117

CAPITOLUL 7

PRELUCRAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE LA CORPURI DE REVOLUŢIE

7.1.CLASIFICAREA PIESELOR DE TIPUL CORPURILOR DE REVOLUŢIE ŞI

PROCEDEE DE PRELUCRARE.

Piesele de tipul corpurilor de revoluţie se clasifică în trei grupe astfel: a) arbori; b) bucşe; c) discuri. În grupa arbori se întâlnesc următoarele tipuri de piese: arbori drepţi, arbori cotiţi,

axe cu came, tije şi bolţuri. Aceste piese se caracterizează prin suprafeţe cilindrice sau conice exterioare şi mai multe suprafeţe frontale plane.

Din grupa bucşe fac parte piesele cu suprafeţe cilindrice interioare şi exterioare coaxiale, uneori şi suprafeţe conice. Dimensional sunt caracterizate de raportul lungime/diametru astfel: 0,5 ≤ L/D < 3. În această grupă se întâlnesc următoarele tipuri de piese: cămăşi de cilindru, bucşe, cuzineţi etc.

În grupa discuri se pot considera piesele cu diametrul exterior mult mai mare decât lungimea, raportul lungime/diametru fiind: L/D < 0,5. Aceste piese au suprafeţele frontale relativ mari, exemplu: roţi de curea, discuri, volanţi etc.

Suprafeţele cilindrice exterioare se pot prelucra prin: strunjire, frezare rotativă, broşare exterioară şi rectificare. Dacă se impun suprafeţelor ce urmează a fi prelucrate condiţii de precizie severe, prelucrarea va fi continuată cu operaţii de netezire astfel: lepuire, supranetezire (suprafinisare), strunjire fină, lustruire, etc. Suprafeţele conice se prelucrează prin: strunjire şi rectificare. 7.2.STRUNJIREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE.

Această operaţie de prelucrare a suprafeţelor cilindrice exterioare în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare poate fi divizată astfel:

a) strunjire de degroşare; b) strunjire de semifinisare; c) strunjire de finisare. Strunjirea de degroşare asigură în mod curent treptele de precizie 13 – 11 şi

rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 100 – 12,5 μm.

118

Strunjirea de semifinisare asigură în mod curent treptele de precizie 11 – 10 şi rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 25 – 6,3 μm.

Strunjirea de finisare asigură în mod curent treptele de precizie 10 – 8 şi rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 12,5 – 1,6 μm.

La piesele de tip arbori prinderea se face între vârfuri, cu ajutorul găurilor de centrare, sau în universal şi vârf eliminându-se cinci grade de libertate, rămânând numai rotaţia în jurul axei de revoluţie. Găurile de centrare sunt standardizate şi clasificate astfel:

- gaură de centrare forma A - nu este prevăzută cu con de protecţie fig.7.86; - gaură de centrare forma B - este prevăzută cu con de protecţie la 120o fig. 7.87; - gaură de centrare forma R – se utilizează la strunjirea suprafeţelor conice prin

metoda deplasării transversale a păpuşii mobile fig 7.88.

La executarea găurii de centrare se foloseşte burghiul combinat de centrare, sau în cazul găurilor mari, executarea găurii de centrare se realizează în două etape: o găurire cu burghiu clasic şi o adâncire conică cu teşitor conic. La piesele din clasa bucşe dacă se cer condiţii de coaxialitate foarte ridicate a suprafeţelor exterioare cu gaura centrală, se recomandă a se prelucra cu prinderea pe dornuri: cilindrice, conice sau extensibile. La celelalte piese din aceeaşi clasă – bucşe – la care condiţiile de coaxialitate sunt normale prelucrarea se va face cu prinderea în mandrină universal. Pentru piesele din clasa disc, prinderea în vederea prelucrării se va face numai în mandrină universal.

7.2.1.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale.

Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale se poate realiza în două variante:

Fig. 7.87 Gaură de centrare forma B.

Fig. 7.86 Gaură de centrare forma A.

Fig.7.88 Gaură de centrare forma R

119

- după metoda generatoarei materializate; - după metoda generatoarei cinematice. Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale după metoda

generatoarei materializate se foloseşte la prelucrarea suprafeţeleor cilindrice simple sau în trepte, cu condiţia ca lungimea acestora să fie relativ mică (50 – 70 mm), deoarece pentru lungimi mai mari operaţia de strunjire poate fi însoţită de vibraţii. Se execută cu cuţite late cu avans transversal a cărui valoare st = 0,01 … 0,1 mm/rot. Această metodă de prelucrare este des întâlnită la prelucrarea fusurilor palier la arborii cotiţi.

Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale după metoda generatoarei cinematice se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor cilindrice cu lungimi mari. La strunjirea de degroşare la arbori în trepte pe strunguri universale, se pot folosi următoarele scheme de prelucrare (fig.7.89 a,b,c):

La prelucrarea după schema din fig.7.89 a – adâncimea de aşchiere pe fiecare trecere este mică, la fel şi forţele de aşchiere, deci precizia de prelucrare este ridicată. Dezavantajul acestei scheme de prelucrare constă în faptul că lungimea totală a cursei de lucru este mare, timpul de prelucrare este mare şi deci costul prelucrării este ridicat.

a)

b)

c)

Fig.7.89 Scheme de strunjire de degroşare a suprafeţelor cilindrice pe strunguri universale, exterioare

120

La prelucrarea după schema din fig. 7.89 b – fiecare treaptă a arborelui se strunjeşte separat. La treapta „C” adaosul de prelucrare fiind mare sunt necesare două treceri. Lungimea totală a cursei de lucru este mai mică faţă de varianta 89 a.

Prelucrarea după schema din fig. 7.89 c – reprezintă o combinaţie a variantelor prezentate în fig. 7.89 a şi fig. 7.89 b.

Alegerea uneia din cele trei variante se face în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare care trebuie înlăturat.

La strunjirea de finisare a arborilor în trepte la care trebuiesc finisate suprafeţele frontale şi degajările, se poate utiliza una din schemele de prelucrare (fig 7.90 a,b,c): Fig.7.90 a – Iniţial se finisează toate suprafeţele cilindrice după care se execută finisarea suprafeţelor frontale. Fig. 7.90 b,c – Se finisează suprafaţa cilindrică după care se execută finisarea suprafeţei frontale ce urmează. Aceste metode sunt posibile dacă scula aşchietoare utilizată poate

a)

b)

c)

Fig. 7.90 Scheme pentru strunjirea de finisare a suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale.

121

executa strunjire cilindrică cât şi strunjirea suprafeţelor frontale. Asupra succesiunilor fazelor de strunjire influenţează şi bazele de măsurare la lungimile treptelor arborilor. 7.2.2.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri automate multicuţit.

Creşterea productivităţii operaţiei de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare se obţine prin suprapunerea curselor de lucru ale cuţitelor corespunzător prelucrării suprafeţelor cilindrice şi frontale. Pe strungurile semiautomate multicuţit, cuţitele sunt fixate pe o sanie longitudinală care execută prelucrarea simultană a suprafeţelor cilindrice şi pe o a doua sanie transversală ce lucrează simultan cu cea longitudinală pe care sunt instalate cuţite pentru strunjirea frontală a canalelor, degajărilor, teşiturilor şi chiar pentru strunjirea suprafeţelor cilindrice scurte după metoda generatoarei materializate. Operaţia de strunjire se poate realiza prin trei metode:

a. strunjirea cu avans longitudinal, fig.7.91 a; b. strunjirea cu avans de pătrundere urmată de avans longitudinal, fig.7.91 b; c. strunjirea cu avans transversal, fig. 7.91 c.

a)

b)

122

Fig. 7.91 a – Cuţitele sunt reglate de la începutul operaţiei, reglarea făcându-se după o piesă etalon. Lungimea totală a cursei longitudinale L = l1 + l2 + l3. Fig. 7.92 b – Cuţitele nu mai sunt reglate la dimensiunea de lucru de la începutul operaţiei pentru că sania longitudinală execută iniţial un avans de pătrundere sp sub un unghi de 30o, fiind comandată de un mecanism special de copiere după care cuţitele ajungând la diametrele corespunzătoare execută mişcarea de avans longitudinal sl. Dacă se calculează timpul de bază tb la strunjirea suprafeţelor cilindrice pe strunguri universale după metoda generatoarei cinematice (fig. 7.89 a) acesta are expresia:

tb = (l1 + l2 + l3) + ( l2 + l3 ) + l3 s n

la acest strung semiautomat tb = lmax / s n unde: lmax – lungimea celei mai lungi trepte În cazul în care o treaptă are lungimea mult mai mare decât celelalte, atunci se pot plasa două cuţite pe treapta respectivă pentru reducerea timpului de bază. Fig. 7.91 c – Pentru prelucrarea cu avans transversal a degajărilor cu diferite adâncimi prelucrarea începe cu cuţitul a cărui canal este cel mai adânc. Această schemă de prelucrare se combină cu una din cele prezentate anterior.

Precizia de prelucrare în cazul strungurilor multicuţit este afectată în special de uzura sculelor şi de erorile datorate deformaţiilor elastice a elementelor sistemului tehnologic. Întrucât cuţitele sunt reglate la dimensiunile finale ce trebuie obţinute în cazul schemei de prelucrare cu avans longitudinal (fig. 7.91 a), uzura sculei aşchietoare are o pondere mare în cazul erorii totale de prelucrare. După un număr de piese prelucrate uzura creşte conform legilor de variaţie a acesteia în timp. Dacă pentru una din sculele aşchietoare cota obţinută depăşeşte câmpul de toleranţă prescris, este necesar schimbarea reglajului acelei scule. Mai frecvent în asemenea situaţie se face schimbarea forţată a tuturor sculelor aşchietoare. Deformaţia elastică a sistemului tehnologic poate provoca erori importante întrucât este variabilă în timpul ciclului de lucru. Astfel în timpul strunjirii după schema avansului longitudinal la care cuţitele intră succesiv în aşchiere forţele tehnologice variază în trepte fig. 7.92 Această variaţie duce la variaţia în trepte a

c)

Fig.7.91 Scheme de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri automate multicuţit.

123

deformaţiei elastice a sistemului tehnologic din această cauză precizia de prelucrare la strungurile multicuţit este relativ inferioară, în treptele de precizie 10 –12, fiind recomandate pentru operaţiile de degroşare. Dacă se execută operaţii de finisare după operaţia de degroşare pe aceste strunguri multicuţit se poate obţine o precizie de prelucrare în trepta 9.

Pentru a micşora viteza de uzare a cuţitelor şi deci pentru a reduce frecvenţa opririlor necesare pentru refacerea reglajului, se utilizează viteze de aşchiere cu valori medii cuprinse între 20 – 60 m/min. Dar acest domeniu a vitezei de aşchiere favorizează formarea mai intensă a tăişului de depunere, conducând la creşterea rugozităţii suprafeţei prelucrate. 7.2.3.Strunjirea suprafeţelor conice exterioare.

Strunjirea suprafeţelor conice exterioare se poate executa pe strunguri universale prin metodele:

a. strunjirea cu cuţit profilat, fig 7.93; b. strunjirea prin înclinarea săniei port cuţit, fig 7.94; c. strunjirea prin deplasarea transversală faţă de linia normală a vârfului păpuşii

mobile, fig 7.95; d. strunjirea prin copiere.

Fig. 7.92 Modul de variaţie în trepte a forţei tehnologice în cazul strunjirii

cu avans longitudinal.

l

ts

Fig.7.93 Strunjirea suprafeţelor conice cu cuţit profilat.

124

a. Strunjirea conică cu cuţit profilat se efectuează după metoda generatoarei materializată şi se aplică suprafeţelor conice scurte l = 50 – 70 mm. La aplicarea acestei metode se poate utiliza şi un cuţit lat obişnuit poziţionat înclinat. b. Pentru realizarea strunjirii conice prin înclinarea saniei port cuţit, trebuie să se îndeplinească următoarele:

- lungimea generatoarei să nu depăşească lungimea cursei de lucru; - unghiul de înclinare a saniei port cuţit să fie egal cu semiunghiul la vîrf al conului

şi se calculează cu relaţia: pentru trunchi de con tg α = (D – d)/2 l1, pentru con complet tg α = D /2 l2;

- avansul s se execută manual, deci este neuniform şi de aceea calitatea surafeţei este relativ scăzută;

- productivitatea prelucrării este scăzută.

D d

l1l2

s

α

Fig. 7.94 Strunjirea suprafeţelor conice exterioare prin înclinarea

săniei port cuţit.

l

d

D

h

L

a

Fig. 7.95 Strunjirea conică a suprafeţelor cilindrice exterioare prin

deplasarea transversală a vârfului păpuşii mobile.

125

c.Strunjirea prin deplasarea transversală faţă de linia normală a vârfului păpuşii mobile prezintă dezavantajele:

- la unghiuri α mari se înrăutăţesc condiţiile de prindere a piesei deoarece înălţimea h este mare, contactul între vârful de centrare şi gaura de centrare nu se realizează pe toată lungimea conului de centrare care se uzează neuniform;

- nu se pot prelucra din aceeaşi prindere suprafeţe conice şi suprafeţe cilindrice; - nu se pot prelucra suprafeţe conice interioare deoarece piesa este prinsă numai

între vârfuri. Deplasarea transversală a păpuşii mobile se calculează cu relaţia:

h = L sin α dacă se consideră ca tg α ≅ sin α pentru unghiul α de valori mici atunci

h = L (D – d)/2l, conicitatea k = (D – d)/ l, h = L k / 2 d. Strunjirea conică se poate executa cu ajutorul dispozitivelor de copiere prevăzute cu riglă de copiat aşezată înclinat în partea din spate a batiului. Se prelucrează prin această metodă suprafeţe conice cu unghi la vârf mic a căror lungime nu depăşesc 300 – 400 mm.

7.3. FREZAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE Este un procedeu de mare productivitate. care se realizează pe maşini specializate la

care atât piesa de prelucrat, cât şi frezele au o mişcare de rotaţie în jurul axelor proprii.

1. piesa de tip arbore este fixată în poziţie orizontală şi pe ambele părţi este montat

un joc de freze ce prelucrează suprafeţele alternative;

Fig.7.96.Frezarea suprafeţelor cilindrice şi conice exterioare.

126

2. toate cele teri axe se rotesc în acelaşi sens, axul care antrenează piesa se roteşte lent pentru a asigura avansul circular;

Prelucrarea completă a unei piese se termină după ce aceasta a efectuat o rotaţie completă +150 (360+15=3750).

Există şi alte tipuri de maşini de frezat pentru frezarea rotativă a suprafeţelor de revoluţie, de exemplu frezarea cu avans longitudinal ca în schema următoare (fig.7.97):

În funcţie de cinematica maşinii unelte avansul longitudinal poate fi executat astfel: 1- avansul sl este efectuat de sculă; 2- avansul sl este efectuat de piesa de prelucrat.

Frezarea rotativă se mai poate executa prin înclinarea arborelui port sculă ca în fig.7.98.

Fig. 7.97. Frezarea cu avans longitudinal.

Fig.7.98. Frezarea rotativă cu înclinarea arborelui port sculă.

127

- arborele port sculă este poziţionat înclinat sub un unghiα faţă de o direcţie perpendiculară pe axa piesei de prelucrat;

Toate aceste procedee se aplică la producţia de serie şi de masă şi asigură precizia diametrelor în treptele de precizie 8-10. 7.4. RECTIFICAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE.

Rectificarea suprafeţelor cilindrice şi conice exterioare poate fi o operaţie finală,

când asigură precizia diametrelor şi rugozitatea indicată în desenul de execuţie, sau o operaţie premergătoare unor operaţii de prelucrare fină cum sunt lepuirea sau suprafinisarea.

Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare se poate executa: A. rectificarea între vârfuri; B. rectificarea fără vârfuri.

Rectificarea între vârfuri este posibilă prin procedeele: 3.1 rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal; 3.2 rectificarea cu avans transversal.

7.4.1 Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal. Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal este o metodă de finisare a

suprafeţelor des întâlnită în practică. Procedeul implică următoarele mişcări de lucru (fig.7.99):

B

st

Fig.7.99. Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal.

128

• mişcarea de rotaţie a piesei cu turaţia pn pentru a realiza o viteză periferică a piesei între m/min 4015 ÷=pv ;

• mişcarea de rotaţie a pietrei cu turaţia dn (disc) pentru a realiza o viteză periferică m/s 3525 ÷=v ;

• mişcarea de avans longitudinal rectilinie alternativă ( ) mm/rot 8,02,0 Bsl ÷= ; • mişcarea de avans transversal. a discului

abraziv ( ) mm/c mm/col, 05,0001,0 ÷=ts avans periodic. La această rectificare se observă că, deoarece ( )Bsl 8,02,0 ÷= mm/rot, discul

abraziv este încărcat complet numai pe %8020 ÷ din lăţimea sa. Această caracteristică face ca, în comparaţie cu rectificarea prin pătrundere (cu avans trasversal), se vor obţine suprafeţe de bună calitate cu o precizie ridicată, însă cu o productivitatea mai scăzută.

Pentru o încărcare completă pe întreaga lăţime ar trebui ca Bsl = mm/rot la o rotaţie a piesei. Aceasta condiţie nu se poate îndeplini decât la piese la care există spaţii de ieşire mari la capetele de cursă. Deoarece viteza de avans ajunge la valori excesiv de mari, pnBmin mm/ ⋅≠⋅= plf nsv Practic, aceste rectificări se execută într-o fază de degroşare unde se adoptă o valoare mai mare a lui ( ) rotmmBsl / ;8,05,0 ÷=

O variantă particulară a rectificării cu avans longitudinal este rectificarea cu o singură trecere. 7.4.1.1.Rectificarea cu o singură trecere – la care adaosul de prelucrare este înlăturat la o singură trecere. Calitatea suprafeţei este inferioară. După această metodă se rectifică cu avans longitudinal alternativ cu 0=ts până la dispoziţia scânteilor (fig.7.100).

n p

n d

Fig.7.100. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare întro singură trecere.

129

Este posibil ca suprafaţa de rectificat să fie mărginită la un capăt de o treaptă cu diametrul mai mare decât tronsonul care trebuie rectificat (fig.7.101). În acest caz, rectificarea piesei cu avans de pătrundere se execută astfel:

• discul abraziv pe lângă mişcarea de rotaţie va executa o mişcare de avans transversal st până se ajunge la adâncirea de rectificare dorită, după care va primi o mişcare de avans longitudinal sl, astfel încât să se rectifice tronsonul pe întreaga lungime.

Productivitatea acestei metode este de %4030 ÷ mai mare decât la rectificarea cu avans longitudinal în mai multe treceri.

7.4.2. Rectificarea cu avans transversal (rectificarea prin pătrundere la care direcţia mişcării de avans este perpendiculară pe axa piesei) Această metodă de rectificare se utilizează în următoarele situaţii:

1. rectificarea suprafeţe scurte cu l<80 mm (fig.7.102, fig7.103); 2. rectificarea fusurilor arborilor cotiţi; 3. rectificarea axelor cu came. Procedeul asigură încărcarea completă a discului abraziv. Productivitatea este cu

%4030 ÷ mai mare decât la rectificarea cu avans longitudinal. Pentru suprafeţele scurte se aplică o singură poziţionare a discului, dar această metodă se poate folosi şi pentru piesele mai lungi (fig.7.104) având următoarele particularităţi:

1. la această metodă se aplică şi o serie de treceri cu avans longitudinal; 2. prin aplicarea acestei metode norma de timp este mai mică decât la rectificarea cu avans longitudinal clasic; 3. la această rectificare prin pătrundere,o deosebită importanţă în privinţa preciziei în special cilindricitatea, o are uzura discului abraziv precum şi abaterea de la

n p

n d

st

sl

Fig.7.101. Rectificarea întro singură trecere atunci când suprafaţa rectificată este mărginită de o suprafaţă cu diametrul mai mare.

130

rectilinitate a generatoarei discului abraziv. Tocmai de aceea, la rectificarea de pătrundere sunt necesare treceri longitudinale pentru eliminarea abaterii de la cilindricitate.

tB

n p

n d

Fig.7.102. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare cu avans de pătrundere.

tB

n p

n d

Fig. 7.103. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare cu avans de pătrundere.

131

La piesele tip arbori, instalarea se poate face între vârfuri. O mare imporanţă

asupra preciziei exercită găurile de centrare şi starea vârfurilor maşinii de rectificat. Înaintea operaţiei de rectificare găurile de centrare se rectifică pe maşini de rectificat

speciale prevăzute cu bare abrazive conice (fig. 7.105).

Transmiterea momentului de.torsiune la piesa de rectificat se face cu un antrenor pe capătul piesei şi, dacă nu este posibil, cu un bolţ de antrenare care pătrunde într-un orificiu pe capătul piesei care se rectifică. La piesele tip arbori, rectificarea între vârfuri, în cazul unui raport

dl >5, utilizează rezemarea

suplimentară a piesei în lunetă.

Pentru 1510 ÷=dl se folosesc

două lunete egal distanţate pe suprafeţele rectificate.

În ceea ce priveşte piesele cu găuri axiale, atunci când se cere o precizie mare de coaxialitate se utilizează instalarea pe dorn cu condiţia ca gaura să fie prelucrată precis.Astfel, piesele cu gaura prelucrată precis, au toleranţe ce nu depăşesc valorile

mm 03,0015,0 ÷ , se execută prin presare pe dorn, iar dacă toleranţele sunt peste 0,03 mm, se recomandă utilizarea unui dorn extensibil.

n p

n d

tB

Fig.7.104.Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare lungi cu avans transversal.

Fig.7.105. Rectificarea găurilor de centrare.

132

Dacă este necesară orientarea după alezaj şi cu sprijin pe o suprafaţă frontală a piesei se utilizeazăun dorn cilindric cu ajustaj alunecător. B. Rectificarea fără vârfuri

Maşina de rectificat fără vârfuri se caracterizează prin lipsa păpuşei port piesă şi a

păpuşei mobile, piesa de prelucrat fiind aşezată liber între discul rectificat şi discul de antrenare şi fiind sprijinită pe un linear de reazem (fig.7.106). Elementele ce alcătuiesc schema prezentată în fig.7.106 sunt:

1. disc rectificator; 2. disc de antrenare – disc conducător; 3. linearul pentru sprijinirea piesei;

Discul 2 se execută cu liant de vulcanită pentru a asigura o frecare mai mare cu piesa necesară antrenării piesei în mişcare de rotaţie. În plus, acest disc are o granulaţie mai fină decât discul1, pentru ca proprietăţile lui de aşchiere să fie mai slabe.

Discul de antrenare este poziţionat sub un unghi α pentru a se asigura o componentă de avans care să contribuie la avansul longitudinal, av - viteza avansului longitudinal. Piesa este sprijinită prin două ghidaje iar mişcarea de avans a piesei între cele două discuri este kvv dca ⋅⋅= αsin unde:

k – coeficient de alunecare a piesei pe discul de antrenare care este 9,098,0 ÷=k ; Cu cât unghiul α este mai mare, cu atât k este mai mic, alunecarea fiind mai mare. În

ceea ce priveşte viteza piesei, aceasta se obţine dintr-o relaţie de forma: ( )εα +⋅= 1 cosdcp vv , unde:

ε+1 - factor de majorare; 07,004,0 ÷=ε ;

1 32

vp

va

vdc

α

Fig.7.106. Schema de rectificare fără vârfuri (fără centre)

133

La începutul procesului de rectificare are loc o mişcare de avans radial rs a discului conducător.Axa piesei este supraînălţată faţă de linia ce uneşte centrele celor două discuri cu o entitate h ce se calculează astfel:

mm1210hmm51,0

÷≤+⋅= dh

d – diametrul piesei;

Dacă h este prea mare (>12 mm), în timpul rectificării pot apărea vibraţii în

sistemul tehnologic şi se măreşte ovalitatea suprafeţei rectificate. Dacă 0=h , s-a constatat că apar abateri de la cilindricitate şi anume,

poligonilitatea. Rectificarea cu avans longitudinal fără vârfuri se poate aplica pieselor fără trepte,

care să permită trecerea lor completă printre cele două discuri abrazive. Se poate aplica într-o variantă modificată şi la piesele cu trepte folosindu-se avansul transversal (radial).

La această metodă se practică o înclinare cu un unghi foarte mic ( 015,0 ÷ ) a discului de antrenare. Astfel se creează o componentă mică de avans axial care apasă piesa pe opritorul axial 2.

134

CAPITOLUL 8.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE DE STRUNJIT LONGITUDINAL

8.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE. SCHEMA DE LUCRU A UNUI AUTOMAT DE STRUNJIT LONGITUDINAL

Aceste automate sunt destinate prelucrării din bară calibrată a unor piese la care

raportul dl este relativ mare şi care au o formă complexă şi o precizie ridicată. Domeniul

diametrelor şi a lungimilor este cuprins între: mm 324 ÷=d şi mm22070 ÷=l .Schema de principiu a acestui automat de strunjit longitudinal este prezentată în fig. 8.107.

Bara de prelucrat 1 în afară de mişcarea de rotaţie I, mai execută şi mişcarea de

avans longitudinal II. Cuţitele care sunt montate radial în jurul barei pot fi în număr de 64 ÷ şi sunt montate pe săniile 3 (fig.8.108) care execută numai mişcări de avans radial

1

23 4

5

67

8

II s lVIV ns

III sr

I

Fig.8.107. Schema de principiu a strungului automat de strunjit longitudinal.

135

rs III. Săniile 3 sunt montate pe suporţii 4 a lunetei 8, care sunt plasaţi în faţa arborelui principal. Luneta sprijină bara mărindu-i rigid în zona prelucrării. În multe cazuri este o lunetă rotativă.

În cazul pieselor de lungime mică, prelucrarea din bară cu d mare, cazul în care rigiditatea este suficient de ridicată, strunjirea se poate face fără sprijinirea barei în lunetă. În felul acesta nu mai este necesar consumul unui timp pentru reglarea lunetei.

Avansul ls se realizează fie împreună cu păpuşa 5, fie numai cu arborele princial 6. Pentru filetări strungurile automate pot fi echipate cu un dispozitiv special 7 în care pot fi montate mai multe scule în 1-6 axe portsculă. În acestea se pot fixa burghie, alezoare, tarozi, filiere.

8.2.CATEGORIILE DE SUPRAFEŢE CE POT FI PRELUCRATE. 8.2.1. Strunjirea suprafeţelor cilindrice.

Suprafeţele cilindrice se prelucrează cu ajutorul cuţitului montat într-o sanie port cuţit reglat la cotă.. Bara execută mişcarea de avans longitudinal (fig.8.109).

Se pot strunji şi suprafeţe cilindrice în trepte cu un singur cuţit prin avans radial succesiv şi cu avansul longitudinal al barei (fig.8.110).

Când piesa de prelucrat are o suprafaţă cilindrică cu lungime mare, dispusă în partea s-a de mijloc, strunjirea se poate face prin pătrunderea radială a cuţitului, urmată de strunjirea pe lungime cu avansul longitudinal al barei (fig.8.111). a -poziţia pe care o are cuţitul în timpul pătrunderii fără ca bara să execute ls .Se foloseşte un cuţit cu tăiş lat.

nap

Fig. 8.108. Schema de amplasare a cuţitelor radiale.

1 2

Fig. 8.109. Schema de strunjire a suprafeţelor cilindrice întro singură treaptă.

136

b. s-a strunjit o singură treaptă, d1; c. cuţitul se retrage până la adâncimea corespunzătoare diametrului

2d ; d. se prelucrează o nouă treaptă, d2

a b

c Fig.8.110. Schema de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare în mai multe trepte.

a b

sr

Fig. 8.111. Schema de strunjire a unei suprafeţe cilindrice amplasată între două tronsoane de

diametrul mai mare.

137

8.2.2 Strunjirea suprafeţe conice şi profilate. Aceste categorii de suprafeţe se prelucrează prin mişcări de avans simultane ale cuţitului, precum şi a barei după anumite legi.

Pentru suprafeţele conice lungi, avansul cuţitului şi al barei trebuie să aibe valori constante. Suprafeţele conice şi profilate scurte dispuse aproape de lunetă, se pot prelucra numai cu avansul radial al cuţitului profilat, ca în fig.8.112.

8.2.3 Găuri de centrare

Aceste găuri de centrare se realizează pe suprafeţele frontale a unor piese înaintea unei găuriri ce va urma (fig. 8.113)

Fig. 8.112. Schema de strunjire a suprafeţelor conice şi profilate scurte.

a

b

c

Fig. 8.113. Schema de prelucrare a găurilor de centrare.

138

a) piesa execută mişcarea de rotaţie în jurul axei de revoluţie, iar scula aşchietoare se poziţionează pe această axă;

b) piesa pe lângă mişcarea de rotaţie execută şi mişcarea de avans longitudinal ls ,scula aşchietoare staţionând în poziţia iniţială în acest fel se obţine gaura de centrare;

c) piesa primeşte o mişcare ls în sens invers şi se retragerea scula aşchietoare. 8.2.4. Prelucrarea suprafeţelor striate se pot obţine cu ajutorul unor role de striere montate pe oricare dintre săniile transversale. Dacă suprafaţa striată este scurtă, atunci prelucrarea se execută cu avans transversal a saniei cu rola de striere. Dacă suprafaţa striată este mai lungă, decât lăţimea rolei de striere, ea se obţine prin avans longitudinal al barei.

Pentru prelucrări de găuri avem acest dipozitiv special 7 (fig.8.107). Prelucrarea cu scule fixate în axele port-scule poate fi suprapusă peste prelucrarea cu scule fixate în săniile radiale. Fiecare ax port-sculă poate executa mişcare de avans axial V.

Pentru execuţia unor găuri cu diametrul mic sunt necesare burghie sn stânga care primesc o mişcare de rotaţie IV cu o mişcare de rotaţie, de sens invers mişcării arborelui principal cu turaţia sn . În acest caz, viteza de aşchiere se obţine prin sumarea rotaţiilor barei şi a burghiului.

( )minm/

1000sap nnd

v+

=π

;

Pentru execuţia unui filet pe dreapta, axul port-sculă va executa iniţial o rotaţie în acelaşi sens cu bara, însă cu o valoare a turaţiei sn′ > apn pentru a asigura o viteză de aşchiere relativ scăzută corespunzătoare filetării cu tarodul.

Deoarece rotaţiile sunt de acelaşi sens, viteza de aşchiere va fi: ( )

minm/ 1000

aps nndv

−′=π

;

Retragerea sculei de filetat se realizează prin faptul că axul port-sculă primeşte o rotaţie de acelaşi sens dar cu o turaţie sn ′′ < apn cu %5040 ÷ .

Pentru un filet pe stânga, scula primeşte iniţial o turaţie sn ′′ < apn , însă de acelaşi sens prin care se realizează filetarea. La terminarea cursei de filetare, scula primeşte turaţia sn′ > apn prin care se realizează retragerea sculei. Se recomandă ca faza de filetare să nu fie suprapusă la prelucrarea tehnologiei peste orice fază de strunjire longitudinală pentru că va rezulta o calitate de suprafaţă scăzută.

Ciclul de lucru se termină cu mişcarea de alimentare a barei pentru ciclul următor (fig. 8.114).

În timpul fazei de alimentare cuţitul de retezat 1 stă în poziţie avansată în faţa barei ca şi cum ar juca rolul unui opritor. După ce a fost comandată deschiderea bucşei elastice B are loc retragerea păpuşii 2 spre dreapta pe o lungime egală cu lungimea de alimentare L alim. Lungimea de alimentare trebuie să fie egală cu lungimea totală a piesei, plus lungimea cuţitului de retezat.

Bara este menţinută în contact cu cuţitul 1 cu ajutorul împingătorului 3. Forţa de apăsare F este creată de o greutate la capătul unui cablu trecut peste un sistem de scripeţi.

139

Ţeava de protecţie 4 a barei este prevăzută cu un canal frezat în partea superioară pentru tija împingătorului. La începutul unui ciclu de lucru, cuţitul de retezat se retrage radial, după care prin combinarea mişcării radiale a cuţitelor şi a avansului longitudinal al barei, se prelucrează diferite suprafeţe ale piesei.

Ciclul de lucru este programat cu ajutorul unor came montata pe axul de comandă

existând câte o camă pentru fiecare sanie port-cuţit. La o rotaţie completă a axului de comandă (3600) are loc execuţia completă a unei piese. Pe aceste automate se pot transmite axul cu came două turaţii:

3- o turaţie tehnologică pentru realizarea fazelor de prelucrare propriu-zisă; 4- o turaţie mai rapidă pentru execuţia fazelor auxiliare.

Trecerea de la turaţia lentă la cea rapidă se realizează cu ajutorul unor came de impuls

prin intermediul unor mecanisme cu pârghii ce comandă nişte semicuplaje. 8.3.PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE.

Procesul de proiectare a tehnologiei de prelucrare pe strunguri automate de strunjit longitudinal presupune parcurgerea următoarelor etape:

1. repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile dispuse radial şi, eventual, pe axele dispozitivului auxiliar;

2. calculul timpului de bază şi a duratei de lucru; 3. calculul coordonatelor polare, adică unghiuri şi raze ale camelor de comandă; 4. întocmirea fişei de reglaj a automatului: 5. întocmirea desenelor de execuţie a camelor de comandă.

La repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile port-cuţit trebuie să se ţină seama de

principiul ca fiecare cuţit, pe cât posibil, să prelucreze o singură suprafaţă.Dacă acel cuţit

F

Lalim.Lalim.

1

2

4

3B

Fig. 8.114. Schema de alimentare cu semifabricat.

140

prelucrează succesiv mai multe suprafeţe, atunci poziţiile radiale ale cuţitelor vor fi programate prin profilul camei, iar precizia de poziţionare a cuţitelor va depinde de eroroarea profilului camei.Săniile radiale la care raportul de transmitere a pârghiilor este mai mare (3/1 în loc de 1/1) asigură o precizie de poziţionare mai ridicată a cuţitului. Acest raport de transmitere este raportul dintre lungimea braţului port tachet al pârghiei care este în contact cu cama şi lungimea braţului de acţionare a saniei respective. 8.3.1. Repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile dispuse radial şi eventual pe axele dispozitivului auxiliar. În fig.8.115 se prezintă un reper pentru care se realizează succesiunea fazelor de prelucrare pe un strung automat de strunjit longitudinal în fig.8.116.

II

1

I

2

Fig. 8.115. Reper ce poate fi prelucrat pe un strung automat de strunjit longitudinal.

141

III

3

I

4

5

’n sn a p>n s’

n a p

I V

6

Etapele reprezentete în fig.8.116 sunt: 1. are loc retragerea cuţitului de retezat II;

I I

7

Fig.8.116. Succesiunea fazelor de prelucare.

142

2. strunjirea treptei care va fi ulterior filetată prin avans longitudinal al barei cu cuţitul I;

3. execuţia degajării cu cuţitul III pentru care bara nu are ls ; 4. strunjirea treptei Ø8 cu acelaşi cuţit I; 5. este o fază de alimentare suplimentară pentru a crea o lungime suficientă pentru

fazele 6 şi 7; 6. constă în preretezarea cu cuţitul IV care realizează şi teşirea la diametrul Ø10 şi la

capătul din faţă se execută filetul sn′ > apn ; 7. execuţia retezării complete cu cuţitul II urmată de un nou ciclu.

8.3.2. Calculul duratei ciclului de lucru presupune parcurgerea următoarelor etape:

1. calculul regimului de aşchiere pentru fiecare fază; 2. calculul timpului de bază bt pentru execuţia în totalitate a fazelor de lucru; 3. calculul timpului pentru fazele auxiliare; 4. calculul timpului duratei totale a ciclului de lucru.

[ ]min ap

ib n

Nt ∑= ;

unde: iN - numărul de rotaţii ale fazelor nesuprapuse în timp şi se calculează cu relaţia:

i

ci

sLNi = , iar în cazul cuţitelor profilate 52 ÷+=

i

ciprof s

LN ;

unde: ciL - lungimea curselor de lucru ale fazelor nesuprapuse în timp; is - avansul de lucru a fazelor nesuprapuse în timp; apn - turaţia arborelui principal.

Pentru calcularea timpului auxiliar se determină unghiurile de rotaţie aiα ale axului de comandă pentru diferite faze auxiliare – avansuri rapide şi retrageri rapide (exp.faza de alimentare a barei, comutarea axului de comandă de la valorile normală la cea rapidă, etc.)

Valorile aiα sunt date în cartea automatului calculându-se prin sumarea fazelor auxiliare nesuprapuse astfel:

∑= aia αα ; Unghiul total aα poate fi executat de axul de comandă cu turaţie lentă a lui, fie că

o parte se execută cu turaţie lentă aα′ , iar aα ′′ se execută cu turaţie rapidă.

aaa ααα ′′+′= Timpul auxiliar at′ corspunzător aα′ se calculează pe baza faptului că la o rotaţie

completă a axului de comandă se execută un ciclu de lucru complet. 360=+ ba αα ; bα - unghi de rotaţie corespunzător bt (de lucru)

b

aba ttαα′

=′ ;

143

r

aa n

t 0360α ′′

=′′ , unde: rn - turaţia rapidă a axului de comandă;

at ′′ - timp auxiliar pentru turaţia rapidă a axului de comandă; [ ]min aabc tttT ′′+′+= ; cT - durata ciclului

[ ]buc/min 1cT

Q = ; Q - productivitatea automatului

Pentru calcularea sectorului de comandă ale camelor se rapartizează pentru fiecare sector un unghi liα proporţional cu numărul de rotaţii iN ale arborelui principal.

∑=

i

bili N

N αα

ab αα −= 0360

144

CAPITOLUL 9.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE MONOAX CU CAP REVOLVER

Aceste automate sunt destinate prelucrărilor din bară calibrată a pieselor de

complexitate medie la care 52 ÷=dl , piese care au mai multe suprafeţe concentrice

exterioare şi interioare având utilizare largă în industria construcţiilor de maşini cât şi în cea de automobile.Sunt prevăzute cu un număr de 53÷ sănii transversale şi un cap revolver cu axa perpendiculară pe axa arborelui principal pentru care există 86 ÷ alezaje pentru scule în care sunt fixate sculele care lucrează cu avans longitudinal.

Existenţa în afara săniilor transversale şi a capului revolver permite prelucrarea unor piese mai complicate decât automatele de strunjit longitudinal.Caracteristica principală este diametrul de trecere al barei prin arborele principal care poate fi

mm 6512 ÷ . Se fabrică la SARO Târgovişte automatele SARO-16, SARO-25, SARO-42 şi

SARO-60. În prezent se fabrică şi SARO 16 C , SARO 25 C, SARO 42 C şi SARO 65C Cifra după denumirea de SARO reprezintă diametrul maxim a barei semifabricat ce poate fi utilizată pe acel strung automat revolver orizontal. 9.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE

Pe automatele revolver se pot executa următoarele tipuri de prelucrări: 1. strunjirea longitudinală cu scule prinse în capul revolver şi poziţionate radial. 2. strunjirea transversală cu cuţite profilate fixate în săniile transversale (fig. 9.117); 3. prelucrarea alezajelor axiale prin găurire, lărgire, alezare; 4. filetarea exterioară sau interioară cu filiere respectiv tarozi sau cu capete de

filetat. În cazul filetelor, după umăr filetarea se face cu un cuţit şi un dispozitiv special pentru filetat (fig.9.118, fig. 9.119).

Strunjirea longitudinală se poate face cu cuţite radiale (fig. 9.120)şi cuţite tangenţiale (fig.9.121)

145

nap apn

apn apn

Fig. 9.117. Scheme de strunjire transversalăcu cuţit profilat.

f i l e ta r e a c u f i l i e r a

Fig. 9.118. Schema de filetare cu filiera.

f i l e t a r e a c u t a r o d u l

Fig. 9.119. Schema de filetare cu tarodul.

146

Ciclul de lucru a automatelor monoax revolver începe cu faza auxiliară de

alimentare cu semifabricat. Aceasta se realizează automat prin avansul barei până la opritorul montat în unul din locaşele capului revolver şi dacă toate sunt ocupate cu alte scule, până la opritorul basculant.

Alimentarea se realizează cu ajutorul mecanismului de avansare şi strângere cu bucşă elastică montată în arborele principal tubular sau cu bucşă de avans exterioară.

Pentru aducerea în poziţie de lucru a fiecărei scule din capul revolver este necesară o mişcare auxiliară de rotire periodică a capului revolver după care, în prealabil, s-a produs retragerea saniei până la un opritor (fig. 9.122.)

nap

Fz

Fy

α

γ

strunjire longitudinala cu cutit tangential

Fig. 9.121. Schema de strunjire longitudinală cu cuţit tangenţial.

nap

strunjire longitudinala cu cutit radial

Fig. 9.120. Schema de strunjire longitudinală cu avans radial.

147

Când rola B a ajuns în punctul cel mai înalt a porţiunii de comandă a camei k, rola B cade pe porţiunea joasă a camei k şi atunci sania se retrage rapid până la opritorul A după care are loc indexarea care se face cu un mecanism cruce de Malta.

Pentru asigurarea vitezei de aşchiere necesară diferitelor faze de prelucrare pe strunguri automate cu cap revolver, există posibilitatea de a realiza, în cadrul aceluiaşi ciclu de prelucrare, două valori pentru turaţia arborelui principal. O turaţie mai ridicată utilizată pentru faze de strunjire şi găurire şi altele de acelaşi gen pentru care rotirile sunt pe stânga şi o turaţie mai lentă utilizată pentru fazele de filetare la care rotirea este pe dreapta, valorile acestor turaţii sunt reglabile prin roţi de schimb. La automatele mari cu d>40 se pot schimba 4 turaţii – 2 mai ridicate şi 2 mai lente.

Deplasarea automată ale săniilor transversale precum şi a capului revolver sunt comandate de came schimbabile montate pe axul de comandă a automatului numit ax cu came principal.

Pentru ca fazele auxiliare de avans rapid al săniilor de rotire a capului revolver, precum şi de comutare a sensului de rotire a arborelui principal, să se execute într-un timp mai scurt, acestea sunt comandate de un ax cu came auxiliar ce are o turaţie constantă. 9.2. Proiectarea tehnologiei de prelucrare pe aceste automate implică parcurgerea următoarele etape: 1. studiul desenului de execuţie şi verificarea tehnologicităţii construcţiei piesei; 2. alegerea semifabricatului, calcularea lungimii l şi a cantităţii de material necesară; 3. alegerea strungului automat; 4. stabilirea succesiunii fazelor de prelucrare;

Fig. 9.122. Schema de acţionare a capului revolver.

148

5. alegerea sculelor, portsculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor necesare; 6. determinarea parametrilor regimului de aşchiere; 7. calculul lungimilor curselor de lucru; 8. calculul numărului de rotaţii echivalente ale arborelui principal pentru fazele de lucru; 9. stabilirea turaţiei optime; 10. calculul duratei ciclului de lucru; 11. determinarea distanţelor de închidere; 12. stabilirea poziţiei centrului rolei pe camă la începutul şi sfârşitul curselor de lucru; 13. determinarea poziţiei de reglare a capului revolver; 14. determinarea unghiurilor pentru mişcările neproductive; 15. calculul unghiurilor aferente mişcărilor de lucru; 16. completarea fişei de calcul; 17. întocmirea ciclogramei; 18. completarea planului de operaţii; 19. elaborarea desenelor de execuţie ale camelor. Cele mai importante momente în realizarea procesului de proiectare a tehnologii de fabricaţie pe aceste strunguri monoax cu cap revolver sunt:

1. stabilirea succesiunii fazelor de lucru; 2. calculul de reglare a automatului; 3. proiectarea camelor;

1.Stabilirea succesiunii fazelor de prelucrare La această etapă trebuie să se realizeze o repartizare a fazelor pe sculele aşezate

pe săniile transversale cât şi a sculelor din capul revolver cu suprapunere a acestor faze astfel încât să se asigure o durată minimă a ciclului de prelucrare. 2.Calculul de reglare a automatului

În acest caz se parcurg foarte multe subetape: • se calculează lungimile de cursă ciL ; • se calculează numărul de rotaţii echivalente ale arborelui principal pentru fazele

de lucru eiN ; • se calculează durata totală a fazelor de lucru eT ; • se calculează durata aproximativă a ciclului de lucru glc TTT += ; • se calculează durata aleasă alescT ; • se determină lungimile de închidere.

3. Proiectarea camelor. Presupune parcurgerea următoarelor subetape: • se determină razele camelor: raza de sfârşit de cursă ( fiR ), raza de început de

cursă ( miR ); • unghiul total pe camă a fazelor neproductive gtα

• se determină unghiul total pe camă pentru fazele auxiliare gtlt αα −= 0360 ; • se repartizează pe fazele de lucru liα ; • se trasează cama.

149

CAPITOLUL 10

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE AUTOMATE MULTIAX

Strungurile automate multiax sunt maşini de mare productivitate utilizate la producţia de serie mare şi masă. Acestea permit prelucrarea unor piese mai complexe şi cu un număr mai mare de suprafeţe decât strungurile monoax, dar precizia de prelucrare este mai scăzută. În societăţile comerciale le întâlnim sub denumirea de SAM 25/8 unde:

25 -prezintă diametrul semifabricatului ce poate fi utilizat: 8 – numărul de axe. 10.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE. Pe aceste automate se pot prelucra următoarele tipuri de suprafeţe:

1. strunjirea suprafeţelor cilindrice interioare şi exterioare; 2. găurire; 3. alezare; 4. filetare; Strungurile multiaxe pot lucra după principiile: SAM cu prelucrare succesivă. Prelucrarea completă a piesei se realizează prin

trecerea succesivă a fiecărui ax principal împreună cu semifabricatul prin faţa unor grupe de scule montate pe sănii astfel ca în cadrul unui ciclu de lucru se prelucrează o singură piesă.

SAM cu prelucrare simultană. Fiecărui ax principal îi este afectat câte un grup de scule, aceleaşi pentru fiecare ax care realizează la fiecare post prelucrarea completă a unei piese. La un ciclu de lucru se prelucrează un număr de piese egal cu numărul de axe principale;

SAM cu prelucrare simultan -succesivă. Este o combinaţie a celor două sisteme deoarece prelucrarea completă a unei piese are loc la jumătate. La un ciclu de lucru sunt prelucrate 2 piese.

Schema de lucru a SAM cu prelucrare succesivă (fig. 10.123) Pe batiul 1 sunt montaţi, montanţii 2 şi 3 uniţi prin traversala 4 la partea

superioară. În montantul 2 este amplasat tamburul 5 cu axele principale 6. Pe ghidajul cilindrului 8 se depalsează sania longitudinală 7 care este prevăzută cu un număr de posturi pentru scule egal cu numărul axelor principale.

Sculele montate pe sania 7 execută numai mişcare de avans axial. Fiecare dintre săniile transversale 9 deserveşte câte un ax principal.

a. mişcare principală;

150

b. mişcare de avans transversal; c. mişcare de avans longitudinal; d. mişcare intermitentă a tamburului.

După retezarea din bară a piesei cu cuţitul de pe sania transversală de retezare şi retragerea tuturor săniilor se execută următorul ciclu.

1. eliberarea barei din arborele principal aflat în dreptul saniei de retezare;

2. avansul barei până la opritor; 3. stingerea barei în acel arbore principal;

4. deblocarea tamburului cu axe principale, rotirea lui cu un unghi z

0360

blocarea tamburului 5. avansul rapid, avansul tehnic lent; 6. retragerea rapidă a săniilor trasversale şi totodată a săniilor

longitudinale; 7. retezarea piesei din bară;

Atât fazele de lucru cât şi cele auxiliare sunt programate prin intermediul camelor montate pe axul de comandă care are o turaţie lentă ( lentn ) reglabil prin roţi de schimb pentru rotirea cu unghiul total lα şi o turaţie rapidă rn pe timpul ce axul de comandă se roteşte cu unghiul aα (auxiliar).

0360=+ al αα ; 10.2.PROIECTAREA OPERAŢIILOR DE PRELUCRARE.Comportă parcurgerea următoarele etape:

1. repartizarea fazelor pe posturile de lucru; 2. calculul de reglare a automatului multiax;

2

345

7 8

III

II

I

9IV

6

Fig. 10.123. Schema de lucru a unui strung automat multiax.

151

10.2.1.Repartizarea fazelor pe posturile de lucru

Se repartizează fazele de prelucrare cât mai uniform pe diferite posturi de lucru, adică pe diferite axe principale. Este preferabil ca timpul de prelucrare pe fiecare ax să fie acelaşi. Dacă timpul de lucru nu este acelaşi, atunci durata totală a ciclului de lucru în care se obţine o piesă finită va fi egală cu durata maximă de la unul din posturile de lucru. Se recomandă suprapunerea cât mai raţională între sculele de pe cele două sănii:

- să se evite suprapunerea la acelaşi ax a prelucrării de degroşare cu prelucrarea de finisare; - degroşările să se facă la primele posturi, iar finisările să fie executate la ultimele posturi;

10.2.2.Calculul de reglare a automatului multiax Se utilizează la calcularea lungimilor curselor de lucru.

[ ]mm 21 llll ici ++=

1l - distanţa de pătrundere a sculei cu avans de lucru;

2l - distanţa de depăşire; Dacă se notează cu pi raportul de transmitere a mişcărilor de la cama de comandă de

pe axul cu came la sania comandată atunci se determină ridicarea pe camă cipi lih ⋅= . Cunoscând ih se alege din setul camelor schimbabile cama corespunzătoare valorii ih

calculate, sau ih imediat superioară. Fiecare camă se caracterizează prin ih şi prin unghiul de rotire α a axului de comandă corespunzător parcurgerii ridicării pe came.

Având alese camele pentru toate fazele de lucru se poate construi ciclograma funcţională automată fie în coordonate polare, fie în coordonate rectangulare. Este necesar să se calculeze numărul de rotaţii iN al axelor principale pentru execuţia unei rotaţii complete a axului de comandă în ipoteza că axul cu came se roteşte în permanenţă cu turaţia de lucru ln ( lentn ).

zi K1=

ii

cii s

lNα

0360⋅= - din aceste valori se alege valoarea { }iNN max= şi această valoare va

servi pentru reglarea turaţiei tehnologice ne a axului de comandă.

0360l

b nNt α⋅= ;

r

aa n

t 13600 ⋅=α ; la αα −= 0360 ; min abc ttT +=

152

CAPITOLUL 11

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII FILETELOR 11.1.FILETAREA CU CUŢITE ŞI CU PIEPTENI DE FILETAT

Strunjirea filetelor cu cuţite se aplică la producţia individuală sau de serie. Pentru obţinerea unei precizii corespunzătoare a filetelor este necesară îndeplinirea

condiţiilor la filetarea cu cuţit: 1. profilul părţii aşchietoare a cuţitului să corespundă cu filetul ce se prelucrează;

• la filetele metrice 060=α • la filetele trapezoidale 030=α

2. tăişul cuţitului să fie conţinut în planul orizontal care trece prin axa piesei. În cazul abaterii cuţitului faţă de acest plan filetul prelucrat va prezenta erori ale unghiului profilului.

3. axa profilului să fie perpendiculară pe axa piesei. Filetarea cu cuţit se face în mai multe treceri, numărul acestora depinând de:

• pasul şi înălţimea filetului; • materialul piesei; • rigiditatea piesei; • precizia filetului.

După fiecare trecere „i” se dă cuţitului un avans transversal de reglare la adâncimea corespunzătoare trecerii.

La strunjirea filetelor metrice (triunghiulare) avansul de reglare se poate determina astfel (fig.11.124): a) avansul transversal se aplică pe direcţia perpendiculară pe axa piesei, cuţitul are unghiul 00=γ se caracterizează prin:

1. cuţitul aşchiază cu tăişul din stânga şi dreapta şi cu vârful său, grosimea aşchiilor de pe flancul din dreapta este egală cu grosimea aşchiilor de pe flancul din stânga, sd aa = ;

2. forţele de aşchiere sunt mai mari faţă de b); 3. are loc o uzură intensă a vârfului cuţit; 4. la piesele nerigide apar vibraţii; 5. aşchierea după profil;

153

b, c, d) avansul este oblic paralel cu flancul filetului din dreapta;

c) axa corpului cuţit este sub unghiul 2α faţă de direcţia perpendiculară pe axa piesei;

Se caracterizează prin: 1. pe tăişul din dreapta grosimea aşchiei ad. teoretic este 0, practic ea este

0≠ dar foarte mică; 2. forţele de aşchiere sunt mici; 3. uzura redusă a sculei aşchietoare.

Dezavantaje: Pe flancul din dreapta a filetului va rezulta o calitate de suprafaţă necorespunzătoare şi precizia va fi mai mică.

Metodele b şi c sunt recomandate la prelucrarea de degroşare la filetarea cu pas mare (>2 mm), urmând ca la trecerile de finisare să se realizeze după schema din fig.11.124 d.

Schemele b, c se numesc scheme prin generare. Mărimea avansului de reglare pe fiecare trecere poate fi cuprinsă între:

mm 2,005,0 ÷ - la a, b; mm 5,03,0 ÷ - la c;

Dezavantajul filetării cu cuţit constă în numărul relativ mare de treceri, ceea ce presupune un timp de bază tb. mare.

α adas

p

a)

α

p

asad = 0

b)

p

α

c)

as

p

α

Fig. 11.124. Avnsului de reglare în cazul prelucrării filetului metric.

154

Pentru filetarea cu cuţite într-o singură trecere se pot folosi blocuri de cuţite prevăzute cu plăcuţe din C.M.S ca în fig.11.125:

Blocul de cuţite armate cu carburi metalice sinterizate lucrează astfel:

1. realizează degroşarea; 2. realizează semifinisarea; 3. realizează finisarea;

La viteze mari cuţitele se dilată.Aceste blocuri de cuţite se realizează pentru filetele de precizie mai mică cu pasul până la 3 mm. Pentru mărirea preciziei se pot folosi cuţite pieptene de filetat care permit filetarea într-o singură trecere.

O secţiune printr-un cuţit pieptene este prezentată în fig.11.126. - dinţii de calibrat au rolul de a conduce scula şi de a calibra filetul; - partea de atac realizează filetul; La producţia de serie mare şi masă este necesară filetarea cu capete de filetat. Productivitatea este mare.

Există trei tipuri constructive de capete de filetat (fig.11.127). a) cu cuţite radiale; b) cu cuţite tangenţiale;

p

1 3

Fig. 11.125. Blocuri de cuţite armate C.M.S.

Fig.11.126. Secţiune printr-un cuţit pieptăne.

155

c) cu pieptene disc

a) Capete de filetat cu cuţite pieptene radiale.Aceste capete au o utilizare

mai redusă deoarece numărul de reascuţiri posibile este mai mic în comparaţie cu celelalte (maxim 10).

b) Capete de filetat cu cuţite pieptene tangenţiale permit un număr mai mare de reascuţiri (20-30) datorită lungimii mai mari a pieptenilor.

c) Capete de filetat cu cuţite pieptene disc. Numărul cel mai mare de reascuţiri este la cel cu cuţite disc (40-50 reascuţiri) care tind să înlocuiască celelalte tipuri.

Filetarea cu capete de filetat se poate realiza pe două tipuri de maşini: 1. maşini speciale de filetat şuruburi - capetele de filetat se rotesc, iar piesa execută

numai mişcarea de avans. 2. maşini cu capete de filetat nerotative - se folosesc la strungurile revolver

automate şi semiautomate. Piesa are mişcarea de rotaţie, iar capul de filetat o mişcare de avans longitudinal.

La terminarea cursei de filetare, capul de filetat se deschide automat, deci pieptenii ies automat din piesă, ceea ce permite retragerea rapidă a capului de filetat. La începutul filetării pieselor următoare capetele se închid automat.

Avantajele filetării cu aceste capete de filetat: 1. pierioada de exploatare este mai mare datorită numărului mai mare de

reascuţiri, permit eliminarea cursei în gol pentru deschiderea care se face lent; 2. vitezele de aşchiere permise sunt mai mari; 3. precizia de execuţie a filetului este mai mare, în clasa de execuţie mijlocie

sau fină; 4. durabilitatea sculei este mai mare.

a) b)

c)

Fig. 11.127. Capete de filetat.

156

11.2.FREZAREA FILETELOR

Este aplicabilă atât pentru filetele triunghiulare cât şi pentru filetele trapezoidale, atât pentru cele exterioare cât şi interioare, pentru filetele cilindrice dar şi conice.Nu este posibilă frezarea filetelor pătrate deoarece frezele de filetat au profil rectiliniu, iar erorile de formă ar depăşi erorile admisibile. Frezarea filetelor se poate face cu freze disc şi freze pieptene.

Frezarea filetelor cu freze disc se aplică la filetele lungi la care dl >2,5 şi pasul

mm5≥p . De asemenea, o restricţie, unghiul elicei filetului nu poate să depăşească 100. La

filetele cu unghiuri mai mari a elicei, prin frezare se face numai degroşarea şi pentru eliminarea erorii de formă se face prin strunjire cu cuţit sau prin rectificare Frezarea filetelor se face cu o singură trecere după schema următoare (fig. 11.128):

2dptg⋅

=π

ϕ ; 10≤ϕ ;

1. mişcarea principală a frezei sn ; 2. mişcare lentă pn ; 3. avansul ls ;

Profilul frezei disc corespunde cu profilul filetului. Tăişurile frezei sunt rectilinii deoarece freza este aşezată înclinat. Pentru a se obţine un profil corect al filetului ar fi trebuit ca freza să aibă tăişuri curbilinii care să corespundă cu profilul curb al filetului din secţiunea normală pe elicea medie a filetului . Abaterile de formă sunt admisibile pentru

010≤ϕ (unghiul elicei). Frezarea cu freze disc se execută pe maşini de frezat filete FCF-200 (maşină de

frezat caneluri şi filete).

sl = p

ψ

Fig. 11.128. Frezarea filetelor cu freze disc într-o singură trecere.

157

Filetele scurte se pot freza cu freze pieptene cu schema (fig. 11.129):

Această metodă de prelucrare se aplică când unghiul de înclinare a

eliciei 03≤ϕ .La începutul filetării freza pieptene execută o mişcare de pătrundere pe direcţie radială şi are loc pe ¼ din rotaţia pn şi filetul este complet când piesa a executat 1,25 rotaţii.

Dacă se frezează un filet cu z începuturi, atunci avansul longitudinal pzPs hl ⋅== .Acest procedeu are o productivitate ridicată.

Maşinile sunt maşini speciale de frezat filete. În cazul pieselor cu dimensiuni mari, care nu pot efectua mişcarea de rotaţie, se poate aplica frezarea cu freze pieptene pe maşini de frezat filete cu mişcare planetară fig.11.130.

s l = p

Fig. 11.129. Frezarea filetelor scurte cu freză pieptăn.

sl = p

n pl

n s

Fig. 11.130. Frezarea filetelor cu freze pieptăn pe maşini de frezat planetar.

158

La frezarea filetelor lungi se va folosi frezarea cu freze disc. Filetele cu diametru mare se vor realiza cu bacuri sau cu role de filetat.Pentru filete plasate pe suprafeţe cu canal de pană nu se recomandă filetarea cu cuţite. 11.3. RECTIFICAREA FILETELOR

Se rectifică filetele unor scule de filetare cum sunt tarozii, frezele de filetare, rolele pentru rularea filetelor, calibrele filetate pentru controlul filetelor, şuruburile conductoare a maşinilor unelte, suruburile micrometrice. Rectificarea filetelor se poate realiza prin mai multe procedee, astfel:

1. rectificarea cu disc abraziv monoprofil cu avans longitudinal; 2. rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans longitudinal; 3. rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal; 4. rectificarea fără centre.

11.3.1. Rectificarea cu disc abraziv monoprofil cu avans longitudinal este indicată pentru filete de precizie mare în clasa de execuţie fină şi în cazul când lungimea filetată este de peste 40 mm, fig.11.131.

11.3.2 Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans longitudinal se aplică pentru filete lungi când este necesară o productivitate mai mare a rectificării, fig.11.132

sl = p

n p

ns

ψ ψ

sl = p

n p

sn

Fig. 11.131. Rectificarea filetelor cu disc abraziv monoprofil.

159

- precizie este mai mică decât la varianta anterioară; 11.3.3. Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal este recomandată pentru filetele scurte (fig.11.133)..

a. discul abraziv trebuie să aibă lăţimea mai mare decât lungimea filetului cu 2-3 paşi;

b. precizia este mai mică decât la prima variantă;

nssl = p

n p

III

Fig. 11.132. Rectificarea filetelor cu disc abraziv multiprofil.

n s

n p

t

Fig. 11.133. Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal.

160

11.3.4. Rectificarea filetelor fără centre.Procedeul cel mai productiv este rectificarea fără centre, care se aplică la producţii de masă pentru filetele în clasa de precizie medie şi de lungime mică, la piesele ce nu au gulere şi trepte (fig.11.134).

Discul de antrenare 2 trebuie să fie înclinat cu un unghi ϕ2 care să asigure o componentă. axială a vitezei care să determine avansul longitudinal. Discul 1 are profilul corespunzător cu al filetului, iar discul 2 are formă hiperboidală pentru a asiguracontactul după o dreaptă. Piesa rectificată este aşezată pe linearul de ghidare 3, sub unghiul ϕ faţă de axa discului rectificator.

ns

n p

2ψ

ψ

1

2

3

4

nd

Fig. 11.134. Rectificarea filetelor prin metoda fără centre.

161

CAPITOLUL 12

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII CANELURILOR

Canelurile pot fi clasificate după forma geometrică a profilului astfel: 1. cu profil dreptunghiular; 2. cu profil evolventric; 3. cu profil triunghiular; Îmbinările canelate se întâlnesc frecvent la cutiile de viteze a autovehiculelor şi

maşinilor unelte. Cea mai largă răspândire o au canelurile dreptunghiulare, ele fiind standardizate în trei serii:

a. uşoară; b. mijlocie; c. grea; Ansamblurile fixe şi mobile din seria uşoară se caracterizează prin înălţime minimă a

canelurilor şi a transmiterii momentelor de torsiune mai mici la sarcini fără şocuri. Ansamblurile fixe şi mobile din seria mijlocie transmit momentele de torsiune medii

la sarcini fără şocuri sau la sarcini pulsatorii. Ansamblurile din seria grea au un număr maxim de caneluri, înălţimea est emaximă şi

transmit momente mari în condiţii grele de funcţionare. În ceea ce priveşte canelurile evolventrice, ele asigură o centrare mai bună decât cele

dreptunghiulare, se caracterizează prin rezistenţă mai mare la sarcini variabile şi pot fi executate cu sculele folosite la danturare. Aceste caneluri se folosesc în construcţia autovehiculelor, centrarea fiind pe flancuri (CEF) şi, mai rar, centrare exterioară (CEE).

Canelurile triunghiulare au o înălţime mică şi număr mare de caneluri, ceea ce permite o bună centrare. Se folosesc pentru îmbinarea unor pârghii, manivele, etc..

Tehnologia de prelucrare a canelurilor şi precizia ansamblării sunt funcţie de tipul centrării (interioare, exterioare sau pe flancuri). Astfel, centrarea interioară se caracterizează prin contractul pe diametrul interior a arborelui canelat, în timp ce pe diametrul exterior există joc (fig.12.135).

Este cea mai bună centrare dar, din punct de vedere tehnologic, prezintă următoarele dezavantaje:

a. arborele canelat trebuie rectificat pe diametrul d şi pe flancuri; b. în butucul canelat este necesară rectificarea interioară.

162

Centrarea exterioară - contactul de centrare se face pe diametrul exterior al arborelui D, iar la diametrul interior există joc.

Tehnologia de execuţie este mai simplă ca şi precizia: a. arborele se rectifică pe suprafaţa diametrului exterior, pe maşini obişnuite

de rectificat rotund, şi pe flancuri; b. în butucul canelat nu mai este necesară rectificarea cilindrică interioară ci

numai calibrarea cu broşă a flancului canelurii şi a diametrului exterior; Se foloseşte această centrare dacă duritatea canelurilor permite calibrarea cu broşă a flancurilor.

40≤HRC

Centrarea pe flancuri se realizează dacă condiţiile de precizie sunt reduse. Se

folosesc la ansamblurile care trebuie să transmită momente de torsiune cu schimbări de sens. În acest caz,prin tehologia de fabricaţie trebuie să asigure rectificarea canelurii la arbore precum şi calibrarea suprafeţelor laterale.Se foloseşte la îmbinarei cardanice, la diferenţialele de automobile. 12.1.METODE DE PRELUCARE A CANELURILOR.

Canelurile dreptunghiulare ale arborilor canelaţi se pot executa prin:

12.1.1 Frezarea canelurilor exterioare.Se poate face prin două metode: 7.1.1.a cu freze disc sau freze profilate utilizând cap divizor; 7.1.1 b cu freze melc după principiul rostogolirii;

12.1.1.a Frezarea cu freze disc profilate. Schema de prelucrare este prezentată în fig.12.136

Dd

Fig. 12.135. Schema de centrareinterioară a ansamblărilor canelate.

163

La acest procedeu se asigură o precizie de prelucrare ridicată dar scula este complicată şi ascuţirea ei la fel. Pentru fiecare număr de caneluri şi diametru trebuie folosită o altă freză.

Timpul de bază ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⋅++

= df

b nsLLLt ξ21

1L - lungime de pătrundere; ( )hDhL f −=1 ;

2L - lungime de depăşire; h - înălţimea canelurii;

fD - diametrul frezei; L - lungimea canelurii;

O productivitate superioară se poate asigura la acest procedeu dacă se dispune de maşini speciale de frezat caneluri cu 2 arbori principali la care se pot prelucra simultan două piese cu 2 freze profilate montate pe acelaşi dorn. Frezarea cu freze disc în două operaţii.Această metodă de prelucare prezintă avantajul unei productivităţi ridicate precum şi utilizarea unor freze cu o complexitate scăzută.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

′′⋅′′

+′′++

′⋅′+′+

= db fnsLLL

fnsLLL

zt ξ22121 ;

dξ - timp de divizare;

Datorită productivităţii scăzute ea se foloseşte la producţia de serie mică. Mai există o variantă de frezare cu freze profilate de asemenea în două operaţii (fig. 12.138). Operaţia I – prelucrarea golurilor ce învecinează o canelură.

D

Fig. 12.136. Prelucrarea canelurilor cu freze disc profilate.

164

Operaţia II – obţinerea lăţimii b utilizând freze frontale cu plăcuţe CMS.

La toate variantele de frezare cu freze disc, precizia pasului canelurilor este mai mică, decât la frezarea cu freză melc care este o frezare continuă. (datorită erorilor de divizare pe care le introduce capul divizor). 12.1.1 b Frezarea prin rostogolire cu freză melc

Din punct de vedere cinematic este la fel ca la frezarea roţilor dinţate cilindrice cu

dinţi drepţi.

D

D

operatia I operatia II

Fig. 12.137. Prelucrare canelurilor cu ajutorul frezelor disc în două etape.

operatia I operatia II

Fig. 12.138. Prelucrarea suprafeţelor canelate cu freze profilate în două etape.

165

fn şi pn - cele două turaţii ale mişcării de rulare care sunt dependente cinematic

zkn

n fp

⋅= ;

k – nr. începuturi; z – nr. de caneluri;

Timpl de bază knsLLLzt

fb ⋅⋅

++⋅= 21 ;

bt este invers proporţional cu k. Se pot folosi freze melc cu 1=k şi 2=k . Frezele melc cu 2=k asigură o productivitate mai ridicată, însă precizie este ceva

mai scăzută. Se vor folosi la degroşare frezele melc cu 1=k se folosesc la operaţii de finisare sau atunci când frezarea se realizează într-o singură trecere la diametre mici sau

mm30≤D . Arborele de canelat se orientează pe maşină astfel:

1. orientare între vârfuri; 2. prinderea în universal; 3. prinderea în bucşă elastică pe fusul de la un capăt şi cu reazem pe vârf în

capătul opus; 4. prinderea la ambele capete în bucşe elastice;

Precizia cea mai ridicată se obţine la prinderea între vârfuri. 12.1.2 Rabotarea canelurilor

Se aplică pentru arbori cu caneluri de lungime mare şi se execută pe maşini speciale de rabotat caneluri, dotate cu un cap multicuţite. Acestea fiind poziţionate radial

nf

n p

protuberante

Fig. 12.139. Prelucrarea suprafeţelor canelate prin rostogolire cu freza melc modul.

166

în jurul arborelui de canelat astfel încât toate cele z caneluri sunt rabotate în acelaşi timp cu z cuţite.

Maşini folosite sunt de tip MA-4 (fosta URSS). Piesa este fixată în poziţie orizontală şi execută mişcări rectilinii alternative intrând în capul multicuţite care este fix. Pot fi executate caneluri deschise şi caneluri mărginaşe.

Rabotarea canelurilor este mult mai productivă decât frezarea, însă nu este economică pentru caneluri scurte (cu o lungime sub 50 mm). Pentru fiecare număr de caneluri z este necesar alt set de cuţite deoarece profilul cuţitelor se modifică odată cu z. Procedeul este economic la producţia de serie mare.

Mortezarea este indicată la acei arbori la care în apropierea părţii canelate există un singur guler sau o treaptă cu diametrul mai mare care împiedică ieşirea frezei melc la capăt de cursă. Ea se execută cu cuţit rotativ similar cu danturarea roţilor dinţate cilindrice şi se foloseşte pentru caneluri scurte. 12.1.3. Prelucrarea canelurilor prin deformarea plastică.

Prin rulare, utilizate la fabricarea de masă a arborilor canelaţi mici şi mijlocii, se obţin caneluri cu precizie medie.

1. Rularea cu cremaliere de rulat: Metoda Roto-flow Se aplică la caneluri evolventrice

• dinţii de atac apucă semifabricatul şi începe să se imprime în acesta, iar

dimensiunea dinţilor canelurilor se obţine la capătul acestor cremaliere; • este necesar ca cele două cremaliere să aibă o lăţime egală cu lungimea

canelurilor.

2. Rularea canelurilor cu role

Fig. 12.140. Prelucrarea canelurilor prin Metoda Roto – flow.

167

Acest procedeu se aplică pentru caneluri în evolventă sau pentru cele triunghiulare şi nu pentru cele dreptunghiulare la care profilul suprafeţei active ale rolelor ar trebui să fie mai complicat. Rolele au o parte de atac (cea conică).

12.1.4.Rectificarea canelurilor la arbori canelaţi

Canelurile cu profil evolventic se rectifică prin procedee de rectificat a roţilor dinţate cilindrice. Canelurile dreptunghiulare se rectifică în funcţie de tipul centrării. Se pot utiliza următoarele variantele:

a) cu disc abraziv profilat b) rectificarea cu trei discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn; c) rectificarea cu două discuri.

a) Rectificarea cu disc abraziv profilat. Procedeul asigură o precizie ridicată a profilului, productivitatea este ridicată însă maşina de rectificat caneluri trebuie să fie echipată cu un dispozitiv complex de îndreptare-profilare cu trei diamante (fig.12.142).

Fig. 12.141. Schema de rularea a canelurilor cu role.

168

Discul abraziv execută mişcarea principală de rotire şi în acelaş timp execută o mişcare de avans radial intermitent mm/cd 025,0015,0 ÷=rs . Arborele canelat execută o mişcare rectilinie alternativă caracterizată de un avans longitudinal, precum şi mişcarea de divizare. b) Rectificarea cu 3 discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn

Se vor folosi discuri cu duritate diferită pentru a se obţine o uzură cât mai uniformă.Pentru arbori cu z<6 caneluri este indicată rectificarea cu 1 disc abraziv, fig.12.143.

Pentru arbori cu z>6 caneluri este indicată rectificarea cu 3 discuri abrazive.

D

sr

Fig. 12.142. Schema rectificării arborelor canelaţi cu disc abraziv profilat.

D

sr

Fig. 12.143. Schema rectificării cu trei discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn.

169

c) Rectificarea cu două discuri (procedeu nou de rectificare)

La productivitate mică şi mijlocie rectificarea canelurilor se poate realiza pe

maşini de rectificat plan folosind discuri circulare (fig.12.145).

Dezavantajul constă în faptul că aceeaşi piesă este rectificată prin două aşezări, pe

două maşini de rectificat, ceea ce micşorează precizia de execuţie a canelurilor şi se

Fig. 12.144. Schema rectificării arborelor canelaţi cu două discuri abrazive.

operatia I operatia II

Fig. 12.145. Schema de rectificare cu discuri obişnuite in două operaţii.

170

măreşte timpul total de rectificare cu 30-40% faţă de rectificarea unde se foloseşte un singur disc.

1. în ceea ce priveşte bazare arborele este orientat între vârfuri utilizând o inimă de antrenare. Înainte de rectificarea canelurilor este necesară rectificarea găurilor de centrare cu piatră abrazivă conică.

Prelucrarea butucilor canelaţi

Canelurile de pe butuci se pot executa prin următoarele metode: 1. broşare în cadrul unei producţie de serie mare; 2. mortezarea în cadrul unei producţie de serie mică şi individuală.

Broşarea găurilor canelate se poate realiza în două moduri: a) se broşează mai întâi gaura cilindrică; b) se broşează canelurile folosind o broşă profilată.

La operaţia de broşare se mai poate folosi o broşă combinată ce prelucrează atît gaura cilindrică cât şi canelurile.La acestă sculă dinţii broşei cilindrice alternează cu dinţii broşei canelate. Mortezarea se poate executa astfel:

a) cu cuţit; b) cu cuţit roată. La mortezarea cu cuţit este necesar existenţa unui cap divizor, pe când la

mortezarea cu cuţit roată prelucrarea este continuă. În ceea ce priveşte controlul canelurilor se verifică lăţimea cu calibre iar pentru verificarea toleranţei se folosesc calibre canelete complexe.

171

CAPITOLUL 13.

TEHNOLOGIA DE FABRICAŢIE A ROŢILOR DINŢATE.

13.1. TIPURI CONSTRUCTIVE DE ROŢI DINŢATE.

Roţile dinţate utilizate în industria constructoare de maşini se pot clasifica astfel: a)după poziţia axelor arborilor între care se transmite mişcarea - roţi dinţate cilindrice care transmit mişcarea între arbori paraleli - roţi dinţate conice care transmit mişcarea între arbori cu axele concurente - angrenaje melcate care transmit mişcarea între arbori cu axele încrucişate. b)după formă - roţi dinţate cu o singură coroană de tip disc fără sau cu butuc - blocuri de roţi dinţate cu 2-4 coroane - coroane dinţate - arbori pinion

La roţile dinţate de tip disc cu sau fără butuc alezajul poate fi neted, cu canal de pană sau cu caneluri fig. 13.146.

Coroanele dinţate sunt caracterizate prin raportu lungime diametru subunitar.

1<<dl . (fig.13.147).

a b c

Fig. 13.146. Roţi dinţate cu o singură coroană tip disc.a) roată dinţată fără butuc, cu alezaj neted.b) roată dinţată cu butuc cu canal de pană. c) roată dinţată cu butuc canelat.

172

Arborii pinion pot fi prevăzuţi cu dantură exterioară la un capăt sau cu dantură în zona centrală.(fig. 13.148). În funcţie de direcţia dinţilor roţile dinţate se pot clasifica şi astfel:

- roţi dinţate cu dinţi drepţi; - roţi dinţate cu dinţi înclinaţi; - roţi dinţate cu dinţi în V (fig.13.149) – fără degajare între dinţi

- cu degajare. - Roţi dinţate cu dinţi curbi.

Fig. 13.147. Coroană dinţară.

Fig. 13.148. Arbore pinion.

173

Roţile dinţate care trebuie să efectueze deplasare axială în cutiile de viteză pentru

cuplare, se execută cu dinţi rontunjiţii la un capăt sau la ambele capete. Această operaţiune în practică poartă denumirea de raionare fig 13.150.

13.2 MATERIALE ŞI SEMIFABRICATE FOLOSITE LA FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE.

Alegerea materialului la fabricarea roţilor dinţate se face în funcţie de solicitarea mecanică şi de uzură, în funcţie de gabaritul impus şi de tehnologia de fabricaţie a acestora.Materialele se pot grupa astfel: 1. fonte;

a) b)

Fig. 13.149. Roţi dinţate cu dinţi în V a) fără degajare între dinţi; b) cu degajare între dinţi.

Fig.13.150. Dantură raionată.

174

2. oţeluri de cementare sau de îmbunătăţire; 3. aliaje neferoase; 4. materiale nemetalice. 1. Semifabricatele din fontă pot fi din fontă cenuşie F 200 sau F400 (SR ISO 185-94) pentru prelucrarea roţilor dinţate cu viteze periferice mici (v < 2m/s) şi supuse la solicitări nu prea mari; fonte cu grafit nodular. 2. Oţelurile de cementare sau îmbunătăţire sunt folosite în stare turnată, forjată sau laminată. Oţelurile tunate se utilizează pentru executarea roţilor dinţate cu diametrul mare (> 600 mm) şi se folosesc oţeluri nealiate sau oţeluri turnate aliate cu Mo+Cr+Ni. Roţile dinţate care lucrează la presiuni specifice mari şi sunt solicitate prin şocuri, se execută din oţeluri carbon nealiate de îmbunătăţire cu un procent de 0,3 – 0,5%C sau din oţeluri de înbunătăţire slab aliate cu Cr, Cr-Mo, Cr-Ni. Pinioanele ce angrenează cu acestea sunt mai intens solicitate la uzură şi se execută din oţeluri de cementare 0,1-0,3%C. Pentru roţile dinţate care lucrează la solicitări mari şi foarte mari se utilizează oţeluri complex aliate cu Cr, Ni şi Mo. La serii mijlocii şi mari de fabricaţie semifabricatele din oţeluri sunt matriţate. Oţelurile laminate se folosesc pentru fabricarea roţilor dinţate, cu construcţie simplă, cu diametru exterior < 50 mm. 3. Aliajele neferoase sunt indicate pentru fabricarea roţilor dinţate cu diametre foarte mici la care consumul de material este scăzut şi anume la construcţia aparatelor de măsură precum şi pentru fabricarea roţilor melcate la care frecarea în timpul angrenării este foarte mare se recomandă bronz cu aluminiu sau bronz cu staniu. 4. Materialele nemetalice se folosesc la roţile dinţate supuse unor solicitări foarte reduse. Se obţin costuri reduse de fabricaţie şi se poate realiza o productivitate mare prin injectarea în matriţă a materialului plastic.Aceste roţi nu se folosesc în medii cu umiditate deoarece sunt hidroscopice şi prin absorbţia apei îşi modifică dimensiunile. Principalele condiţii tehnice de fabricare a roţilor dinţate se referă la:

1. Precizia de formă; 2. Precizia dimensională ; 3. Precizie de poziţie a danturii în raport cu suprafaţa de centrare (alezajele la roţile

dinţate propriu zise şi fusurile la arbori pinion). In primul rând trebuie asigurate precizia de formă şi precizia dimensională. pentru

suprafeţele de centrare şi pentru suprafeţele frontale plane. Se impun o serie de condiţii tehnice pentru material şi tratamentul termic aplicat. In ceea ce priveşte precizia danturii, aceasta se exprimă prin treapta de precizie, jocul între flancuri şi abaterile distanţei între axe. Acesti indici sunt înscrişi într-un tabel din desenul de execuţie sau de ansamblu.

Treptele de precizie conform STAS 6273-81 sunt 12, dintre care se folosesc în construcţia de maşini 5÷9, pentru trepte mai mici de 5 se folosesc în mecanică fină.

Precizia alezajului roţii trebuie realizată cu diametrul în câmpurile de toleranţă H7÷H9.

Pentru fusuri se prescrie toleranţă a bătăii frontale a suprafeţelor frontale faţă de axa alezajului între 0,01 si 0,015 pentru diamentrul de 100mm.HRC după călire 58-60 iar pentru oţel de îmbunătăţire HRC 48-60. Rugozitatea suprafeţei flancurilor Ra = 1,6 – 0,8 μm.

175

13.3.PRELUCRAREA MECANICA A ROTILOR DINTATE Etapele principalecare trebuiesc parcurse sunt: - obţinerea semifabricatului. - operaţia de prelucrare mecanică a suprafeţelor nedanturate; - danturarea; - tratamentul termic; - operaţii de finisare a danturii: - şeveruire - rulare - rectificare - control final. In cazul arborilor pinion prelucrarea suprafeţelor nedanturate se face ca la arborii în

trepte fără danturi. Pentru seriile de fabricaţie mari frezarea capetelor şi centruirea se realizează pe maşini de frezat şi centruit, iar strunjirea diferitelor suprafeţe de revoluţie şi frontale se realizează pe strunguri de copiat SP 125 Co.

Pentru roţile dinţate operaţiunea de strunjire se realizează pe strunguri normale, frontale, şi pe strunguri Carussel.

Canalul de pană se execută prin mortezare. Canelurile prin broşare Un traseu tehnologic tip pentru prelucrarea roţilor dinţate este cel propus de ICTCM

Bucureşti care presupune parcurgerea următoarelor etape: 1. Strunjire I

− strunjire frontala cu respectarea cotei L− strunjire exterioara la d2 cu respectarea cotei l− strunjire interioara la d1− tesire exterioara si interioara

SHS 2X280

1. STRUNJIRE I

Fig. 13.151. Stunjire I pe SHS 2X280

176

2. Strunjire II

3. Broşare canal pană

SHS 2X280

2. STRUNJIRE II

− strunjire frontala cu respectarea cotei L1− strunjire exterioara la diametru d5− strunjire interioara la d4− strunjire interioara de finisare la d3− tesire exterioara

Fig. 13.152. Strunjire II pe SHS 2X280

3. BROSARE CANAL PANA

BVI 10/1000

Fig. 13.153. Broşare canal pană pe BVI 10/1000

177

4. Danturarea

5. Raionarea danturii - rotunjirea danturii pe o faţă - rotunjirea danturii pe cealaltă faţă, se execută pe maşina RRD 320

6.Tratamentul termic 7. Rectificare 1

4. DANTURAREA

Fig. 13.154. Prelucrarea danturii

5. RAIONAREA DANTURII

− rotunjirea danturii pe o fata− rotunjirea danturii pe cealalta fataRRD 320

Fig. 13.155. Raionarea danturii pe RRD 320

178

- se execută pe maşina de rectificat RIF 10/ 1000; Dacă desenul de execuţie a reperului o cere, atunci poate să existe şi rectificarea suprafeţelor opuse 8.Rectificarea II

- rectificare frontală A; - rectificare frontală sup. B cu respectarea cotei l3

9.Finisarea danturii prin şeveruire sau rectificare

A

0,02 A

7. RECTIFICARE I

− rectificare frontala cu respectarea cotei L2− rectificare interioara la d6 si frontala− rectificare interioara la d7RIF 10/100

Fig. 13.156. Rectificarea pe RIF 10/100

8. RECTIFICARE II

− rectificare frontala suprafata A− rectificare frontala suprafata B curespectarea cotei l3RIF 10/100

A

B

Fig. 13.157. Rectificarea celorlalte suprafeţe pe RIF 10/100

179

10. Controlul tehnic final.

13.4. DANTURAREA ROŢILOR DINŢATE CILINDRICE. Se poate realiza utilizând următoarele metode:

1. Danturare prin metoda copierii; 2. Danturarea prin metoda rostogolirii.

13.4.1.Danturare prin metoda copierii, se poate realiza prin: a. danturare cu freze disc modul; b. danturare cu freze deget modul; c. danturare prin mortezare cu cuţite profilate; d. danturare prin broşare cu generstoarea materializată. 13.4.1.1. Danturarea prin metoda copierii cu freză disc modul. A. Roţi dinţate cu dinţi drepţi.

Se realizează pe maşină de frezat universală echipată cu cap divizor sau pe maşină de frezat specializată cu sistem de divizare automată. unde:

- ns mişcarea principală de rotaţie a sculei în jurul axei proprii de revoluţie; - mişcarea de avans logitudinal sl executată de piesă; - mişcare de reglare sr,cu scopul prelucrării dintelui pe toată înălţimea; - mişcarea de divizare D (realizată cu cap divizor pe maşini specializate)

9. FINISAREA DANTURII SEVERUIRE SAU RECTIFICARE

0,8

Fig.13.158. Finisarea danturii

180

Pentru mărirea productivităţii se recomandă danturarea mai multor semifabricate fixate în pachet pe dorn sau se va recurge la frezarea cu mai multe freze disc modul montate pe acelaşi dorn danturând mai multe semifabricate. În acest caz este nevoie de cap divizor special multiax care să facă simultan divizarea.

O productivitate mai ridicată se obţine pe maşini specializate produse de firma Brown

– Sharpe, după ce se frezează un gol, freza disc modul revine în poziţia iniţială apoi

s

s

D

n

r

l

s

Fig. 13.159. Schema de danturare prin metoda copierii cu freză disc modul.

sn

Dlssr

Fig. 13.160. Schema de danturare simultană cu freze disc modul fixate pe acelaşi dorn.

181

mecanismul de divizare execută automat rotirea semifabricatului cu z

0360 şi apoi, tot

automat, urmează cursa de lucru pentru următorul gol. La frezarea cu freza disc modul se folosesc seturi de freze pentru fiecare modul. Pentru module până la 8 inclusiv, setul este format din 8 freze numerotate 1 ÷ 8; pentru module peste 8, seturi de 15 freze notate 1; 1,5; 2; 2,5;…; iar pentru roţi dinţate precise şi pentru module mari se folosesc seturi de 20

freze la care numerotarea se face astfel: 3; 413 ;

213 ;

433 ; 4.

Fiecare număr de freză din set se utilizează pentru un anumit domeniu de număr de dinţi. Profilul fiecărei freze corespunde golului pentru roata cu cel mai mic număr de dinţi prevăzut pentru freza respectivă, pentru celelalte numărul de dinţi mai mari profilul evolventei rezultă deformat dar cu erori acceptabile.

Datorită acestor erori acest procedeu este considerat un procedeu cu precizie redusă clasa de precizie 8÷11, iar m 3,62,3 μ÷=aR . B. Roţi dinţate cu dinţi înclinaţi.

Apar unele deosebiri ce sunt prezentate în schiţa din fig.13.161. La aceste roţi este necesar ca masa maşinii unelte cu piesa R să fie rotită faţă de

poziţia zero cu unghiul φ0 de înclinare a dinţilor.

Freza disc modul îşi va dispune profilul evolventic al dinţilor în secţiune N-N

normală pe elicea cilindrului de divizare, dar mai este necesar în plus şi ca piesa să efectueze în timpul frezării unui gol între dinţi o mişcare de rotaţie np. De aceea axul capului divizor trebuie să fie cuplat cu şurubul conducător (prin roţi de shcimb) al mesei care asigură avansul. De altfel se respectă condiţia cinematică.

n

N

N

s l

R

p

Fig. 13.161. Schema de danturare a roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi prin metoda copierii cu freză disc modul.

182

minmm/ pEl nps ⋅=

Ep - pasul elicei dinţilor; βπ ctgdpE ⋅⋅=

d - diametrul de divizare;

βcoszm

d n ⋅= ;

Freza disc modul se alege în funcţie de nm care este standardizat şi indicat în desenul de execuţie. Din numărul setului se alege în funcţie de numărul de dinţi a roţii

echivalente notate cu β3cos

zze = . Roata dinţată echivalentă este acea roată dinţată cu

dinţi drepţi din planul N-N, care înlocuieşte roata cu dinţi înclinaţi. 13.4.1.2. Danturarea prin metoda copierii cu freză deget modul.

După principiul copierii se realizează frezarea danturii roţilor dinţate cilindrice cu

dinţi drepţi şi înclinaţi şi cu ajutorul frezei deget modul. (fig. 13.162) Procedeul de prelucrare presupune următoarele mişcări: • mişcarea de rotaţie a frezei deget modul în jurul axei de rotaţie caracterizată de

turaţia ns;

• mişcarea de avans longitudinal sl executat de către freza deget modul; • mişcarea de poziţionare pe direcţie radială sr executată de semifabricat; • mişcarea intermitentă de divizare executată de către semifabricat după prelucrarea

unui gol.

s s

D

n

r l

s

Fig. 13.162. Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi cu ajutorul frezei deget modul.

183

Procedeul de danturare prin copiere cu freza deget este folosit mult pentru danturarea roţilor cu m >20 şi pentru roţi cu dantură în V. Freza deget fiind puţin rigidă condiţionează divizarea operaţiei în mai multe treceri (fig. 13.163).

În cazul prelucrării roţilor dinţate cu dinţi în V pentru obţinerea celor două elicii cilindrice care alcătuiesc curba directoare, este necesară translaţia frezei deget de-a lungul generatoarei cilindrului piesei, corelată cu rotaţia alternativă pn a piesei.Translaţia şi rotaţia sunt corelate cinematic respectând relaţia epl pns ⋅= ;

s s

D

n

r l

s sn

D

rs sl

sn

D

rs sl

Trecera 1se foloseste o frezascurta

Trecerea 2− se foloseste frezadeget conica

Trecerea 3− se foloseste frezadeget modul

−

Fig. 13.163. Prelucrarea danturi roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi cu freza deget în mai multe treceri.

sn

sl

n p

Fig. 13.164. Prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi în V cu freza deget modul.

184

Avantajul în cazul utilizării maşinii unelte de frezat este costul redus al sculei. Dezavantajul constă în productivitate scăzută, mai ales în cazul frezării cu freză

deget care sunt scule mai puţin rezistente, nerigide, cu o durabilitate scăzută datorită numărului redus de dinţi. Aceste procedee sunt indicate numai la producţia de serie mică şi individuală, folosindu-se la roţi cu module mari, precum şi la activităţi de reparaţii şi întreţineri. Precizia este scăzută în trapta 9÷11. 13.4.1.3. Mortezarea cu cuţite profilate

- se aplică la prelucrarea roţile dinţate cu dinţi drepţi; - nu este posibilă prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi;

Se foloseşte un dispozitiv de mortezat cu un număr de cuţite egal cu numărul de dinţi,

fiecare dinte materializând un gol. Semifabricatul fixat pe un dorn face mişcare rectilinie alternativă cu n cd/ min în

interiorul capului port-cuţite care este fix. După fiecare cd/ min. cuţitele primesc simultan un avans radial rs .

Înainte de începerea cursei în gol, cuţitele sunt retrase radial pe o mică distanţă 0,5 mm pentru a se evita frecarea de suprafeţele prelucrate.

Dacă este necesar să se dantureze roţi dinţate cu dimensiuni apropiate dar cu

profile diferite ale găurilor dintre dinţi, atunci va fi suficient să se schimbe cuţitele profilate păstrându-se celelalte elemente componente.Producţia de 8-10 ori mai mare faţă de freza melc modul. Costul capului cu cuţite profilate este ridicat aplicându-se numai la producţia de serie mare şi masă.

n cd/min

sr

0,5 mm

Fig. 13.165. Prelucrarea roţilor dinţate prin mortezare cu cuţite profilate.

185

13.4.1.4. Broşarea danturilor cilindrice

Acest procedeu de prelucare a roţilor dinţate se aplică atât pentru danturi interioare cât şi mai rar pentru danturi exterioare.

Pentru danturi exterioare se foloseşte un dispozitiv de broşare care are atâtea broşe câţi dinţi are roata de prelucrat (fig. 13.166).

Broşele profilate B sunt solidarizate într-un dispozitiv comun sub forma unui tub fiind despărţite între ele printr-o bară de ghidare care determină poziţia relativă a lor. Broşele descriu mişcarea rectilinie cu viteza v. Degroşarea în funcţie de modul se poate face într-o singură trecere sau în două treceri. Calibrarea se execută cu un dispozitiv de broşare separat la care fiecare din broşe are doi dinţi de calibrat.

Broşele utilizate în prezent au forţa de tracţiune până la 1000 kN.

piesa

brosa

ghidarebucsa de

s l

Fig. 13.166. Prelucrarea roţilor dinţate cu dantură exterioară cu ajutorul broşelor.

piesa

brosa

Fig. 13.167 Prelucarea roţilor dinţate cu dantură interioară cu ajutorul broşei.

186

13.4.2. Danturarea prin metoda rostogolirii. Această metodă de prelucare a roţilor dinţate presupune: - danturare cu freză melc modul; - mortezarea cu cuţit roată; - mortezarea cu cuţit pieptene;

13.4.2.1.Danturarea prin metoda rostogoliri cu freză melc modul.

Este foarte răspândit de la module 0,2÷36, atât pentru piese din oţel carbon şi aliate

cu condiţia ca HRC≤ 20÷30 cât şi pentru piese din aliaje neferoase. Se obţin danturi în treptele de precizie 7 şi 8 (fig.13.168).

Sunt necesare următoarele mişcări de lucru:

a) mişcarea de rulare care are două componente. 1. rotaţia piesei cu turaţia pn ; 2. rotaţia sculei cu turaţia sn ;

Pentru roţi dinţate cu dinţi drepţi între cele două mişcări de rostogolire trebuie să se realizere următoarea legătură cinematică:

ps

p

zk

nn

= , unde: k - numărul de începuturi ale frezei melc;

pz - numărul de dinţi a piesei. b) mişcarea de avans axial as executată de sculă pe direcţia axei

piesei.

La începutul prelucrării se stabileşte adâncimea de aşchiere prin mişcarea de poziţionare. radială pozs .

np

spoz

sa

n s

Fig. 13.168. Schema de prelucrare a danturii prin metoda rostogolirii cu freză melc modul.

187

Freza melc este montată pe maşină prin intermediul unui dorn portsculă pe o poziţie înclinată cu unghiul ω în cazul roţilor cu dinţi drepţi şi respectiv înclinată sub unghiul β ± ω în cazul roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi. Frezarea danturii se poate efectua într-o singură trecere pentru module 2≤ , precum şi pentru roţi cu precizie mai redusă până la

4≤m şi se face în 2 sau 3 treceri pentru module >4, respectiv la roţile precise >2, iar la modulele m>8 sunt 3 treceri. Pentru creşterea productivităţii se poate efectua danturarea mai multor semifabricate prinse în pachet pe acelaşi dorn. Există mai multe tipuri de cicluri de lucru:

a. frezarea cu avans axial b. frezarea cu avans radial-axial c. frazarea cu avans diagonal sau axial trangenţial

a). Frezarea cu avans axial.

Cursa de lucru L, 2lBxL ++= unde: x - distanţa de pătrundere; 2l - distanţa de depăşire. Dezavantaje metodei

Din cauza distanţei x mari, timpul de bază este mai mare decât la celelalte variante.Durabilitatea sculei este scăzută deoarece freza lucrează cu dinţii din zona centrală, uzura se concentrează pe aceşti dinţi şi va impune ascuţirea frezei deşi ceilalţi dinţi de la capete nu sunt uzaţi. Expresia timpului de bază:

( )βcos

44

minmin 2

−=

⋅++

=⋅

=

f

papab

dx

nslBx

nsLt

sa

df

Fig. 13.169. Schema de frezare cu avans axial.

188

se recomandă mm522 ÷=l b).Frezarea cu avans radial axial

Această metodă de frezare a roţilor dinţate se aplică cu scopul eliminării dezavantajelor frezării cu avans axial.

rs - avans radial;

as - avans axial; Expresia timpului de bază:

min pa

axial

pr

radb ns

Lns

Lt

⋅+

⋅=

22lBLaxial +=

bt - este mai mic decât în cazul a

ar

rad

ss

hL

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ÷=

+=

41

31

min1;

La pătrunderea radială dinţii frezei se uzează mai rapid. Nu se elimină dezavantajul uzurii pe mijlocul frezei. c). Frezarea cu avans diagonal sau axial tangenţial.

La acest procedeu este eliminat dezavantajul uzurii pe o anumită zonă a frezei

melc modul (fig. 13.171). Avantajele metodei: - uzura uniformă;

sa

f

s r

Fig. 13.170. Schema frezării cu avans radial axial.

189

- durabilitate mai mare a frezei; - freze melc cu lungimi mai mare decât lungimea standardizată cu scopul de a mări

durabilitatea sculei în special pentru dantura coroanelor dinţilor cu lăţime mare sau la danturarea în pachet.

La această variantă la reglarea maşinii unelte de danturat trebuie să se includă un lanţ cinematic de rulare şi diferenţialul maşinii deoarece roata ce se danturează trebuie să se rotească suplimentar corespunzător mărimii avansului tangenţial ts . La unele maşini avansul ts este înlocuit cu un avans intermitent executat la terminarea ciclului de lucru când platoul este retras. Acest avans intermitent se numeşte shifting.

Scula aceasta reprezintă un şurub melc evolventric, pe care s-au executat canale

normale pe elicea melcului pentru evacuarea aşchiilor. Numai freza care provine dintr-un şurub melc evolventric asigură o dantură a roţii cu profilul evolventric corect. Datorită unor defecte de execuţie a şurubului melc în evolventă, se recurge la realizarea unor şuruburi melc de înlocuire fie melcul arhimedic de tip ZA, care are profil rectiliniu în secţiune axială, fie de tip ZN1 , rectificat pe secţiune normală a dintelui, sau de tip ZN2, profil rectiliniu pe secţiunea normală pe golul dintelui.

Acestea se execută mai simplu deoarece detalonarea se face prin metoda detalonării radiale.

Se folosesc freze melc cu un singur început pentru frezarea de finisare şi se folosesc freze cu 3 ,2=k pentru frezarea de degroşare, după care urmează o frezare de finisare, sau severuire sau rectificare a danturii. Freza cu mai multe începuturi asigură o productivitate mai mare cu 40-50% faţă de freza cu un singur început ( 1=k ).

np

sa

n s

sn

s t

Fig. 13.171. Schema de frezare cu avans diagonal sau axial tangenţial.

190

13.4.2.2 Mortezarea danturii cilindrice cu cuţite roată

Se foloseşte pentru roţi dinţate cu dantură exterioară sau interioară şi pentru roţi dinţate cu dinţi în V, mai ales în cazul când danturarea cu freze în V nu poate să fie aplicată.

Scheme de mortezare a roţilor dinţate cilindrice este prezentată în fig. 13.172. Mişcările de lucru necesare danturării cilindrice cu cuţite roată sunt: - mişcarea principală n; - mişcarea de rulare compusă din două mişcări: sn şi pn , care trebuie să

îndeplinească următoarea cerinţă cinematică:

p

s

s

p

zz

nn

=

- mişcarea de avans rs executată de sculă la începutul lucrului şi este comandată de

o camă specială; - mişcarea de retragere radială pe distanşă mică a piesei sau a sculei pentru evitarea

frecării dintre dintele sculei aşchietoare şi suprafaţa prelucrată.

Mortezarea se execută pe maşini de mortezat cu ax vertical iar pentru arbori pinion

sau pentru danturi în V se folosesc maşini de mortezat cu ax orizontal. Pentru roţile în V sunt necesare două cuţite tip roată care lucrează simultan câte unul

pentru fiecare elice. Pentru roţile cu dinţi înclinaţi se folosesc cuţite roată cu dinţi înclinaţi. Sensul înclinării dinţilor pe cuţit sunt invers decât pentru piesă.

- cuţite de tip I, cuţite SYKES, se caracterizează prin faptul că tăişurile dinţilor sunt cuprinse într-un plan frontal;

- cuţite de tip II, cuţite FELLOWS, se caracterizează prin faptul că tăişurile sunt într-un plan normal pe elicea dinţilor sculei.

n cd/min

sr

n s

n p

Fig. 13.172. Schema mortezării roţilor dinţate cilindrici cu cuţite roată.

191

La aceste roţi se impune cuţitului roată în timpul curselor rectilinii alternative să primească o mişcare de rotaţie suplimentară. Această mişcare suplimentară fiind obţinută de la o bucşă cu ghidaj elicoidal de la berbecul port sculă. Pasul elicei bucşei cu ghidaj elicoidal trebuie să fie egal cu pasul elicei dinţilor cuţitului roată, iar înclinarea elicei dinţilor cuţitului trebuie să fie egală cu înclinarea elicei dinţilor piesei.

Precizia la mortezare este superioară faţă de frezarea cu freză melc, se asigură treapta 5 pe maşini de danturat precise şi treapta 6 la maşini de danturat normale. Rugozitatea flancurilor dinţilor este mai mică m6,12,3 μ÷=aR .

13.4.2.3 Mortezarea roţilor dinţate cu cuţit pieptene.

Acest procedeu este o metodă de prelucrare ce se bazează pe principiul rostogolirii însă, spre deosebire de frezarea cu freze melc sau mortezarea cu cuţit roată la care rularea este continuă, la acest procedeu este discontinuă, fiind întreruptă pentru divizare.

Cuţitul pieptene are forma unei cremaliere cu flancurile detalonate. Se aplică pentru toate tipurile de roţi cu dantură exterioară:

- cu dinţi drepţi; - cu dinţi înclinaţi; - cu dinţi în V. Se utilizează pentru roţi dinţate cu module foarte mari 60≤m şi cu diametre de până

la 12000 mm.

Mişcările de lucru sunt: - mişcarea principală – mişcarea rectilinie alternativă a cuţitului pieptăn n cd/ min

( ) mincd/ 21000

d

m

lBv

n+⋅

=

mv - viteza medie a berbecului

n, cd/min

s r

s t

np

Fig. 13.173. Schema de prelucrare a danturilor prin mortezare cu cuţit pieptăn.

192

- mişcarea de rulare: rotaţia piesei pn corelată cu mişcarea de translaţie ls care este

executată sau de piesă, sau de cuţitul pieptene; - mişcarea de avans radial rs : până ce scula ajunge la adâncimea de aşchiere dorită; - mişcarea oscilantă de retragere a cuţitului la cursa în gol. Prelucrarea se execută pe maşini speciale astfel:

I - maşină ce lucrează după principiul generării evolventei cu rularea după dreaptă mobilă numită maşina Parkinson (Sunderland), mişcarea de translaţie este executată de cuţitul pieptene, iar mişcările rectilinii alternative au loc în plan orizontal. II – maşina care lucrează după principiul generării evolventei cu dreaptă fixă tip Magg.

- mişcarea de translaţie este executată de piesă iar mişcarile rectilinii alternative au loc în plan vertical.

Aceste maşini lucrează în mai multe cicluri de lucru deoarece nu se pot construi cuţite pieptene aşa de lungi astfel ca toţi dinţii piesei să se prelucreze într-un ciclu.

Fiecare ciclu este alcătuit din: - poziţionarea sculei în plan radial; - aşchierea propriu-zisă; - retragerea sculei La fiecare ciclu se prelucrează o grupă de kz dinţi: 1, 2, 3 dinţi. Divizarea se

realizează astfel:după ce s-a danturat o grupă kz de dinţi cuţitul se retrage în afară se întrerupe mişcarea de rotaţie, cuţitul se deplasează tangenţical II pe aceeaşi lungime care a înaintat. În procesul de danturare se deplasează radial III şi începe un nou ciclu.

Pentru roţile dinţate cu dinţi în V sunt necesare două cuţite pieptene fiecare cu câte o latură a V-ului.

Numărul de cicluri, respectiv numărul de divizări, depinde de numărul de dinţi ai roţii şi de modul Roţile cu dinţi înclinaţi se danturează după acelaşi principiu, deosebirea fiind că berbecul port cuţit este înclinat cu unghiul de înclinare a dinţilor roţii. Pentru module mari a roţilor dinţate se recomandă ca degroşarea să se facă cu cuţite de formă simplificată care execută canale dreptunghiulare apoi există o fază de finisare.

Se foloseşte un cuţit în trepte deoarece s-a constatat că prezintă o mai bună stabilitate faţă de un cuţit trapezoidal care ar putea fi folosit. Lăţimea totală a aşchiei b pe un flanc este la acel cuţit mai mică decât la cuţitul trapezoidal. Avantajele procedeului:

1. cuţitul pieptăne de forma unei cremaliere se poate executa cu o precizie mai ridicată decât cuţitele roată şi frezele melc;

2. simplitatea profilului rectiliniu a cuţitelor permite să se respecte abateri ale pasului de cel mult mμ2± şi abateri de unghi de 1′± .

Datorită preciziei mari a sculei se pot obţine chiar la module mari danturi cu precizie ridicată în treptele 6 şi 7 şi o rugozitate m3,66,1 μ÷=aR Dezavantaje

1. procesul de lucru este discontinuu fiind întrerupt periodic pentru revenirea sculei, respectiv a piesei în poziţia iniţială în vederea divizării din care cauză productivitatea este de 30-40% mai mică decât la celelalte procedee prezentate.

2. cinematica maşinii unelte mai complicată şi reglarea mai dificilă;

193

13.4.3.Finisarea danturilor

Urmăreşte realizarea a două scopuri: • obţinerea preciziei profilului evolventric al dinţilor care să asigure angrenarea fără

zgomot a roţilor dinţate; • îmbunătăţirea calităţii suprafeţei flancurilor dinţilor pentru ca funcţionarea

angrenajului să fie lină şi în scopul creşterii durabilităţii; Procedeele de finisare se pot împărţi:

1. Pentru roţile netratate termic a căror duritate permite folosirea de scule din oţel rapid ( pR ) sau oţeluri pentru scule (OSC)

2. Procedee de finisare pentru roţile tratate termic – călite care necesită utilizarea discurilor abrazive

Din prima categoria fac parte: 1.a) rularea; 1.b) severuirea;

Din categoria 2 fac parte: 2.a) rectificarea danturii; 2.b) rodarea danturii;

Rularea are ca scop îmbunătăţirea calităţii suprafeţei flancurilor printr-o ecruisare

superficială care se obţine la angrenarea roţii de prelucrat cu două sau trei roţi sculă şi care au acelaşi modul.

În timpul angrenării se realizează o apăsare cu forţa P a sculelor pe piese cu un

mecanism de acţionare hidraulic, sau pneumatic şi datorită acestei apăsări se produce ecruisarea flancurilor dinţilor. Prin această prelucrare se produc şi modificările unor erori a danturii. În timpul rulării se utilizează lichid de ungere dar fără pulberi abrazive.

P

Roti scula

Fig. 13.174. Schema de finisare a danturii prin rulare.

194

Procedeul nu se aplică roţilor care ulterior se supun la tratamente termice pe motiv că ecruisarea dispare la aplicarea tratamentului termic.

Dezavantajul metodei constă în aceea că prin ecruisare se introduc tensiuni interne suplimentare în stratul superficial. De aceea, în locul rulării, unele societăţi prevăd operaţia de şeveruire. Prin rulare rezultă trepta a 7-a de precizie dacă înainte de rulare piesele erau în treptele 8 sau 9 de precizie.

Severuirea. Răzuirea unor aşchii fine de pe flancul dinţilor cu ajutorul muchiilor aşchietoare ale unor canale cu profil dreptunghiular, practicate pe flacurilor dinţilor sculei şeveruite, care poate fi de forma unei roţi dinţate sau de forma unei cremaliere ce angrenează cu roata piesei. Se aplică dacă duritatea roţii danturate este HRC 35≤ În caz contrar apare uzura rapidă a severului. S-au experimentat şi severe cu dinţi din carburi metalice sinterizate reuşind să se şeveruiască şi roţi dinţate tratate termic.

Prin şeveruire se obţine o calitate foarte bună a suprafeţei flancurilor cu m 6,18,0 μ÷=aR , valori comparabile cu cele obţinute la rectificarea danturii.Se

corectează eroarea de profil a dintelui şi se reduce bătaia radială a dintelui cu condiţia ca înainte de şeveruire bătaia radială să nu aibă valori mari. La şeveruire o bătaie radială mare se transformă într-o eroare de pas a danturii.

La acest procedeu de şeveruire axele şeverului şi piesei sunt înclinate la unghi δ

pentru a putea angrena. La o roată cu dinţi înclinaţi, şeverul are dinţi înclinaţi cu un alt unghi de înclinare faţă de roata dinţată. δββ += ps ;

Pentru a se şeverui întreaga lăţime B a danturii este necesară şi o mişcare de avans ce se poate efectua în trei variante:

1. pe direcţia longitudinală, ca în cazul schiţei (fig. 13.176); 2. pe direcţie transversală; 3. pe direcţie diagonală.

n p

seversr

s

p

sn

vpvsp

vf

Fig. 13.175. Schema de şeveruire cu şever roată.

195

La fiecare capăt de cursă roata piesă mai capătă şi o mişcare de avans radial pentru a se executa mişcarea pentru trecerea următoare. În general presiunea între sculă şi piesă, necesară aşchierii, se obţine fie radial, prin micşorarea distanţei între axele roţilor, fie tangenţial, prin frânarea roţii antrenate care poate fi piesa sau scula.

În practică, unghiul δ se recomandă 150 pentru roţi dinţate din oţel şi 100 pentru roţi dinţate din fontă

pv . – viteza periferică a roţii piesă;

sv - viteza periferică a severului;

v - viteza de aşchiere ps vvv −=

În triunghiul vitezelor se aplică teoria sinusului astfel:

( )

p

pss

p

s vp

vvβββ

βδ

βπδ cossin

cossinv v

2sinsin s

−⋅==⇒

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= ;

La această variantă cu avans longitudinal, lungimea de cursă a roţii piesei dpc llBL ++= .

unde: pl - lungimea de pătrundere; dl - lungimea de depăşire; ( )mm 10,5 ÷== dp ll ; Dezavantaje:

- uzura sculei se concentrează pe zona centrală din lăţimea şeverului: 2. Şeveruirea cu avans transversal. În acest caz roata dinţată realizează un avans rectiliniu alternativ pe direcţie perpendiculară pe axă. Avantajul metodei constă în: - cea mai productivă; - calitatea flancurilor dinţilor puţin mai scăzută; - uzura şeverului este uniformă pe întreaga lăţime a lor datorită disecţiei avansului. Astfel se măreşte durabilitatea sculei.

Dezavantajul este că lăţimea sculei este mai mare; 3. Şeveruirea cu avans în direcţie diagonală. Avantajul acestei metode constă în: - lăţimea Bs poate să fie mai mică decât lăţimea piesei datorită avansului diagonal; - prin operaţii de şeveruire a danturii se asigură precizia în treptele de precizie 6÷7. În orice caz, cu 1÷2 trepte de precizie mai ridicată decât precizia înainte de şeveruire.

Productivitatea şeveruirii în comparaţie cu productivitatea rectificării aceeaşi roţi dinţate este de 4÷6 ori mai mare. Finisarea danturii roţilor tratate termic. Rectificarea danturii trebuie să fie precedată de rectificarea alezajului roţii, alezaj ce va constitui baza tehnică la operaţia de rectificat a danturii şi totodată să se facă rectificarea suprafeţei frontale a butucului roţii dinţate.

Pentru rectificarea alezajului la fabricaţia de serie mică prinderea roţilor dinţate se face pe diametrul exterior al danturii.

196

Centrarea se poate face manual utilizând un comparator cu cadran a cărui palpator este în contact cu suprafaţa alezajului. La această variantă de centrare se recomandă ca înainte de rectificat alezajul să se rectifice şi diametrul exterior a danturii pentru a se obţine o bună coaxialitate cu gaura.

La producţia de serie mare, pentru operaţia de rectificare a alezajelor se utilizează dispozitive speciale de prindere în care roata dinţată este orientată după suprafaţa flancurilor dinţilor prin intermediu unor role la roţile cu dantură dreaptă şi cu ajutorul unor bile la roţile dinţate cu dinţi înclinaţi. Rectificarea danturii se poate realiza prin: a). Procedee de copiere - cu disc abraziv cu profil dublu; - cu disc abraziv cu profil simplu; b). Procedee de rulare Rectificarea danturii prin copiere cu disc abraziv cu profil dublu se realizează prin materializarea ambelor flancuri a unui gol dintre doi dinţi (fig.13.176).

Procedeu presupune următoarele mişcări de lucru:

1. mişcarea de rotaţie a discului abraziv realizată cu o turaţie astfel ca viteza periferică m/s 3530 ÷=v

2. mişcarea de avans longitudinal a piesei care este o mişcare lentă după rectificarea fiecărui gol;

3. divizarea D 4. după ce s-a efectuat o rotaţie completă de 3600 în urma divizării are loc mişcarea

de avans radial a roţii dinţate pentru obţinerea adâncimii de aşchiere la trecerea următoare;

s

D

n rs

Fig.13.1768. Schema de rectificare prin copiere cu disc abraziv cu profil dublu.

197

Acest procedeu se numeşte procedeul Ortcutt;

Profilarea discului abraziv cu un dispozitiv de profil după şablon se foloseşte pentru acest procedeu.

Caracteristicile acestui procedeu:

1. productivitatea este relativ redusă faţă de alte variante deoarece cele două flancuri ale dinţilor sunt materializate de părtiţe frontale ale discului abraziv. De aceea intensitatea procesului de rectificare este relativ scăzută;

2. Precizia danturii rectificate este întrucâtva mai mică pentru că uzura discului abraziv este neuniformă din cauza diferenţei dintre maxd şi mind a părţii active a discului ceea ce reprezintă o viteză diferită.

Aceste dezavantaje sunt parţial eliminate la rectificarea cu disc abraziv cu profil simplu - procedeul AFEDR SCHAUDT

sablon

Fig. 13.177.Schema de profilare a discului abraziv cu un dispozitiv de profilat după şablon.