzurii, pe Oz.

Prin butonul 6 baza de referinta (Oz).

Prin butonul 7 raza pastilei.

Prin butonul 8 uzura razei.

Panoul de comanda

Indica numarul sculei (1, 2,., 6), parametrii de lucru (avansul de lucru F, turatia S) pentru primul si cel de-al doilea cap revolver, cotele x, z de coborare ale sculei si deplasarile acesteia dupa axele x, z.

Panoul de comanda manuala

Cuprinde : Display-ul pe care se afiseaza programul de lucru, tastatura pentru introducerea manuala, semiautomata, automata a informatiilor si potentiometre de reglare si sisteme de semnalizare luminoasa.

Se poate face cu ajutorul transpaletilor actionati electric la piesele grele si cu transpaletii manuali la piese mici.

Depozitarea se face, dupa ce piesele au fost unse cu un ulei conservant pe o hartie speciala, ce nu permite coroziune pieselor. Se trimit la rectificare.

Se are la baza desenul de executie al piesei si fisa tehnologica sau planul de operatii, conform carora se introduc in programul piesei, (in fraza de inceput si la schimbarea sculei si a parametrilor de lucru) urmatoarele adrese setabile:

Aceste adrese sunt cateva dintr-o intreaga lista, ce poate fi completata in functie de tipul si constructia masinii unelte.

Piesele din clasa arbori pot fi impartite dupa forma lor geometrica in patru grupe mari (fig. 1.); arbori drepti; arbori in trepte simetrice sau asimetrice; arbori cotiti; arbori cu came.

Desi domeniul de utilizare al arborilor este foarte mare, varietatea lor constructiva este diferita iar gama dimensionala extrem de larga (diametre de 0,5 1 500 mm, lungime de 2 . 3 mm pana la peste 10 m, mase de zecimi de gram pana la peste 100 tone) conditiile tehnice de executie sunt foarte asemanatoare, de aceea se vor prezenta in continuare etapele generale ale unui proces tehnologic de prelucrare a arborilor.

Pentru confectionarea arborilor se utilizeaza diferite categorii de materiale: oteluri carbon sau aliate, fonte cu grafit nodular, aliaje neferoase, materiale nemetalice etc, alegerea materialului avand la baza solicitarile la care este supusa piesa in timpul functionarii si conditiile tehnico - economice de fabricatie. De obicei, alegerea materialului este indicat sa se faca folosind metoda de analiza a valorilor optime.

Procesul tehnologic tip de prelucrare a arborilor cuprinde mai multe etape distincte: etapa operatiilor pregatitoare (prelucrarea suprafetelor frontale de capat, centruirea etc), prelucrarea mecanica prealabila a suprafetelor principale si a celor auxiliare (canale de pana, caneluri, gauri transversale etc), tratamentul termic, finisarea suprafetelor principale (functionale si de asamblare) si controlul final.

De exemplu, structura unui proces tehnologic tip de prelucrare a unui arbore mijlociu, in trepte cuprinde urmatoarele operatii:

Se face atunci cand semifabricatul nu este forjat, matritat sau turnat. Operatia se executa pe presa - ghilotina (pentru bare cu diametrul < 60 mm), cu ferastraul circular, cu disc abraziv, prin frezare, prin strunjire - in functie de tipul productiei si dimensiunile de gabarit (fig. 2).

De multe ori, dupa debitare se face un control nedistructiv - cu ultrasunete, cu pulberi magnetice, lichide penetrante sau radiatii penetrante - pentru a se pune in evidenta eventualele defecte de semifabricare.

Se face in vederea obtinerii suprafetelor de bazare in directie axiala si radiala care sa asigure precizia asezarii in cadrul operatiilor ulterioare. Prelucrarea suprafetelor frontale se poate face pe strunguri (arborii mijlocii si mici in productia de serie mica si unicate). Pentru productia de serie mare si de masa se poate folosi frezarea simultana (fig. 3.) pe masini speciale de frezat.

Gaurile de cercetare sunt, la majoritatea arborilor, bazele tehnologice pentru toate operatiile ulterioare de prelucrare, de aceea operatia de centruire trebuie efectuata in anumite conditii: ambele gauri de centrare sa aiba o axa comuna de simetrie, sa aiba o conicitate precisa, sa poata prelua greutatea arborelui si forteic de aschiere.

Operatia se executa pe masini speciale de centruit sau pe masina speciala de frezat si centruit (fig. 3.).

Se prelucreaza toate treptele cu diametm crescator. in functie de tipul productiei si dimensiunile de gabarit, operatia se poate face prin strunjire pe strunguri normale, pe stmnguri cu comanda program, pe strunguri revolver, pe strunguri automate, prin copiere, pe strunguri cu multicutite (fig. 4.), pe strunguri specializate, prin frezare cu joc de freze (fig. 5.), prin brosare etc.

Se face in mod analog ca operatia de degrosare a primului capat, folosind aceleasi metode si aceleasi utilaje.

Se face prin strunjirea de finisare pe strunguri normale, pe strunguri cu comanda program, strunguri automate sau prin brosare.

Se face in majoritatea cazurilor prin frezare, pe masina universala de frezat, folosind o freza-disc profilata, folosind si capul divizor (fig. 6.).

Se face prin frezare, pe masina universala de frezat, folosind ca scule aschietoare freze de forma corespunzatoare tipului de canal de pana (pentru pana disc, pana plan-paralela etc).

Se face pe strunguri normale in cazul productiei de serie mica sau unicate, pe masini semiautomate speciale de filetat eau pe strunguri prevazute cu capete speciale de filetat "in vartej'. Executarea filetului "in vartej' este o metoda rapida folosind un dispozitiv relativ simplu montat pe sania transversala a strungului. Cutitele fixate in capul de filetat (fig. 7.) care primeste miscarea de rotatie de la un motor electric se rotesc cu o viteza v_f , data de relatia: in timp ce piesa executa o miscare de avans circular cu viteza v_p

Urmareste fie imbunatatirea prelucrabilitatii, fie cresterea caracteristicilor functionale. Pentru imbunatatirea prelucrabilitatii se aplica tratamente termice de recoacere (de inmuiere, de globulizare a perlitei, de normalizare, de detensionare etc). Pentru imbunatatirea caracteristicilor functionale se aplica: calirea superficiala, imbunatatirea, cementarea, cianurarea, carbonitrurarea, iononitrurarea etc.

Se face cu jet de nisip prin aspiratie, cu jet de nisip prin impuscare sau jet de alice.

Se face la toate treptele cu diametru crescator, pe masini speciale de rectificat cu doua sau mai multe discuri si cu control activ al diametrelor. Operatia se poate face cu avans longitudinal, cu avans transversal (fig. 8.) sau cu piatra abraziva profilata (fig. 9.), in functie de forma si dimensiunile de gabarit ale arborelui.

Depinde de tipul de productie daca se executa pe masina de rectificat plan sau pe masini speciale de rectificat caneluri. In functie de modul de centrare se rectifica diametrul interior si flancurile (de regula, intr-o operatie).

Se face in mod analog ca rectificarea de degrosare, alegandu-se parametrii regimului de rectificare pentru finisarea suprafetelor, in acest sens marimea avansului longitudinal nu va fi mai mare decat a treia parte din latimea discului de rectificat. Avansul transversal trebuie sa fie cat mai mic pentru a se obtine o rugozitate Ra = 0,8 1,4 m fara arsuri si precizie dimensionala ridicata.

Se face in mod analog ca la operatia precedenta. Se poate face si rectificarea electrochimica (in functie de natura materialului de prelucrat).

Se face pe masini de rectificat filete, fie folosind disc profilat ingust (fig. 10.), fie folosind un disc profilat lat (fig. 11.). Parametrii regimului de aschiere sunt: viteza periferica a discului de rectificat (3555 m/s); n_p - numarul de rotatii al piesei, in rot/min; ap - adancimea de aschiere, in mm; / - numarul de treceri. Adancimea de aschiere se ia de 0,020,05 mm la degrosare si 0,0030,010 mm la finisare. Filetul exterior poate fi executat si prin rulare.

Se aplica pe acele suprafete la care trebuie realizata o rugozitate Ra < 0,40,8 m si o precizie dimensionala foarte ridicata. Operatia se face cu ajutorul unui dispozitiv numit cap de superfinisat (de honuit), format din 26 barete abrazive (fig. 12.) Baretele abrazive sunt apasate pe suprafeta de prelucrat in timp ce aceasta executa o miscare de rotatie, iar capul de superfinisat o miscare rectilinie-alternativa si una de

avans longitudinal.

Pentru superfinisare se folosesc bare abrazive cu granulatia 800. 1000, presiunea care se exercita asupra lor este de (1,45,5)10⁵ N/m² , frecventa miscarii rectilinii alternative este de 500.3 000 curse duble pe minut, avansul longitudinal este mai mic de 0,1 mm / rot. Superfmisarea se face in prezenta unui lubrifiant format din 8090% petrol si 10 20% ulei de turbina.

Se foloseste numai la anumite suprafete care, pe langa rugozitate mica si precizie dimensionala ridicata, necesita si o marire a duritatii suprafetei pe o anumita adancime si o marire a rezistentei la oboseala. Operatia se poate face cu ajutorul unor dispozitive speciale de ecruisat, montate pe arborele principal al masinii de rectificat (fig. 13.). Parametrii regimului de lucru la ecruisare sunt: viteza de rotatie a bilelor, in m/s; viteza periferica a piesei care se ecruiseaza in m/min; avansul longitudinal, in mm/rot; marimea cu care este respinsa bila, in mm, numarul de treceri. Operatia se face folosind si capete de roluit cu ultrasunete.

Operatiile de control sunt plasate fie la inceputul procesului tehnologic (se verifica calitatea materialului, se determina duritatea, rezilienta, rezistenta la tractiune, compozitia chimica), fie pe parcursul desfasurarii procesului tehnologic de prelucrare. Operatia se executa cu aparate si instrumente de control universale sau aparate de control speciale.

Arborii cotiti se disting de ceilalti arbori prin faptul ca o parte a tronsoanelor sunt excentrice, directia excentricitatii fiind in general diferita de la un tronson la altul. Fusurile sunt prin urmare de doua categorii: fusuri paliere, a caror axa este coliniara cu axa arborelui, si fusuri manetoane, a caror axa este excentrica fata de cea a arborelui.

In fabricatia de serie mare sau de masa a arborilor cotiti de dimensiuni mici si mijlocii, executati din otel, semifabricatele se obtin prin matritare pe prese sau ciocane matritoare La serii mici sau dimensiuni mari, semifabricatele se obtin prin forjare libera.

Tehnologia tip de fabricatie a arborilor cotiti cuprinde aceleasi etape ca in cazul arborilor drepti: operatii pregatitoare, prelucrarea prealabila a suprafetelor principale si auxiliare, tratamentul termic, finisarea si controlul final - continutul acestor etape are insa unele particularitati, mai ales atunci cand fabricatia este de serie mare sau de masa.

Astfel, in afara gaurilor de centrare a suprafetelor frontale de capat, arborii cotiti mai au o suprafata de bazare, dispusa pe unul din bratele extreme si destinata prientarii unghiulare la prelucrarea bratelor si fusurilor manetoane (Fig. 14.).

Suprafetele fusurilor paliere si manetoanele se prelucreaza prin

frezare sau prin strunjire pe masini speciale.

Tratamentul termic aplicat este recoacerea de detensionare, in prima parte a procesului tehnologic sau dupa executarea principalelor degrosari, si tratamente termice cu scop functional (cementare, nitrurare, calire superficiala), aplicate inainte de operatiile de finisare.

Fusurile, suprafetele de antrenare si alte suprafete ale arborilor cotiti se supun unor operatii de finisare prin rectificare, vibronetezire sau lepuire, pentru a se obtine treapta a sasea de precizie si rugozitatea Ra < 0,40,8 m. Rectificarea se face pe masini speciale de rectificat, arborele cotit se aseaza in asa fel incat axa suprafetei care se prelucreaza sa coincida cu axa masinii. Tot in aceasta etapa se face echilibrarea arborelui cotit, pe masini speciale de echilibrat.

Suprafetele caracteristice si in acelasi timp principale sunt camele, dispuse in diverse zone de-a lungul axei, si fusurile de sprijin, plasate intercalat. Conditii tehnice impuse: precizia dimensionala a fusurilor in treapta 6 de precizie, bataia radiala < 0,0150,04 mm., pozitia unghiulara a camelor sa aiba abateri < 1°2°, rugozitatea fusurilor si camelor Ra < 0,20,4 m si duritatea suprafetelor de 54 62 HRC, conicitatea si ovalitatea < 0,01 0,02 mm.

Ca materiale utilizate pentru axele cu came sunt: otelurile carbon de calitate OLC 45 AT si fontele cu grafit nodular.

Ca semifabricate se folosesc in productia de serie mare sau masa semifabricatele matritate (confectionate din otel) si turnate precis (pentru cele confectionate din fonta).

Tehnologia de prelucrare a axelor cu came prezinta cateva particularitati, dintre care cele mai importante privesc strunjirea camelor, tratamentul termic, rectificarea camelor si controlul profilului acestora.

Strunjirea profilata a camelor se executa pe masini specializate care asigura cutitelor translatia radiala de copiere, corelata (printr-un sistem de copiere) cu rotatia semifabricatului.

Rectificarea camelor se executa pe masini specializate care permit rotatia ansamblului piesei (miscarea de copiere), corelata cu rotatia piesei, in timp ce scula executa un avans radial la degrosare si un avans longitudinal de cursa, la finisare.

Fisa film a tehnologiei de obtinere a unei piese din clasa arbori se prezinta in tabelul 1. Pentru exemplificare s-a presupus axul principal al unei prese mecanice (fig. 15.) ce trebuie realizat intr-o productie de 1000 buc /an.