1 PROBLEME GENERALE ALE TEHNOLOGIEI CONSTRUCIILOR DE MAINI1.1. Procesul de producie i procesul tehnologic Totalitatea activitilor sau aciunilor de transformare a materiei prime, materialelor sau semifabricatelor n produse finite formeaz procesul de producie. Produsul finit este produsul n faza de livrare ctre beneficiar - populaie sau alt ntreprindere, n aceast accepiune produse finite pot fi: piese, subansambluri, ansambluri, maini-unelte etc. Principalele activiti ce se ndeplinesc n cadrul unui proces de producie sunt: activiti de concepie i proiectare a produselor, tehnologiei de elaborare a semifabricatelor, de prelucrare mecanic i a SDV-urilor; realizarea semifabricatelor n secii i ateliere de debitare, turntorie, forj, sudare, tratamente termice primare, etc.; prelucrare mecanic a semifabricatelor n secii i ateliere de prelucrri prin achiere etc.; tratamente termice intermediare i finale, n ateliere de tratamente termochimice; asamblarea pieselor prelucrate n vederea obinerii de subansambluri, ansambluri, maini, utilaje etc., n secii i ateliere de montaj (asamblare); vopsirea pieselor, subansamblurilor, mainilor n scopul conservrii i obinerii unui aspect plcut, n secii i ateliere de vopsitorie; controlul tehnic de calitate intermediar i final n secii i ateliere productive, laboratoare, servicii de control; activiti de organizare a produciei i a muncii, de ntreinere i reparare a mainilor i utilajelor din secii i ateliere; aprovizionarea cu materii prime, materiale, semifabricate, SDV-uri etc. de ctre serviciul de aprovizionare; activiti de transport n cadrul ntreprinderii i de aprovizionare a locurilor de munc, desfurate de serviciul de transporturi i depozite; activiti financiare i de contabilitate, analize economice, costuri de producie, control financiar intern, desfurate de serviciul financiar; activiti administrative i sociale, desfurate de serviciul administrativ. Se constat din cele prezentate c activitile din cadrul unui proces de producie pot fi grupate n: activiti de cercetare i proiectare, activiti de baz, activiti auxiliare i de deservire. Diferitele activiti prin care se realizeaz procesul de producie n cadrul compartimentelor ntreprinderii se desfoar pe locuri de munc, stabilite pe baza unei anumite diviziuni interne a muncii. Locul de munc este caracterizat printr-un anumit spaiu organizat n concordan cu diviziunea intern a muncii. Pe un loc de munc i pot desfura activitatea unul sau mai muli muncitori. Totalitatea activitilor care realizeaz o anumit etap a transformrii materiei prime n produs finit formeaz procesul tehnologic, fiind o parte din procesul de producie (proces tehnologic de turnare, de sudare, de prelucrri mecanice, de asamblare etc.). 1

1.2. Structura procesului tehnologic de prelucrri mecanice Procesul tehnologic de prelucrri mecanice face obiectul de studiu al cursului de Tehnologia construciilor de maini i are structura prezentat n fig. 1.1.

Fig. 1.1. Structura procesului tehnologic

Operaia este partea procesului tehnologic care se execut asupra unui semifabricat sau mai multe, care se prelucreaz simultan, de ctre un muncitor sau un grup de muncitori n mod continuu i la acelai loc de munc. Operaia reprezint unitatea de baz n pregtirea tehnologic a fabricaiei. Aceasta poate s conin una sau mai multe prinderi ale semifabricatului, cu condiia de a se pstra continuitatea prelucrrilor. Nu se consider discontinuitate pauzele dintre schimburi sau pauzele de mas, dac piesa rmne pe main. Faza activ este partea operaiei n care se execut, printr-o singur prindere, o suprafa sau mai multe suprafee simultan cu o scul (sau complet de scule ce lucreaz simultan) i acelai regim de achiere. Schimbarea unuia dintre elementele ce caracterizeaz faza - prinderea, suprafaa, scula, regimul de achiere - implic schimbarea fazei. Prinderea i desprinderea semifabricatelor sunt tratate ca faze auxiliare sau inactive, care se trec n coninutul operaiilor din planurile de operaii. Acestea sunt importante i n cazul mainile-unelte automate, unde particip ca i fazele tehnologice active la ntocmirea port-programelor. Trecerea este o parte a fazei active care se execut la o singur deplasare a sculei n raport cu suprafaa de prelucrat i n sensul avansului, fiind elementul cel mai simplu al operaiei. n funcie de mrimea adaosului de prelucrare, acesta poate fi ndeprtat ntr-o singur trecere sau n mai multe. Mnuirea este o parte a fazei care conine un grup de aciuni cu o anumit finalitate necesar executrii fazei, fr ndeprtare de material (achii). Fiind o parte auxiliar, inactiv a fazei tehnologice. Exemple de mnuiri: pornirea sau oprirea mainii-unelte; apropierea sau retragerea sculei achietoare de semifabricat; reglarea cuitului la cot; cuplarea sau decuplarea avansului longitudinal sau transversal; controlul dimensiunii obinute etc. Micarea este o parte a mnuirii care const ntr-o singur aciune simpl a muncitorului (micarea minii pn la manet, prinderea manetei, deplasarea manetei, etc.).. n cazul n care controlul unor dimensiuni se execut de muncitor n mod obligatoriu la toate piesele din lot, mnuirile respective devin faze auxiliare (inactive) i se trec n structura planului de operaii sub denumirea de control intermediar. Controlul executat de un alt individ dect cel care prelucreaz piesa devine operaie de control (de exemplu, controlul final). Iat, deci, c un control tehnic poate fi considerat: mnuire, faz auxiliar sau operaie, n funcie de condiiile n care are loc. 2

n proiectarea proceselor tehnologice de prelucrri mecanice prin achiere se au n vedere dou principii de baz n stabilirea traseului tehnologic: principiul concentrrii prelucrrilor i principiul diferenierii prelucrrilor. Se adopt acel principiu care asigur tehnologia optim din punct de vedere economic. De regul se aplic principiul concentrrii prelucrrilor n cazul produciei de unicate sau individual, cnd se pstreaz continuitatea prelucrrilor pe aceeai pies, n cazul produciei de serie mare i de mas pe maini automate, la prelucrarea pieselor mari, indiferent de serie, i la prelucrarea pe maini-unelte agregat cu mai multe capete de for. n toate aceste situaii prelucrrile se vor face n mai puine operaii, fiecare din acestea coninnd mai multe faze. Principiul diferenierii prelucrrilor se aplic, de regul, n cazul produciei de serie pe maini universale i specializate, n aceste situaii vor rezulta mai multe operaii, fiecare cu mai puine faze pentru a se pstra reglajul sculelor. Pentru nelegerea mai bun a acestor noiuni de baz n ntocmirea unui traseu tehnologic se vor prezenta n tabelele 1.1 i 1.2 dou variante tehnologice pentru piesa din fig.1.2. Se constat o concentrare a prelucrrilor la operaia 2, deoarece se pstreaz continuitatea lucrului pe aceeai pies i la acelai loc de munc. Dac piesa finit este supus n exploatare la uzare sau alte solicitri, se mai poate introduce o operaie de tratament termic naintea rectificrii. Se observ c la strunjirile de finisare i la rectificare semifabricatul a fost prins ntre vrfuri, pentru a se asigura concentricitatea tuturor suprafeelor.Tabelul 1.1. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unei singure buci a piesei din fig. 1.2

Operaia nr.1

Denumirea fazelora) Prinderea barei n dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontal b) Desprinderea barei a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontal la un capt 2) Executarea gurii de centrare 3) Strunjire de degroare d2 x (L /2) 4) Strunjire de degroare d} x /, b) Desprindere, ntoarcere, prindere pe d2 5) Strunjire frontal la cota L 6) Executarea gurii de centrare 7) Strunjire de degroare d3 x /2 c) Desprindere, orientare i fixare ntre vrfuri 8) Strunjire finisare d, x /, cu adaos pentru rectificare 9) Strunjire finisare d2 la gata 10) Stunjire finisare d3 x /2 cu ados pentru rectificare 11) Teire 2,0 x 45 (adnc 1,5 + adaosul de rectificat) 12)Teire 1 x 45 13) Teire 1 x 45 14) Teire 2,0 x 45 (adnc 1,5 + adaosul de rectificat) 15) Degajare d4 x 2 16) Degajare d5 x 3 d) Desprinderea semifabricatului a) Prinderea semifabricatului n dispozitivul de frezat 1) Frezat canal pan b) Desprinderea semifabricatului a) Prinderea semifabricatului ntre vrfuri pe maina de rectificat 1) Rectificarea dl x /, 2) Rectificarea d3 x 12 b) Desprinderea piesei Control final

2

3

4 5

3

Tabelul 1.2. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unui lot de 100 de piese din fig. 1.2Operaia nr. 1 Denumirea fazelor a) Prinderea barei n dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontal b) Desprinderea barei a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontal la un capt 2) Executarea gurii de centrare 3) Strunjire de degroare d2 x (L - /2) 4) Strunjire de degroare d{ x /, b) Desprinderea semifabricatului a) Prinderea semifabricatului pe d2 1) Strunjire frontal la cota L 2) Executarea gurii de centrare 3) Strunjire de degroare d). Pentru realizarea cotei l se mai folosete o baz de sprijin simbolizat cu simbolul [2], care mai leag un grad de libertate (translaia axial). La piesa de tip disc (l 0,45, se indic precauii speciale: prenclzire, folosirea unor materiale de adaos i a unor procedee de sudare adecvate etc. De exemplu, dac se caut s se determine sudabilitatea oelului OL37 se procedeaz astfel: se precizeaz compoziia chimic: 0,18% C; 0,5% Mn; 0,05% P; 0,05% S; se face calculul pentru s = 2,5 mm i rezult Ce% = 0,294% care este mai mic de 0,45%, deci oelul OL37 are sudabilitate bun necondiionat. La proiectarea schemelor de sudare trebuie s se respecte anumite reguli de sudare: - evitarea mbinrilor ntre piese cu diferene mari de seciune (fig. 1.9); - evitarea deformailor produse de tensiunile Fig. 1.9. interne dup rcirea cordonului de sudur, prin sudarea pe ambele pri sau sub o nclinare invers cu unghiul de deformare; - n cazul mbinrii a doua piese cu un raport al seciunilor s2/s2 > 1,25, se recurge la subierea piesei cu seciunea mai mare Fig. 1.10. ctre captul de mbinare (fig. 1.10); - la sudura de col, dac construcia nu necesit o precizie i o rezisten ridicat, atunci cea mai economic variant este cea din fig. 1.11, a, la o rezisten mai ridicat 9Fig. 1.11.

a mbinrii fr pretenii mari de precizie se alege varianta b, iar dac se cer att rezisten, ct i precizia ridicate se alege varianta c, cu condiia ca acestea s fie acceptate i de rolul funcional al mbinrii. n cazul realizrii unor construcii sudate rezistente, att la solicitri statice, ct i dinamice, trebuie s se in seama de urmtoarele indicaii: - conceperea unor construcii sudate ct mai flexibile pentru a reduce ct mai mult efectul deformaiilor termice; - evitarea amplasrii mbinrilor sudate n zonele nefavorabile din punctul de vedere al modului de solicitare a construciei sudate i crearea de concentratori de tensiune prin aglomerarea sau intersectarea de cordoane de sudur sau a trecerilor brute de la o seciune la alta; - orientarea elementelor n construcia sudat astfel nct direcia forei de solicitare s coincid cu direcia fibrajului de laminare a semifabricatelor care compun mbinarea; - numrul de treceri pentru formarea cordoanelor de sudur i mai ales acelora executate pe antiere s fie ct mai mic; - evitarea mbinrilor realizate cu cordoane convexe de sudur pentru a reduce concentratori de tensiuni remanente; - realizarea mbinrilor sudate, pe ct posibil, cu cordoane continue de sudur, chiar dac condiiile de rezisten a construciei nu impun acest lucru; - n cazul sudrii unor subansambluri sau ansambluri se va alege ordinea optim de sudare a elementelor componente pentru ca deformaiile termice i tensiunile remanente s fie minime; - n cazul asamblrilor solicitate de fore orientate perpendicular pe cordonul de sudur se vor folosi, pe ct posibil, numai mbinri cap la cap. 1.5.6. Tehnologicitatea pieselor sub aspectul prelucrrii lor prin achiere La prelucrarea pieselor prin achiere se impun urmtoarele condiii: - numrul de prinderi i de poziii ale unei piese n cursul prelucrrii s fie minim (fig. 1.12); - accesibilitatea uoar a sculelor la suprafeele de prelucrat (1.13); - asigurarea intrrii i ieirii libere a sculei la prelucrarea diferitelor suprafee prin diferite procedee (fig. 1.14); - gurile cu conturul incomplet sau cu axele nclinate fa de suprafeele plane de la capete sunt netehnologice (fie. l.15); - trebuie s se evite gurirea pe suprafee cu cruste de turnare, sau cu un singur ti al burghiului, n astfel de condiii, burghiul se va uza repede sau se va rupe. La

Fig. 1.12.

Fig. 1.13.

Fig. 1.15. Fig. 1.14.

proiectarea 10

pieselor,

subansamblurilor

i

ansamblurilor trebuie s se in seama de concordana construciei impuse de cerinele funcionale cu particulariti care permit aplicarea celor mai productive i eficiente tehnologii de fabricaie a acestora la volumul de producie stabilit. 1.6. Baze i sisteme de baze Prin baz se nelege elementul geometric al unei piese, de tip plan, linie, punct, care servete la stabilirea unor raporturi de poziie reciproc cu alte elemente geometrice ale aceleiai piese sau ale altor piese conjugate cu piesa dat n cadrul unui ansamblu. Din punctul de vedere al elaborrii proceselor tehnologice importan au urmtoarele tipuri de baze: baze de generare, baze de cotare, baze de orientare, baze tehnologice i baze de reglare. Toate pot fi reale sau fictive. a) Bazele de generare sunt elementele geometrice ale unei piese, de tip plan, linie, punct, care se realizeaz n cadrul unei operaii sau faze de prelucrare. Aceste baze au semnificaie numai pentru o anumit prelucrare. La alte prelucrri, acestea pot deveni baze de cotare, baze de orientare etc. n fig. 1.16, a se prezint un cilindru la care S reprezint suprafaa generat, iar ZZ - baza generat de tip linie, care este baz fictiv. n fig. 1.16, b se prezint o plac la care S reprezint suprafaa generat iar Q baza generat de tip Fig. 1.16. plan, care este o baz real. b) Bazele de cotare sunt elementele geometrice ale piesei, de tip plan, linie, punct, n funcie de care se precizeaz, prin dimensiuni liniare sau unghiulare, poziia altor elemente geometrice ale piesei. Din mulimea bazelor de cotare, anumite baze se disting prin importana pe care o au n definirea general a piesei, ele servind ca baze de cotare pentru alte baze de cotare. De aceea, acestea se numesc baze de cotare principale. De regul, de la bazele de cotare principale sunt trasate cele mai multe cote. Totalitatea bazelor de cotare care intereseaz o anumit prelucrare formeaz sistemul bazelor de cotare pentru acea prelucrare. De exemplu, n fig. 1.17, pentru prelucrarea celor dou guri 10 intereseaz, ca baze de cotare, S2, X1X1 i X1X1. Dar aceste baze de cotare sunt Fig. 1.17. secundare, deoarece, la rndul lor, sunt poziionate prin cote fa de axele XX, YY i ZZ, care sunt baze de cotare principale de tip linie i care formeaz n acest caz, un sistem de axe triortogonal. De exemplu, baza de cotare secundar S2 este definit ca poziie fa de axa XX prin cota unghiular de 60, iar fa de YY, prin cota liniar de 60mm. n general, bazele de cotare principale sunt ataate suprafeelor piesei care au rolul funcional cel mai important. De exemplu, axa ZZ corespunde cu axa celui mai important alezaj, care se vede i din desen c are precizia cea mai mare. c) Bazele de orientare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care servesc la orientarea piesei n raport cu scula achietoare i traiectoria micrii de avans, n procesul generrii unor suprafee ale piesei. 11

n procesul de orientare, contactul se realizeaz ntre suprafeele de orientare de pe pies i suprafeele de orientare coninute de reazemele din dispozitiv sau de pe mainaunealt. Bazele de orientare coincid sau nu cu suprafeele de orientare. Oricum, exist o coresponden biunivoc ntre bazele de orientare ce aparin piesei i bazele de orientare ce aparin reazemelor din dispozitiv sau de pe maina-unealt. Dac bazele de orientare de pe pies coincid cu bazele de cotare de pe pies, atunci acestea se numesc baze de orientare principale, n cazul unei anumite prelucrri. Aceleai baze de orientare i pot pierde aceast calitate la alte prelucrri. Totalitatea bazelor de orientare utilizate n vederea unor anumite prelucrri formeaz sistemul bazelor de orientare pentru acele prelucrri. De exemplu, pentru prelucrarea celor dou guri 10 din fig. 1.17, sistemul bazelor de orientare utilizat conine bazele: S1 - ca baz de aezare, de tip plan; ZZ - ca baz de centrare, de tip linie i S3 - ca baz de sprijin, de tip plan. Se observ, c aceste baze au fost puse n eviden cu simbolurile [1], [2] i, respectiv, [3], numrul bulinelor pline reprezentnd numrul de grade de libertate preluate piesei de fiecare baz, Dac bazele de orientare coninute de reazemele din dispozitiv coincid cu bazele de cotare care intereseaz prelucrarea respectiv, atunci prelucrarea se realizeaz far erori de orientare. Atunci cnd acest lucru nu este posibil, eroarea de orientare este dat de variaia distanei dintre baza de orientare care aparine reazemelor i baza de cotare de pe pies. d) Bazele tehnologice sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, create n scop tehnologic, n primele operaii ale procesului tehnologic sau chiar n faza de elaborare a semifabricatului, n vederea utilizrii ulterioare a acestora ca baze de orientare pentru restul prelucrrilor. Dac aceste baze sunt create n procesul de elaborare a semifabricatului, ele au un rol exclusiv tehnologic. De exemplu, bosajele care se prevd pentru orientarea semifabricatului brut n prima operaie de prelucrri mecanice, sau adaosurile tehnologice n vederea realizrii unor guri de centrare a cror ax s devin o baz tehnologic pentru celelalte prelucrri. Ulterior, aceste adaosuri tehnologice sunt eliminate, sau nu, n funcie de rolul funcional al piesei. Dac bazele tehnologice de pe pies coincid cu bazele de cotare, atunci se numesc baze tehnologice principale, n cazul unei anumite prelucrri, dar i pot pierde aceast calitate la alte prelucrri. De aceea, se impune ca n primele operaii s fie alese i create acele baze tehnologice care s ndeplineasc, la ct mai multe prelucrri, rolul de baze tehnologice principale. Numai aa se asigur o precizie de prelucrare ridicat a piesei. Totalitatea bazelor tehnologice create n primele operaii ale procesului tehnologic sau n faza de elaborare a semifabricatului formeaz sistemul bazelor tehnologice. e) Bazele de reglare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care pot aparine piesei, dispozitivului sau mainii-unelte, fa de care se realizeaz reglarea sculei achietoare la dimensiune. Cnd aparin dispozitivului, pot coincide cu bazele de orientare, dac acestea sunt materializate, sau pot fi independente cnd bazele de orientare sunt fictive. Astfel, dac se consider prelucrarea canalului de pan al piesei reprezentate n fig. 1.18, orientat pe un bol de reazem, baza de reglare este axa geometric a bolului i coincide cu baza de orientare din dispozitiv, n aceast figur se prezint schema reglrii la cot. Cota de reglare CR se stabilete de la Fig. 1.18. suprafaa cilindric exterioar a bolului, cu ajutorul unui bloc de cale i al unui calibru de grosime, numit n producie lam spion. Valoarea 12

cotei de reglare se calculeaz cu relaia CR= db/2 + B + s, (1.3) n care: db este diametrul bolului; B - dimensiunea blocului de cale; s - grosimea lamei spion. Un exemplu de baz de reglare care nu coincide cu baza de orientare este prezentat n fig. 1.19. Baza de orientare, raportat cotei A, care definete poziia gurii de diametrul d, este vrful V al suprafeei conice a dornului. Cum acesta este un punct fictiv, nu poate servi direct la reglarea sculei pe direcia cotei A i, de aceea, se consider baz de reglare suprafaa plan BR. Pentru a se putea realiza precizia de prelucrare cerut trebuie cunoscut foarte bine poziia bazelor de reglare fa de bazele de orientare, pentru a putea stabili cu Fig. 1.19. maxim precizie valoarea cotei de reglare CR. n activitatea de proiectare a dispozitivelor trebuie s se acorde o atenie deosebit stabilirii bazelor de reglare, mai ales n cazurile n care bazele de orientare nu pot servi i pentru reglare, fie din cauza caracterului lor fictiv, fie din cauza inaccesibilitii sculei la locurile de contact cu elementele materiale ale acestor baze. Dac baza de reglare a sculei va fi BR, atunci cota A se va realiza cu erori de prelucrare mai mici sau mai mari, datorit cmpului de toleran de la alezajul conic al piesei din lotul de fabricaie. Dac aceste erori vor fi mai mari dect toleranta TA, atunci reglarea sculei se va face de la baza de cotare a piesei pentru fiecare reper n parte, n cazul produciilor suficient de mari, se poate reproiecta dispozitivul astfel nct baza de cotare s coincid cu baza de reglare, utiliznd un dorn conic mobil. Analiza statistic a preciziei de reglare d posibilitatea cunoaterii procedurii de urmat, pentru ca reglarea mainilor-unelte s fie corespunztoare, n acest scop trebuie s se studieze stabilitatea procesului tehnologic cu depistarea cauzelor care provoac perturbarea, pe de o parte, i precizia de prelucrare care se poate realiza, pe de alt parte. Aplicarea metodei de analiz statistic are importan mai ales la produciile de serie mare i de mas, unde prelucrarea se face n special pe maini reglate (automate, semiautomate). Prima problem de cunoatere a stabilitii procesului tehnologic se rezolv prin determinarea caracterului distribuiei dimensiunilor unui lot de piese prelucrat n aceleai condiii. Compararea distribuiei reale cu cea normal d posibilitatea s se constate abaterile cauzate de anumii factori care intervin n procesul de prelucrare i luarea msurilor de diminuare a acestor abateri. A doua problem, a preciziei de prelucrare, depinde de rezolvarea primei, deoarece prin determinarea gradului de dispersie se poate cunoate care este precizia ce se va putea realiza prin procesul tehnologic ales.

2CLASIFICAREA PIESELOR, PROCESUL TEHNOLOGIC TIP I ALEGEREA SEMIFABRICATELOR 2.1. Clasificarea pieselor i procesul tehnologic tip La baza clasificrii pieselor stau trei factori determinani: dimensiunile pieselor, forma lor i procesul de prelucrare a acestora. O prima mprire a pieselor se face n clase, prin clas nelegndu-se grupele similare ca form i tehnologie de execuie. Nu ntotdeauna similitudinea formelor pieselor determin i similitudinea proceselor tehnologice de fabricaie a acestora, uneori piese diferite 13

ca form exterioar pot avea procese tehnologice de fabricaie similare. mprirea pieselor n clase trebuie s in seama mai ales de similitudinea procesului de prelucrare pe tipuri de utilaje identice. n cadrul unei clase, piesele se pot mpri n mai multe tipuri n funcie de complexitatea formei. Fiecrei clase i este specific un proces tehnologic tip, aa cum se va prezenta n continuare. A) Procesul tehnologic tip pentru carcase se aplic, de obicei, pe semifabricate turnate sau sudate n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea uneia sau a dou suprafee de arie maxim, ca baze tehnologice; b) prelucrarea a dou guri precise pe suprafaa de baz prelucrat; c) prelucrarea de degroare a celorlalte suprafee mari ale piesei; d) prelucrarea de degroare a suprafeelor mai mici; e) prelucrarea de finisare a suprafeelor principale la care se impune acest lucru; f) prelucrarea gurilor de degroare i finisare; g) prelucrarea filetelor; h) ncercarea hidraulic a piesei, unde este cazul; i) tratamentul termic, dac este cazul; j) prelucrrile de netezire a suprafeelor cu precizie ridicat; k) controlul final. La carcasele de dimensiuni mari se prefer o concentrare a prelucrrilor n mai puine operaii, pentru a elimina problemele de ridicat i transport i de depozitare. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa carcaselor se mparte n piese mari cu dimensiunea de gabarit lmax > 700 mm i masa m >40 kg; piese mijlocii cu lmax = (700...360) mm i m = (40... 10) kg; piese mici cu lmax = (360... 150) mm i m = (10...2) kg; piese mrunte cu ltmx < 150 mm i m < 2 kg. B) Procesul tehnologic tip pentru tije rotunde (arbori) se execut, de obicei, pe semifabricate din bar sau eava, semifabricate matriate i uneori turnate, n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea feelor frontale i a gurilor de centrare ca baze tehnologice; b) prelucrarea fusurilor, ca baze tehnologice; c) prelucrarea de degroare a suprafeelor de la un capt; d) prelucrarea de degroare a suprafeelor de la cellalt capt; e) prelucrarea de finisare, ntre vrfuri, a suprafeelor principale; f) prelucrarea canalelor, canelurilor; g) prelucrarea filetelor sau a altor suprafee profilate; h) tratament termic pentru mbuntirea proprietilor fizico-mecanice; i) rectificarea gurilor de centrare; j) rectificarea fusurilor i a altor suprafee principale; k) echilibrarea, dac este cazul; l) prelucrrile de netezire, unde este cazul; m) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa tijelor rotunde se mparte n: piese mari cu lmax > 800 mm i m > 10 kg; piese mijlocii cu ltnax = (800...250) mm i m (10...3) kg; piese mici cu ltnax = (250... 100) mm i m = (3...0,8) kg; piese mrunte cu lmax < 100 mm i m < 0,8 kg. C) Procesul tehnologic tip pentru cilindrii cavi (buce) se aplic, de obicei, pe semifabricate turnate, matriate, din eava, tabl sau platband, n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea unei suprafee frontale i a unei suprafee cilindrice exterioare sau interioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafee frontale i a suprafeelor interioare de degroare; c) prelucrarea de degroare a suprafeelor cilindrice exterioare; d) prelucrarea de finisare a suprafeelor cilindrice interioare principale; e) prelucrarea de finisare ntre vrfuri a suprafeelor cilindrice exterioare, principale; i) executarea operaiilor secundare; g) tratament termic; h) prelucrarea de netezire a suprafeelor de precizie ridicat (rectificare fin, honuire, lepuire etc.); l) control final. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa cilindrilor cavi se mparte n: piese mari cu D > 400 mm i m > 30 kg; piese mijlocii cu D - (400... 150) mm i m = (30...2) kg; piese mici cu D = (150...70) mm i m = (2...0,7) kg; piese mrunte cu D < 70 mm i m < 0,7 kg. D) Procesul tehnologic tip pentru discuri se realizeaz, de obicei, pe semifabricate turnate, matriate la cald sau la rece, din bar sau eava, n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea unei suprafee frontale i a unei suprafee cilindrice exterioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafee frontale i a suprafeelor cilindrice exterioare 14

i interioare, dac este cazul; c) prelucrarea suprafeelor profilate; d) executarea operaiilor secundare; e) tratament termic; f) prelucrrile de netezire la suprafeele cilindrice interioare i exterioare, de precizie ridicat; g) prelucrrile de netezire la suprafeele profilate de precizie ridicat; h) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa discurilor se mparte n: piese mari cu D > 400 mm i m > 30 kg; piese mijlocii cu D = = (400...200) mm i cu m = (30...6) kg; piese mici cu D = (200... 100) mm i m = (6.. ..1) kg; piese mrunte cu D < 100 mm i m < l kg. E) Procesul tehnologic tip pentru tije nerotunde (prghii) se aplic, de obicei, pe semifabricate turnate, matriate la cald, stanate din tabl, n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea capului tijei i a unei guri, ca baze tehnologice; b) prelucrarea de degroare a suprafeelor principale; c) prelucrarea de degroare a suprafeelor secundare; d) prelucrarea de finisare a suprafeelor principale; e) prelucrarea gurilor; f) tratament termic; g) prelucrarea de netezire a gurilor de precizie ridicat i a feelor lor frontale; h) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa tijelor nerotunde se mparte n: piese mari cu lmax > 800 mm i m > 20 kg; piese mijlocii cu lmax = (800...300) mm i m = (20...3) kg; piese mici cu lmax = (300... 150) mm i m = (3...1) kg; piese mrunte cu lmax < 150 mm i m < l kg. F) Procesul tehnologic tip pentru piese mici de form complex se execut, de obicei, pe semifabricate turnate, matriate, din bar laminat sau din tabl, n urmtoarea ordine aproximativ: a) prelucrarea tuturor suprafeelor de revoluie pe strunguri revolver semiautomate sau automate; b) prelucrarea tuturor suprafeelor plane i profilate pe maini de frezat mici, de sculrie; c) prelucrarea tuturor gurilor pe maini de gurit; d) prelucrarea filetelor pe maini de filetat; e) tratament termic; f) prelucrrile de netezire la suprafeele cu precizie ridicat; g) controlul final. Din punctul de vedere al dimensiunilor i maselor, clasa pieselor mici de form complex se mparte n: piese mici cu lmax = (200... 100) mm i m = (3...0,8) kg; piese mrunte cu lmax < 100 mm i m < 0,8 kg. G) Procesul tehnologic tip pentru piese de fixare se realizeaz, de obicei, pe semifabricate din bar sau din colaci de srm, n urmtoarea ordine aproximativ: a) executarea operaiilor principale pe strunguri semiautomate i automate; b) refularea la rece sau rularea filetului; c) operaiile de frezare a liurilor sau a profilurilor de cheie; d) prelucrarea filetelor prin achiere; e) calibrarea filetelor de precizie ridicat; f) controlul final. Clasa pieselor de fixare cuprinde numai piese mrunte cu lmax < 150 mm, d < 50 mm i m < 0,8 kg. Tehnologia de fabricaie a unor piese de fixare mai mari este mai apropiat de tehnologia de execuie a pieselor din clasa tije rotunde sau cilindri cavi. n funcie de dimensiunile, forma i volumul de fabricaie, schema prelucrrilor prezentat poate suferi modificri. 2.2. Consideraii privind alegerea semifabricatelor Alegerea corect, raional a metodei i a procedeului de elaborare a semifabricatului este una dintre condiiile principale care determin eficiena procesului tehnologic n ansamblu. Un semifabricat se poate realiza, n general, prin mai multe metode i procedee diferite ca volum de munc i cost de fabricaie. Costul semifabricatului, fiind parte component din costul piesei finite, se impune o analiz atent i o alegere raional a metodei i a procedeului de elaborare a acestuia. La alegerea semifabricatului se impune luarea n considerare a costului cumulat al elaborrii semifabricatului i al prelucrrii mecanice, realizarea unui calcul economic justificativ. Factorii care determin alegerea metodei i procedeului de elaborare a 15

semifabricatului sunt: materialul impus piesei, forma i dimensiunile piesei, tipul produciei, precizia necesar, volumul de munc necesar, costul prelucrrilor mecanice, utilajele existente sau posibil de procurat. Metodele mai importante de elaborare a semifabricatelor sunt: turnarea, deformarea la cald (forjarea liber i matriarea), deformarea la rece, laminarea, sudarea. Fiecare metod menionat se poate realiza prin mai multe procedee, astfel: - turnarea se poate realiza n forme din amestec de formare obinuit realizate manual sau mecanizat; n forme permanente, cu modele fuzibile etc; - deformarea la cald se poate realiza prin forjare liber, matriare de profilare, matriare etc.; - deformarea la rece se poate realiza prin: tanare, ndoire, ambutisare, fasonare, presare volumic etc. Pentru alegerea metodelor de elaborare a semifabricatului se fac urmtoarele recomandri: - piesele cu form complex care nu sunt supuse unor sarcini cu oc sau la solicitri mari se execut, de regul, din semifabricate turnate din font cenuie; - piesele cu configuraie complex care lucreaz n condiii grele i suport sarcini mari se execut din semifabricate turnate din oel; - piesele care nu au configuraie complicat i necesit un fibraj bun sub aspectul continuitii, omogenitii etc. se recomand a se executa din semifabricate forjate sau matriate (producia de serie i de mas); - piesele cu form complex din aliaje neferoase (aluminiu, zinc, magneziu) n producia de serie mare sau de mas, se recomand s se toarne n forme metalice; - piesele de dimensiuni relativ mici i configuraie simpl i care nu prezint diferene mari ntre seciunile transversale se pot executa din semifabricate laminate. Caracterizarea fiecrui procedeu de obinere a semifabricatelor este prezentat amnunit n diverse lucrri de specialitate. Se pot alege dou sau trei procedee care ndeplinesc condiiile de precizie, rugozitate, gabarit, mas i serie de fabricaie, se pot calcula cheltuielile pentru obinerea semifabricatului i cu prelucrrile mecanice de degroare, considernd c, la finisare, manopera este aceeai, indiferent de procedeul de obinere a semifabricatului. n acest sens se pot utiliza urmtoarele relaii de calcul: - pentru costul unui semifabricat laminat, C1 =m1 Cml + sT1 (1 + R 100 ) (2.1) - pentru costul unui semifabricat forjat liber, C2 =m 2 Cml +C f (1 + R1 100 ) + sT 2 (1 + R 100 ) (2.2) - pentru costul unui semifabricat matriat,C3 =m 3 Cml + Cm (1 + R1 100 ) + P / n + sT3 (1 + R 100 )

(2.3) - pentru costul unui semifabricat turnat,C4 =m 4 Cl + S (1 + R2 100 ) + Pm / n + sT4 (1 + R 100 )

(2.4) n care: m1, m2, m3 sunt masele de laminat, n kg; m4 - masa de metal lichid, n kg; Cml - costul unui kg de laminat, n lei/kg; Cl - costul unui kg de metal lichid, n lei/kg; s - salariul muncitorului, n lei/or; T1 , T2, T3 , T4 - timpii consumai la prelucrrile de degroare, n ore; R - regia seciei de prelucrri mecanice, n % (R = 150% ... 200%); Cf - costul operaiilor de forjare, n lei; R1 - regia seciei de forj, n % (R1 = 200% ... 300%); Cm - costul operaiilor de matriare, n lei; P - preul matriei, n lei; n - numrul de piese executate pn la deteriorarea matriei sau volumul de producie, dac acesta este mai mic; S - suma cheltuielilor cu turnarea, n lei; R2 - regia seciei de turnare, n % (R2 = 250% ... 350%); Pm - preul 16

modelelor i cutiilor de miezuri, n lei.

17

3PRECIZIA DE PRELUCRARE 3.1. Noiuni ce definesc precizia prescris i precizia de prelucrare Ansamblul condiiilor tehnice din desenul de execuie, prevzute de proiectant, definete precizia prescris piesei, ntruct aceast precizie este prescris n faza de proiectare a piesei, n funcie de condiiile funcionale ale acesteia, se mai numete i precizie funcional. Piesa din desenul de execuie, cu dimensiunile medii prescrise, reprezint modelul ideal sau teoretic. Realizarea exact n practic a acestui model ideal nu este posibil datorit unor factori de influen ai sistemului tehnologic. Prin sistem tehnologic se nelege un complex de elemente care concur la realizarea unei prelucrri de o anumit natur asupra unui semifabricat (fig. 3.1). n cazul cel mai general, un sistem tehnologic, pentru domeniul prelucrrilor mecanice (fig. 3.1) se compune din: maina unealt MU, pe care se execut prelucrarea; semifabricatul SF, asupra cruia se execut prelucrarea; scula achietoare SC Fig. 3.1. care execut achierea; dispozitivul de prindere a semifabricatului DPSF; dispozitivul de prindere a sculei DPSC. Rezultatele prelucrrii se apreciaz cu ajutorul unui mijloc de msurare MM. n general, mijlocul de msurare este manevrat de ctre operatorul uman, dar exist tendina de includere a mijlocului de msurare n sistemul tehnologic (cazul controlului activ). Dimensiunea rezultat n procesul de prelucrare i pus n eviden prin msurare poart numele de dimensiune efectiv. Gradul de concordan ntre piesa ideal (teoretic) de pe desenul de execuie i piesa cu profil efectiv definete precizia de prelucrare. Proiectantul prescrie precizia de prelucrare n raport cu rolul funcional al piesei, iar tehnologul trebuie s respecte aceste prescrieri, att n procesul tehnologic, ct i n fabricaie. Trebuie s se evite cu orice pre acordarea de precizii nejustificate din punct de vedere funcional, care conduc, n unele cazuri, la creteri foarte mari ale costurilor de fabricaie. Cu ct tolerantele sunt mai mici, deci precizia mai ridicat, cu att costurile sunt mai mari (fig. 3.2). Trebuie evitat n acest sens, mai ales zona A-B, n care, la variaii mici ale tolerantelor, rezult creteri foarte mari ale costurilor de fabricaie. n concluzie, proiectantul trebuie s prescrie precizii ct mai Fig. 3.2. sczute, (tolerante ct mai mari), pn la limita rezolvrii condiiilor tehnice cerute de rolul funcional al piesei n ansamblu. n construcia de maini, precizia de prelucrare se refer la: precizia dimensional, precizia de forma i precizia de poziie relativ a suprafeelor. Toate aceste precizii sunt standardizate ca valori i simboluri de reprezentare. 3.2. Definirea erorilor de prelucrare i clasificarea acestora 18

Prin eroare de prelucrare total se nelege diferena dintre valoarea efectiv i cea ideal (teoretic), prescris, a parametrului considerat: dimensiune, form sau poziie a suprafeei. Precizia de prelucrare este influenat de o serie de tipuri de erori: erori de orientare a semifabricatelor sau a sculelor, erori de fixare, erori de reglare, erori de prelucrare rezultate din procesul de achiere, erori de msurare etc. Calculul analitic al erorii de prelucrare totale se va prezenta dup analiza tuturor factorilor care influeneaz precizia de prelucrare. Pentru ca piesa prelucrat s se ncadreze n condiiile de precizie impuse, trebuie s fie ndeplinit condiia T T (3.1) n care T este toleranta piesei la cota ce se realizeaz prin prelucrare, iar T - eroarea de prelucrare total. Erorile de orientare sunt notate cu o i sunt cauzate de lipsa coincidenei bazelor de orientare cu cele de cotare. Valoarea acestor erori corespunde cu valoarea variaiei bazelor de cotare, n raport cu cele de orientare, determinat pe direcia de msurare. Erorile de orientare reale pot fi liniare sau unghiulare. Erorile liniare pot fi determinate pe baza teoriei lanurilor de dimensiuni, dup cum urmeaz: se identific elementul fix (baza de orientare) a dimensiunii pentru care se face calculul de erori; - se stabilete cota de reglare CR unind elementul fix cu suprafaa de prelucrare; - se formeaz un lan de dimensiuni n care intr n mod obligatoriu cota de reglare i dimensiunea pentru care se face calculul de erori; lanul pornete de la elementul fix i se nchide n acelai loc; - se expliciteaz dimensiunea de calcul L ca o funcie de restul elementelor din lan, adic L = (l ) = lii =1 n 1

(3.2)

n care n este numrul elementelor care compun lanul; pornind de la relaia (3.2), se poate trece la o alt funcie n care intr abaterile dimensiunilor din care este constituit lanul, L = (l ) = lii =1 n 1

(3.3)

cu observaia c CR = 0 (CR - cota de reglare), deoarece aceasta nu variaz de la o pies la alta pentru acelai lan de dimensiuni; - n relaia (3.3) se pot nlocui variaiile dimensiunilor cu toleranele prescrise, obinndu-se

or ( L) = (Tl ) = Tlii =1

n1

(3.4)

cunoscnd c, n acelai timp, ntr-un lan de dimensiuni, nu toate elementele intr cu valori extreme, este mai corect s se fac o nsumare probabilistic (ptratic) de forma

or ( L) =

(T )i =1 li

n 1

2

(3.5)

Pentru toate condiiile determinate, erorile de orientare reale obinute prin calcul trebuie s fie mai mici dect cele admisibile, adic 19

(3.6) Se consider n proiectarea de dispozitive o valoare medie acoperitoare pentru eroarea admis

or ( L ) < oa ( L )

oa ( L ) = TL

3

(3.7)

Fig. 3.3.

Pentru elucidarea noiunilor teoretice prezentate se va da n continuare un exemplu de prelucrare. n fg. 3.3 se prezint frezarea cilindrico-frontl n vederea obinerii cotelor a i b. Se observ c realizarea cotei a = 20-0,06 se face fr erori de orientare, deoarece baza de orientare B (baz de ghidare) coincide cu baza de cotare (de msurare), n toate aceste situaii prelucrarea se face fr erori de orientare. Cota b = 20-0,06 se realizeaz cu erori de orientare, deoarece baza de orientare A (baza de aezare) nu mai coincide cu baza de msurare C. n acest caz se formeaz lanul de dimensiuni dup direcia h conform metodologiei prezentate mai nainte, CR+ b = h (3.8) unde CR este cota de reglare i unete ntotdeauna baza de orientare de suprafaa care se prelucreaz pe direcia considerat. Conform cu relaiile (3.3) i (3.4), se obine (3.9) b = h CR adic eroarea de orientare real pentru cota b va fi (3.10) or (b ) = Th = 0,2 mm ( CR = 0)oa ( b ) = Tb 3 = 0,06 3 = 0,02 mm

iar orientarea admisibil

Fig. 3.4.

(3.11) or > oa Deci (3.12) Msuri ce pot fi luate pentru a evita rebuturile: Se schimb baza de orientare A cu C. n aceast situaie, dispozitivul de orientare i fixare se complic, avnd strngerea de jos n sus (fig. 3.4). Se modific tehnologia de prelucrri mecanice, introducndu-se o prelucrare n plus pentru realizarea cotei h mai precis, de exemplu h = 40-0,018. n acest caz eroarea real

de orientare devine

(3.13) Deci (3.14) i aceast situaie scumpete prelucrarea, deoarece se introduce n plus o prelucrare de precizie (rectificare). De la caz la caz se vor face calcule economice pentru varianta optim. Cu ct volumul de produse este mai mare, cu att devine mai rentabil prima metod, deoarece dispozitivul i va transmite asupra costului piesei o cot de amortizare mai mic. Erorile de fixare (strngere) sunt notate cu f, i sunt cauzate de deformaiile elastice ale semifabricatului datorit forelor de strngere a acestuia n dispozitiv sau pe masa mainii-unelte. Forele de strngere trebuie s asigure imobilizarea semifabricatului n timpul prelucrrii i valoarea lor difer n funcie de mrimea forelor de achiere i a forelor de inerie care apar n timpul micrii piesei, a momentelor etc. La prelucrrile de degroare, forele de fixare sunt mult mai mari dect la prelucrrile de finisare. Strngerea semifabricatelor rigide, n cazul fixrii unor semifabricate cu o rigiditate ridicat, erorile de fixare se datoreaz, n principal, deformaiilor de contact ntre suprafeele semifabricatelor i cele ale reazemelor dispozitivelor sau mainilor-unelte. Aceste deformaii 20

or ( b ) = Th = 0,018 mm or ( b ) < oa ( b ) = 0,02 mm

provoac deplasri ale semifabricatelor n raport cu sistemul de orientare (fig. 3.5). Mai nti se aplic o strngere de reglare SR pn se asigur contactul semifabricatului cu cele dou cepuri din peretele lateral al dispozitivului. Dup aceea se aplic fora de strngere principal S. Dac strngerea se face manual, valoarea forei va varia n limite largi de la o pies la alta. Datorit acestor variaii, n cadrul unui lot de piese vor rezulta dou deformaii elastice de contact limite: f1 i f2 . Dup procesul de prelucrare i nlturarea forei de strngere, se produce o revenire a deformaiilor elastice, conform legii lui Hooke ( = E). Astfel se produce o deplasare a suprafeei prelucrate fa de baza de msurare, dup direcia forei de strngere. Aceast deplasare reprezint eroarea de fixare (strngere). Cnd forele de strngere sunt variabile, se obin erori de fixare variabile calculate cu relaia (3.15) fv = ( f max f min ) cos n care fmax i fmin reprezint deplasrile maxime i, respectiv, Fig. 3.5. minime ale bazei de rezemare i - unghiul dintre direcia deplasrii i direcia dimensiunii realizate. Astfel, n fig. 3.5, se observ c, pentru cota a, unghiul = 0 i deci exist eroarea de fixare efv = fmax - fmin . Pentru realizarea cotei b, unghiul = 90 i deci eroarea efv= 0. Pe baza cercetrilor experimentale a rezultat c dependena dintre deformrile de contact i forele de strngere prezint o caracteristic neliniar i se poate exprima global cu relaia f=C Sn (3.16) n care C este o constant a materialului semifabricatului, S - fora de strngere care se nchide prin baza de rezemare iar n un exponent subunitar. Legea de variaie a deformaiilor de contact n funcie de fora de strngere este reprezentat n fig. 3.6. Din studiul diagramei se constat c, la nceputul ncrcrii, pentru variaii mici ale forelor de strngere se obin deformaii relativ mari, iar n zona III, pentru variaii destul de mari ale forelor, se obin variaii mici ale deformaiilor. Fig. 3.6. Forele de strngere trebuie s aib astfel de valori nct s asigure pstrarea orientrii semifabricatului n tot timpul prelucrrii. Dac se are n vedere c la fore de strngere maxime corespund deformaii maxime i invers, relaia (3.15) devine n n fv = C ( S max S min ) cos (3.17) Din studiul acesteia se constat c mrimea erorii provocate de variaia forei de strngere poate fi micorat sau anulat (Snmx = Smin = Sctn). Astfel, dac se folosesc sisteme mecanizate de strngere cu fluid sub presiune, la care mrimea forei de strngere S este practic constant, rezult efv 0. Toate calculele s-au fcut n ipoteza c semifabricatele sunt perfect omogene, iar asperitile de contact sunt uniforme. Exist, n aceste condiii, i o eroare de fixare constant la fore constante, dar aceasta poate fi eliminat prin modificarea cotei de reglare a sculei cu cantitatea corespunztoare. Strngerea semifabricatelor insuficient de rigide (cu perei subiri, uor deformabili), n afara deformaiilor de contact, apar deformaii n anumite poriuni sau n ansamblul 21

Fig. 3.7.

semifabricatelor (fig. 3.7). Dup prelucrare, o dat cu ndeprtarea forelor de strngere, revenirea elastic este important, ceea ce provoac abateri de la forma geometric i uneori i de la poziia reciproc. Aceste deformaii n punctele de strngere devin erori preponderente n raport cu restul erorilor de prelucrare. Din aceast cauz se impune o atenie sporit la determinarea mrimii forelor de strngere, la modul de distribuire i de

aplicare a acestora. Erorile de reglare sunt notate cu r , i sunt datorate, n principal, reglrii necorespunztoare a poziiei sculei i a curselor de lucru ale organelor principale ale mainiiunelte i depind de metoda folosit (reglarea dup trasaj, reglarea prin treceri sau achii de prob, reglarea dup piese etalon etc.), de mijloacele utilizate n cadrul reglrii i de priceperea i contiinciozitatea reglorului. Erorile de prelucrare sunt notate cu pa , apar n mod nemijlocit n timpul procesului de achiere i sunt datorate mai multor factori de influen din sistemul tehnologic, care vor fi analizai ulterior. Erorile de msurare sunt notate cu m, i reprezint diferena dintre valoarea real i cea rezultat la msurare a parametrului considerat (dimensiune, form, poziie) i sunt determinate de metoda i mijloacele tehnice folosite la msurarea piesei, precum i de priceperea i atenia persoanei care efectueaz msurarea. n funcie de caracterul i modul de manifestare, erorile de prelucrare pot fi: sistematice, grosolane i ntmpltoare. Erorile sistematice sunt acele erori la care mrimea i semnul sunt date de legi bine determinate; cauzele apariiei lor se pot cunoate, permind luarea de msuri pentru atenuare sau eliminare. Aceste erori pot fi: fixe, de exemplu erori de reglare la zero a micrometrelor; variabile progresiv, de exemplu erori provocate de uzura sculei achietoare; variabile periodic, de exemplu erorile de msurare la un aparat la care centrul de rotaie al acului indicator este excentric fa de centrul cadranului. Cauzele erorilor sistematice pot fi depistate, n general, cu uurin i eliminate parial sau total. Cnd aceste cauze sunt greu de nlturat, se poate dirija procesul de prelucrare i controlul astfel nct s se evite rebuturile. Erorile grosolane sunt erorile care provin din cauza neateniei sau a calificrii necorespunztoare a lucrtorului. Se pot da urmtoarele exemple: msurarea diametrelor unor alezaje cu un ubler de exterior i citirea pe ubler fr s se adauge dimensiunea flcilor de 10 mm; citirea incorect a desenului de execuie, a indicaiei unui aparat etc. Erorile grosolane se datoreaz executantului sau alegerii greite a metodei de prelucrare sau de control. Aceste erori se pot evita prin ridicarea calificrii i o atenie corespunztoare. Erorile ntmpltoare sunt acele erori a cror mrime i semn sunt variabile ntmpltor de la o pies la alta iar cauzele, de regul, nu pot fi cunoscute anticipat pentru a se aciona n vederea eliminrii lor. De aceea, aceste erori sunt considerate cele mai periculoase. Exemple de cauze ascunse care conduc la astfel de erori pot fi: neomogenitatea materialului din care este elaborat semifabricatul (duriti diferite 22

n masa materialului, sufluri, carburi etc.); imprecizia geometric a semifabricatelor; - tensiunile interne ale semifabricatelor sau rezultate n urma prelucrrilor mecanice de degroare etc. Influena comun a erorilor ntmpltoare asupra preciziei de prelucrare se poate determina pe baza calcului probabilitii i al statisticii matematice. 3.3. Factori care influeneaz precizia prelucrrii mecanice n vederea cuprinderii mai complexe a factorilor de influen asupra preciziei de prelucrare se pleac de la elementele care compun sistemul tehnologic. Influena mainii - unelte se manifest ca factor de influen asupra preciziei de prelucrare, pe de o parte n stare static (nencrcat) i, pe de alt parte, n stare de funcionare (ncrcat). n stare static, factorii principali sunt: imprecizia lanurilor cinematice; imprecizia geometric a mainii-unelte; uzura mainii-unelte (cuple cinematice, ghidaje, pene de reglare etc.); aezarea necorespunztoare a mainii-unelte pe fundaie; deformaii datorate redistribuirii tensiunilor interne; influene termice externe (razele solare, variaii ale temperaturii mediului ambiant). n stare de funcionare, factorii principali sunt: deformaii elastice n funcie de rigiditatea mainii-unelte, a forelor i momentelor de achiere; deformaii termice n timpul funcionrii; vibraii datorate neechilibrrii sau dispunerii excentrice a unor arbori; reglaje necorespunztoare. Influena dispozitivelor de prindere a semifabricatelor i dispozitivelor de prindere a sculelor achietoare se manifest prin urmtori factorii: orientarea i fixarea necorespunztoare a dispozitivelor pe maina-unealt; schemele de orientare i fixare a semifabricatelor dup care s-au construit dispozitivele greite; uzura elementelor de reazem din dispozitive; manevrarea necorespunztoare; deformaii elastice n timpul prelucrrii; vibraii datorate unor rigiditi necorespunztoare i neechilibrri. Influena sculelor achietoare se manifest prin: proiectarea i execuia necorespunztoare; ascuire necorespunztoare; orientare i fixare necorespunztoare n dispozitiv; deformaii elastice n timpul prelucrrii; deformaii termice n timpul prelucrrii; uzura sculei; vibraii care se datoreaz n principal geometriei i regimului de achiere alese necorespunztor. Influena verificatoarelor se manifest prin: execuia necorespunztoare (cu erori de execuie); uzura elementelor componente; influena temperaturii mediului ambiant i a omului; fore variabile n timpul msurtorilor; reglrii greite ale aparatelor; citiri greite. Influena semifabricatelor se manifest prin: orientare i fixare a semifabricatului necorespunztoare pe maina-unealt sau dispozitiv; deformaii elastice la strngeri; deformaii elastice n timpul prelucrrii n funcie de rigiditatea semifabricatului; deformaii termice n timpul prelucrrii i dup prelucrare; imprecizia geometric a semifabricatelor (adaosuri neuniforme); neomogenitatea materialului semifabricatului; deformaii datorate redistribuirii tensiunilor interne aprute la operaia precedent (turnare, matriare, sudare, achiere, tratament termic etc.). Alte influene de natur subiectiv pot fi: ntocmirea greit a procesului tehnologic (traseu tehnologic greit, maina-unealt aleas greit, SDV-uri alese greit, nerespectarea tehnologiei de obinere a semifabricatului i a materialului, alegerea greit a regimurilor de achiere, a tratamentelor termice etc.); calificarea necorespunztoare cu precizia impus piesei; neatenia i lipsa de contiinciozitate a operatorilor umani. n continuare se vor studia mai amnunit cei mai importani factori care influeneaz 23

precizia de prelucrare i msurile tehnologice pentru reducerea sau eliminarea erorilor de prelucrare. 3.4. Precizia geometric a mainilor-unelte i msuri tehnologice Precizia geometric a unei maini-unelte este definit printr-o serie de parametri, cu diferite limite stabilite prin standarde sau norme. Cu ct precizia mainii este mai mare, cu att limitele n care trebuie s se ncadreze parametrii geometrici sunt mai restrnse. Parametrii geometrici ai mainii-unelte trebuie verificai att la recepie, ct i periodic, n timpul exploatrii. Verificarea pe parcursul exploatrii este impus de apariia uzurii i de posibilitatea slbirii unor elemente de reglare. Exemple de parametri care definesc precizia geometric a mainii-unelte sunt: rectilinitatea i paralelismul ghidajelor pe diverse direcii; planeitatea meselor; btaia radial a arborilor principali; coaxialitatea diverselor organe de lucru; perpendicularitatea diferitelor organe de lucru etc. n cazul prelucrrii suprafeelor cilindrice exterioare pe un strung normal, unul dintre parametrii de precizie geometric care influeneaz precizia de prelucrare este paralelismul direciei avansului longitudinal cu axa arborelui principal. Dac axa arborelui principal este OX (Fig. 3.8,a), pentru realizarea unei suprafee cilindrice de raz r, direcia teoretic a avansului Fig. 3.8. longitudinal este AB. Dac exist o abatere de la paralelismul direciei avansului longitudinal cu axa OX, apare o nclinaie , datorit creia piesa va rezulta cu abateri dimensionale i de form. Raza suprafeei cilindrice exterioare poate lua valoarea y = r+ r , (3.18) unde r= BB' = x tg , deci y = r + x tg . (3.19) Eroarea dimensional maxim la distana x este dat de relaia d = 2x tg (3.20) Datorit erorii dimensionale variabile, dat de relaia (3.20), rezult o eroare i de la forma geometric a suprafeei cilindrice - o Fig. 3.9. eroare de la cilindricitate. Suprafaa prelucrat va fi deci, conic. n cele prezentate mai nainte s-a artat influena abaterii de la paralelism a direciei avansului longitudinal cu axa OX n plan orizontal, dar aceast abatere de la paralelism poate exista i n plan vertical (fig. 3.8, b). Raza suprafeei cilindrice exterioare, la distana X, poate lua valoarea 2 y = r + r unde ( r + r ) = r 2 + BB '2 ; 2r r + r 2 = x 2tg 2 (3.21) d = 2 r = x 2 ( tg 2 ) r Eroarea dimensional la distana x va fi adic eroarea d are o cretere exponenial ca n fig. 3.9. i n aceast situaie piesa va rezulta att cu abateri dimensionale, ct i de form. Prima msur tehnologic este aceea de verificare a preciziei geometrice a mainilorunelte la recepie i pe parcursul exploatrii. Tehnologul trebuie s ia msurile necesare pentru a aduce parametrii de precizie geometric n limitele stabilite prin standarde. n funcie de natura i mrimea erorii geometrice constatate, se impune reglarea, reparaia 24

parial, reparaia capital sau schimbarea mainii-unelte. n cazul din fig. 3.8, a, pentru a reduce abaterea de la cilindricitate a pieselor prelucrate, se poate face un reglaj n plan orizontal al pinolei ppuii mobile, fr s fie nevoie de reparaie. n cazul din fig. 3.8, b i 3.9, erorile n plan vertical de la paralelismul studiat nu mai pot fi eliminate printr-un simplu reglaj. Acest tip de erori apar atunci cnd, din greeal de fabricaie, axa pinolei ppuii mobile de la strung este mai sus sau mai jos dect axa arborelui principal. Prin prelucrarea ghidajelor la batiu sau la ppua mobil se pot nltura aceste erori, adic prin reparaie capital. La alegerea unei maini-unelte este necesar ca precizia geometric a mainii-unelte s fie mai mare dect precizia geometric impus piesei de prelucrat: TPG , M 0,03 mm pentru strunjiri, frezri, rabotri etc., pentru a nu se produce tasri fr achiere. 3.11.2. Reglarea sculei la cot cu ajutorul pieselor de prob n cazul produciilor de serie i de mas, procesul de reglare a sistemului tehnologic, n vederea prelucrrii unui lot de piese, presupune stabilirea condiiilor de achiere (regim de achiere, scule etc.), pe de o parte, iar pe de alt parte stabilirea dimensiunilor optime de reglare a sculei. Ca i condiiile de achiere, cota de reglare influeneaz direct productivitatea prin numrul de piese care se realizeaz n reglajul dat, ca i prin timpul necesar reglrilor repetate executate n vederea prelucrrii lotului de piese. 39

Pentru anumite condiii de achiere timpul de prelucrare ntr-un reglaj dat este influenat de mrimea erorilor sistematice i a celor ntmpltoare, n cazul cnd se ia n considerare ca preponderente erorile sistematice provocate de uzura dimensional (radial) a sculei i dilatarea termic a acesteia, curbele de variaie a dimensiunilor pieselor prelucrate ntr-un reglaj dat, au aspectul reprezentat n fig. 3.30, a i b.

Fig. 3.30.

n fig. 3.30, a se prezint numai influena uzurii sculei care conduce la creterea diametrului la arbori. Dilatarea termic ns a sculei are influen contradictorie asupra preciziei de prelucrare, n sensul c diametrul arborelui scade mai ales la nceput, pn se ajunge la echilibrul termic. Aa se explic forma curbei Cl din fig. 3.30, b prin influena comun a uzurii dimensionale i a dilatrii termice a sculei. Dac se ia n considerare numai aciunea erorilor sistematice, dup un timp tk de la nceputul prelucrrii lotului de piese, piesa cu numrul de ordin nK ar trebui s aib dimensiunea dK (fig. 3.30, b), n realitate, datorit aciunii erorilor ntmpltoare (variaii de duritate a semifabricatului, variaia adaosurilor de prelucrare, erori datorit tensiunilor interne etc.), dimensiunea dK nu este riguros constant, ci variaz ntr-un cmp 6, care reprezint mrimea cmpului de dispersie a abaterilor provocate de erorile ntmpltoare ( este abaterea medie ptratic). S-a constatat experimental c abaterile dimensiunii dK se supun legii normale de repartiie (curba C2 din fig. 3.30, b). Pentru a se prelucra ct mai multe piese n cadrul unui reglaj trebuie ca dimensiunea de reglare s aib o astfel de valoare nct s asigure o durat ct mai mare ntre dou reglri. Dac se studiaz reglarea optim comparativ cu reglarea la mijlocul cmpului de toleran (fig. 3.31), se observ c durata unei reglri optime TrII>TrI . n acest caz dimensiunea de reglare optim a sculei ested r 0 = d r 2 = d min + 3 + r

Fig. 3.31.

n cazul prelucrrii suprafeelor exterioare, iar la alezajeDr 0 = Dmax 3 + r

Determinarea dimensiunii optime de reglare necesit cunoaterea parametrului . Abaterea medie ptratic este i o caracteristic a preciziei mainii-unelte; poate fi cunoscut sau nu. n cazul cnd nu se cunoate, se recurge, n cadrul acestei metode de reglare, la estimarea valorii sale pe baza unui sondaj statistic de volum redus i se va nota cu , ntruct parametrul se calcula pentru loturi de piese mult mai mari, rezult c va fi puin diferit de . n cadrul metodei prezentate, pentru calculul lui ' se prelucreaz un numr mic de piese (5 ... 10), numite piese de prob, cu dimensiunea de reglare a sculei corespunztoare mijlocului cmpului de toleran: 40

Td 2 Este necesar ca prelucrarea celor n piese de prob s fie realizat n condiii identice celor prescrise lotului de piese care urmeaz a fi prelucrate cu scula reglat la cot (aceeai scul, acelai regim de achiere. aceleai condiii de rcire-ungere etc.). Dup prelucrarea celor n piese de prob, se msoar fiecare pies i apoi se calculeaz cu relaia 2 1 n ' = di d n 1 i =1 n care: n reprezint numrul pieselor de prob prelucrate; di - dimensiunile efective ale pieselor de prob; d - dimensiunea medie a pieselor de prob, care se calculeaz cu relaia 1 n d = di n i =1 Tot n cadrul acestei metode se consider, n majoritatea situaiilor, nesemnificativ valoarea erorii de reglare r, mai ales nu se cunoate, aa nct la calculul iniial al cotei de reglare nu se ine cont de r (se verific mai trziu, dac aceasta a influenat sau nu cota de reglare, prin testul Student): d r 0 = d min + 3 , ; Dr 0 = Dmax 3 , Corectitudinea reglrii se verific prelucrnd cu scula reglat la dimensiunea dro(Dro) un numr suplimentar de piese (5 ... 10). Reglarea este corect dac centrul de grupare a dimensiunilor acestor piese prelucrate coincide cu dro sau se abate foarte puin de la aceast valoare. Verificarea se face cu ajutorul testului Student, n urmtoarele etape: - se calculeaz media dimensiunilor efective ale pieselor prelucrate suplimentar d , cu ajutorul relaiei de mai sus; - se calculeaz statistica testului d r = d min +

(

)

tc =

d d r 0

,

' /

n

- se ia decizia: dac tc tn - reglare necorespunztoare; dac tc < tn - reglare corespunztoare. Valoarea tn se alege din tabelul 3.3 n funcie de nivelul de semnificaie dorit. Ca exemplu, se precizeaz c pentru n = 7, pentru o probabilitate de 99% a corectitudinii reglajului, valoarea tn = 3,499. Valoarea probabilitii din tabelul 3.3 se ia n funcie de precizia prelucrrii pieselor din lot, respectiv de mrimea toleranei. Pentru piese care se ncadreaz n clasele standardizate de execuie fin, mijlocie i grosolan se adopt, respectiv, l - P = 0,01; l - P = 0,02 i, respectiv, l - P = 0,05. Dac reglarea rezult a fi necorespunztoare, se face corecia ei, n sensul apropierii lui d de dro . n acest scop se deplaseaz scula pe direcie normal la suprafaa de prelucrat cu valoarea diferenei dro - d , ntr-un sens sau altul, n funcie de semnul diferenei; de exemplu, spre pies cnd diferena este negativ. Verificarea reglrii cu ajutorul testului Student pune n eviden modul n care se realizeaz practic dimensiunea optim de reglare pe maina-unealt. Reglarea sculei n raport cu piesa se realizeaz cu anumit abatere r = m + p n raport cu dimensiunea optim de reglare dro , n care m reprezint eroarea de msurare, iar p eroarea de poziionare. Prin aplicarea testului Student, se pune n evident dac aceast eroare este semnificativ sau nu. Valorile lui tn pentru testul Studenta) b)

41

n 1 2 3. 4 5 6 7 8 9 10

1 - p = 0,05 12,706 4,303 3,182 2,776 2,571 2,447 2,365 2,306 2,262 2,228

1 - P = 0,02 31,821 6,965 4,541 3,747 3,365 3,143 2,998 2,896 2,821 2,764

1 - P = 0,01 63,657 9,925 5,841 4,604 4,032 3,707 3,499 3,355 3,250 3,169

3.11.3. Reglarea sculei cu etaloane sau calibre Aceast metod presupune utilizarea unor calibre sau piese etalon pe care sunt materializate cotele optime de reglare. Etaloanele (piesele etalon) au forma piesei care se va prelucra; calibrele (ablonul) pot avea o form diferit de cea a piesei care se va prelucra. Prin cotele sale caracteristice, calibrul sau etalonul trebuie s permit reglarea unei distane ntre masa mainii-unelte i scul (fig. 3.32) sau ntre arborele principal al mainii-unelte i scul (fig. 3.33). Cotele indicate n fig. 3.32 i 3.33 sunt cotele caracteristice calibrului sau etalonului utilizat. Calibrele i etaloanele se execut din oel clit cu suprafee fin prelucrate. Reglarea se realizeaz prin aducerea n contact a sculei cu calibrul sau etalonul construit. Deoarece reglarea este static, forele de achiere nu intervin i deci nu se manifest influena deformaiilor elastice ale sistemului tehnologic. Valorile teoretice ale cotei de reglare optim pentru suprafee cilindrice exterioare i interioare sunt date de relaiiled r 0 = d min + 3 ; Dr 0 = Dmax 3

Fig. 3.32.

n care: dro, Dro sunt diametrele de reglare optim; dmin,Dmax diametrele limit prescrise; - abaterea medie ptratic. Fig. 3.33. Deoarece la prelucrare apar forele de achiere care deformeaz sistemul tehnologic, trebuie ca n cazul reglrii cu etalon, s se determine dimensiunea acestuia astfel nct, la prelucrare, s se realizeze cota optim:d e1 = d ro 2 de ; De1 = Dro + 2 de

n care: de este eroarea de prelucrare (pe raz) datorit deformailor elastice ale sistemului tehnologic. n cazul n care parametrul a nu se cunoate, se poate determina valoarea aproximativ a sa, ', ca n cazul metodei de reglare dup piese de prob. n majoritatea cazurilor nu se cunoate nici valoarea erorii datorit deformaiei elastice i, n acest caz, se procedeaz astfel: Se execut etalonul la o dimensiune aproximativ, fr a include mrimea deformatei elastice, ' d et = d min + 3 , 42

- Se regleaz scula dup acest etalon construit. - Se prelucreaz un numr de piese (minimum 10) cu acest reglaj, n aceleai condiii ca i restul pieselor ce urmeaz a fi prelucrate. - Se msoar diametrele efective i se calculeaz media dimensiunilor 1 n d = di n i =1 Diferena dintre aceast dimensiune medie d i dimensiunea aproximativ a etalonului d'et reprezint deformaia elastic a sistemului tehnologic:' 2de = d d et

n aceste condiii, cunoscnd valoarea deformaiilor elastice 2de , se poate realiza corectarea reglrii n dou feluri: - prin ndeprtarea de pe etalonul cu dimensiunea aproximativ a unui strat de material echivalent deformaiei elastice (adncimea de achiere t = de) prin rectificare i refacerea reglrii cu noul etalon, ' d et = d et 2 de prin modificarea poziiei sculei cu ajutorul mecanismului de reglare al mainiiunelte, mrimea deplasrii fiind urmrit la un comparator cu valoarea diviziunii de 1m.

43

4CALITATEA SUPRAFEELOR PRELUCRATE 4.1. Definirea calitii suprafeelor prelucrate Calitatea mainilor sau instalaiilor fabricate este apreciat din mai multe puncte de vedere: caracteristici tehnice, durabilitate, fiabilitate, domeniu de utilizare etc. Toate aceste puncte de vedere sunt influenate de calitatea suprafeelor prelucrate. n noiunea de calitate a suprafeei prelucrate sunt cuprinse dou aspecte de baz: - aspectul fizic, prin care calitatea suprafeei este definit de abaterile proprietilor fizico-mecanice ale stratului superficial fa de cele ale metalului de baz; - aspectul geometric, prin care calitatea suprafeei este definit de abaterile suprafeei reale de la cea ideal (geometric) indicat n desenul de execuie. n ce privete aspectul fizic, stratul superficial se caracterizeaz prin duritate mai mare, datorit fenomenului de ecruisare, i prin modificarea microstructurii sub influena forelor de achiere i a temperaturii. Proprietile i structura stratului superficial sunt diferite de cele ale restului materialului piesei. Acest lucru este cu att mai accentuat, cu ct materialul este mai plastic. La nceputul achierii, cuitul provoac deformaii elastice i anumite tensiuni interne n material. Pe msur ce presiunea crete, materialul trece peste limita de curgere i ncepe s se deformeze plastic. Trecerea n stare plastic a metalului depinde de starea de tensiune care ia natere n jurul muchiei cuitului. Starea de tensiune este funcie de presiunea de achiere i de creterea temperaturii, datorit frecrilor exterioare ale metalului pe cuit i frecrilor interioare ale cristalelor de metal ntre ele. Aceste fenomene fac ca stratul superficial s conin un strat degradat, cu deformaie puternic a cristalelor. Aciunea mecanic n timpul achierii produce deci o deformare plastic a stratului superficial i o deformare elastic sub acest strat. Dup achiere, materialul deformat elastic tinde s revin la forma lui iniial, acionnd asupra stratului superficial deformat plastic. Echilibrul care se stabilete va face s apar tensiuni de compresiune n stratul superficial i tensiuni de ntindere n restul materialului. Aciunea termic determin o nclzire mai accentuat a stratului superficial i, prin aceasta, tensiuni de compresiune n acesta, n restul materialului apar tensiuni de ntindere. La rcire apar solicitri de sens contrar. Cumularea efectelor mecanice i termice din procesul de achiere determin tensiuni n stratul superficial. Aceste tensiuni, neuniforme repartizate pe toate suprafeele piesei, prin tendina de echilibrare pot Fig. 4.1. conduce la deformarea piesei. Aciunile mecanice i termice din procesul de achiere conduc deci la apariia stratului superficial caracterizat printr-o zon degradat (cu deformare puternic a cristalelor) i o zon ecruisat, n care sunt prezente tensiuni interne i n care duritatea este mai mare dect cea a materialului de baz (fig. 4.1). Variaia duritii n funcie de adncimea h, fa de suprafaa piesei (fig. 4.1), pune n eviden duritatea maxim i descreterea ei ctre metalul de baz. n ce privete aspectul geometric al suprafeei prelucrate, n funcie de forma i dimensiunile neregularitilor, acestea pot fi de trei feluri: macroneregulariti (macroabateri), ondulaii i micrconeregulariti (rugozitatea). 44

Macroneregularitile sunt abateri cu pas foarte mare n raport cu nlimea lor. La suprafeele cilindrice aceste abateri sunt: ovalitatea i poligonalitatea n seciune transversal i conicitatea, dubla convexitate (forma de butoi), dubla concavitate i altele n seciune longitudinal. Ondulrile sunt abateri de nlime relativ mic i pas mediu care apar, n principal, datorit vibraiilor sistemului tehnologic i a deformaiilor plastice din zona de achiere. Microneregularitile sau rugozitatea suprafeelor prelucrate reprezint totalitatea neregularitilor cu forme diferite i cu pas relativ mic, considerate pe o poriune mic de suprafa, care nu are abateri de form macrogeometric. Microneregularitile sau asperitile suprafeelor reprezint n fond urmele lsate de sculele achietoare la prelucrare, datorit micrii oscilatorii a vrfului sculei, frecrii dintre ti i suprafaa piesei, smulgerii particulelor de material etc. O suprafa prelucrat prezint deci . o anumit rugozitate (fig. 4.2, a), o anumit ondulaie (fig. 4.2, b) i o anumit abatere de form Fig. 4.2. macrogeometric (fig. 4.2, c). Toate acestea suprapuse dau natere la un aspect geometric ca cel din fig. 4.2, d. Parametrii de profil sau de apreciere a rugozitii, definii n STAS 5730-75, sunt urmtorii: adncimea total a rugozitii Rmax , adncimea medie a rugozitii Rz , adncimea maxim a rugozitii R, pasul mediu al rugozitii SR , adncimea de nivelare Rp , abaterea medie aritmetic n raport cu linia medie Ra. n cadrul prelucrrilor mecanice se recomand utilizarea urmtoarelor rugoziti Ra [m]: pentru prelucrri de degroare: 25; 50; 100 m; pentru prefinisri: 3,2; 6,3; 12,5 m; pentru finisri: 0,4; 0,8; 1,6 m; pentru superfinisri: 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0,012 m. n funcie de procedeul de prelucrare pot exista i unele abateri de la aceste recomandri. 4.2. Factorii care influeneaz rugozitatea suprafeelor prelucrate Cei mai importani factori care influeneaz rugozitatea suprafeelor prelucrate sunt: proprietile fizico-mecanice ale materialului de prelucrat; parametrii regimului de achiere; parametrii geometrici ai prii active a sculei; microgeometria sculei; uzura sculei; fluidele de rcire-ungere; rigiditatea sistemului tehnologic. n cadrul proprietilor fizico-mecanice se manifest, n principal, urmtoarele influene asupra rugozitii: influena duritii materialului prelucrat; influena structurii (mrimea granulelor); influena coninutului de ferit; influena coninutului de perlit; influena coninutului de carbon; influena gradului de ecruisare. Rugozitatea se mbuntete la creterea duritii materialului de prelucrat pn la 360 HB dup care din nou se nrutete. Structura cu troostit d rugozitatea cea mai mic. Creterea gradului de ecruisare a materialului mbuntete rugozitatea. Exist un domeniu al vitezelor de achiere (15 35 m/min) n care rugozitatea are valoarea cea mai mare, datorit depunerilor de pe tiul sculei achietoare. La viteze mai mari, gradul de fluiditate al materialului de prelucrat crete datorit 45

temperaturii ridicate, conducnd la o scdere a rugozitii. La prelucrarea cu avansuri mai mici, rugozitile obinute sunt mai mici, rezult o cretere exponenial a rugozitii o dat cu creterea avansului. Fa de creterea adncimii de achiere se produce o cretere lent a rugozitii cu o valoare critic, t = 3 mm, pentru care se produce un salt al rugozitii. n cadrul parametrilor geometrici ai prii active a sculei se manifest, n principal, urmtoarele influene asupra rugozitii: influena razei la vrf a cuitului; influena unghiului de atac principal ; influena unghiului de atac secundar 1; influena unghiului de degajare ; influena unghiului de aezare ; influena unghiului de nclinare . Pentru raze la vrf mai mari se obine o rugozitate mai mic. Cu ct unghiurile de atac sunt mai mari, cu att rugozitatea crete. Rugozitatea crete o dat cu creterea unghiului de aezare. n cadrul microgeometriei sculei se manifest urmtoarele influene asupra rugozitii suprafeelor prelucrate: influena rugozitii tiului Rt; influena rugozitii feei de degajare R; influena rugozitii feei de aezare R; influena razei de bontire a tiului . Rezult o cretere a rugozitii suprafeei prelucrate o dat cu creterea rugozitii tiului sculei achietoare i o cretere exponenial a rugozitii o dat cu creterea razei de bontire a tiului. S-a observat o cretere neuniform a rugozitii o dat cu creterea gradului de uzur a sculei achietoare. Fluidele de rcire-ungere mai importante care influeneaz rugozitatea suprafeelor prelucrate sunt: aerul, uleiul, petrolul lampant, tetraclorura de carbon (CC14), oxigenul, hidrogenul, azotul lichid. La un sistem tehnologic mai rigid se obine o rugozitate mai mic dect n cazul unui sistem mai puin rigid. 4.3. Calculul adncimii teoretice a rugozitii la strunjire n cazul strunjirii, adncimea teoretic a rugozitii se poate calcula n urmtoarele dou situaii: a) cnd cuitul are raz la vrf, r>0 (fig. 4.3); b) cnd cuitul nu are raz la vrf, r = O (fig. 4.4). Din OAB (fig. 4.3) rezult Dac se neglijeaz termenul H2, rezult cu suficient precizie expresiaH = s 2 ( 8r ) [ mm ]

r 2 = ( r H ) + ( s 2)2

2

Fig. 4.3.

Din ABC (fig. 4.4) rezult s = AN + NB = H cot g1 + H cot g adicH = s [ mm ] cot g + cot gk1

Fig. 4.4.

n practic s-a dovedit ns c rugozitatea real Hreal = R Hteoretic calculat, datorit faptului c rugozitatea este influenat de mai muli factori, care au fost prezentai mai

nainte. 4.4. Calitatea suprafeelor prelucrate cu scule abrazive 46

Folosirea materialelor abrazive pentru prelucrarea mecanic a pieselor se face sub diferite forme: discuri abrazive, bare abrazive, pulberi abrazive folosite n stare liber sau imprimate pe suporturi flexibile, paste abrazive etc. Dintre acestea, cele mai des folosite sunt discurile abrazive, utilizate n procesele de prelucrare prin rectificare. Datorit faptului c rectificarea este, n general, operaia final de prelucrare a pieselor i c majoritatea suprafeelor care formeaz ajustaje sunt prelucrate prin rectificare, determinarea influenei factorilor tehnologici asupra calitii suprafeelor executate prin rectificare prezint o importan deosebit. Principalii factori tehnologici care influeneaz rugozitatea suprafeelor prelucrate prin rectificare sunt: materialul semifabricatului, granulaia discului abraziv, parametrii regimului de achiere, vibraiile sistemului tehnologic, lichidele de rcire i ungere. O dat cu creterea rezistenei la rupere sau a duritii materialului semifabricatului, rugozitatea suprafeei prelucrate se micoreaz. Aceasta deoarece, o dat cu creterea duritii materialului, influena deformaiilor elastice i plastice din zona de achiere asupra rugozitii suprafeei prelucrate scade. Prin micorarea granulaiei discului abraziv se reduce rugozitatea suprafeei prelucrate, ns scade totodat i cantitatea de material ndeprtat de discul abraziv, deci productivitatea muncii la aceast prelucrare. Parametrii regimului de achiere care exercit cea mai mare influen asupra rugozitii suprafeelor prelucrate sunt: viteza discului abraziv, adncimea de achiere, avansul longitudinal, viteza semifabricatului. Creterea vitezei de rotaie a discului abraziv vd are ca efect micorarea rugozitii suprafeei prelucrate, deoarece se reduce grosimea achiilor detaate de granulele abrazive (fig. 4.5). Creterea adncimii de achiere (avansul transversal) Fig. 4.5. provoac creterea adncimii rugozitii, deoarece se mrete att grosimea achiilor detaate de granulele abrazive, ct i fora de achiere. Creterea vitezei semifabricatului duce la creterea rugozitii suprafeelor prelucrate, ca rezultat al creterii grosimii achiilor detaate de granulele abrazive. Creterea vibraiilor sistemului tehnologic, ca i n cazul prelucrrii cu scule cu geometrie controlabil, provoac creterea rugozitii suprafeelor prelucrate. Influenta lichidelor de rcire i ungere, n cazul rectificrii oelurilor cu coninut redus de carbon, este favorabil asupra rugozitii suprafeelor prelucrate, iar n cazul oelurilor cu coninut ridicat de carbon nefavorabil. Pentru determinarea regimurilor de achiere care s asigure o anumit rugozitate a suprafeelor prelucrate au fost stabilite experimental relaii de calcul i au fost elaborate nomograme, care scot n eviden dependena rugozitii de diverii factori tehnologici care intervin n procesul de rectificare. 4.5. Influena rugozitii suprafeelor asupra comportrii pieselor n exploatare Rugozitatea influeneaz n mod deosebit comportarea n exploatare a pieselor de maini i de aceea este necesar ca n desenele de execuie a pieselor s se precizeze ct mai corect rugozitatea suprafeelor n funcie de cerinele impuse n exploatare fiecrei suprafee. Prescrierea rugozitii trebuie privit ca o problem tehnico-economic complex, deoarece influeneaz i asupra factorilor de productivitate i de economicitate. n principal, rugozitatea suprafeelor prelucrate influeneaz asupra comportrii pieselor de maini n exploatare sub urmtoarele aspecte: asupra rezistenei la uzare a 47

pieselor; asupra rezistenei la oboseal a pieselor; asupra rezistenei la coroziune a pieselor; asupra caracterului ajustajelor pieselor. Rezistena la uzare a pieselor de maini aflate n micare relativ depinde de calitatea suprafeelor de contact, adic de microgeometria (rugozitatea) suprafeelor de frecare i de proprietile fizico-mecanice ale stratului superficial (ndeosebi microduritatea). Micorarea rugozitii suprafeei prelucrate conduce la mrirea rezistenei la uzur. Cercetrile experimentale au scos n eviden faptul c exist o rugozitate optim, care asigur o rezisten maxim la uzarea suprafeelor n frecare. Fig. 4.6. Raportul dintre suprafaa efectiv i suprafaa teoretic de contact (fig. 4.6) poart numele de coeficient de netezire (portant) Kn:

Kn % =

li=1

n

i

L

100 [ %]

Rezultatele cercetrilor experimentale arat c, n general, coeficientul Kn este mic n cazul suprafeelor prelucrate prin strunjire, gurire, frezare, rabotare etc., avnd valori cuprinse n limitele 15 ... 25 %. Coeficientul de netezire poate cpta valori mari 90 ... 97% n cazul suprafeelor prelucrate prin metode de netezire (honuire, Fig. 4.7. vibronetezire, rodare etc.). Cu ct coeficientul de netezire este mai mic, cu att suprafaa portant este mai mic i, ca rezultat, uzura suprafeelor n contact este mai mare (fig. 4.7). Conform curbei experimentale din fig. 4.8, uzura rapid (uzura iniial U0) se produce n prima perioad de funcionare a pieselor, cnd contactul se face pe vrfurile microneregularitilor, pe care se exercit ncrcri specifice foarte mari. La sfritul perioadei de uzur iniial (t0) Fig. 4.8. asperitile se micoreaz cu 60-70 % din nlimea maxim iniial. Dup perioada uzurii iniiale (uzura de rodaj) urmeaz perioada uzurii macroneregularitilor (perioada t) i apoi perioada uzurii de regim (tr), cnd suprafaa de contact se mrete, ncrcarea specific scade, iar viteza uzrii se reduce considerabil. Intensitatea uzrii depinde n mare msur i de forma asperitilor, care la rndul lor, sunt condiionate de procedeul de prelucrare i regimurile de achiere folosite. Rugozitatea suprafeelor influeneaz n mare msur rezistena la solicitri variabile (oboseal) a pieselor de maini, acestea datorit faptului c ruperea la solicitri variabile se manifest mai nti prin apariia unor fisuri n seciunea solicitat. Microneregularitile pot servi ca amorse ale unor fisuri ulterioare, n special dac acestea au valori nsemnate. Pe baza cercetrilor experimentale s-a stabilit c rezistena la oboseal crete o dat cu creterea calitii suprafeei prelucrate (fig. 4.9). Printre metodele folosite pentru mrirea rezistenei la Fig. 4.9. oboseal a pieselor de maini sunt: ecruisarea suprafeelor cu jet de bile, role etc. (ecruisare mecanic); tratamente termice i termochimice (cementare, cianizare, nitrurare etc.); acoperiri prin depuneri electrolitice, metalizare, ncrcare prin sudare etc.; procedee tehnologice speciale de netezire. Coeficientul de calitate a stratului superficial poate fi calculat cu relaia c = 1 1e

48

n care: -1 este rezistena la oboseal a epruvetei avnd o anumit calitate de suprafa; -1e rezistena la oboseal a epruvetei etalon cu suprafa neted. n fig. 4.10 este reprezentat, grafic, modul de propagare a coroziunii n cazul unei suprafee rugoase. Astfel, s-a constatat c pe adncimea microneregularitilor se depun diferite substane (gaze, vapori, lichide etc.), care exercit o aciune coroziv pe direcia flancurilor asperitilor, dislocndu-le i genernd alte microneregulariti. De asemenea, s-a constatat faptul c noile microneregulariti formate sub aciunea agenilor corosivi au Fig. 4.10. o valoare mai mare, nrutind calitatea suprafeelor i deci mrind viteza de coroziune. Aciunea corosiv este cu att mai intens, cu ct asperitile sunt mai mari i mai ascuite. Asupra coroziunii suprafeelor exercit influen i microstructura stratului superficial. Obinerea unor constituieni structurali cu rezistena ridicat la coroziune reprezint unul dintre scopurile principale ale tratamentelor termice sau termochimice. Microneregularitile exercit influen nsemnat asupra contactului dintre suprafeele pieselor ce formeaz ajustaje, putnd provoca slbirea strngerii teoretice (n urma deformrii plastice a microregularitilor), respectiv, putnd mri jocul teoretic (printr-o uzur prematur a microneregularitilor). n fig. 4.11 se prezint diametrele efective obinute prin msurare, dup prelucrare, Def(def), pentru alezaje i arbori i diametrele la regim Dr(dr) obinute dup o anumit perioad de funcionare:Dr = d ef + 2 RD ; d r = d ef 2 Rd

J r = Dr d r = ( Def d ef ) + 2( RD + Rd ) ;

n cazul unui ajustaj cu joc, rezult

J r = J ef + 2( Rd + Rd )

n cazul n care Jef Jmax , rezult c dup o scurt perioad de funcionare se obine Jr>Jmax i ajustajul este compromis (Jmax se ia din desenele de execuie). n cazul ajustajelor cu strngere, n mod similar se poate deduceS r = d r Dr = Sef 2( RD + Rd )

Atunci cnd Sef Smin , datorit tasrii microneregularitilor la asamblare, se obine Sr < Smin i ajustajul este de asemenea compromis. 4.6. Legtura dintre calitatea suprafeelor i precizia dimensional a pieselor n general, piesele care necesit funcional o precizie dimensional ridicat necesit, n acelai timp, i o calitate de suprafa superioar, ntruct, aa cum s-a artat mai nainte, calitatea suprafeelor influeneaz n mod deosebit durata n exploatare a pieselor de maini. Pe baza acestor consideraii se poate face exprimarea analitic, grafic sau tabelar a legturii dintre calitatea suprafeelor prelucrate i precizia dimensional a pieselor respective. Aceast legtur se poate stabili ns numai ntre mrimi de aceeai natur i, ntruct precizia dimensional este o mrime geometric, s-a cutat s se realizeze exprimarea analitic sau grafic ntre calitatea geometric a suprafeelor i precizia dimensional a pieselor de maini. Dar, n acelai timp, s-a constatat c, funcional, n multe cazuri, pentru a satisface condiiile de calitate este suficient ca abaterile macrogeometrice i ondulaiile suprafeelor s se ncadreze n limitele preciziei dimensionale. De asemenea, din punct de vedere tehnologic s-a constatat c aproape ntotdeauna, indiferent de metoda sau procedeul de prelucrare aplicat, abaterile macrogeometrice i ondulaiiie suprafeelor rezult mai mici valoric dect eroarea de prelucrare, care caracterizeaz precizia dimensional a pieselor de maini. 49

n aceste condiii este necesar s se stabileasc o legtur analitic sau grafic numai ntre rugozitatea suprafeelor i precizia dimensional a pieselor de maini. Exprimarea analitic a legturii dintre rugozitatea suprafeelor i precizia dimensional a pieselor se poate face cu ajutorul relaieiRz = K T

n care: K este coeficientul de funcionalitate a crui valoare depinde de importana funcional a piesei; T - tolerana dimensional a piesei. n cazul suprafeelor n contact cu frecare, relaia (4.9) poate fi scris: Rz = (0,10 ... 0,15) T - pentru dimensiuni mai mari de 50 mm; Rz = (0,15 ... 0,20) T - pentru dimensiuni cuprinse ntre 18 i 50 mm; Rz = (0,20 ... 0,25) T- pentru dimensiuni sub 18 mm. De asemenea, pentru a determina dependena dintre rugozitatea suprafeei Ra i precizia dimensional T mai poate f folosit relaiaRa = K T n

n care K, n sunt coeficieni a cror valoare depinde de caracterul ajustajului. Dac se adopt n = 0,8, se obin trei grupe de valori pentru Ra = f (T), innd seama de valorile atribuite coeficientului K i, anume: Ra= 0,1 T0,8 (grosolan); Ra = 0,06 T0,8 (mediu); Ra= 0,025 T0,8 (fin). La prescrierea rugozitii suprafeelor pieselor de maini trebuie s se in seama de tehnologicitatea formelor constructive ale pieselor respective i de posibilitile diferitelor metode tehnologice de prelucrare privind obinerea unei anumite rugoziti. Cercetrile numeroase n acest domeniu au dat posibilitatea sintetizrii datelor sub form de tabele i nomograme operative, care permit alegerea rapid i corect a procedeelor de prelucrare economice, n funcie de dimensiunile i toleranele luate din desenul de execuie .

/

Fig. 1.30

50

5PRINCIPII DE BAZ N PROIECTAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE 5.1. Restricii tehnico-economice i sociale la proiectarea proceselor tehnologice Proiectarea oricrui proces tehnologic trebuie subordonat unor cerine de natur tehnic, economic i social. Esena acestor cerine poate fi exprimat cu ajutorul a trei criterii de proiectare a proceselor tehnologice. Primul dintre acestea, criteriul tehnic, impune realizarea produsului (semifabricat, pies, ansamblu etc.) corespunztor condiiilor tehnice prevzute n documentaia tehnic i tehnologic. ntr-o exprimare mai larg, se poate afirma c, pentru ndeplinirea acestui criteriu, procesul tehnologic proiectat trebuie s asigure realizarea volumului de producie stabilit, n perioada planificat, n condiiile respectrii tuturor parametrilor de calitate impui (precizia dimensional, de form geometric, de poziie reciproc, de calitate a suprafeelor etc.). Pentru atingerea scopului exprimat prin criteriul tehnic este necesar ca procesul tehnologic proiectat s respecte urmtoarele condiii generale: s conin, ntr-o form i o exprimare sintetic, clar i uor accesibil, toate informaiile necesare fabricrii produsului; s elimine posibilitatea unor interpretri echivoce i s depind ct mai puin de factori subiectivi, care pot influena negativ calitatea produciei; s fie adecvat nzestrrii tehnice i calificrii forei de munc a ntreprinderii n care se aplic. Al doilea criteriu, criteriul economic, impune realizarea procesului tehnologic n condiii de eficien maxim. Potrivit acestuia, execuia oricrui produs trebuie s fie realizat cu consumuri minime de materiale, energie i manoper, adic la un cost minim. Realizarea condiiilor tehnice prescrise, n condiiile de eficien maxim, impune analiza mai multor variante de proces tehnologic, care, fiecare n parte, trebuie s satisfac criteriul tehnic. Dintre acestea, pe baza unor calcule de eficien economic, va fi adoptat varianta optim de proces tehnologic. Sub acest aspect, cele dou criterii, tehnic i economic, trebuie considerate ntr-o legtur indisolubil, rezultnd din analiza unui complex de factori de natur tehnic, economic i organizatoric, care trebuie s conduc la obinerea unor produse cu proprieti de ntrebuinare superioare i costuri minime. Al treilea criteriu, criteriul social, impune proiectarea unor procese care s asigure condiii ct mai bune de munc, n acest scop, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie luate msuri pentru introducerea mecanizrii i automatizrii operaiilor, care s elibereze omul de prestarea unor munci grele i obositoare. Aceste msuri trebuie s fie subordonate celorlalte dou criterii, astfel nct, n final, s rezulte procese tehnologice care s asigure realizarea unor produse de calitate, cu cheltuieli minime, n condiiile unei solicitri reduse a forei de munc. La aceste trei criterii se adaug cerinele de folosire a celor mai avansate forme de organizare a produciei i a celor mai noii realizri din domeniul construciilor de maini. 5.2. Date necesare proiectrii proceselor tehnologice Principalele date iniiale necesare proiectrii unui proces tehnologic de prelucrri mecanice sunt: proiectul de execuie al produsului, desenele semifabricatelor, volumul de producie, utilajul i SDV-urile disponibile, gradul de calificare a forei de munc. 51

Fig. 1.29

5.2.1. Proiectul de execuie al produsului Pentru realizarea oricrui produs se ntocmete un proiect care trebuie s conin toate informaiile necesare fabricrii produsului. Acest proiect este realizat fie n cadrul ntreprinderii productoare, fie de ctre un institut specializat, n esen, proiectul de execuie al produsului trebuie s conin urmtoarele documente: borderoul de desene, desenul de ansamblu al produsului, desenele subansamblurilor produsului, desenele de execuie ale pieselor componente i memoriul tehnico-economic justificativ. Borderoul de desene cuprinde enumerarea desenelor care fac parte din proiect: denumirea reperului, numrul desenului, formatul fiecrui desen i numrul de plane pentru fiecare desen. Pentru fiecare reper sunt precizate: materialul, masa brut, masa net etc. Borderoul de desene servete pentru identificarea desenelor i d indicaii orientative asupra volumului proiectului. Desenul de ansamblu trebuie s conin un numr de vederi i seciuni suficiente pentru identificarea subansamblurilor i nelegerea funcionrii produsului. Pe desenul ansamblului trebuie s fie prezentate cotele de gabarit, unele cote funcionale importante ntre subansambluri. Pentru anumite produse mai trebuie menionate: puterea, momentul, cursele, vitezele etc. Desenele subansamblurilor trebuie s conin vederile i seciunile necesare identificrii pieselor componente i date asupra construciei i funcionrii acestora. Astfel de date sunt: ajustajele funcionale, cotele de legtur cu alte subansambluri, particularitile de asamblare ale subansamblului, alte date funcionale. Desenele de execuie ale pieselor componente trebuie s conin toate datele necesare astfel nct s permit proiectarea procesului tehnologic i, anume: numrul necesar de vederi i seciuni pentru nelegerea configuraiei piesei; toate cotele, toleranele acestora i condiiile tehnice pentru precizia de form i poziie reciproc a suprafeelor; semnele de rugozitate pentru toate suprafeele piesei; materialul din care se execut piesa; tratamentul termic necesar; unele indicaii tehnologice speciale pentru prelucrri deosebite, dac este cazul. Absena unora dintre datele menionate din desenul de execuie conduce la proiectarea eronat a procesului tehnologic i, deci, la rebuturi. nt