Curs BAGS

 

INTRODUCERE  SCURT ISTORIC AL AŞCHIERII. TENDINŢE ACTUALE  Intre procedeele de prelucrare a pieselor finite folosite în industrie, aşchierea ocupă un loc important, menţinându-se ca procent la 70%, deşi au apărut în ultimul timp mai multe procedee, numite generic "neconvenţionale", care sunt, totuşi, limitat lim itatee la materiale materiale şi operaţii operaţii speciale speciale,, nepu neputând tând concura aşchierea cel puţin puţin din două puncte de vedere: economicitate şi precizie.  Noţiunea de aşchiere provine de la aşchie , adică de la forma sub care se îndepărtează adaosul de prelucrare prin acest procedeu de prelucrare. Procedeul de aşchiere este foarte vechi, prima dovadă considerată ca certă, [1] este un vas de  bronz găsit în ruinele Thebei, anul 26 I.Ch. în Egipt, aflat în muzeul Abbot din Londra şi care prezintă urme certe de strunjire. La înce începu putt aşch aşchie iere reaa se fă făce ceaa pe aşa aşa numi numite tele le stru strung ngur urii cu "arc "arcuş uş"" (în (în engleză "lathe" de unde probabil şi numele strungului în limba engleză), construite dintr-un trunchi scobit la mijloc-batiul şi două vârfuri materializând axa arborelui  principal, iar acţionarea fiind făcută prin înfăşurarea şi desfăşurarea unei frânghii  pe axul principal cu ajutorul ajutorul acestui "arcuş" elastic. Evoluţia Evo luţia aşchierii aşchierii este legată pe toată toată durata durata sa de evol evoluţia uţia sculelor sculelor aşchi aşchietoar etoaree şi de cea a ma maşin şinilo ilor-u r-unel nelte te inter inter-inf -influ luenţ enţaa du ducân cândd la progre progress în toa toate te cele cele trei trei domenii, o dezvoltare în unul ducând automat la progres în celelalte. Discutând deci despre aşchiere nu putem să o facem decât în contextul factorilor maşină unealtă, sculă aşchietoare şi dispozitivele de legătura între acestea. Dezvoltare în timp a teoriei aşchierii şi a maşinilor- unelte este legată de necesităţile de ordin  practic cum ar fi: confecţionarea uneltelor de muncă, a armelor de vânătoare şi luptă precum şi a obiectivelor de uz casnic sau de ornament. Despre prelucrarea metalului se poate vorbi de abia la începutul secolului Xl-lea când s-a pus la punct obţinerea în cantităţi mari a metalului pentru arme şi armuri. Prim Primaa ma maşi şină nă-u -une neal altă tă apro apropia piată tă de conc concep epţi ţiaa actu actual alăă avân avândd un lanţ lanţ cinematic principal şi unul de avans a apărut de-abia în sec. al XVI-lea fiind o maşină de găurit ţevi de tun din lemn ( 1540 ), [28]. Odată cu prima revoluţie industrială din Anglia(1640-1740 )dezvoltarea aşchierii şi a maşinilor-unelte capătă un avânt deosebit, punându-se în această  perioadă teoriei actuale a aşchierii, aşchierii, sculelor şi a maşinilor-unelte.

 

Astfel, în anul 1727, [20] sunt realizate maşinile de alezat cilindrii pentru  pompe de minerit (Thomas Newcome) perfecţionate mai târziu (1767) de Smeaton şi (1775) de Wilkinson. Apariţia acestei maşini a făcut posibilă construirea primei maşi aşini ni cu abur aburi, i, din din (1 (176 769) 9) apar aparţi ţinâ nând nd lui lui Jame Jamess Watt Watt,, maşi maşină nă care care a serv servit it omenirea pe parcursul a două secole. Un sal saltt calita calitativ tiv este este apa apari riţia ţia şurubu şurubului lui-con -conduc ducăto ătorr la maşin maşinile ile-un -unelt eltee (Mandsle-1797), [18] făcând posibil avansul mecanic de precizie ridicată şi ducând la producerea în serie a acestor maşini în continuare are loc o dezvoltare intensă a maşin ma şinilo ilor-u r-unel nelte te realiz realizând ându-se u-se:: - maşina maşina de rabota rabotatt (18 (1815) 15);; - ma maşin şinaa de fre frezat zat (1820); -maşina de rectificat (1880); -maşina de broşat (1910), dezvoltare facilitată de progresele în tehnică (mecanică, electrotehnică, hidraulică şi apoi în electronică)  precum şi progresele în domeniul aşchierii. Astfel, în 1890 este introdus motorul asincron şi acţionarea hidraulică (1880) într-o primă formă şi apoi în 1923 în forma  perfecţionată a dus la mărirea performantelor şi îmbunătăţirea îmbunătăţirea sensibilă a maşinilorunelte Faza următoare este apariţia sistemelor de urmărire automată (1936) şi a comenzilor numerice (1942) primele cercetări în acest domeniu fiind făcute la Massachusetts Institut of Technology of Cambridge (U S A), [1]. In ultimele decenii, în contextul celei de-a doua revoluţii industriale, dezvoltarea calculatoarelor a făcut posibilă conducerea cu calculatorul a maşinilorunelt un eltee în si siste steme me CAD/C CAD/CAM AM/CI /CIM M (Compu (Computer ter Aid Aided ed Des Design ign/Co /Compu mputer ter Aid Aided ed Manufacturing/Computer Manufacturing/C omputer Integrated Manufacturing). In parale paralell cu evoluţ evoluţia ia maşin maşinilo ilor-un r-unelt eltee tre trebui buiee remarc remarcată ată şi evoluţ evoluţia ia în domeniul sculelor. Astfel în jurul anului 1900 Taylor şi White introduc otelul rapid în locul oţelului carbon de scule, cea ce a făcut posibilă creşterea vitezei de aşchiere de la aproximativ 10 m/min la 50 m/min adică de circa cinci ori. Următoarea etapă 7

5

7

(1925) este trecerea scule deîncă sinteză, carburi sinterizate sau mineraloceramice care duc la lao mărire de circa cincimetalice ori a vitezei de aşchiere, ultimele creaţii din domeniu (scule placate cu nitrură de siliciu sau nitrură cubică de bor) lucrând cu viteze de până la 1000 m/min. Odată cu dezvoltarea tehnicilor din domeniul aşchierii a început şi evoluţia ştiinţ şti inţei ei aşc aşchie hierii rii.. Pr Prim imele ele cer cercet cetări ări exp experi erimen mental talee din din do domen meniul iul aşc aşchie hierii rii şi a sculelor aşchietoare sunt făcute în Franţa (1861) de către Joessel şi Coquilhat, care fac cercetări în domeniul măsurării forţelor de aşchiere (corelarea geometrie- forte de aşchiere ), [28]. Primele studii serioase în domeniul sunt făcute în 1870 de I.A.Time, [30] care pune bazele ştiinţifice ale fenomenului de aşchiere. In 1873 savantul francez Tresca publică o teorie originală a aşchierii  punând primul în evidentă evidentă fenomenul de contracţie al aşchiei, aşchiei, [28]. In 1871 englezul A. Mallock face câteva studii referitoare la procesul formării aşchiei prin

 

obţinerea unor probe metalografice de rădăcini de aşchie, arătând şi influenţa fluidelor de aşchiere. In1893, K. A. Zvorîkin face o analiză destul de completă a forţelor şi tensiunilor în zona de aşchiere şi este primul care stabileşte relaţia între grosimea aşchiei, şi  presiunea de aşchiere, relaţie confirmată confirmată ulterior (1953), de Kinzle, [13]. In 1896, A. A. Briks stabileşte o terminologie de bază la aşchiere, valabilă  până astăzi în linii mari. mari. aceeaşi perioadă inginerul american Frederick Winslow Taylor (18561915),In [16] a început o serie de cercetări în vederea stabilirii vitezelor optime ale sculei la aşchierea otelului. Lucrările, care s-au apreciat la început că vor dura şase luni luni ss-au au exti extins ns pe o pe peri rioa oadă dă de 26 de ani, ani, făcâ făcând nduu-se se 30.0 30.000 00-5 -50. 0.00 0000 de experienţe, prelucrându-se 400 tone de material (oţel) şi cheltuindu-se 1.000.000 de franci (francezi). Rezultatul acestor cercetări este relaţia : v • Tm = CT

(1)

unde v , este viteza de aşchiere în m/min; T, sculei, în min; m -durabilitatea exponentul durabilităţii, considerat, la început constant; CT - constanta lui Taylor (considerată la început ca viteza la durabilitatea de 1 minut a sculei ). In legăt legătură ură cu aceast aceastăă rel relaţi aţiee s-a s-auu făc făcut ut mu multe lte cer cercet cetări ări:: Lei Leigh, gh, Rapaz Rapaz,, Krekeler, Boulanger, Schaw Opitz, [19,27] cu colaboratorii de la şcoala germană de la Aachen, cercetători japonezi Okushima şi Hitomi şi alţii. Incepând din cele mai vechi timpuri pe teritoriul vechii Dacii, [11] au existat  preocupări privind prelucrarea metalelor atestate de numeroase descoperiri arheo arheolog logice ice de pe întreg întregul ul ter terito itoriu riu al tării. tării. Print Printre re obi obiect ectele ele găsite găsite cu ocazia ocazia săpăturilor arheologice figurează unelte de făurărie, unelte agricole rudimentare, unelte construcţii, harnaşament şi pentru construirea căruţelor şi diferitepentru arme (scutul dacic, piese lănci, de suliţe, săbii, pumnale sau cuţite de luptă). In perioada stăpânirii romane din Dacia cel mai dezvoltat sector legat de  prelucrarea metalelor a fost activitatea de exploatare a bogăţiilor miniere, în special din din Munţi Munţiii Apusen Apuseni.i. Ap Aport ortul ul civili civilizaţ zaţiei iei ro roman manee s-a ma manif nifest estat at în specia speciall în domeniul construcţiilor civile şi militare. Din această perioadă datează şi unele denumiri legate de meserii, explicate şi prin originea latină a limbii române, cum ar  fi: faur, fierar, tâmplar, pietrar, argintar, cărbunar şi altele. După retragerea romană, In 273 D.Ch a urmat o perioadă în care noutăţile  privind prelucrarea metalelor au fost mai puţine, ca de altfel în întreaga Europă. Mai târziu, după întemeierea primelor formaţiuni statale dintre Carpaţi şi Dunăre încep să fie semnalate unele activităţi legate de construirea de vase pentru navigat şi sunt menţionate activităţile şantierelor navale de la Giurgiu şi de la Galaţi (1760). Realizări mai deosebite sunt morile de apă, moara cu ciutură sau cu făcaie,

 

care sunt precursoarele turbinei Pelton realizată în 1829 de către inginerul american Lester Alten Pelton. Alte instalaţii relativ complexe realizate în această perioadă sunt cele legate de prelucrarea lânii şi ţesăturilor precum şi construirea de poduri şi nave civile şi militare pe Dunăre sau pe Marea Neagră în şantierele navale de la Galaţi, Brăila şi Giurgiu. In secolul al XVI se construiesc deja în Transilvania ferăstraie mecanice acţionate de apă. 1719,an[33] se construieşte primul furnal fontă din ţară, lainOraviţa. Tot în In acelaşi au mai fost puse în funcţiune încăpentru două furnale, la Bocşa Banat. In 1771 se înfiinţează uzina de la Reşiţa, una din cele mai vechi şi mai mari uzine din România. Aceasta a preluat din experienţa de la cea din Bocşa, fiind compusă din 2 furnale, 4 ateliere de forjă, din care unul pentru scule. S-a dezvoltat  prelucrarea armamentului aici semnalându-se prima dată în România prelucrarea ţevilor de tun. Se fabricau obuze, tunuri, sobe din fontă, roţi hidraulice şi unele unelte agricole. In anul 1793 Reşiţa şi Bocşa au livrat ghiulele de tun pentru curtea regală din Neapole. Incepând cu 1855 uzina din Reşiţa a fost reorganizată pentru producerea de utilaje pentru calea ferată, maşini cu aburi, şi începând cu 1872 locomotive cu abur   pentru necesităţile proprii şi mai târziu pentru utilizarea pe calea ferată normală. După 1920 uzinele din Reşiţa au produs maşini şi aparataj electric, utilaje pentru in indu dustr stria ia petrol petrolier ieră, ă, iar din 19 1962 62 motoa motoare re Diese Diesel,l, hidro-a hidro-agr grega egate, te, genera generatoa toare re electrice, turboagregate, compresoare de aer şi instalaţii de laminare. In 1925 a luat fiinţă Societatea Uzinelor Metalurgice din Copşa Mică şi Cugir (UMC), care timp de 8 ani nu a lucrat. Printre alte repere importante dezvoltate în această perioadă sunt următoarele, [28]: [ 28]: >În 1840 s-au înfiinţat la Bucureşti şi Cluj-Napoca primele ateliere de maşini agricole (pluguri de fier, maşini de treierat); >În 1844 a luat fiinţă prima turnătorie de fontă la Bucureşti precum şi un atelier   pentru fabricarea unor maşini simple; simple; >În 1856, s-au pus bazele Şantierului naval din Drobeta Turnu-Severin; >În 1860, s-au înfiinţat Uzinele metalurgice Anina. In acelaşi an s-a înfiinţat Atelierul de reparat căi ferate din Constanţa şi apoi din Paşcani, Galaţi etc.; >În 1863, a fost înfiinţat Arsenalul Armatei din Bucureşti; >În 1872, s-au înfiinţat atelierele CFR din Bucureşti Nord; >În 1877, s-a înfiinţat firma E. Wolff din Bucureşti; >În 1879, se înfiinţează Arsenalul Marinei Militare din Galaţi; >În 1887, inginerul român Teodor Drăgan inventează un injector cu păcură; 5

~

7

5

5?

>Înde1891, ia fiinţă întreprinderea Mecanică Fină din Sinaia; Emil Costinescu din Sinaia, în prezent Uzina >În 1892, se înfiinţează Uzina de vagoane Arad;

 

>În >În 1921 1921,, se înfi înfiin inţe ţeaz azăă uzin uzinel elee Pr Prog ogre resu sull din din Brăil Brăilaa (soc (socie ieta tate te Fran Franco co-Română); >În 1922, sunt puse in funcţiune uzinele N. Malaxa din Bucureşti, devenite ulterior "23 August" şi apoi "Faur"; >În 1924, inginerul Aurel Perşu realizează pentru prima dată un automobil cu formă aerodinamică; >În 1925, ia fiinţă Societatea Industrială Aeronautică (IAR), iar în 1938 se cons co nstr trui uieşt eşteeînprim pr imul ul de moto motractoare torr de avio av ionn a româ ro mâne nesc sc K9. K9 Din Din 19 1947 47 uzin uzinaa se transformă fabrică cum rămas până în.prezent. >În 1928, ia fiinţă Astra din Braşov, actuala Intreprindere de camioane; >În 1938, intră în funcţiune fabrica de ţevi din bucureşti (actual "Republica"); >În 1944, este înfiinţată Uzina mecanică din Câmpulung Muscel, actuala ARO; >În 1948, intră în funcţiune Uzina de strunguri Arad; >În 1949, ia fiinţă Electroputere Craiova şi uzinele Tehnofrig Cluj-Napoca; >În 1956, se construieşte, la Slatina prima uzină de aluminiu din tară; >În 1962, este înfiinţată Fabrica de Maşini-unelte şi Agregate Bucureşti; >In 1972, este realizat primul p rimul elicopter românesc la Ghimbav, Braşov. Inţiaaceea cescul eaulel ceorpriv praşch iveş eşte tetoar cerc ce etar eaeleeşi lucr încrări văţă mromâ ânmâne tulneşt l şti lega leigate te de aşch aş iere re la şi cons constr truc ucţi sc elor aş chie ieto areercet prim prarea imel luînvă ăriţăm roântu au apăr apărut utchie cam ca m începutul secolului XX. Printre acestea se pot enumera lucrările lui C. Popovici [23] pentru învăţământul tehnic şi profesional, care apar începând cu anul 1923. Apoi Ap oi lu lucr crar area ea lui lui C. Mikl Miklos osi, i, care care cu cupr prin inde de prel preleg eger eril ilee aces acestu tuia ia la Şcoa Şcoala la Politehnică din Timişoara şi cursurile editate tot aici de C. Bakony, [2]. Mai apar, în acelaşi timp lucrările lui V. Mureşan, [28] şi Gh. Popescu, [28]. Prima lucrare originală în ceea ce priveşte teoria aşchierii este a prof. Silviu Crişan,[6] care a activat la I.A.R. Braşov şi apoi la Universitatea din Braşov. In domeniul construcţiei de scule aşchietoare, care reflectă cel mai bine nive nivelu lull de dezv dezvol olta tare re al indu indust stri riei ei cons constr truc ucto toar aree de maşi maşini ni s-a s-auu dezv dezvol olta tatt în într trep epri rind nder erii spec specia iali liza zate te în cons constr truc ucţi ţiaa de scul sculee prin printr tree care care se pot pot am amin inti ti:: Intr Intrep epri rind nder erea ea de scul sculee Râ Râşno şnov, v, In Intr trep epri rind nder erea ea de me meca cani nică că fină fină Bucu Bucure reşt şti, i, Intrepriderea de scule şi elemente hidraulice Focşani, Intreprinderea de accesorii şi scule aşchietoare Sf. Gheorghe, Intreprinderea de scule, subansamble, accesorii din Rădăuţi, Intreprinderea de scule pentru autoturisme Costeşti (Argeş) şi alte fabrici construite pentru scule specializate pe anumite domenii de producţie. S-au dezvoltat, în special pe lângă marile întreprinderi o serie de sculării în care au fost realizate scule aşchietoare noi. Printre întreprinderile care au dezvoltat scule aşchietoare de acest tip se pot enumera: Intreprinderea Mecanică Cugir, "tractorul Braşo Br aşov, v, Int Intrep reprin rinder derea ea de camioa camioane ne Braşo Braşov, v, Int Intrep reprin rinder derea ea de strun strungur gurii Ara Arad, d, Intreprinderea "1Mai" Ploieşti, uzinele de construcţii de maşini din Reşiţa şi altele. In acelaşi timp la institutele de învăţământ tehnic superior s-au dezvoltat, pe lângă catedrele de specialitate, colective de cercetare şi proiectare în domeniul aşchierii şi al sculelor aşchietoare, care au colaborat cu diferite întreprinderi din

 

ţară sau cu institute de cercetare proiectare. Printre cele mai puternice colective au fost cele de la Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (colectivul Lăzărescu-Maros), In Insti stitu tutul tul Po Polit litehn ehnic ic din Iaşi Iaşi (cl (cloct octivu ivull Be Belou lousov sov), ), Un Unive iversi rsitat tatea ea din Braşo Braşovv (colectivul Sauer, Secară), Institutul Politehnic Bucureşti, [5,9,10,29] (colectivele Botez, Duca, Minciu), Universitatea din Craiova (Iulian Popescu). Lucrăr Luc rările ile monog monograf rafice ice apăru apărute te la Editu Editura ra Teh Tehnic nicăă Bu Bucur cureşt eştii sau în alt altee edituri au adus o contribuţie importantă la dezvoltarea teoriei aşchierii şi a sculelor  aşchietoare. cele mai importante lucrări apărute în acest se remarcă lucrarea prof.Printre dr.doc.ing. Lăzărescu, [14,15,16 ] lucrările prof.domeniu Sauer, [24,25,26], Teoria aşchierii de Duca Z., [9], monografia sculelor de filetare a prof. I. Popescu şi S. Eliezer de la Craiova, [21] şi monografia aşchierii şi sculelor aşchietoare apărută la Sibiu sub conducerea prof. Steţiu G. , [28]. Pe lângă aceste aceste monografi monografiii au apărut şi o serie serie de cursuri univers universitare itare,, care vin vin să comple completeze teze liter literatu atura ra de speci speciali alitat tatee cu anumit anumitee direc direcţii ţii spe specia cializ lizate ate pe anum anumite ite zone zone ale dom domeni eniulu uluii aşc aşchie hierii rii.. Tot Tot aic aicii se pot amint amintii şi num numero eroase asele le dizertaţii de doctorat apărute în centrele universitare menţionate mai sus. O realizare importantă a şcolii româneşti de aşchiere şi scule este realizarea denerali că cătr treezată, prof pr .dr. r.do doc. c.in ing. Lăză Lă resc scu IonnSesiu conc co eptu lui i unicăr deicări scul sculă aş ieto toar are gener ge alizat ă, of.d prezen pre zentat tată ăg.pri prima mazăre dată dat ău laIo Seasiunea neancep detulu comun com i ăa aşch Instit Inschie titutu utului luie Politehnic Cluj-Napoca, în 1964, [28] şi publicată în 1968. De as asem emen enea ea,, o cont contri ribu buţi ţiee esen esenţi ţial alăă în ceea ceea ce priv priveş eşte te conc concep epţi ţiaa şi dezvoltarea de noi scule aşchietoare şi introducerea unor tehnici de creativitate a adus prof. V. Belousov din Iaşi, [3]. Tendinţa actuală în domeniul teoriei aşchierii şi al proiectării sculelor este de a abst abstra ract ctiz izaa şi mo mode dela la pr proc oces esul ul de aşch aşchie iere re şi scul sculaa aşch aşchie ieto toar aree cu ajut ajutor orul ul tehnologiei informatice pentru a introduce, cu ajutorul limbajelor informatice, scula şi procesul de aşchiere în fabricaţia asistată de calculator. BIBLIOGRAFIE

1.Armarego, E.I.A. şi Brown, R.H. The Machining of Metals, Prentice Hall Englewood Cliffs, New Jersey, 1969. 2.Backonyi, C. Tehnologia mecanică a metalelor , Timişoara, Scoala Politehnică, 1937. 3.Belous, V. Sinteza sculelor aşchietoare. Iaşi, Ed. Junimea, 1980. Fundame amental ntal of Machini MachiningMet ngMetals als andMachi andMachine ne tools. tools. Internat 4.Boothroy 4.Boo throyd, d, G. Fund International ional studen students ts edition, Tokyo,McGraw-Hill, Kogakusa, Ltd.1985. 5.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini-unelte. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1969. 6.Crişan, S. Untersushung trennes von Stahl mittels Duner Schleifschneiden, Disertaţie. 7.Deacu, L. Kerekes, L., Julean, D., Cărean, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor , Univ. Tehnică, Cluj-Napoca, 1992. şi generării suprafeţelor. Rotaprint, I.P.Cluj-Napoca,1980. Bazele aşchierii 8.Deacu, L. ş.a. 9.Duca, Z. Bazele generării suprafeţelor pe maşini-unelte. maşini-unelte. Bucureşti, Ed.tehinică, 1966 10.Enache, St., Tache, V., Catrina, D., Popescu,I. General Model of the Cutting Tool. In: Annales

 

Of CIRP, vol. 28, 1979. 11.Giurăscu, C.C. Contribuţii la istoria ştiinţei şi tehnicii româneşti în sec.XV-XIX. Bucureşti, Ed. Stiinţifică, 1973. Civiliza lizaţia ţia fierului fierului la daci. daci. (sec. II I.Ch- sec.I D.Ch.), Cluj12.Glodaru, L., Iaroslavschi, E. Civi  Napoca,  Napoc a, Ed.D Ed.Dacia, acia, 11979. 979. zerspanungslehre Band, I,II, III. Berlin-Gottingen- Heidelberg, 13.Kronenberg, M. Grundzuge der zerspanungslehre  New-York,  NewYork, S Springe pringer, r, 1969 1969.. 14.Lăzărescu, I.D. Calculul şi construcţia sculelor aşchietoare, Bucureşti, Ed. Tehnică, 1962. 15.Lăzărescu,I. Aşchiere şi scule aşchietoare. Bucureşti, Ed. didactică şi pedagogica, 1976. Teoria ia aşchierii aşchierii metalelo metalelorr şi proi proiecta ectarea rea sculelor. sculelor. Bucureşti, Ed.didactică şi 16.Lăzărescu,I. Teor  pedagogică  pedag ogică,, 1964. 17.Merchant, M.E. Mechanics of the Metal Cutting Process, I. Orthogonal Cutti Cutting ng and typ 2 chip. In: Journal of Applied Physics, vol.16, 267-275, mai, 1945. 18.Oancea,N. Bazele aschierii şi generarii suprafeţelor. Rotaprint, Universitatea Galaţi, 1978. productionstehnic. Stand und Tendenzen. Essen, Verlag W. Girardet, 1971. 19.Opitz, H. Moderne productionstehnic. 20.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1981. Bazele le aşchierii aşchierii şi generării generării suprafeţe suprafeţelor, lor, vo 21.Popescu, 21.Po pescu, II.. Baze vol. l. I, II. Crai Crai ov ova, a, Repr Reprog ograf rafia ia universităţii, 1981. 22.Popescu, I. Optimizarea procesului de aşchiere. Craiova, ed. Scrisul românesc, 1987. 23.Popovici, C. Tehnologia meseriilor II. Bucureşti, Imprimeria Fundaţia principele Carol. 19271928. L. Scule pentru danturare . Bucureşti, Ed. Tehnică, 1962. 24.Sauer, 25.Sauer, L. Scule pentru prelucrarea găurilor. Bucureşti, Ed. Tehnică, 1966. 26.Sauer, L. şi Ionescu, C. Scule pentru frezare. Bucureşti, Ed. Tehnică, 1977. 27.Shaw, M.C. Metal CuttingPrinciples, CuttingPrinciples, Oxford, Claredon Press, 1986. Teoria ia şi practica practica sculelor sculelor aşchieto aşchietoare are. 28.Şteţ 28. Şteţiu iu G., Laz Lazăres ărescu, cu, I., Opr Oprean ean,C. ,C. şi Steţ Steţiu iu M. Teor Vol.I,II,III, Sibiu, Editura Universităţii, 1994. Cercetări tări cu privire privire la influenţ influenţa a conductiv conductivităţi ităţiii termice termice asupra asupra 29.T 29.Tac ache he,, V. şi Vlase Vlase,, A. Cerce  prelucrării oţelurilor inoxidabile. inoxidabile. In: Tehnologii noi în construcţia de maşini, Vol.I, Galaţi, 1977. 30.Time , I. A. Memmoire sur le rabotage des metaux. St. Petersburg, 1870. 31.Vieregge, G. Zerspanun Zerspanung g der Eisenwerkstoffe, Eisenwerkstoffe, Dusseldorf, Verlag Stahleissen GmbH, 1982.Weill, R. Techniques d'usinage. Paris , Dunod, 1971. 32.* * * 200 de ani de construcţii de maşini la Reşiţa, 1771- 1971, vol.I-II, Reşiţa, Intreprinderea Poligrafică Cluj, 1971.

NOŢIUNI DE  BAZA ŞI  TERMINOLOGIE TERMINOLOG IE FOLOSITE LA  AŞCHIERE 

2.1 Generalităţi

Cel mai simplu element al unei construcţii îl constituie piesa finită, care

 

intră în componenţa tuturor construcţiilor, dispozitivelor şi instalaţiilor. Această  piesă este caracterizată de o anumită formă geometrică, mărginită de suprafeţele respective, are anumite dimensiuni şi o anumită precizie a acestora. Suprafeţele care mărginesc piesa finită sunt suprafeţe reale, caracterizate de anumite calităţi al alee aces acesto torr su supr praf afeţ eţee pe lâng lângăă fo form rmaa lor. lor. Pent Pentru ru defi definir nirea ea pies piesei ei fini finite te se foloseşte desenul de execuţie, sau desen desenul ul de reper, după care se execută toate operaţiile necesare în vederea realizării acestei piese. Elementele care caracterizează piesa finită sunt: -forma geometrică; -precizia dimensională şi de formă; -poziţia relativă a suprafeţelor; -tratamentul termic sau termochimic al suprafeţelor. Aceste elemente se numesc condiţii tehnice de execuţie şi control, [1] care se trec pe desenul de execuţie al piesei şi de care se ţine cont la generarea suprafeţelor. Toate condiţiile care se impun piesei finite prin desenul de execuţie sunt rezultatul rolului funcţional al acesteia în ansamblul din care face parte. In anum anumit itee ca cazu zuri ri se impu impune ne folo folosi sire reaa unor unor stan standa dard rdee care care regl reglem emen ente teaz azăă toleranţele cotelor libere sau precizia de poziţie a suprafeţelor pentru care nu sunt trecute expres valorile pe desen. de asemenea trecute pe desen şi ele se aplică tuturor Aceste cotelor standarde nominale şitrebuie suprafeţelor piesei. Prin urmare, pentru tehnologi nu există pe desen cote nominale netolerate şi nici supra suprafeţ feţee fără fără tol tolera eranţe nţe de fo form rmăă sau poz poziţi iţie. e. Ace Acest st lucru lucru impun impunee anum anumite ite restricţii în privinţa procesului de prelucrare şi al maşinilor-unelte pe care se execută piesa. In continuare se vor trece, pe scurt în revistă condiţiile tehnice de execuţie şi control ale pieselor şi abaterile de care acestea sunt afectate. 2.1.1 Condiţiile de formă.

Acestea se referă la respectarea formei geometrice teoretice a suprafeţei date a  piesei: plană, sferică Abaterile care afectează formă acilindrică, suprafeţelor realeconică, ale piesei faţă etc. de suprafeţele teoretice sunt: precizia de

 

-abaterea de la planeitate manifestată prin concavitate şi convexitate; -abaterea de la circularitate manifestată prin ovalitate sau poligonalitate; -abaterea de la cilindricitate reprezentată prin conicitate, formă butoi, formă şa sau formă curbată. Toleranţele pentru elementele geometrice la care nu s-a specificat toleranţa individuală sunt regl re glem emen enta tate te de SR EN 2276 22768-2 8-2,, [1 [11] 1] care care înlo înlocu cuie ieşte şte ST STAS AS 23008 2300888 priv privit itoa oare re la toleranţele cotelor libere. Tot în acest standard sunt indicate şi abaterile de poziţie. 2.12Condiţii de precizie dimensională

Aceste condiţii se referă la dimensiunile nominale ale tuturor suprafeţelor, care alcătuiesc  piesa şi la abaterile acestora conform claselor de precizie ISO (IT0, IT01, ..IT18). Toleranţele sunt reglementate de SR EN 20286-2, [10] care înlocuieşte STAS 8300/3 88. Pentru Pen tru dimens dimensiun iunile ile netol netolera erate te aba abater terile ile sunt sunt reg reglem lement entate ate de SR EN 22768 22768-1, -1, care care înlocuieşte STAS 233-88. 2.13Condiţiile de poziţie relativă

Acestee condiţ Acest condiţii ii stabil stabilesc esc distan distanţel ţelee şi orien orientăr tările ile rel relati ative ve dintre dintre supra suprafeţe feţele le unei unei pie piese se  precum şi abaterile aferente. Aceste abateri se referă la: abaterea de la paralelism, de la  perpendicularitate, concentricitate sau de la simetrie precum şi bătaia radială sau frontală. Pentru suprafeţele la care nu sunt indicate toleranţe exprese privitoare la aceste abateri reglementarea este dată de acelaşi standard cu abaterile de formă. 2.14Condiţiile de calitate a suprafeţei 

Calitatea suprafeţei este analizată sub două aspecte: netezimea suprafeţei (rugozitatea) şi starea fizico-mecanică şi chimică a acesteia, în cazul unor tratamente de suprafaţă aplicate în scopul măririi rezistenţei la uzură sau coroziune. Valo Va lori rile le re reco coma mand ndat atee pent pentru ru rugo rugozi zita tate te sunt sunt de asem asemene eneaa stan standa dard rdiz izat ate, e, în confor con formit mitate ate cu recom recomand andări ările le IS ISO, O, sta standa ndardu rdull român românesc esc STAS STAS 3730/ 3730/1-85 1-85 a adopt adoptat at evaluarea numerică a rugozităţii după sistemul liniei medii (sistemul M) - ca fiind cel mai folosit sistem de referinţă, aplicat şi verificat în practică. Condiţiile de execuţie şi control trebuie analizate cu c u foarte mare atenţie în vederea stabilir stab ilirii ii maşinilor maşinilor-unelt -uneltee şi a proce procedeelo deelorr de prelucrare prelucrare prin aşchi aşchiere ere înain înainte te de stabilire stabilireaa  procedeelor respective şi a parametrilor parametrilor de aşchiere. 5

5

3

5

2.2 Terminologie la aşchiere 2.2.1 Terminologie generală, [5] Pentru generarea unor suprafeţe există în tehnică

mai multe procedee de prelucrare: turnare, sudare, deformare plastică la cald (forjare, laminare presare, matriţare), deformare plastică la rece (laminare, tragere, presare, ambutisare, ştanţare, extrudare), sinterizare şi aşchiere.  Procedeu de aşchiere est estee proced procedeul eul de pre preluc lucrar raree al supraf suprafeţe eţelor lor pri prinn car caree se generează o suprafaţă prelucrată prin îndepărtarea adaosului de prelucrare şi transformarea

 

acestuia în aşchii de către tăişul unei scule, care se deplasează relativ faţa de semifabricat  cu o mişcare relativă bine determinată.  Adaosul de prelucrare este este cant cantit itat atea ea de mate materi rial al supl suplim imen enta tarr care care treb trebui uiee îndepărtată prin aşchiere şi este delimitat de suprafaţa iniţială a semifabricatului şi suprafaţa finală a piesei care se execută. Semifabricatul  este piesa iniţială de la care se porneşte în realizarea piesei finite şi acesta ace sta este este delimi delimitat tat de sup supraf rafeţe eţele le iniţia iniţiale. le. Semifa Semifabri bricate catele le pot fi piese piese obţin obţinute ute pri prinn  procedeele primare de prelucrare: turnare, forjare, matriţare sau piese prelucrate intermediar prin alte procedee. Suprafaţa Supra faţa gener generată ată (prel (prelucrat ucrată) ă) este este supr supraf afaţ aţaa care care rezu rezult ltăă prin prin înde îndepă părt rtar area ea adaosului de prelucrare şi poate fi suprafaţa finală a piesei dacă operaţia de aşchiere este ultima operaţie sau poate fi intermediară dacă mai urmează şi alte operaţii de prelucrare.  Procesul de aşchiere este este ansamb ansamblul lul fenom fenomene enelor lor fiz fizico ico-me -mecan canice ice prin prin car caree se  produce transformarea adaosului de prelucrare în aşchii şi se generează o suprafaţă  prelucrată. Procesul de aşchiere implică existenţa factorilor care determină îndepărtarea adaosu ada osului lui şi creare creareaa supra suprafeţe feţeii preluc prelucrat rate: e: sem semifa ifabri bricat catul, ul, dis dispoz poziti itivul vul de pri prinde ndere re al acestuia, maşina-unealtă, cinematica adecvată, scula aşchietoare şi dispozitivul de prindere al acesteia. Toate acestea formează sistemul tehnologic pentru prelucrarea prin aşchiere. Indepărtarea adaosului de prelucrare se poate face dintr-o singură trecere a sculei pe suprafaţa prelucrată, dacă nu este prea mare şi în acest caz se numeşte adaos unic. Dacă îndepărtarea se face în mai multe faze acestea se numesc treceri, iar partea îndepărtată la o trecere se numeşte strat parţial. Şi straturile parţiale sunt divizate în straturi mai mici, care se află la un moment dat în faţa sculei şi sunt îndepărtate printr-o mişcare relativă a sculei fată de semifabricat, formând aşchiile.  Aşchia nominală este stratul parţial aflat la un moment dat în faţa sculei şi urmează a fi detaşat sub formă formă de aşchie într-un ciclu cinematic cinematic al mişcării principale principale dintre sculă şi semifabricat. Suprafaţa aşchiată este suprafaţa generată pe semifabricat la îndepărtarea unei aşchii nomina nom inale le (es (este te diferi diferită, tă, de regulă regulă de supraf suprafaţa aţa genera generată) tă).. Ac Aceas easta ta este este genera generată tă prin prin deplasarea tăişului timpul mişcării relative a acestuia faţă mai de semifabricat. In figura 2.1 în sunt redate schematic noţiunile amintite sus. Se consideră o operaţie de rabotare a unei suprafeţe plane prin două treceri. In acest fel adaosul de prelucrare total este divizat în două straturi parţiale s1 şi s2 care la rândul lor  sunt divizate în aşchii nominale, q1, q2,..qn . Secţiunea aşchiei nominale este 1234 şi este  partea din adaosul de prelucrare aflată a flată în faţa sculei. Aşchia este îndepărtată prin mişcarea de translaţie a sculei în direcţia indicată şi se numeşte în acest caz mişcare de aşchiere (principală), având viteza de aşchiere, v (principală). Pentru a aduce noi straturi în faţa sculei este necesară încă o mişcare perpendiculară pe cea principală, care la rabotare este executată execu tată în tim timpul pul cursei de reve revenire nire a scul sculei ei în poziţia iniţială iniţială şi se numeşte numeşte mişcare de avans, executându-se cu viteza de avans, v f' 

 

In acest caz un ciclu cinematic al mişcării principale este format de o cursă dublă a cuţitului în mişcarea de dute-vino pe care o execută faţă de piesă.

celor maii sus 121'2' este aşchiată, suprafaţa rămasăConform rămasă după după mai ma i multe muarătate lte trecer treceri ale suprafaţa sculei sculei est este e sup supraf rafaţa aţasuprafaţa genera generată. tă. Du După pă iar înd îndepă epărta rtarea rea  primului strat parţial s1 scula revine în poziţia iniţială, se reglează grosimea stratului parţial s2 şi se aşchiază suprafaţa finală, prelucrată. Din exemplul de mai sus se observă cum adaosul adao sul a fost împărţit împărţit în str straturi aturi parţiale şi în aşchii nom nominale inale şi succesiun succesiunea ea îndepărtăr îndepărtării ii acestora. Modul de divizare al adaosului poate fi: -pe adâncimea adaosului; -pe lăţimea adaosului; -pe lungimea adaosului; -mixtă. Schema în care se prezintă modul de divizare al adaosului de prelucrare în straturi  parţiale şi în aşchii nominale, împreună cu scula aşchietoare în poziţie de lucru şi cinema cin ematic ticaa relati relativă vă între între scu sculă lă şi piesă piesă precu precum m şi succes succesiun iunea ea îndep îndepărt ărtări ăriii aşchii aşchiilor lor şi straturilor parţiale se numeşte schemă de aşchiere. Schema de aşchiere stă la baza proiectării procesului de aşchiere, al cinematicii maşinii-unelte şi a sculei. 2.2.2 Cinematica aşchierii 

Terminologia folosită la cinematica aşchierii este reglementată de STAS 6599/3-89. S-a văzut în capitolul anterior că pentru îndepărtarea adaosului de prelucrare sub formă de aşchii este necesar ca între sculă şi piesă să existe o mişcare relativă prin care tăişul sculei  produce aşchierea. Mişcarea rezultantă care produce aşchierea este compunerea vectorială a mişcărilor componente: -mişcarea de aşchiere (principală) este mişcarea prin care faţa de degajare a sculei  produce îndepărtarea unei aşchii;

 

-mişcarea de avans este mişcarea necesară pentru aducerea de noi straturi de aşchiere în faţa sculei pentru a îndepărta întregul adaos de prelucrare; această mişcare permite îndepărtarea mai multor aşchii prin repetarea ciclului cinematic al mişcării principale (rotaţii/min, curse duble/min etc.); -miş mişcar carea ea de gen genera erare, re, care care poat poatee să coin coinci cidă dă cu mişc mişcar area ea de avan avanss sau sau este este o combinaţie de mişcări de avans în aşa fel încât rezultanta lor să dea mişcarea rezultantă de generare. Aceste mişcări compuse formează mişcarea rezultantă de aşchiere. Mai avem următoarele mişcări, care nu se execută, de obicei simultan cu mişcarea principală şi cea de avans, deci nu se vor compune în mişcarea rezultantă . Aceste mişcări sunt: -mişcarea de reglare este mişcarea relativă între sculă şi piesă care stabileşte mărimea  primului strat parţial parţial îndepărtat; -miş mişcar carea ea de apr apropi opiere ere este este mişc mişcar area ea re rela lati tivă vă într întree scul sculăă şi pies piesăă care care perm permit itee apropierea sculei de intrarea în aşchie (de obicei este o mişcare rapidă); -mişcarea de compensare este o mişcare prin care se corectează poziţia sculei faţă de  piesă pentru compensarea uzurii sau deformării termice în vederea realizării preciziei dimensionale a piesei. -mişcarea de retragere este mişcarea prin care scula este readusă în poziţia de lucru  pentru reluarea unui nou ciclu de prelucrare. prelucrare. Direcţiile mişcărilor de mai sus sunt legate de traiectoria rezultantă a punctului aşchietor  în timpul prelucrării şi diferă de la un procedeu de prelucrare la altul. Vitezele cu care se execută mişcările de aşchiere sunt următoarele: -viteza rezultantă de aşchiere, ve este viteza pe direcţia mişcării rezultante la un moment dat al unui punct aşchietor (este tangentă la traiectoria descrisă de acest punct în timpul aşchierii); -viteza de aşchiere, v este viteza principală de aşchiere pe direcţia mişcării principale de aşchiere al unui punct aşchietor; -viteza de avans, vf  este viteza cu care se execută mişcarea de avans (poate fi continuă sau intermitentă, caz în care nu se compune cu mişcarea principală şi ve=v); viteza de de apropiere, reglare, vz vn -viteza esteeste viteza momentană cuapropiere; care se execută mişcarea de reglare; viteza mişcării de -viteza de compensare, va este viteza mişcării de compensare; -viteza de retragere, vr  este viteza mişcării de retragere. In figurile 2.2...2.5, [5] sunt exemplificate direcţiile mişcărilor şi vitezelor amintite pentru  principalele procedee de aşchiere şi pentru pentru rectificare.

 

Fig2.2 Direcţiile şi vi vitezele la strunjire

Fig2.3 Direcţiile şi şi vi vitezele la frezare

Componentele mişcărilor, direcţiilor şi vitezelor pentru sculele de rotaţie sunt: -componenta axială (indicele a); -componenta radială (indicele r); t). -componenta tangenţială (indicele Fig2'4 Direcţii şi viteze la frezare conică

Pentru mişcările liniare de aşchiere avem componentele: -componenta transversală (indicele T); -componenta normală (indicele N); -componenta longitudinală (indicele L ) .

 

Fig2.5 Direcţii şi viteze la burghiere

Un parametru important legat de cinematica aşchierii este unghiul direcţiei efective de aşchiere n, care se măsoară în planul de lucru (P f , conform fig.2.2...2.4, în care se găsesc atât viteza efectivă de aşchiere cât şi componentele acesteia) între viteza de aşchiere (principală) şi viteza rezultantă sau efectivă de aşchiere. Acest unghi este dat de relaţia:

unde 9 este unghiul dintre viteza de aşchiere (principală) şi viteza de avans, fig2.2. In cazul în care acest unghi este de 900 relaţia se simplifică, devenind:

Această relaţie se foloseşte la determinarea geometriei efective a sculelor.  Mişcăr  Mişcările ile de avans

Avansul se defineşte ca depla deplasarea sarea scule sculeii în raport cu piesa la un ciclu cinema cinematic tic al  mişcării de aşchiere. Acest avans poate fi măsurat în: -mm / cursă dublă, la mişcări de aşchiere liniare ; -mm/ rotaţie, la mişcări de aşchiere de rotaţie; -grade/ rotaţie, la mişcarea de avans de rotaţie a piesei sau a sculei.

 

 Avansul  se

notează cu f  (de Fig. la denumirea în limba engleză a acestuia - feed) şi se 2.6 Avansul şi adâncimea de aşchiere măsoară în planul de lucru în direcţia mişcării de avans, fig2.6.

La sculele cu mai mulţi dinţi (burghie, freze, lărgitoare etc.) apare noţiunea de avans pe dinte, f  z  , care reprezintă distanţa între două suprafeţe prelucrate de doi dinţi consecutivi. Acest avans are expresia: f z = zz,

(2.3)

unde z este numărul de dinţi ai sculei. 5

2.3 Tăişuri

Tăişul unei scule este format de intersecţia celor două feţe active ale fiecărei scule, faţa adiacentă suprafeţei aşchiate, numită faţa de aşezare şi cea adiacentă aşchiei numită fată de degajare. Conform figurii 2.7 avem: -tăişul principal, T; -tăişul secundar, T'; -tăişul activ Tact, porţiunea de tăiş angrenată la un moment dat în aşchiere, ADB, (punctul D este punctul curent considerat de pe tăiş); -tăişul secundar activ, T'act porţiunea din tăişul secundar aflată la un moment dat în aşchiere, BD. Distincţia între tăişul principal şi cel secundar se face în funcţie de modul în care acestea acest ea participă participă la ridi ridicarea carea aşch aşchiei. iei. De regulă regulă tăişul tăişul care ridică majo majoritat ritatea ea adaosului adaosului de  prelucrare sub formă de aşchie este tăişul principal. Intre cele două tăişuri există o porţiune de racordare care se poate face printr-o rază sau printr-o faţetă, caz în care aceasta se numeşte tăiş auxiliar sau de trecere.

 

Fig2.7 Tăişurile şi adâncimea de aşchiere

 Adâncimea  Adân cimea de aşchier aşchiere, e, a p este mărimea din adaosul de prelucrare ridicată la o trecere a

sculei, măsurată perpendicular pe direcţia de avans, reprezentând proiecţia tăişului activ pe un plan perpendicular pe planul de lucru. Mai apare adâncimea frontală de aşchiere, f, care reprezintă proiecţia întregului tăiş angajat (principal şi secundar) pe planul de lucru, P f , conform figurii 2.7. BIBLIOGRAFIE

1.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor . Bucureşti, Ed.Didactică şi pedagogică, 1981. 2.Şteţiu, G. Lăzărescu, I, Oprean, C. şi Şteţiu, M. Teoria şi practica sculelor aşchietoare. Sibiu, Editura universităţii , vol.I, II, III, 1994. 3.* * * STAS 6599/1-88 Noţiuni generale, sisteme de referinţă şi unghiuri. 4.* * * STAS 6599/2-88 Aşchiere şi scule aşchietoare. Relaţii de calcul pentru transformarea unghiurilor   părţii aşchietoare. aşchietoare.

5.* * * STAS 6599/2-88 Aşchiere şi scule aşchietoare. Cinematica aşchierii-terminologie 6.* * * ISO 3002/1 Definitions de base pour la coupe et rectification. Partie1: Geometrie de le partie active des outils coupants. Notions generales, sistemes de reference, angle de l'outil et angles en travail, brise-copeaux. 7.* * * ISO 3002/2 Definitions de base pour la coupe et rectification. Partie 2: geometrie de la partie active des outils coupants- formules de conversion general. 8.* * *ISO 3002/3 Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 3: Grandeurs geometriques et  cinematiques en usinage. rectification. Partie 4: Forces, energie et puissance. 9.* * * ISO 3002/4 Grandeurs de base en usinage et rectification. 10.* * * SR EN 22768-1,2 Toleranţe generale. Toleranţe pentru dimensiuni liniare şi unghiulare fără indicarea toleranţelor individuale 11.* * * SR EN 20286-1,2 Sistemul ISO de toleranţe şi ajustaje.

 

GENERAREA SUPRAFEŢELOR 

3.1. Generarea teoretică a suprafeţelor, [1,6]

Din punct de vedere la aşchierii suprafeţele suprafeţele sunt teoretice teoretice (geometr (geometrice) ice) şi suprafeţe reale sau prelucrate. Intre cele două categorii există diferenţe mari atât din punct de vedere al re reali alizăr zării ii lo lorr cât şi a modu modului lui de apreci apreciere ere.. Supra Suprafeţ feţele ele teoret teoretice ice sunt sunt nişte nişte pânze pânze adimensi adim ensionale onale care împart împart spaţiul în dou douăă zone nefiind nefiind caracteriza caracterizate te decât decât de forma lor şi nefiind afectate de o anumită precizie. Suprafeţele geometrice se pot genera din punct de vedere teoretic folosind un sistem de axe triortogonal în care forma suprafeţei este dată de ecuaţia care descrie matematic acea suprafaţă, S: S(X, Y, Z) = 0 sau Z = f(X,Y) (3.1) Dacă coordonatele punctului curent de pe suprafaţa dată sunt funcţii continue de alţi  parametrii u şi v sau r  şi 9 ecuaţiile (1) devin ecuaţiile parametrice ale suprafeţei având forma: S(X,Y, Z) = 0 unde X = f 1(u,v) = f 1(r,^); Y = f 2(u,v) = f 2(r,^) .... (3.2) Din punct de vedere al generării teoretice suprafaţa este generată dacă un punct având coordonatele X, Y, Z satisface ecuaţiile date ale suprafeţei, Principalele moduri de generare teoretică sunt: a. Deplasarea  Deplasarea unui punct în spaţiu spaţiu cu condiţia satisfacerii ecuaţiilor  (1,2);  b. Deplasarea  Deplasarea în spaţiu a unui unui corp, suprafaţa generată fiind înfăşurătoarea poziţiilor  succesive ale acestuia; c. Intersecţia  Intersecţia a două corpuri; d. Deplasarea  Deplasarea în spaţiu a unei unei curbe. Din punct de vedere al generării pe maşini-unelte prezintă interes punctele a,  pentru maşini-unelte cu comandă numerică, b, în cazul frezării sau rectificării când tăişurile sculei sunt dispuse pe corpul de rotaţie al acestor scule şi în special punctul d. la care curba ce se deplasează în spaţiu este chiar tăişul sculei. Potrivit acestui tip de generare suprafaţa teoretică poate fi generată prin deplasarea în spaţiu a unei curbe, care-şi schimbă sau nu forma, după o anumită lege. Curba care se deplasează în spaţiu se numeşte generatoare, G, iar traiectoria descrisă de un  punct al acestei curbe în timpul timpul deplasării se numeşte directoare, D, conform figurii 3.1.

 

18

GENERAREA SUPRAFEŢELOR  Fig.3.1 Generatoarea şi directoarea

In acest fel suprafaţa S, care se generează se obţine prin deplasarea curbei G pe curba D, iar  această mişcare se numeşte mişcarea de generare. In caz general cele două curbe sunt spaţiale, dar datorită faptului că suprafeţele tehnice sunt de cele mai multe ori suprafeţe simple sau combinaţii ale acestora, cele două curbe sunt curbe plane. Planele corespunzătoare celor două curbe sunt: >Planul generatoarei , r; >Planul directoarei, A. Planul r, al generatoarei face în marea majoritate a cazurilor un unghi drept cu planul directoarei, A iar intersecţia între cele două plane g-g face unghiul 0 cu tangenta T D la directoare în punctul curent M ce aparţine atât generatoarei cât şi directoarei. In acest caz generarea suprafeţei se face prin deplasarea planului r pe planul A în aşa fel încât acestea să rămâ ră mână nă perp perpen endi dicu cula lare re,, iar iar punc punctu tull M de pe gene genera rato toar aree să se depl deplas asez ezee în lung lungul ul directoarei. Unghiul 0 poate să fie constant sau nu în timpul deplasării. Dacă acesta este constant mărimea lui poate să fie oricare, dar de obicei şi acesta este de 90 0, ceea ce înseamnă că g-g coincide cu normala în M la curba directoare. In acest caz mărimea, sensul şi variaţia vitezei de deplasare a planului generatoarei nu influenţează forma suprafeţei generate. Dacă unghiu ung hiull 0depinde nu es este tedeconsta con stant ntdeînvariaţie tim timpul pul adeplas dep lasări ăriiiunghi gen genera eratoa , atu atunci ncivitezei for forma mamişcării sup supraf rafeţei eţei generate legea acestui şitoarei a rei, variaţiei de generare. In anum anumit itee ca cazu zuri ri fo form rmaa cu curb rbei ei gene genera rato toar aree nu este este cons consta tant ntăă şi atun atunci ci form formaa suprafeţei generate depinde de legea de variaţie a acestei curbe în planul generatoarei. Acest caz se întâlneşte la prelucrarea suprafeţelor complexe. Există şi cazuri când suprafeţele nu pot fi generate prin modul redat mai sus, cum sunt suprafeţele elicoidale ale melcilor sau flancurile evolventice ale dinţilor de la roţile dinţate conice cu dantură curbilinie, suprafeţele de detalonare etc. In aceste cazuri curba directoare se poate exprima analitic faţă de un sistem

 

de referinţă triortogonal (triedrul Frenet) format din planele caracteristice ale curbelor  spaţiale: >Planul osculator, Po; >Planul tangent, PT; >palnul normal, P N. Generatoarea se  plasează în planul normal, normal, fig.3.2 . Fig.3.2 Planele caracteristice ale unei curbe, [6]

In acest caz triedrul se planului deplasează de-a este lungul iar curba G va da tangent naştere suprafeţei dorite. Rolul normal cel directoarei, al generatoarei, iar al planului cel al directoarei. Binormala celor două curbe corespunde dreptei g-g de intersecţie a celor două plane. Pentru realizarea unei curbe C, care poate fi generatoare sau directoare, într-un  plan Oxy, fig.3.3.a, aceasta poate fi generată prin mişcarea unui punct K (numit şi punct caracteristic) cu o viteză vk  în aşa fel încât să descrie curba dată. Pe o maşină-unealtă această curbă poate fi realizată prin deplasarea simultană a punctului K în lungul celor  două axe cu vitezele vx şi vy în aşa fel încât între cele două viteze să rămână raportul:

relaţie care depinde în exclusivitate de forma curbei C şi nu de viteza punctului K. Acest lucru este important pentru realizarea mişcării pe o maşină-unealtă deoarece una din vitezele parţiale, de exemplu cea pe direcţia X poate să fie constantă şi egală cu viteza de avans, iar cealaltă variabilă conform relaţiei (3.3) având în vedere că viteza v k  rămâne tot timpul tangentă la traiectorie. Pentru ilustrare se consideră generarea unei suprafeţe conice, fig.3.b. Dacă se lucrează în coordonate polare, aceeaşi traiectorie C poate fi generată cinematic prin compunerea mişcării de rotaţie având viteza unghiulară cu cea de translaţie radială cu viteza vR .

 

Intre care se păstrează relaţia:

unde pk  este raza momentană a punctului K; a, unghiul dintre viteza vk  şi viteza normală v  N. Si în acest caz una din componentele vitezei vk  po poate ate avea avea val valoar oaree const constant antăă şi se asimilează cu viteza de avans. Acest caz este ilustrat în figura 3.4, a,b când se prelucrează prin detalonare spatele dintelui unei freze profilate, profilate, curba fiind o spir spirală ală arhimedi arhimedică. că. Din cele două două exemple exemple de gene generare rare teoretică rezultă că, maşina-unealtă trebuie să realizeze simultan cele două mişcări pentru realizarea generatoarei şi a directoarei. Cele două curbe vor rezulta ca traiectorii ale mişcărilor de generare. Fig.3.4 Realizarea cinematică a unei curbe în coordonate polare

3.2.Generarea suprafeţelor reale, [1,6,7]

Spre deosebire de suprafeţele teoretice, suprafeţele reale, care au dimensiuni şi sunt afectate de anumite imprecizii rezultate din specificul procesului de aşchiere se realizează similar numai din punct de vedere al formei lor cu cele teoretice. Cunoscând faptul că  procesul de aşchiere se produce prin existenţa unei mişcări relative între tăişul sculei şi semifabricat, iar scula are o anumită formă geometrică pentru realizarea generatoarei va trebui ca mişcarea secundară, de avans a sculei să devină mişcarea de generare. Deplasând

 

vârful sculei de-a lungul curbei generatoare se poate observa că datorită formei geometrice reale a vârfului sculei generatoarea, G rezultă ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive pe care le ocupă o porţiune abc din tăişul sculei la deplasarea acesteia cu viteza de generare, figura 3.5. Fig.3.5 Generatoarea şi directoarea elementară

Porţiunea din tăiş care generează suprafaţa reală se numeşte generatoare elementară, G E, [1] şi forma ei nu influenţează forma generatoarei ci numai precizia acesteia. Dacă curba direct dir ectoar oaree rezult rezultăă ca traiec traiector toria ia înf înfăşur ăşurătoa ătoare re a curbel curbelor or des descri crise se de vârful vârful sculei sculei în mişcarea mişc area principal principalăă (frezare, (frezare, rectificar rectificare), e), porţiunea porţiunea de curbă activă descrisă de un dinte în aşchiere se numeşte directoare elementară, DE şi forma ei nu influenţează forma directoarei ci numai rugozitatea suprafeţei. In acest caz directoarea elementară este o porţiune dintr-o curbă cinematică realizată de elementul aşchietor. Considerând un cuţit simplu care trebuie să realizeze o suprafaţă rezultă că acesta trebuie să execute: >o mişcare a elementului generator GE de-a lungul generatoarei G cu o viteză vg după anumite legi; >simultan o deplasare a elementului generator G E după curba directoare, cu viteza vd.

 

22

GENERAREA SUPRAFEŢELOR 

Legile de mişcare ale elementului generator pe cele două curbe G şi D dau modurile  practice de realizare prin aşchiere a suprafeţelor reale. 3.3. Realizarea curbei generatoare

Pentru realizarea practică a curbei generatoare avem următoarele moduri practice: >Generatoarea materializată; >Generatoarea cinematică; >Generatoarea programată. 3.3.1 Generatoarea materializată.

Metoda de realizare a generatoarei materializate se mai numeşte şi generarea prin copiere a unei suprafeţe. In acest caz generatoarea elementară dispare şi tăişul profilat al sculei devine generatoarea G, care se copiază pe semifabricat realizând forma cerută a suprafeţei prelucrate. Există trei cazuri distincte de realizare a generatoarei materializate în funcţie de geometria sculei şi de direcţia mişcării de avans a sculei faţa de piesă, figura 3.6. Fig. 3.6 Generatoarea materializată

a.generatoarea G este identică cu muchia aşchietoare a sculei deoarece unghiul de degajare al sculei,  Y este egal cu zero. In acest caz faţa de degajare a sculei este în  planul r al generatoarei şi punctele curbei se generează în acest plan de unde rezultă identitatea formei tăişului cu cea a curbei generatoare;  b.generatoarea G se află în planul r, care nu coincide cu planul feţei de degajare în care se află tşul sculei Intre ele fiind unghiul de degajare diferit de zero. In acest caz forma tăişului rezultă ca proiecţie circulară a generatoarei pe planul feţei de degajare; c. generatoarea G nu este în planul feţei de degajare şi unghiul de degajare este diferit de zero, iar mişcarea de avans nu mai este radială ci tangenţială. In acest caz forma tăişului rezultă în urma unei proiecţii ortogonale din planul r în planul feţei de degajare. Acest gen de prelucrare prin aşchiere este limitat numai la anumite suprafeţe deoarece odată cu creşterea lăţimii profilului piesei apar complicaţii în realizarea sculei. Lăţimea mare a tăişului duce şi la apariţia unor forţe mari de aşchiere şi la apariţia vibraţiilor. Precizia realizată prin această metodă depinde de precizia de realizare a sculei şi de

 

23

GENERAREA SUPRAFEŢELOR 

asemenea pe măsură ce scula se uzează precizia formei realizate se deteriorează. 3.3.2 Generatoarea cinematică

Acest tip de realizare a generatoarei poate fi de două feluri: parcurgerea curbei generatoare de către un punct (de obicei vârful sculei) sau înfăşurătoarea unor poziţii succesive ocupate de o curbă cinematică. a.Generatoarea ca traiectorie a unui punct. In figura 3.7 este prezentată această metodă  prin exemplificarea pe o operaţie de strunjire longitudinală. Deoarece suprafaţa este de obicei maigeneratoarea mare decât lăţimea admisă pentru realizarea generatoarei în acest caz G este realizată prin parcurgerea de către unmaterializate punct M, care reprezintă vârful sculei, cu o anumită viteză, care este chiar viteza de avans, v f . Se poate observa obse rva că dato datorită rită formei reale reale a vârfului vârfului sculei generatoarea generatoarea apare ca înfăşurăt înfăşurătoare oare a  poziţiilor succesive ocupate de generatoarea elementară GE , care este decalată de la o  poziţie la alta cu valoarea avansului f. In funcţie de forma geometrică a generatoarei elementare şi de mărimea avansului, rugozitatea geometrică a suprafeţei generate este mai mare sau mai mică.  b. generatoarea  generatoarea ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ocupate de o curbă cinematică. Generatoarea apare ca înfăşurătoare a poziţiilor ocupate de curba C (conjugata curbei generatoare), tangentă în punctele K i , K 2 ...K n, pentru poziţiile C1, C2, ...Cn, conform figurii 3.8. La acest tip de generatoare curba G poate avea diferite forme, care depind de legea de mişcare a curbei C. Dacă se impune o anumită lege de mişcare, anume un  punct Q al curbei C să se deplaseze pe o traiectorie b , numită bază, cu o viteză tangenţială vq şi o viteză unghiulară roq, atunci curba G este bine definită şi se numeşte curba conjugată a lui C. In practică problema se pune spre determinarea curbei conjugate C, pornind de la generatoarea dată, G. Soluţia nu este unică numai dacă se impun anumite restricţii în ceea ce priveşte forma curbei b, adică a bazei precum şi a legii de mişcare. De obicei această curbă se ia rectilinie sau circulară (fig.3.8) pentru o mai uşoară realizare practică. Pe traiectoria curbei b se ia centrul unui cerc (rulantă) de rază R R , care se deplasează cu o viteză vR  şi se roteşte cu viteza unghiulară roR .

 

24

GENERAREA SUPRAFEŢELOR 

 

Fig.3.7 Generatoarea cinematică

Condiţia restrictivă impusă este ca rulanta să se rostogolească fără alunecare pe dreapta B num nu mit ităă bază. bază. Di Dinn aces acestt moti motivv aces acestt tip tip de gene genera rare re se ma maii nu nume meşt ştee şi gene genera rare re prin prin rostogolire. In termeni matematici condiţia de rulare fără alunecare este dată de relaţia:  

Dacă centrul rulantei se deplasează pe un cerc aceeaşi condiţie devine:

 

unde R  b şi roB sunt raza şi respectiv viteza unghiulară a bazei. Ca şi la generatoarea materializată, curba C este materializată de muchia aşchietoare a sculei, dar în acest caz ea se deplasează pe bază respectând relaţiile (3.5) şi (3.6) şi nu este de aceeaşi formă cu generatoarea ci este conjugata acesteia. Din punct de vedere al procesului de aşchiere această variantă este mai avantajoasă deoarece muchia aşchietoare ia contact cu piesa în mod progresiv şi numai pe anumite porţiuni. Pentru ilustrarea procedeului este redată în figura 3.8 strunjirea unui arbore profilat prin metoda rulării. Altee exemple Alt exemple de prelucrare prelucrare cu generatoare generatoare obţinută obţinută prin metoda metoda aceasta aceasta sunt metodele metodele de danturare cu ajutorul cuţitului pieptene, frezei melc modul şi a cuţitului roată unde curba conjugată a evolventei poate fi cremaliera de referinţă sau tot o evolventă.

(3.5)

(3.6)

 

26

GENERAREA SUPRAFEŢELOR  Fig.3.8 Metoda rulării la strujire

3.3.3 Generatoarea programată

Acest tip de generatoare se foloseşte atunci când se realizează suprafeţe complicate, care nu se pot obţine prin metoda generatoarei materializate datorită mărimii sau complexităţii lor. In acest caz generatoarea suprafeţei de obţinut este materializată  pe un şablon sau port-program sub diferite forme: şablon mecanic la o anumită scară, desen care este urmărit cu un sistem optic sau chiar un program de calculator. Disp Di spoz ozit itiv ivele ele me meca cani nice ce,, hidr hidrau auli lice ce sau sau elec electr trice ice care care urmă urmăre resc sc aces acestt şabl şablon on formează lanţurile cinematice de copiere. Metoda este ilustrată în figura 3.9. Compon Com entele ele viteze vitezeii şi rezult rezuna ultant ante de poate genera generare trebui buiee să fiind asigur asigure e tan tangen genţa ţa acesteia cu ponent curba generatoare dine ele sărefietre constantă chiar viteza de avans. Fig. 3.9 Generatoarea programată

3.4. Realizarea directoarei

Traiectoria curbei directoare se poate realiza prin următoarele metode: >directoarea cinematică; >directoarea programată; >directoarea materializată. 3.4.1. Directoarea cinematică

Se poate obţine ca: traiectoria unui punct, ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ale unei curbe cinematice, prin transpunere prin rulare.

 

a. directoarea cinematică obţi obţinută nută ca traiector traiectorie ie a unui punct este ilus ilustrată trată prin obţinerea unui filet în figura 3.10. In acest caz directoarea este o elice având pasul egal cu pasul filetului şi se obţine combinând mişcarea de rotaţie cu cea de translaţie axială. Prin combinarea acestor mişcări, generatoarea, care în acest caz este materializată (fi (fiind ind în funcţi funcţiee de tipul tipul filetu filetului lui)) se dep deplas laseaz eazăă în lungu lungull dir direct ectoar oarei ei cinem cinemati atice ce obţinute respectând restricţia: ^ = tgp, (3.7) vT unde vA este viteza de deplasare axială (viteza de avans); vT, viteza tangenţială ce rezultă din rotaţia piesei; (3, unghiul de înclinare al filetului.

Fig.3.10 Directoarea cinematică

 b. directoarea cinematică înfăşurătoare a poziţiilor unei curbe cinematice este specifică speci fică operaţiilor operaţiilor de frezare frezare sau rectific rectificare are şi este ilustrată ilustrată în figura figura 3.1 3.11. 1. Se poate observa că în acest caz avem de-a face cu directoarea elementară DE. In acest caz avansul dintre două poziţii succesive ale D E se numeşte avans director. Ca şi în cazul generatoarei elementare forma directoarei elementare nu are nici o legătură cu forma directoarei finale. Fig.3.11 Directoarea ca înfăşurătoare

se obţine transpunând o di dire rect ctoa oare re au auxi xili liar arăă D' mai simp simplă lă pr prin in meto metoda da rulă rulări riii pe un cili cilind ndru ru sau sau con con respectând restricţia impusă de relaţia (3.6) de rostogolire fără alunecare a cilindrului  pe suprafaţa plană, figura 3.12. Astfel, în planul directoarei auxiliare D' notat cu A' se a.Directoarea cinematică prin transpunere prin rulare

generează cinematic dreaptă şiD, aceasta se de transpune prin rulare pe un cilindru obţinându-se în final oo directoare spaţială formă elicoidală. Astfel punctul M' care descrie directoarea ajutătoare are o viteză liniară v M, a cărei mărime nu este

 

28

GENERAREA SUPRAFEŢELOR 

condiţionată de nici un element geometric sau cinematic al elicei. Singurul parametru care influenţează elicea este unghiul P din planul A'. Această metodă este folosită la  prelucrarea danturii cilindrice elicoidale pe maşini de mortezat cu cuţit roată şi pe unele maşini de danturat cu freză melc. Fig.3.12 Directoarea cinematică prin transpunere

Se realizează prin şabloane sau modele sau prin  programe de calculator. Dacă se lucrează cu un şablon, ca în figura 3.13 trebuie avut în vedere ca forma şablonului să ţină cont de diferenţa între raza sculei şi raza  palpatorului, care sunt de obicei egale. Dacă generatoarea nu poate fi materializată din motive constructive sau datorită faptului că îşi modifică forma în timpul generării se apelează la programarea pe calculator a generării suprafeţelor respective. b.Directoarea programată.

 

Fig.3.13 Directoarea programată

Ca şi în cazul generatoarei materializate există şi directoare materializată. Astfel de scule au de obicei şi directoare şi generatoarea materializate pe sculă. Acesta este cazul tarodului sau a filierei care au materializată directoarea sub forma elicei filetului, iar generatoarea sub forma spirelor filetului. c.Directoarea materializată.

3.5. Exemple de generare a suprafeţelor, [1]

In acest paragraf se prezintă unele din cele mai folosite curbe tehnice folosite în con constr strucţ ucţia ianecesare de maşini mala şini. . Fo Folos losind indacestor ecuaţi ecuaţiile ile ma matem temati atice ce ale traiec traiector toriei iei se determ determină ină mişcările executarea curbe. 3.5.1 Elicea cilindrică,( fig.3.14) este o curbă folosită pentru executarea filetelor, da dant ntur uril ilor or ci cili lind ndri rice ce cu dinţ dinţii încl înclin inaţ aţii sau sau supr supraf afeţe eţele le de aşez aşezar aree ale ale un unor or scul sculee aşchietoare. Ecuaţiile elicei cilindrice sunt: Fig.3.14 Elicea cilindrică

-în coordonate carteziene:

(3.8)

-în coordonate cilindrice: (3.10) (3.9

)

 

unde ce = pe/2n este parametrul elicei cu pasul pe; unghiul de rotaţie curent. Corespunzător cu aceste ecuaţii se pot determina vitezele necesare generării, care vor fi: -în coordonate carteziene:

(3.10)

 

(3.11)

în coordonate cilindrice: unde ro = 2n-n este viteza unghiulară în funcţie de turaţia n. v T = R • ro Ţi Ţinâ nând nd cont cont de cilindrice, care se  poate observa că sunt mai 5

?

re rela laţi ţiaa de mai mai sus, sus, vite viteze zele le în coor coordo dona nate te

~

'

potrivite pentru cazul elicei

cilindrice devin: (3.12) Intre Int re cel celee două două vitez vitezee

există există restri restricţi cţia: a: (3.13)

în care P este unghiul de înclinare al elicei. 3.5.2 Elicea conică,(Fig.3.15) este o curbă spaţială folosită la generarea unor 

suprafeţe elicoidale conice şi se mai numeşte şi elice-spirală. Ea este caracterizată prin doi parametrii: pe, pasul elicei şi ps, pasul spiralei. Ecuaţiile parametrice ale elicei conice, folosind parametrul $ sunt: - în coordonate carteziene: (3.14) Fig.3.15 Elicea conică

Valoarea razei elicei: R = R(O) = Rp - c s(O - Op), în care c s = ps /2n este constanta spiralei cu pasul ps (dacă pasul este constant spirala este arhimedică).

 

Parametrii x p, R  p şi sunt coordonatele punctului de pornire al elicei conice. Dacă se consideră că aceste valori sunt egale cu zero ecuaţiile (3.16) devin: (3.15) - în coordonate cilindrice:  

(3.16) Folosind ecuaţiile traiectoriei se pot determina valorile vitezelor pentru executarea elicei conice, care vor avea valorile: - în coordonate carteziene: (3.17) - în coordonate cilindrice: (3.18) Rezult Rezu ltăă că el elic icea ea coni conică că poat poatee fi gener generat atăă cu ajut ajutor orul ul a trei trei vite vi teze ze recti ectili lini niii avân avândd valo valori rile le date ate de relaţ elaţii iile le (3.1 (3.17) 7) sau sau  prin combinarea vitezei unghiulare unghiulare cu o viteză radială vR  şi una axială, vx. Comparând cele două variante rezultă că folosirea coordonatelor cilindrice este mai simplă, ceea ce duce şi la o cinematică mai simplă a maşinii-unelte. Deoarece se impun anumite relaţii pentru a obţine elicea conică rezultă între vitezele corespunzătoare următoarele relaţii: (3.19) Aceste restricţii sunt impuse şi se realizează prin mecanismele lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte sau prin programul de calculator în cazul comenzilor numerice. 3.5.3 Spirala arhimedică, (fig (fig.3.1 .3.16) 6) este o curbă curbă plană plană folosită folosită la execu execuţia ţia unor 

came cu profil spirală sau la detalonarea unor scule aşchietoare. Parametrul care caracterizează această curbă este pasul spiralei p Ecuaţiile pot fi deduse din relaţiile (3.17) şi (3.18) considerând că pasul elicei  p =0. s.

e

 

Rezultă: Fig.3.16 Spirala arhimedică

(3.20)

ceea ce înseamnă că pentru generarea unei spirale arhimedice sunt necesare două mişcări: una de rotaţie cu viteza unghiulară ro şi una de translaţie radială cu viteza v R  = - cs • ro. Raportul care trebuie păstrat în acest caz este: (3.21) BIBLIOGRAFIE

1.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1966. 2.Botez, E. Cinematica maşinilor unelte. Bucureşti ,Editura Tehnică, 1962. Bazele ele aşchie aşchierii rii şi 3.Deac 3.D eacu,L u,L.,., Ker Kereke ekes, s, L., Jul Julean, ean, D. şi Cărean, Cărean, M. Baz  generării suprafeţelor. suprafeţelor. ClujNapoca, Universitatea tehnică,1992. Bazele le te teor oret etic icee al alee prel preluc ucră rări rilo lorr pe maşi maşini ni unel unelte te.. 4.Duca 4.D uca,, Z., Baze Bucureşti, Bucur eşti, Editur Edituraa Didac Didactică tică si pedag pedagogică ogică,, 1969. Kinematiceskie eskie sviazi v metallorejuşcik stankah. Maşghiz, 1960. 5.Fedotenok, A. A. Kinematic 6.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor . Bucureşti, Editura Didactică şi pedagogică, 1981. 7.Sasu, I., Contribuţii asupra elaborării teoriei generale a sculelor profilate, în vederea îmbunătăţi îmbunătăţirii rii  proiectării acestora. acestora. Teză de doctorat. doctorat. Institutul Politehnic, Cluj-Napoca, 1982.

 

LANŢURI CINEMATICE   M 

4.1 Definirea şi clasificarea lanţurilor cinematice, [1]

Realizare Realiz areaa oricăr oricărui ui proce procedeu deu de prelu prelucrar craree pri prinn aşc aşchie hiere re şi prin prin urmar urmaree funcţi fun cţiona onarea rea mşini mşinilor lor-une -unelte lte,, im impli plică că ob oblig ligato atoriu riu rea realiz lizare areaa sim simul ultan tanăă a două două  procese interdependente: procesul de ge nerare a suprafeţelor şi procesul de aşchiere. aşchi ere. În plus acestea acestea două fără de care prelucrarea prelucrarea prin aşchie aşchiere re nu poate avea loc, din motive de productivitate, de protecţie ş.a. pentru funcţionarea maşinilorunelte mai suntasigurării necesaresuprafeţelor, şi efectuareadar unor procese suplimentare (auxiliare) ce nu sunt necesare permit utilizarea şi manevrarea completă şi sigură a acesteia. Din cele prezentate până acum privind generarea suprafeţelor (vezi capitolul 3) a rezultat că acest proces se realizează prin deplasarea curbei generatoare în lungul curbei directoare, deplasare ce se face printr-o mişcare relativă între ele. În cazul general, fiecare dintre cele două curbe sunt traiectorii cinematice care au luat naştere pe cale cinematică din combinarea unor mişcări simple (de rotaţie sau rectilinii) furnizate de mecanismele simple (cuple cinematice de ordinul întâi) fuslagăr şi sanie-ghidaj, vitezele lor fiind coordonate (legate) între ele în vederea realizării traiectoriilor dorite. Realizarea tehnică a acestor condiţii, impuse vitezelor  mişcărilor de generare, determină utilizarea unor mecanisme a căror funcţiune să satisfacă mărimea, direcţia şi legăturile parametrilor acestor mişcări. Cele două traiectorii, ale generatoarei şi directoarei precum şi suprafeţele ge gene nera rate te su sunt nt id iden enti tice ce ca form formă, ă, ele ele dete determ rmin inîn îndu du-se -se,, du după pă scop scopul ul şi rolu rolull funcţional, prin dimensiunile, poziţiile relative şi calitatea faţă de caracteristicile teoretice ale lor. Aceste funcţiuni impun existenţa în structra maşinii-unelte a unei categorii de mecanisme cu ajutorul cărora obţinerea traiectoriilor să se facă în condiţiil cond iţiilee reglării reglării parametrilo parametrilorr mişcărilo mişcărilorr func funcţie ţie de parametr parametrii ii dim dimensio ensionali nali ai acestora. Procesul de aşchiere, cel de-al doilea proces necesar generării suprafeţelor   pe maşini-unelte şi care ve fi discutat pe larg mai târziu, din motive tehnicoec econ onom omic icee de prod produc ucti tivi vita tate te,, de cost cost,, de cali calita tate te a supr supraf afeţ eţei ei,, de chel cheltu tuie ieli li energetic energe ticee şi de mater materii ii prime prime,, impun impunee car caract acteri eristi sticil cilor or mişcăr mişcărilo ilorr de genera generare re

 

anumite mărimi, cerinţe realizate de anumite mecanisme ale mişcării-unelte. După cum s-a mai spus, în afara mişcărilor necesare procesului de generare şi necesare procesului de aşchiere, maşina-unealtă dispune şi de

 

mecanism mecan ismee necesa necesare re unor unor funcţi funcţiuni uni aux auxili iliare are cel celor or do două uă proces procese, e, funcţi funcţiun unii nel nelega egate te direct de procesul de generare sau aşchiere, dar a căror prezenţă uşurează manevrarea şi îmbunătăţeşte calitatea şi productivitatea prelucrării. Asemenea mecanisme îndeplinesc diferite funcţiuni cum sunt: cele de deservire (schimbarea turaţiilor, alimentarea cu piese sau scule, prindere sau desprindere a piesei, etc.), sau cele de măsurarea şi control,  precum şi cele de protecţie a operatorului uman şi a maşinii. Aceste mecanisme cu funcţiuni auxiliare determină gradul de automatizare al maşinii-unelte. Se remarcă că indiferent de rolul de îndeplit (de generare, proces de aşchiere,  procese auxiliare) o maşină-unealtă este formată din mecanisme legate între ele în vederea realizării unui anumit scop, cu o destinaţie bine determinată. Ţinînd seama de aceste ace stea, a, se poate poate defini defini lanţu unei maşin maşini-u i-unel nelte te ca fiind fiind totalitatea lanţull cinem cinematic atic al unei mecanismelor care concură la realizarea unei anumite funcţii a ei.

Ţinîn Ţinîndd seama seama că mecan mecanism ismele ele maşin maşinii-u ii-unel nelte, te, în vedere vedereaa realiz realizări ăriii sco scopul pului ui  propus, operează cu mărimi de naturi diferite sau identice şi le transmit mai departe, lanţul cinematic mai poate fi definit ca reprezentînd: > totalitatea mecanismelor care contribuie la primirea, transformarea şi transmiterea unei mărimi şi livrarea acesteia unui organ de execuţie.

Prima definiţie priveşte lanţul cinematic ca un ansamblu de mecanisme legate între ele cu rolul de a efectua unul din scopurile impuse de cele trei feluri de procese enumerate mai sus: generare, aşchire şi auxiliare. Cea de-a doua definiţie stabileşte modul în care se realizează scopul final, ansamblul de mecanisme operând cu mărimi de diverse naturi în vederea obţinerii scopului porpus. În amjoritatea cazurilor mărimea cu care operează mecanismele este de natură mecanică (o mişcare), dar în general aceasta poate fi de de naturi diferite, atât la intrarea cât şi la ieşirea din mecanism. Toate mecanismele componente ale unei maşini-unelte şi care formează lanţurile cinematice ale ei, deoarece în final trebuie să realizeze cinematic suprafaţa de generat, determină cinematica maşinii-unelte. Reprezentarea schematică a tuturor mecanismelor care formează cinematica unei maşini-unelte foloseşte simbolurile cuprinse în tabelul 4.1, [5]. Toate mecanismele care formează un lanţ cinematic constituie ceea ce se cheamă structura lanţului cinematic şi extins la maşină-unealtă, structura maşinii-unelte. Punctul în care lanţul cinematic primeşte mărimea fizică se numeşte capăt de intrare, iar cel în care îl furnizează organului de execuţie se numeşte capăt se ieşire. Repr Re prez ezen enta tare reaa sche schem matic aticăă a cine cinema mati tici ciii maşin aşinii ii-u -une nelt ltee folo folosi sind nd pent pentru ru mecanismele reale simbolurile grafice (vezi tab.4.1) determină schema cinematică a maşinii-unelte, iar reprezentarea acesteia pe structuri mai 5

?

 

corespunzătoare rolurilor funcţionale, folosind simboluri grafice, fără a intra în detaliile componenţei lanţurilor cinematice, determină schema cinematică structurală a maşiniiunelte. Tabelul 4.1, [5]

Prin Prin urmare urmare,, cinem cinemati atica ca unei unei ma maşin şini-u i-unel nelte te cupri cuprinde nde mai mai mu multe lte lan lanţur ţurii cina ci nama mati tice ce,, le lega gate te sau sau nele nelega gate te într întree ele, ele, avân avândd scop scopul ul im impu puss de real realiz izar area ea  proceselor de generare a suprafeţelor, de aşchiere sau auxiliare. auxiliare. Lanţur Lan ţurile ile cinema cinematic ticee ale ma maşin şiniiii-une unelte lte sunt sunt clasif clasifica icate te du după pă ma maii multe multe criterii, ditre acestea cele mai importante sunt: după scop, după modul de acţionare, după natura lor şi după interacţiunea dintre ele. 4.1.1 Clasificarea lanţurilor cinematice după scop

Este cea mai importantă şi utilizată formă de clasificare şi are drept criteriu efectul acţiun acţ iuniil iilor or şi deter determin minăă poz poziţi iţiaa ace acesto stora ra faţ faţăă de scopul scopul impus impus de porce porcesele sele de gener generare are,, de aşchie aşchiere re sau auxili auxiliare are.. Du După pă acest acest criter criteriu iu lan lanţur ţurile ile cin cinem emati atice ce se împart în două mari grupe: lanţuri cinematice generatoare şi lanţuri cinematice auxiliare. 5

 

LANŢURI CINEMATICE

38

repre reprezin zintă tă tot totali alitat tatea ea lanţur lanţurilo ilor  r  cinematice, ale unei maşini-unelte care asigură primirea unei mărimi, transmiteterea şi tra transf nsform ormare areaa ei într-o într-o mişca mişcare re nec necesa esară ră obţ obţine inerii rii for forme meii şi dim dimens ensiun iunilo ilor  r  traiectoriilor generatoare şi dierctoare, precum şi a vitezelor mişcărilor pe aceste traiectorii, impuse de cinematica procesului de generare şi a procesului de aşchiere. După natura şi complexitatea traiectoriei realizate şi acestea se împart în două categorii distincte: -lanţuri cinematice generatoare tehnologice (sau simple); -lanţuri cinematice generatoare complexe.  Lanţurile  Lanţu rile cinem cinematice atice gener generatoar atoaree tehn tehnologi ologice ce, pe scurt lanţuri cinematice tehnologice, asigură asig ură la capătul capătul de ieşire ieşire mişcarea mişcarea principală, principală, caracterizată caracterizată prin viteza principal principalăă v, şi mişcările de avans, caracterizate prin avansul f  V  f  sau a p , care sunt chiar parametrii tehnologici ai operaţiei respective Core Co resp spun unză zăto torr aces acesto torr fu func ncţi ţiun uni, i, din din cate catego gori riaa lanţ lanţur uril ilor or cine cinema mati tice ce tehnologice fac parte: -lanţul cinematic principal, care asigură viteza principală de aşchiere v pe traiectoria directoare sa pe o componentă a acesteia; -lanţul cinematic de avans care asigură repoziţionarea generatoarei elementare GE sau a directoarei elementare DE pe traiectoriile generatoare respectiv directoare cu mărimile  f, u sau a p. Cine Cinema mati tica ca maşi maşini nii-u i-une nelt lte, e, core coresp spun unzăt zător or exis existe tenţ nţei ei nu numa maii a un unei ei mi mişc şcăr ării  principale şi a mai multor mişcări de avans, cuprinde un singur lanţ cinematic principal şi mai multe lanţuri cinematice de avans. Lanţurile cinematice generatoare tehnologice se mai numesc şi simple, deoarece mişcările realizate la capătul de ieşire al acestora sunt efectuate pe traiectorii simple circulare sau rectilinii. Un exemplu de lanţ cinematic principal este arătat schematic (folosind simbolurile grafic gra ficee din din tabelu tabelull 4.1 4.1)) în figura figura 4.1. 4.1. Pr Primu imull exe exemp mplu lu (fig (fig 4.1, 4.1, a) repr reprezintă ezintă lanţu lanţull cinematic principal al unei maşini-unelte la care mişcarea principală este de rotaţie, al doilea exemplu (fig. 4.1, b) se referă la o maşină- unealtă la care mişcarea principală este rect re ctil ilin inie ie,, tr tran ansfo sform rmar area ea de ro rota taţi ţiee fă făcî cînd ndu-s u-see prin prin inte interm rmed ediu iull meca mecani nism smul ului ui de transformare a naturii mişcării simbolizat prin TR. a) La Lanţ nţur uril ilee ci cine nema mati tice ce ge gene nera rato toar aree

 

Fig.4.1 Scheme ale lanţurilor cinematice

În figura 4.2 este reprezentat schematic lanţul cinematic de avans al une maşiniunel un elte te la care care acea aceast staa se real realiz izea ează ză pe o trai traiec ecto tori riee rect rectil ilin inie ie,, folo folosi sim m pent pentru ru transformare mecanismul TR ca şi în exemplul de mai sus. Fig.4.2 Lanţ cinematic de avans

 Lanţurile  Lanţu rile cinem cinematice atice gener generatoar atoaree comp complexe, lexe, în opoziţie cu cele simple, asigură

realizarea unor mişcări necesare generării suprafeţelor pe traiectorii complexe, plane sau spaţiale ca rezultat al combinării unor mişcări simple (circulare sau rectilinii). Aşaa cu Aş cum m s-a s-a ma maii văzu văzut, t, pent pentru ru re real aliza izare reaa un unor or trai traiec ecto tori riii comp comple lexe, xe, (eli (elice ce cilindrice sau conice, curbe cicloidale, spirale, evolvente, etc.) se folosesc grupări de lanţuri cunematice simple combinate astfel încât între parametrii cinematici ai mşcărilor  rezultate să existe anumite legături cinematice riguros păstrate constante în tot timpul func funcţi ţion onări ării, i, de acee aceeaa aces aceste te lanţ lanţur urii cine cinema mati tice ce gene genera rato toar aree comp complex lexee fac fac part partee următoarele: -lanţul cinematic de filetare, care realizează o traiectorie elicoidală; -lanţul cinematic de detalonare, care realizează o traiectorie spirală; -lanţul cinematice de rulare, care realizează o traiectorie evolventică. 5

~

Fără a intra în amănunte, cunoscând că pentru generarea unei traiectorii elicoidale cilindrice (vezi cap. 3) sunt necesare două mişcări: una de rotaţie şi una rectilinie, în figura figu ra 4.3 este reprezenta reprezentatt shem shematic atic lanţul cinemat cinematic ic generator generator complex de filet filetare are (pe scurt: numit lanţ cinematic de filetare) cu ajutorul căruia se generează această curbă.

 

Fig.4.3 Lanţ cinematic de filetare

b) Lanţurile cinematice auxiliare au rolul de a asigura efectuarea unor operaţii cu

funcţiuni auxiliare, care pot însoţi procesele de generare şi de aşchiere fără a le determina sau a le influenţa într-un fel. Existenţa lor în cinematice unor maşini-unelte nu este ogligatorie, dar ele servesc în primul rând la creşterea productivităţii prelucrărilor prin micşorarea timpilor auxiliari. O definiţie a acestora ar fi următoarea: >tota totalit litatea atea mec mecan anism ismelo elor, r, apa aparat ratelor elor,, ins instru trume mente ntelor lor,, etc. car caree con contri tribui buiee la 5

sporirea maşinii-unelte constituieproductivităţii lanţurile cunematice auxiliare.şi la protecţia operatorului şi a maşinii 

Fără a intra în amănunte, deoarece aceste lanţuri cinematice nu fac obiectul acestei lucrări, operaţiile auxiliare care determină scopul funcţional şi după care se clasifică aceste lanţuri cinematice, sunt următoarele: >de alimentare cu piese, cu scule, de evacuare a aşchiilor rezultate, etc.; >de comutare (schimbare) a turaţiilor, avansurilor, de oprire şi pornire, etc.; >de deplasare rapidă a unor subansambluri ale maşinii-unelte; >de poziţionare relativă între sculă şi piesă; >de protecţie a operatorului uman şi a maşinii, a uzării sculei aşchietoare, etc. Caracteristica principală a lanţurilor cinematice auxiliare şi prin care se deosebesc ~

5

de cele generatoare decurge din posibilitatea de a fi automatizate. Din acest motiv lanţurile cinematice auxiliare determină gradul de automatizare al maşinii-unelte. Schematic, în figura 4.4 este reprezentat lanţul cinematic auxiliar folosit pentru apropierea şi retragerea rapidă cu viteza   V  a unui organ de lucru. Se remarcă că aceasta dulbează un lanţ cinematic de avans (cel desenat punctat). Mărimea de intrare Yi = n 0 este asigurată de un motor electric de antrenare ME2 şi prin intermediul diferitelor  mecanisme, printre care şi cel de transformare a naturii mişcării TR ajunge la mărimea de ieşire Ye = vfR. Concluzionînd cele expuse privind clasificarea lanţurilor cinematice în funcţie de scop şi avînd criteriul de clasificare efectul acţiunii lor, aceasta se poate rezuma la următorul tablou.  JR  JR

 

Fig.4.4 Lanţ cinematic de avans rapid 

4.1.2 Modul de acţionare

Modul de acţionare al lanţurilor cinematice constituie un alt criteriu de clasif cla sifica icare, re, după după car caree aceste acesteaa se împar împartt în: în: lanţur lanţurii cin cinem emati atice ce acţion acţionate ate ma manu nual al şi acţionate mecanic. Acţionarea manuală este folosită în special în cazul maşinilor-unelte universale  pentru lanţurile cinematice de avans sau auxiliare. Un exemplu de lanţ cinematic  principal acţionat manual îl constituie cazul maşinii de găurit manuale. În figura 4.2 este reprezentat modul se acţionare manuală a lanţului cinematic de avans folosind manivela m. Acţionarea mecanică folosită în majoritatea cazurilor, se referă la motorul de antrenare a capătului de intrare al lanţului cinematic care poate fi: electric, hidraulic,  pneumatic, sau combinări ale acestora. În figurule 4.1 şi 4.2 acţionările lanţurilor  cinematice sunt făcute cu ajutorul motoarelor electrice, în figura 4.5 exemplificînd cazul unei acţionări electro-hidraulice: motorul electric Me acţionează pompa hidraulică cu debit variabil PDV care debitează uleiul în morotul 5

5

5

hidraulic MH care constituie hidraulic constituie capăt capătul ul de ieşire ieşire din lanţul cinemati cinematic, c, mişcarea mişcarea rectilin rectilinie ie a acestuia putînd fi folosită ca mişcare principală, de avans sau auxiliară. 4.1.3 Modul de legare

Modul de legare Modul legare (asoci (asociere ere)) consti constitu tuie ie la treile treileaa cri criter teriu iu de cla clasif sifica icare re al lanţur lanţurilo ilor  r  cinematice, după care, acestea se împart în: -lanţuri cinematice independente caracterizate printr-o antrenare proprie (nelegate de alte lanţuri cinematice) cum sunt: lanţul cinematic principal (fig. 4.1), de avans (ca în fig. 4.2);

 

-lanţuri cinematice dependente (legate) de alte lanţuri cinematice, legătură impusă de funcţiunea sa, legătură numită rigid cinematică (cum este cazul lanţului cinematic de filetare ca în fig. 4.3) sau legătură nerigidă impusă de alte considerente (economice, de  productivitate, de coordonare a mişcării, etc.) cum este reprezentat lanţul cinematic de avans din figura 4.6 legat nerigid de lanţul cinematic principal (acţionarea ar putea fi făcută şi independent). Fig.4.6 Legătură nerigidă între lanţuri cinematice

4.1.4 Natura mecanismelor 

 Natura mecanismelor din structura lanţurilor cinematice le clasifică pe acestea în lanţuri cinematice mecanice, hidraulice, electrice, electromecanice, electro- pneumaitce, hidromecanice sau combinări ale acestora, clasificare mai puţin importantă pentru studierea cinematică a lor. 4.2 Funcţiunile lanţurilor cinematice

Prin Prin defi defini niţi ţie, e, lanţ lanţul ul cinem cinemat atic ic are are fu func ncţi ţiun unil ilee de a prim primi, i, a tran transf sfor orma ma şi a transmite o mărime fizică către un organ de execuţie. Această mărime, în majoritatea cazurilor este de natură mecanică, adică o mişcare; la capătul de ieşire al lanţului cinematic, cerute de procesul de generare, este obligatoriu o mişcare. Corespunzător acestor funcţiuni lanţul trebiue să aibă în componenţă mecanisme care să îndeplinească aceste funcţiuni obligatorii efectuării proceselor de generare, de aşchiere sau auxiliare. Funcţia de primire cere existenţa unor mecanisme care să primească mărimea fizică de la organul de antrenare aflat la capătul de intrare, indiferent de natura acestuia şi să-l livreze în continuare celorlalte mecanisme din lanţul cinematic. Pentru aceasta se foloseşteo gamă largă de mecanisme de diverse naturi (mecanică, electrică, hidraulică, combinaţii, etc.) cum sunt cuplajele (rigide, semielastice, elastice), ambreiajele (sub toate formel for melee constr construct uctive ive sau acţ acţio ionat natee în diver diverse se modur moduri: i: ma manua nuall sau mecan mecanic, ic, electr electric ic hidraulic, pneumatic, etc..), comutatori (mecanici, electrici, hidraulici, pneumatici, etc.),

 

contactoare (electrice, electronice) ş.a. Funcţia Fun cţia de tra transf nsform ormare are cup cuprin rinde de mai mai multe multe asp aspect ecte: e: transf transform ormare areaa nat natur urii ii mărimii, transformarea caracteristicii de frecveţă a ei şi transformarea sensului ei. a) Primul aspect se referă la transformarea mărimii primite în mecanism de o anumită natură (mecanică, electrică, hidraulică, etc.) şi transformarea lui într-o mărime de altă natură, în final, obligatoriu la capătul de ieşire, impus de modul de generare a suprafeţelor pe maşini-unelte, într-o mărime mecanică, adică o mişcare. Foarte adesea, impus de posibilităţi de variaţie a mărimii, de transmitere la distanţă a ei, şi din motive economice, mişcarea primită de la un motor electric (deci o mărime mecanică) este transformată prin intermediul unei pompe hidraulice P (de dbit constant sau variabil) întro mărime de natură hidraulică (debitul de ulei QP) care mai departe, prin intermediul unui motor didraulic MH  este transformat din nou într-o mărime mecanică şi livrat altor  mecanisme ale lanţului cinematic, aşa cum este schematic arătat în figura 4.5. În figura 4.7 este reprezentat cazul în care un semnal electric (de intrare în motorul electric de antrenare MEA de curent alternativ) este transformată într-o mărime mecanică (mişcare de rotaţie) care antrenează generatorul de curent continuu GCC, care transmit un semnal electric motorului de curent continuu  MCC  care retransformă mărimea electrică în mişcare de rotaţie n2 şi furnizează în continuare altor mecanisme ale lanţului cinematic. Această transformare este necesară pentru a putea regal în tensiune motorul de current continuu în condiţiile menţinerii cuplului motor, deoarece la reglarea în current alternativ cuplul motor devine variabil, (ansamblul se numeşte grup Ward-Leonard). Referitor la tr tran ansfo sform rmar area ea mări mărimi miii fi fizi zice ce,, în cazu cazull mi mişcă şcări riii treb trebui ui ev evid iden enţi ţiat atee şi aspe aspect ctel elee de transformare ale acesteia din mişcare se translaţie în mişcare rectilinie şi invers. Fig.4.7 Lanţ cinematic de transformare

În figura 4.1, b, 4.2 şi 4.7 apar spre capătul de ieşire TR care tansformă mişcarea de rotaţie în mişcare rectiline, caracteristică cerută de procesul de generare a suprafeţelor  (cum este aczul rabotărilor, a mişcărilor de avans rectilinii, etc.). Acest Ace st mod mod de trans transfor formar maree mai poate poate fi num numit it şi tra transf nsform ormare are a tra traiec iector toriei iei mişcării, mecanismele care o realizează fiins mecanismele cu bielă- manivelă, cu culisă oscilantă şurub-piuliţă, camă-tachet, pinion-cremalieră, pompă-motor hidraulic rectiliniu, ş.a. b)Al doilea aspect se referă la transformarea caracteristicii de frecvenţă a mărimii fizice, întelegîndu-se în special modificarea turaţiilor sau numărului de curse ale organului de execuţie, modificări cerute în special de procesul tehnologic, necesare unorr caract uno caracteri eristi stici ci funcţi funcţiona onale, le, coresp corespunz unzăto ătoare are pentru pentru viteza viteza princi principal palăă de aşchiere şi pentru avansuri.

 

Funcţi Func ţiaa de tran transf sfor orma mare re a cara caract cter eris isti tici ciii de frecv frecven enţă ţă este este cuno cunosc scut utăă şi sub sub denumirea de funcţie de reglare şi este asigurată de o serie de mecanisme încadrate în grupa mecanisme de reglare. Asemenea mecanisme au apărut schematic în toate figurile ce au reprexentat lanţuri cinematice generatoare simbolizate prin MR. Asemenea mecanisme, denumite şi variatoare, sunt realizate în diferite forme constructive, de natură diferită. Din punct de vedere al modului de transformare a caracteristicii de frecvenţă pot fi cu transformare contin con tinuă uă sa sauu disco disconti ntinuă nuă (varia (variator torii contin continui ui sau dis discon contin tinui) ui).. Ex Exemp emple le de variat variator ori: i: motoa mo toare re hid hidrau raulic licee cu debit debit varia variabil bil,, motoa motoare re elect electric ricee de curen curentt contin continuu uu,, varia variator torii mecan me canici ici contin continui ui (cu funcţi funcţiune une)) sau disco disconti ntinui nui (cu roţi roţi din dinţat ţatee sub toate toate forme formele le constructive). c)Al treile treileaa aspect aspect pri privin vindd funcţi funcţiaa de tra transf nsform ormare arese se refer referăă la trans transfor formar marea ea sensului mărimii fizice, care pn final se reduce la transformarea sensului mişcării organululi de execuţie, fucţiune care este realizată de mecanismele de inversare construite în diferite variante mecanice, electrice sau hidraulice (în fig. 4.7 este schematizat prin mecanismul I). Funcţia de transmitere a mărimii fizice determină, ca şi cea de transformare, condiţia de existenţă a mecanismului, motiv pentru care nu se poate face o clasificare după du pă dife diferi rite te crit criter erii ii sau sau aspe aspect cte. e. Cu alte alte cuvi cuvint nte, e, toat toatee me meca cani nism smel elee înde îndepl plin ines escc funcţiunea de transmitere a mişcării. În categoria acestora, transmiterea mişcării poate fi realizată sau întreruptă, adică mişcarea poate fi pornită sau oprită, pentru care se folosesc mecanismele de pornire- oprire (mecanice, electrice, hidraulice, ş.a.) în cadrul cărora în anumite cazuri sunt folosite mecanismele de frânare (frânele). În st stru ruct ctur uraa maşi maşini nilo lor-u r-une nelt lte, e, în afar afaraa aces acesto torr meca mecani nism smee care care înde îndepl plin ines escc funcţi fun cţiuni unile le im impu puse se proce procesel selor or de genera generare, re, de aşchie aşchiere re şi aux auxili iliare are,, din din motiv motivee de  productivitate şi protecţie protecţie se mai utilizează mecanisme cu alte ro roluri luri cuma ar fi: -mecanisme stabilizatoare cu rolul de păstrare constantă a vitezei mişcării, din categoria căror căr oraa fac parte parte volan volanţii ţii,, ser servom vomecan ecanism ismele ele stabil stabiliza izatoa toare re ele electr ctrice, ice, mecan mecanice, ice, hidraulice; -mecanisme de control  ale caracteristicilor mărimilor din lanţul cinematic cum sunt traductorii turometrici (tahometre), dinamometrici, de presiune, de curent, frecvenţă, ş.a. -mecanisme de prote protecţie, cţie, care caţionează la creşterea sau scăderea mărimii semnalului  peste limitele prescrise cum sunt: ambreiajele de suprasarcină, releele de siguranţă (electrice sau hidraulice), ştifturi de forfecare, etc.. 4.3 Asocierea lanţurilor cinematice 4.3.1 Legăturile lanţurilor cinematice

Datorită unor condiţii impuse de procesele de generare, de aşchiere şi auxiliare, precum şi a unor condiţii tehnologice şi economice, lanţurile cinematice lae maşinilor-unelte, sunt mai mult sau mai puţin dependente (legate) între ele. Condiţiile cinematice de generare impun im pun în major majorita itatea tea caz cazuri urilor lor,, coo coordo rdonar narea ea (le (legar garea) ea) mai mai mu multo ltorr mi mişcăr şcării plane plane sau

 

spaţiale, cu viteze condiţionate de forma traiectoriei de generat (vezi generarea elicei, cicloidelor, spiralei, evolventei, etc.). Fig.4.8 Legăturile lanţurilor cinematice

Condiţiile tehnico-economice impun folosirea unui număr cât mai mic ce mecanisme, astfel că de câte ori este posibil, diferite lanţuri cinematice pot folosi, simultan sau nu, o  parte sau chiar în întregime mecanismele altui lanţ cinematic. Acestea au fost doar câteva exemple de cazuri şi motive de legare (asociere) a lanţurilor cinematice. Din aceste puncte de vedere un lanţ cinematic poate fi deschis sau închis. Se defineşte lanţul cinematic deschis acela care este acţionat la capătul său de intrare (fig. 4.8 a), iar  lanţul cinematic închis acela care este acţionat într-un punct oarecare al său (fig. 4.8 b). în al doilea caz (fig. 4.8 b) se poate considera că lanţul cinematic închis este format din 2 lanţuri cinematice: unul de la legătura L la punctul S  şi altul de la punctul L la P, posibilitate determinată de natura legăturii din punctele L, respectiv S şi P. Calitatea legăturii este dterminată de modul de antrenare al lanţului cinematic: legătura este numită elastică când antrenarea este făcută de un motor de antrenare propriu şi numită rigidă atunci când mişcarea este furniztă de la un alt lanţ cinematic. În punctul L (fig, 4.8 b) legătura rigidă poate fi impusă de condiţii tehnicoeconomice, cum este cazul legăturii lanţului cinematic principal (fig. 4.6), cerută de reducerea numărului de mecanisme ale lanţului cinematic de avans, legătură rigidă ce nu este obligatorie din motive de generare sau de aşchiere. O astfel de legătură se mai numeşte rigidă tehnico-economică. în alte cazuri, cum este reprezentat în figura 4.3 lanţul cinema cin ematic tic genera generator tor comple complexx pentru pentru gener generare areaa eli elicei cei,, cinemt cinemtica ica generă generării rii im impun punee o anumită anum ită legătură legătură între între mişcările mişcările de generare, generare, legătură legătură realizată realizată obli obligato gatoriu riu în punc punctul tul L, motiv pentru care în aceste cazuri legătura se numeşte rigid cinematică sau cinematică. Legăturile între piesa P  şi scula S  (fig, 4.8 b) sunt rigide impuse fie de cinematica 5

?

lagături cinematice generării şi obligatorii din acestcomplexe), motiv, numite (cum estepoate cazul lanţurilor cinematice generatoare respectiv legătură tehnologică (care fi considerată o legatură elastică), când nu se cere o coordonare cinematică a mişcărilor 

 

realizate realiz atela la cele cele do două uă elemen elemente te impus impusee din condi condiţii ţii cin cinema ematic tice, e, ci anu anumi mite te motiv motivee tehnologoceimpun o oarecare legătură între ele (cum este cazul legăturii între vitezele mişcărilor principale şi de avans impuse numai de natura procesului tehnologic). Cunoscînd tipurile de legătură ce pot exista între lanţurile cinematice, modurile în ca care re aces aceste teaa se po pott asoc asocia ia într întree ele ele în acop acopul ul real realiz izăr ării ii anum anumit itor or depe depend nden enţe ţe sunt sunt următoarele: -asocierea în serie -asocierea în paralel -asocierea mixtă, aceasta rezultînd din diferite combinaţii ale primelor două. 4.3.2 Asocierea în serie

Se consideră că două sau mai mlte lanţuri cinematice sunt asociate în serie când mărimea de ieţire dintr-unul devine mărime de intrare pentru celălălt (fig. 4.9, a). Sunt cauri în acre un lanţ cinematic poate fi legat în serie cu mai multe lanţuri cinematice (fig. 4.9, b), sau mai multe lanţuri cinematice legate pe rând, în serie cu un alt lanţ cinematic (fig. 4.9, c). Un exemplu pentru primul caz (fig. 4.9, b) îl constituie lanţurile cinematice de avans longitudunal şi transversalal strungurilor normale sau a maşinilor de frexat universale;  pentru al tru doilea (fig. 4.9, c)exemplul lanţurile cinematice derungur avans caree pentru car pen deplas depcaz lasări ările le ra rapid pide e fol folose osesc sc în unconstituie alt lanţ lanţ toate cin cinema ematic tic de ant antren renare are (strun (st gurii universale, maşini de frezat, etc.). Mecanismul C care realizează asocierea în serie are raportul de transfer  ic=yi2/ye1, (care  poate fi unitar când mecanismul C este un cuplaj sau ambreiaj, sau diferit de unitate când asocierea se facecu ajutorul unui ambreiaj).

 

Fig. 4.9 Legarea în serie a lanţurilor cinematice

Ecuaţia de transfer pentru acest lanţ cinematic rezultat din asocierea in serie, folosind demnificaţiile din figura 4.9, a, se stabileşte plecînd de la ecuaţiile de transferpentru cele două lanţuri cinematice parţiale şi de raportul de transfer al mecanismului de asociere C. Ecua Ec uaţi ţiil ilee de tran transf sfer er pent pentru ru cele cele do două uă lanţ lanţur urii cinematice (fig. 4.9, a) sunt: i:

Ş

(4.1)

(4.2) ţinînd seama că : 5

(4.3) se obţine în final ecuaţia de transfer a lanţului cinematic rezultat din asocierea în scrie sub forma: 5

5

5

(4.4) notându-se prin ni produsul rapoartelor de transfer constante.

 

Este clar că în punctul de asociere, mecanismul C stabilieşte o legătură rigidă între cele două lanţuri cinematice.

 

4.3.3 Asocierea în paralel 

Se consideră că două sau mai multe lanţuri cinematice sunt asociate in paralel atunci când între mărimile de ieşire respectiv de intrare trebuie să existe anumite relaţii. în majoritatea aczurilor se impun anumite relaţii de legătură mărimilor de ieţire, cazuri mai importante din punct de vedere al cinematicii generării şi al  procesului de aşchiere. Din puncul de vedere al mărimilor de ieşire, legăturile lanţurilor cinematice pot fi: a)legătură tehnologică sau, deoarece nu realizează un raport impus între mărimile de ieşire, se mai numesc cu legătură necondiţionată cinematic; b)legărură rigid cinematică sau, deoarece realizează un raport impus între mărimile de ieşire, se mai numesc cu legătură condiţionată cinematic. a) Pentru cazul legăturilor necondiţionatecinematic (cu lgătura tehnologică) se pot exempliffica exempliffica lanţurile lanţurile cinematice cinematice principale principale şi de avans la care mărimile mărimile de intrare sunt dependente cinematic dependenţă care poate fi relativă (fig.4.10, a), sau rigid cinematică (fig. 4.10, b). Pentru primul caz (fig. 4.10, a), acţionarea celor două lanţuri cinematice se face cu motoare electrice separate (legătură elastică) şi legate relativ prin caracteristicile electrice ale reţelei de antrenare. Raportul mărimilor de intrare: (4.5)  poate fi considerat relativ motoarel mot oarelor or electrice electrice n0i şî  pentru care şi mărim ărimil iloor de

constant (deoarece turaţiile n02 sunt variabile cu sarcina), motiv raportul ieşir eşire: e:

(4.6)

Fig.4.10 Legarea în paralel a lanţurilor cinematice

 

este relativ constant pentru valori date ale rapoartelor de transmitere iR1 şi iR2 ale mecanismelor de reglare MR1 şi MR2 . Variaţia relativ restrânsă a raportului celor  două mărimi tehnologice nu influenţează procesul de aşchiere. Din considerente tehnico-economice, cele două lanţuri cinematice sunt ?

5

ME  (fig. 4.9, b), printr-o legătură rigidă antrenate de la acelaşicamotor demărimi acţionare tehnologică, făcând ambele de intrare să fie egale yo1=yo2=no, motiv  pentru care indiferent de variaţia mărimilor de intrare, raportul mărimilor de ieşire să fi constant: (4.6)

Prin urmare are, în acest caz caz legătura rigid teh ehnnologică a mărimilor de intrare (efectuată din motive tehnico-economice) realizează o legătură rigidă a mărimilor de ieşire, chiar dacă procesul tehnologic nu impune o legătură strictă între vitezele de avans şi cele principale. Pentru asocierilor mixtegeneratoare cu condiţionarea mărimilor de ieşire se pot da exemplu toatecazul lanţurile cinematice complexe, cu ajutorul cărora se realizează pe maşini-unelte traiectoriile complexe (vezi elicea, cicloidele, spirala, evolventa, etc.). Ca exeplificare se va discuta pe scurt de generarea elicei pentru care se foloseşte lanţul cinematic de filetare (fig.4.10), format din două porţiuni de lanţ cinematic rigid legate în punctul A, asociate cu condiţionarea mărimilor de ieşire. Mărimile de ieşire din cele două lanţuri cinemaitice associate corespund celo celorr două două vite viteze ze tang tangen enţi ţial alăă şi axia axială lă nece necesa sare re generării elicei: b)

(4.7) ele aflându-se în raportul:

(4. 8)

care reprezintă caracteristica geometrică a elicei cilindrice. Prin urmare, pentru realizarea cinematică a unei traiectorii elicoidale cilindrice de pas constant este necesar ca raportul mărimilor de ieşire să fie constant (4.14)

 

ceea ce implică constanţa raportului dintre m1rimile de intrare yi1/yi2 =const., condiţie ce se obţine numai printr-o legătură rigidă în punctul A relizate printr- un mecanism (cuplaj, angrenaj, etc.). Un asemenea lanţ cinematic este închis cu o legătură rigid cinematică. 4.3.4 Asocirea mixtă

Asocierea mixtă corespunde asocierii unor lanţuri cinematice legate în serie cu altele legate în paralel cu scpoul obţinerii uneia sau a mai multor mărimi de ieşire. Pentruu cazul Pentr cazul asoc asocierii ierii mixte cu obţi obţinerea nerea unei singure singure mărimi de ieşir ieşiree este arătat exeplul din figura 4.16 cunoscut şi sub denumirea de asociere  paralel-serie. însumarea algebrică a mărimilor de ieşire din cele două lanţuri cinematice asociate  paralel ye1 şi ye2 de face printr-un mecanism care poate fi un diferenţial, cu clichet, cuplaje, mecanisme hidraulice de însumare a debitelor, etc. Ecuaţia de tranfer a acestui lanţ cinematic poate fi scrisă sub forma: (4.10) în care care sem semnul nul ± cara caract cter eriz izea ează ză meca mecani nism smul ul de însumare MZ  iar produsele ni corespund produselor de rapoarte de transfer  constante. Fig.4.11 Asocierea mixtă

Pentru cazul asocierii mixte cu realizarea mai multor mărimii de ieţire s-a lu luat at exemp exemplul lul din figur figuraa 4.1 4.11, 1, cun cunosc oscut ut şi du dubb denum denumire ireaa de asocie asociere re serie5

 paralel.

Este de remarcat că mecanismul de reglare MR influenţează asupra tuturor  mărim mă rimilo ilorr de ieşire ieşire ye1,ye2,...yei din toa toate te lanţur lanţurile ile cinem cinemati atice ce aso asocia ciate te serieserie paralel.

 

4.4 Raportul de transmitere al unor mecanisme, [4] 4.4.1 Transmisia prin curele

Dacă mişcarea de rotaţie se transmite de la axul I la axul II (fig. 4.18), atunci atunci mărimea de intrare xi, şi mărimea de ieşire xe, vor fi date respectiv de turaţiile ni şi nil ale celor două axe. Ca urmare, xi =n1 şi xe =nll, încâ încâtt rapo raportul rtul de trans transmitr mitrere ere i al acstui mecanism, conform definiţiei va fi: 7

5

Vitezele în lungul Vitezele lungul cure curelei, lei, curea, v j şi v2 , au mărimea:

(4.11) tang tangenţia enţiale le la perif periferia eria fiecă fiecărei rei roţi de (4.12)

întrucât v j = v2 , pentru ca mecanismul să funcţioneze, rezultă: (4.13) Fig4.12 Tranmisia prin curele

şi în consecinţă, expresia definitivă a mărimii raportului de transmitere i  al acestui mecanism, indiferent de tipul curelelor folosite, devine:

(4.14)

 

în care care dl  şi d2 re repr prez ezin intă tă mă mări rime meaa diam diamet etre relo lorr roţi roţilo lorr de cure cureaa în zona zona de înfăşurare a curelei, în mm. 4.4.2 Angrenaj cu roţi dinţate

Consi Co nsider derînd înd ro roţil ţilee cil cilind indric ricee cu roţ roţii drepţ drepţii (fig. (fig. 4.13), 4.13), vit viteze ezele le tan tangen genţia ţiale le la cercurile de rulare ale celor două roţi în pu punc nctu tull P  de în care m reprezintă modulul fiecărei roţi dinţate, în mm. Pentru angrenare au mărimea: funcţionarea mecanismului mecanismului v P1 = v P2 , încât rezultă: (4.15)

(4.16) Fig.4.13 Transmisia prin roţi dinţate

(417) în care z\ şi z2 reprezintă numerele de dinţi ale roţilor dinţate conducătoare respectiv condusă. Expresia este aceeaşi indiferent de tipul roţilor dinţate (cilindrice, conice, etc.) ale angrenajului.

(4.14)

4.4.3 Angrenajul melc-roată melcată

In acest caz (fig. 4.20) considerînd că mişcarea de rotaţie se transmite de la axul  I al

 

melcului melcu lui la axu axull II  al ro roţi ţiii me melc lcat ate, e, mări mărimi mile le xişi xişi xe deter determin minăă raport raportul ul de transmitere al mecanismului, sub forma:

(4.14)

 

Şi aici, viteza de deplasare axială a profilului melcului la diametrul cilibdrului său  primitiv v A şi viteza la cercul de rulare al roţii melcate v P  au mărimea: (4.19)

Fig4.14 Angrenaj melc-roată melcată

în care ma reprezintă modulul axial al nagrenajului, în mm. Pentru funcţionare, v A =v P  , şi în consecinţă rezultă definitive: (4.20) in care k şi z, repreintă numărul de începuturi al melcului respectiv numărul de dinţi al roţii melcate. 5

5

9 9 > 4.4.4 Mecanismul roată dinţată cremalieră cu dinţi drepţi sau înclinaţi   J  JT  T 

Y 

De obicei aceste mecanisme transformă mişcarea re rotaţie a roţii dinţateavînd turaţia n, în mişacre rectilinie de translaţie a cremalierei cu viteza v (fig.4.15). Fig.4.15 Angrenajpinion cremalieră

Deci, xi =n şi xe =v, încât raportul de transmitere al mecanismlui I, devine în (4.14)  punctul de angrenare P, viteza tangenţială la cercul de rulare al roţii vP are

 

mărimea: (4.22) Mecanismul fincţionează dacă v P  =v, astfel că mărimea raportului de transmitere capătă forma definitivă: i = dinţate nmz (mşimcremalierei, ) 23) în care m reprezintă modulul roţii în mm; z - numărul de(4dinţi al roţii dinţate. 5

5

5

4.4.5 Mecanismul melc-cremalieră cu dinţi inclinati 

La ac aces estt meca mecani nism sm (f (fig ig.4 .4.1 .16) 6) vite viteza za de depl deplas asar aree a ptof ptofil ilul ului ui me melc lcul ului ui,, are are mărimea: (4.24) în care a repre reprezintă zintă unghiul ungh iul elic elicei ei flancurilor melcului; P - unghiul de înclinare al danturii cremalierei; mf  - modulul frontal al danturii cremalierei, în mm; k - numărul de începuturi al melcului. Fig.4.16 Angrenaj melc-cremalieră

Pentru funcţionarea mecanismului, mecanismului,

şi atunci, expresia de definiţie a raportului de transmitere al acestui a cestui mecanism, devine într-o formă finală:

(4.2 5)

(4.14)

 

(4.27) Ca urmare, impunând egalitatea v A =v, se obţtine mărimea raportului de transmitere:

4.4.6 Mecanismul melc-cremalieră melcată

In acest caz (fig.4.17), mărimea vitezei este, (4.28)  

Fig4.17 Angrenaj melc-cremalieră melcată

în care care ma repr reprez ezin intă tă mod odul ulul ul axia axiall al me melc lcul ului ui şi cremal cre malier ierei, ei, în mm mm;; k  - nu num măr ărul ul de înce începu putu turi ri al melcului. 4.4.7 Mecanismul şurub-piuliţă

Aici (fig.4.18), viteza de deplasare axială a piuliţei, v A , la rotaţia şurubului cu turaţia n, are mărimea: (4.29) Cum v A =v, un unde de v re repr prex exin intă tă vite viteza za re rect ctil ilin inie ie de

 

translaţie a organului mobil, rezultă mărimea raportului de transmitere al acestui mecanism: (4.30) în carep reprezintă pasul axial al filetului şurubului şi  piuliţei, în mm. mm.

 

Fig.4.18 Mecanismul şurub-piuliţă

Mecanism Mecan ismul ul şur şurub ub piuli piuliţă ţă se fol folose oseşte şte pen pentru tru transmisii de precizie la lanţurile cinematice de avans de fi file leta tare re la stru strung ngur urii sau sau la alte alte maşin aşinii-un unel elte te  prevăzute cu şurub conducător. Pentru mărirea preciziei se folosesc mecanisme de preluarea jocului pe flancuri. BIBLIOGRAFIE

1.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1966. 2.Botez, E. Cinematica maşinilor unelte. Bucureşti ,Editura Tehnică, 1962. 3.Deacu,L., Kerekes, L., Julean, D. şi Cărean, M. Bazele aşchierii  şi generării suprafeţelor. suprafeţelor. Cluj-Napoca, Universitatea tehnică,1992. 4.Duca, Z., Bazele teoretice ale prelucrărilor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Didactică si pedagogică, 1969. 5.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Editura Didactică şi pedagogică, 1981.