7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 1/14
1
Cursul 1
1. NOIUNI GENERALE
1.1. Conceptul de main#-unealt#. Structur # i clasificare
Maina poate fi definit# ca un sistem tehnic alc#tuit din corpuri solidedintre care unele execut# mic#ri determinate în timp i spa&iu realizând oanumit# transformare de energie.
Dup# modul în care au loc transform#rile energetice, mainile seîmpart în dou# categorii:
a) maini de for &# (motoare, generatoare) - care primesc energie i otransform# f #r # a o utiliza direct;
b) maini de lucru - care consum# energia primit# de la mainile defor &# i efectueaz# lucru mecanic prelucrarea semifabricatelor (modificareaformei i a dimensiunilor) sau pentru transportul acestora.
Dup# natura procesului, mainile de lucru pot avea urm#toareledestina&ii:
• turnare: maini pentru executarea formelor, maini pentru turnarecentrifugal# etc.;
• deformare plastic#: prese i ciocane mecanice, hidraulice sau pneumatice, laminoare etc.;
• achiere: maini-unelte pentru strunjire, frezare, rectificare etc.Mainile-unelte sunt maini de lucru destinate gener #rii suprafe&elor
pieselor printr-un proces de achiere în anumite condi&ii de precizie, calitatea suprafe&ei, productivitate i cost de fabrica&ie. Procesul de achiere are locca urmare a mic#rii relative dintre scul# i semifabricat. Generarea uneisuprafe&e implic# o form# specific# a sculei i o anumit# cinematic# amainii-unelte. P#r &ile principale i arhitectura unei maini-unelte sunt prezentate în figura 1.1.
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 2/14
Cap. 1. No&iuni generale
2
Batiul mainilor-unelte servete pentru montarea elementelorcomponente ale lan&urilor cinematice, organelor de lucru, instala&iilorauxiliare etc.
Fig. 1.1. Structura unei ma ini-unelte
S C
p r o g r a m
C 1
C 2
C 3
C 4
M 1
M 2
M 3 L 5
L 6
L 2
L 1
L 3
L 4
I A 1
I A 2
V
V I
L 7
I I I V
I I I
'
L 8
I
m 2
m
1
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 3/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
3
Sistemul de for #$ (SF) este format din motoare electrice (M1, M2, M3)i lan&uri cinematice (L1, L2,...., L8) cu ajutorul c#rora sunt antrenate înmicare organele de lucru.
Dup# felul mic#rilor, se deosebesc urm#toarele categorii de lan # uricinematice:
a) lan&ul cinematic principal (L1) – necesar transmiterii i regl#riimic#rii I care, în raport cu celelalte, are valoarea cea mai mare a vitezei delucru;
b) lan&urile cinematice de avans (L2, L3, L4) – care transmit i regleaz# mic#rile s#niilor sistemului de lucru (II, III, IV) pe care sunt montatesculele achietoare sau semifabricatele supuse prelucr #rii;
c) lan&urile cinematice pentru mic#ri auxiliare (L5, L6, L7, L8) asigur # pozi&ionarea reciproc# a elementelor sistemului de lucru, alimentarea cuscule i semifabricate, controlul dimensional al procesului cu ajutorul unorinstala&ii (IA1, IA2) ce coordoneaz# func&ionarea mainii în ansamblu.
Cinematica unei maini-unelte este caracterizat# de totalitatealan&urilor de generare i auxiliare. Structura unei maini-unelte presupuneexisten&a a minimum un lan& cinematic principal i unul de avans (facexcep&ie mainile de broat). În consecin&#, orice main#-unealt# are, cel pu&in, dou# organe de lucru (arbore sau ax principal, sanie, c#rucior, culisor
etc.) ac&ionate de c#tre un lan& cinematic.Ciclul de lucru este definit de suma mic#rilor de generare i auxiliare
necesare prelucr #rii semifabricatului.Ciclul de func # ionare con&ine, pe lâng# cinematica specific# ciclului
de lucru, urm#toarele mic#ri auxiliare: alimentarea cu semifabricat,centrarea i fixarea acestuia, evacuarea piesei finitei a panului, oprireamainii etc.
Sistemul de lucru (SL) este format din totalitatea elementelor careservesc pentru prinderea sculelor i a semifabricatelor (arbori principali,
s#nii, mese).Sistemul de comand $ (SC) controleaz# modul de func&ionare a
mainii-unelte. Prin diferite circuite (C1, C2, C3, C4), se transmit comenzielementare la sistemul de for &# cu scopul de a determina: pornirea i oprireamotoarelor, cuplarea i decuplarea lan&urilor cinematice, schimbarea vitezeiorganelor de lucru, inversarea sensului de micare, coordonarea deplas#rilora dou# organe de lucru etc.
Clasificarea mainilor-unelte poate fi realizat# în func&ie de:
a) tipul opera&iei: strunguri, maini de frezat, maini de g#urit, mainide rabotat sau mortezat, maini de rectificat, maini de broat etc.;
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 4/14
Cap. 1. No&iuni generale
4
b) gradul de universalitate al utilajului: maini-unelte universale,maini-unelte speciale;
c) nivelul de automatizare a func&ion#rii:
• neautomat# - dac# numai mic#rile de generare sunt realizate deutilaj;
• semiautomat# - dac# numai ciclul de lucru se realizeaz# f #r # interven&ia lucr #torului i
• automat# - dac# întreg ciclul de func&ionare se desf #oar # f #r # participarea direct# a operatorului.
Pentru simbolizarea mainilor-unelte se folosesc grupuri de litere(ini&ialele cuvintelor ce definesc categoria de main#-unealt#) i de cifre
(caracteristica dimensional# cea mai important#, specific# mainiirespective, gradul de automatizare). De exemplu:∗ SN 400 – strung normal ce poate prelucra semifabricate buc#&i cu
diametrul exterior maxim de 400 mm;∗ FUS 250 – main# de frezat universal# pentru scul#rie având
l#&imea s#niei longitudinale de 250 mm;∗ GR 40 – main# de g#urit radial# ce poate prelucra, în plin, g#uri cu
diametrul maxim de 40 mm;∗ RP 300 – main# de rectificat plan având l#&imea mesei de 300 mm;∗ S 700 – eping având lungimea maxim# a cursei de lucru 700 mm;∗ FD 400 – main# de prelucrat dantura ro&ilor cu diametrul exterior
maxim de 400 mm;∗ AF 80 – main# de alezat i frezat având diametrul arborelui
principal de 80 mm;∗ SARO 25 – strung automat cu cap revolver, cu ax# orizontal#,
destinat prelucr #rii pieselor din bar # cu diametrul maxim de 25 mm;∗ SC 14 NC – strung carusel având diametrul platoului de 1400 mmi
comand# numeric#.
1.2. Productivitatea mainii-unelte
Pentru a fi competitiv#, o main#-unealt# trebuie s# prelucreze cu productivitate cât mai mare, în condi&ii de precizie impuse, i s# permit# deservire i între&inere uoar #.
Productivitatea ma inii-unelte se define te ca raportul dintre num$ruln de piese identice i timpul t, necesar prelucr $rii acestora, respectiv
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 5/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
5
T
1
t
nQ == . (1.1)
Din rela&ia (1.1) rezult# c# productivitatea este cu atât mai mare cu cât
timpul unitar, T, este mai redus. Acesta are urm#toare expresie
n
ttttT
pca b +++= , (1.2)
în care: t b este numit timp de baz# i reprezint# timpul efectiv de achiere;ta – timp auxiliar, consumat pentru efectuarea opera&ii auxiliare:
prinderea/desfacerea semifabricatului, apropierea/îndep#rtareasculei, schimbarea regimului de achiere sau a sensului mic#rii;
tc – timpul consumat de c#tre lucr #tor pentru controlul dimensional;
t p – fond de timp utilizat pentru preg#tirea mainii-unelte, sculelor,dispozitivelor i verificatoarelor precumi de documentare alucr #torului asupra con&inutului desenului de execu&ie i a fieitehnologice.
Pentru creterea productivit#&ii mainii-unelte, este necesar s# semicoreze toate componentele timpului unitar. Timpul de baz# se poatereduce folosind regimuri de achiere intensive, micorând adaosurile de prelucrare, suprapunând mic#rile de generare sau prelucrând simultan maimulte piese. Reducerea timpului auxiliar se realizeaz# prin m#rirea vitezelor
de executare a mic#rilor auxiliare dac# lan&urile cinematice în cauz# suntac&ionate chiar de c#tre maina-unealt#. În acest caz, lucr #torul are sarcinade a comanda pornirea i întreruperea mic#rii în lan&ul auxiliar. Reducereatimpului auxiliar se poate realiza i prin suprapunerea acestor mic#ri cuunele similare sau, uneori, cu mic#ri de generare.
1.3. Condi&ii tehnice de fabrica&ie i exploatare
În etapa de proiectare precum i în exploatare, mainile-unelte suntdefinite de urm#toarele caracteristici:a) schema procesului de achiere, care stabilete destina&ia i gradul de
universalitate, este dat# de forma sculelor i micarea lor relativ# fa&# desemifabricat;
b) forma i dimensiunile sistemelor de prindere a sculelor isemifabricatelor precumi cursele maxime (pozi&iile extreme) ale organelorde lucru;
c) sistemul de comand# i gradul de automatizare;
d) precizia de prelucrare;e) puterea motoarelor de ac &ionare;
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 6/14
Cap. 1. No&iuni generale
6
f) randamentul mecanismelor din structura lan&urilor cinematice;g) sistemele de ac&ionare ale lan&urilor cinematice;h) dimensiunile de gabariti greutatea mainii.
Pentru a fi cât mai competitive din punct de vedere al satisfaceriicerin&elor tehnico-economice în exploatare, mainile-unelte trebuie s# corespund# cât mai bine urm#toarelor condi&ii:
∗ asigurarea preciziei i calit#&ii suprafe&elor prelucrate ca urmare aunei bune precizii cinematicei a unei ridicate rigidit#&i tehnologice;
∗ satisfacerea unor condi&ii economice de lucru eficiente în totdomeniul de utilizare al mainii în condi&iile în care pre&ul mainii-unelteinfluen&eaz# costul prelucr #rii prin cota de amortisment;
∗ durabilitate înalt# a mecanismelor de ac&ionare i a ghidajelor,siguran&a în func&ionare, randament ridicat al lan&urilor cinematice, deservirei între&inere uoar #;
∗ asigurarea unui microclimat bun al locului de munc# prin iluminatcorespunz#tor, nivel sc#zut de zgomot, condi&ii ergonomice capabile s# reduc# efortul fizic i solicitarea nervoas# a operatorului;
∗ implementarea în structura mainii a unor solu&ii tehnice în vederea protej#rii lucr #torului împotriva accidentelor de munc# chiar i în condi&ii deneglijen&# a acestuia.
Fig. 1.2. Varia # ia costului de prelucrare în raport cu viteza de a chiere
C opera&ia 1
opera&ia 2
C2min.
C1min.
v[m/min]
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 7/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
7
Costul prelucr #rii pe maina-unealt# precum i capacitatea de prelucrare a acesteia depind, în mare m#sur #, de posibilit#&ile prev#zute pentru reglarea regimului de achiere.
În figura 1.2 este reprezentat# dependen&a cost de prelucrare-vitez# deachiere C = f(v). Creterea costului de produc&ie al unei maini, prinincluderea unor sisteme complexe pentru reglarea regimului de achiere, se justific# prin îmbun#t#&irea condi&iilor de exploatare, reducerea costului de prelucrare pe maina-unealt# respectiv# precum i prin creterea gradului deuniversalitate al acesteia.
1.4. No&iuni privind generarea suprafe&elorOrice utilaj se poate descompune în elementele constitutive de baz#
numite piese. În principiu, o pies# este m#rginit# de una sau mai multesuprafe&e a c#ror m#rime i pozi&ie reciproc# sunt stabilite de c#tre proiectant în concordan&# cu rolul lor func&ional. În figura 1.3, sunt prezentate caracteristicile geometrice ce definesc o pies# tip urub. Aceastaeste m#rginit# de un num#r de suprafe&e dintre care:
- unele au rol func # ional (3 - faciliteaz# aplicarea unui moment detorsiune, 5 - centreaz# urubul fa&# de o alt# pies#, 9 - permite asamblareademontabil# a urubului cu o a treia pies#);
Fig. 1.3. Rolul suprafe # elor care m$rginesc
piesa
1
23 4
5 6 7
8
11 10 9
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 8/14
Cap. 1. No&iuni generale
8
- altele joac# un rol tehnologic (7 i 11 - sunt necesare prelucr #riifiletuluii utilizarea acestuia pe toat# lungimea);
- i, în sfâr it, o a treia categorie are rol protector pentru factorul
uman împotriva accident#rii cu muchiile t#ioase ce rezult# la prelucrare icu care acesta intr # în contact (suprafa&a 2).
Suprafe&ele ce m#rginesc piesele sunt definite atât ca form# i pozi&iereciproc# cât i din punct de vedere al rugozit#&ii i preciziei dimensionale.M#rimea lotului de fabrica&ie, forma i gabaritul piesei, calitateasuprafe&elor, precizia dimensional# i a pozi&iei reciproce a suprafe&elor ceurmeaz# a se prelucra au importan&# deosebit# în exploatarea mainilor-unelte deoarece condi&ioneaz# tipul de main# unealt# ce va fi folosit#. În
acest scop, este necesar a se stabili varianta tehnologic# cea mai eficient# pentru generarea suprafe&elor ce delimiteaz# piesa.
Din punct de vedere matematic, suprafa&a este considerat# ca o pânz# f #r # grosime ce separ # dou# regiuni ale spa&iului distincte neapar &inând niciuneia. Aceasta poate fi generat# prin deplasarea unei curbe de form# constant# sau variabil# în timp. Suprafa&a generat# se poate defini ca locgeometric al pozi&iilor succesive ale curbei în spa&iu. Aceast# curb# (figura1.4) poart# numele de generatoare (G).
Un punct oarecare, M, al curbei generatoare, va descrie o traiectorienumit# directoare (D). În principiu, pentru generarea suprafe&elor pe maini-unelte sunt folosite curbe plane. Planul generator ) i cel director * sunt
reciproc perpendiculare iar dreapta lor de intersec&ie face un unghi +, de
Fig. 1.4. Generarea teoretic$ a suprafe # elor
vM
+
M
G
D
)
*
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 9/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
9
obicei constant i egal cu 90o, cu vectorul vitezei de deplasare a punctuluiM.
1.4.1. Curbe generatoare
Dup# modul de realizare, curbele generatoare pot fi clasificate în treicategorii: materializate, cinematice sau programate.
a) Generatoarea materializat are lungimea egal# cu muchiaachietoare a sculei (figura 1.5), dac# unghiul de degajare este nul sau, încaz contrar, egal# cu proiec&ia muchiei pe planul generator. Acest tip degeneratoare se utilizeaz# în cazul proceselor de broare, mortezare, rabotare,
frezare, strunjire, rectificare. Materializarea generatoarei este posibil# numaidac# lungimea acesteia este relativ mic#. Dac# nu, apar dificult#&i la
reascu&ire precum i în timpul procesului de prelucrare deoarece for &ele deachiere cresc odat# cu lungimea t#iului activ iar procesul poate deveniinstabil.
b) Generatoarea cinematic poate fi ob&inut#:
- ca traiectorie rectilinie sau circular $ a unui punct (figura 1.6,a); pentru materializarea curbelor generatoare i directoare sunt utilizate cuplecinematice de tip sanie-ghidaj sau fus-lag#r (caz întâlnit la procesele de
strunjire, rabotare, frezare, rectificare);
Fig. 1.5. Generatoare materializat $
v G
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 10/14
Cap. 1. No&iuni generale
10
- ca înf $ur $toare a pozi # iilor succesive ale unei curbe C (figura1.6,b) care se deplaseaz# într-un plan i este definit# de t#iul sculei(procedeu utilizat la frezare, mortezare, rectificare).
Fig. 1.6. Generatoare cinematic$:a - ca traiectorie rectilinie sau circular # a unui punct;
b - ca înf #ur #toare a pozi&iilor succesive ale unei curbe.
Fig. 1.7. Generatoare programat $
a) b)
D
vM
MK R
G
v
!
) !
)
G
DC
'
G
I
II
III
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 11/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
11
c) Generatoarea programat (figura 1.7) este realizat# cu ajutorulunor abloane sau programe, se utilizeaz# pentru curbe complexe i seîntâlnete în unele procese de strunjire, frezare, rabotare sau rectificare.
1.4.2. Curbe directoare
Curba directoare este limitat# la un num#r mai restrâns de formegeometrice (circular # i rectilinie). Dup# modul de ob&inere, curbeledirectoare pot fi: materializate, generate cinematic sau programate.
a) Directoarea materiali zat , prin solu&ia constructiv# a unor scule,are urm#toarele forme:
- elice cilindric$, în lungul c#reia sunt dispuse t#iurile tarozilor saufilierelor;
- circular $, pentru burghie i alezoare;- rectilinie, în cazul broelor.În aceste situa&ii, forma i dimensiunile curbei directoare sunt
dependente de cele ale sculelor achietoare.
b) Di rectoarea cinematic este curba ce se ob&ine ca traiectorie a unui punct, înf #ur #toare a unei curbe sau transpus# prin rulare.
- Directoarea cinematic$ ca traiectorie circular $, se ob&ine prindeplasarea punctului M al generatoarei G, cu viteza unghiular # ,, la odistan&# R de axa de rota&ie (figura 1.6,b). Similar, directoarea poate firectilinie (figura 1.8) i rezult# prin deplasarea punctului M în lungul uneidrepte cu viteza vM.
Fig. 1.8. Directoare cinematic$ ob # inut $ ca
traiectorie rectilinie a unui punct
t
G
D
) !
sM
vM
Ge
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 12/14
Cap. 1. No&iuni generale
12
Micarea pe traiectoria directoare (rectilinie sau circular #) poate ficontinu# sau intermitent#, f #r # a influen&a forma acesteia. Viteza dedeplasare a unui punct de pe generatoare poate fi aleas# în func&ie de
necesit#&ile tehnologice.
Curba directoare de form# spiral# arhimedic# (figura 1.9) este definit# de ecua&ia
π
θ⋅=ρ2
a (1.3)
care, prin derivare, conduce la condi&ia cinematic# de generare
.ctk
V
==ωρ
ρ
(1.4)
Aceast# traiectorie poate fi realizat# prin combinarea, în plan, a uneimic#ri de transla&ie radial# de vitez# v- cu o micare circular # de vitez# unghiular # ,- care vor caracteriza spirala arhimedic# prin m#rimea pasului(notat cu a).
Dintre curbele spa&iale utilizate ca traiectorii directoare, o larg# r #spândire o are elicea cilindric#. Traiectoria elicoidal# cilindric# se ob&ine
cinematic prin compunerea unei mic#ri circulare de vitez# tangen&ial# vt
Fig. 1.9. Directoare cinematic$ ob # inut $
ca traiectorie a unui punct dup$ o spiral $ arhimedic$
v"
"
#
"
vM
vt
O1
II
O2
2O1O2 = a
I
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 13/14
MA'INI-UNELTE. Partea întâia
13
(figura 1.10) cu o vitez# de transla&ie normal# pe planul mic#riicirculare (va).
Cele dou# viteze trebuie s# satisfac# condi&ia cinematic# de generareimpus# de unghiul . (înclinarea elicei)
.tgv
v
t
a β= (1.5)
- Directoarea cinematic$ ob # inut $ ca înf $ur $toare a unei curbe
cinematice se întâlnete la opera&iile de frezare. Directoarea D (figura 1.11)rezult# ca înf #ur #toare a curbei cicloidale alungite C.
Fig. 1.10. Directoare cinematic$ ob # inut $ ca traiectorie a
unui punct dup$ o elice cilindric$
Fig. 1.11. Directoare cinematic$ ob # inut $ ca înf $ur $toare
a unei curbe cinematice
M
vM vt
pe
MR va
.
C
t h
B
Baz#
vr
R s
O
R r
r
A De
D
vc
M
sd
7/23/2019 Cursul 1 - MU 1
http://slidepdf.com/reader/full/cursul-1-mu-1 14/14
Cap. 1. No&iuni generale
14
Aceast# curb# cicloidal# este ob&inut#, la rândul ei, prin rularearulantei de raz# R r pe o curb# B numit# baz#. Punctul M este un punctoarecare al muchiei achietoare a sculei care se rotete solidar cu rulanta.
- Directoarea cinematic$ transpus$ prin rulare se întâlnete lagenerarea danturilor. Cea mai simpl# dintre directoarele cinematice, dreaptaA ’B’ din planul*’, se transpune (figura 1.12) prin rulare pe un cilindru, subforma unei elice AB, ca directoare real# D. Datorit# rul#rii f #r # alunecare acilindrului, trebuie s# fie satisf #cut# condi&ia cinematic# de generare
.R v
p= (1.6)
Parametrii traiectoriei elicoidale D (înclinarea. a tangentei la elice i
pasul pe al acesteia), pentru aceeai valoare a razei R p, sunt influen&a&inumai de pozi&ia directoarei D’, adic# de m#rimea i sensul unghiului. din planul*’.
Fig. 1.12. Directoare cinematic$ transpus$ prin rulare Metoda este folosit# la prelucrarea danturii înclinate a ro&ilor din&ate
pe mainile de mortezat cu cu&it pieptene. Acelai procedeu se aplic# i lagenerarea danturilor ro&ilor conice cu din&i curbi.
c) Directoarea programat se realizeaz#, ca i generatoarele programate, prin abloane, cartele sau benzi perforate, benzi magnetice etc.Maina-unealt#, prin intermediul unor senzori, citete i transform# semnalele în impulsuri pe care le transmite sistemului de ac&ionare a lan&ului
cinematic.
pe
.
!’
A’A
D
M
vM
R p
B / B’
vD
’
M
Top Related