DEFINIREA, CLASIFICAREA, SIMBOLIZAREA, TIPIZAREA SI MODULARIZAREA MASINILOR-UNELTE

DEFINIREA, CLASIFICAREA, SIMBOLIZAREA, TIPIZAREA SI MODULARIZAREA MASINILOR-UNELTE

1.1DEZVOLTAREA CONSTRUCTIEI DE MASINI-UNELTE (MU)

Ritmul actual de dezvoltare a industriei constructoare de masini-unelte ridica probleme tot mai complexe proiectantilor si constructorilor de MU, in scopul satisfacerii unor deziderate ca: productivitate, precizie dimensionala si calitatea prelucrarii, siguranta in functionare, protectia operatorului uman, costul masinii-unelte, in concordanta cu tendintele actuale si de perspectiva ale progresului stiintei si tehnicii pe plan mondial.

Productia de MU se va dezvolta prin extinderea fabricatiei de masini-unelte de mare capacitate si productivitate cu comanda numerica si afisaj de cote, centrelor de prelucrare, sistemelor si celulelor flexibile, precum si a MU de prelucrat prin procedee neconventionale, in acest sens, sarcini importante revin cadrelor tehnice care trebuie sa-si insuseasca cunostinte temeinice teoretice si practice care sa le permita abordarea si rezolvarea in cele mai bune conditii, a tuturor sarcinilor ce le revin.

DEFINIREA MASINILOR-UNELTE (MU)

M.U. se defineste ca fiind o masina de lucru avand ca scop formarea pieselor, pe procese bazate pe indepartarea adaosului de prelucrare sub forma de aschii sau particule in anumite conditii economice, precizie dimensionala si de forma si calitate a suprafetei.

Masina - in sensul larg al cuvantului, este constructia care transforma forma energiei din mecanica in alta forma sau, in sens invers, din alta forma in energie mecanica.

Masinile se clasifica in : - masini de forta (energetice)

- masini de lucru

Masina de forta furnizeaza energie sub diferite forme, inclusiv mecanica.

Masina de lucru primeste energie sub diferite forme, o transforma si executa anumite obiecte sau produse.

Grupurile de masini se numesc agregate.

Masina de lucru este constructia ce efectueaza lucrari de executie partiala sau produse, prin miscari cu diferiti parametri si transformari de energie.

Domeniul masinilor de lucru: industria: extractiva, metalurgica, chimica, prelucratoare, usoara, alimentara, etc.

Masina unealta este o masina de lucru avand rolul de a modifica forma si dimensiunile unor corpuri, in general metalice, prin procesul de aschiere, cu o anumita capacitate de productie, precizie dimensionala si calitatea suprafetei. Masinile unelte se pot utiliza independent sau in grupuri de masini-unelte cu functionare corelata succesiv prin o parte a procesului de productie rezultand liniile tehnologice.

1.3 CLASIFICAREA MASINILOR-UNELTE (MU)

Datorita gradului mare de diversitate a MU, pe plan mondial nu exista o clasificare unitara care sa tina seama de caracteristicile constructive si functionale ale acestora; totusi se poate face o clasificare care sa tina seama intr-o oarecare masura, avand la baza urmatoarele criterii:

Dupa procedeul de prelucrare utilizat, MU sunt grupate in: masini de strunjit (strunguri), masini de frezat, masini de gaurit, masini de rectificat, masini de rabotat, masini de mortezat, masini de prelucrat dantura rotilor dintate, masini de filetat, etc.

Dupa calitatea suprafetei prelucrate se disting: masini de degrosat, masini de finisat.

Dupa marime, exista: masini-unelte mici, masini-unelte mijlocii, masini-unelte mari, masini-unelte grele.

Dupa precizia de lucru, masinile-unelte pot fi grupate in: masini-unelte cu precizie normala, masini-unelte cu precizie ridicata.

Dupa felul productiei careia ii sunt destinate, MU pot fi grupate in:

masini-unelte universale care pot executa operatii diferite utilizate in productia de unicate; acestea sunt: strungurile normale, masini le frezat universale, masini de rectificat universale, etc.

masini-unelte speciale destinate prelucrarii pieselor de acelasi fel insa de dimensiuni diferite; din aceasta grupa fac parte masinile de filetat, masinile de prelucrat dantura rotilor dintate, etc.

masini-unelte specializate destinate realizarii unei anumite operatii pe o anumita piesa; in aceasta grupa intra masinile-unelte agregate si cele care compun liniile automate.

-Dupa gradul de automatizare masinile-unelte sunt: neautomate, care impun interventia operatorului, semiautomate la care intreg ciclul de prelucrare se realizeaza automat, iar alimentarea cu semifabricate se realizeaza manual si automate care realizeaza automat si functia de alimentare cu semifabricate.

Dupa procedeul de prelucrare M.U. se impart in mai multe grupe denumirea grupei provenind in majoritatea cazurilor din denumirea procedeului. Fiecare grupa contine la randul sau mai multe subgrupe, in plus unt prezentate si codul numeric.

SIMBOLIZAREA MASINILOR-UNELTE (MU)

Exprimarea in forma prescurtata a denumirii si parametrilor principali ai masinilor-unelte, se face folosind diverse sisteme de simbolizare. Nu exista o simbolizare unitara la nivel international, fiecare tara sau firma utilizand o simbolizare proprie.

In tara noastra s-a adoptat simbolizarea formata dintr-o grupa de litere si o grupa de cifre, unde literele reprezinta denumirea MU, iar cifrele parametrii principali, dimensionali sau functionali.

Uneori, grupei de litere i se mai adauga alte initiale care evidentiaza caracteristici constructive speciale ale MU. In continuare sunt prezentate cateva exemple de formare a simbolului unor masini-unelte:

-SN 400 x 2000, strung normal cu diametrul maxim de prelucrare de 400 mm si lungimea maxima a piesei de 2000 mm.

-SC 3300 x 2300 CN, strung carusel cu comanda numerica cu diametrul maxim al piesei de prelucrat 330 mm, si inaltimea maxima a piesei

mm.

-SARO 42, strung automat monoax cu cap revolver, permitand prelucrarea barelor cu diametrul maxim de 40 mm.

G 25, masina de gaurit verticala, permitand gaurirea pana la <|> 25 mm.

- FU 32 x 132. masina de frezat universala cu suprafata de lucru a mesei de 325 x 1325 mm.

-RP 250 x 700, masina de rectificat plan cu latimea maxima a piesei de prelucrat de 250 mm si lungimea maxima de 700 mm.

-S 700, seping cu lungimea maxima de prelucrare de 700 mm.

AF - masina de alezat si frezat

S - seping

FD - masina de frezat danturi

RE - masina de rectificat rotund exterior

RI - masina de rectificat rotund interior

FC - ferastrau circular

FA - ferastrau alternativ

In U.S.I. se utilizeaza o simbolizare zecimala elaborata de un institut de specialitate, MU fund impartite in 81 de grupe. Simbolul consta dintr-un numar de cifre, primele doua definind tipul MU, iar restul indica unele caracteristici principale.

1.5 INDICI TEHNICO-ECONOMICI AI MU

Ca la orice masina sau aparat, calitatile si performantele unei MU se apreciaza prin indicatorii tehnico-economici (ITE), care sa permita obtinerea unor produse de calitate superioara din punct de vedere tehnic si la un cost redus din punct de vedere economic.

Astfel, se pot deosebi doua grupe de I.T.E.: generali si speciali.

Indici tehnico-economici generali

Indicii tehnico-economici generali se intalnesc la toate tipurile de masini, precum si la masini-unelte, continutul fiind insa adaptat acestora.

Astfel se disting: economicitatea (eficienta economica), tehnologicitatea si securitatea muncii.

-Economicitatea, este indicatorul de baza care decide in ultima instanta, asupra utilizarii unei MU exprimat prin costul operatiei sau al prelucrarii.

-Tehnologicitatea este indicatorul general care pune in evidenta tehnologia de executie a MU tinand seama de complexitatea constructiei si de gradul de normalizare a pieselor si subansamblelor MU

Securitatea muncii, este un indicator obligatoriu care se pune din faza de proiectare, pentru a realiza o MU care sa nu produca accidentarea personalului de deservire.

1.5.2 Indici tehnico-economici specifici MU

Performantele m-u sunt intr-o dinamica permanenta. Ele se schimba calitativ si cantitativ in fiecare an. Principalele criterii de performanta care trebuie luate in considerare la proiectarea unei masini unelte sunt:

Capacitatea de productie;

Precizia de prelucrare;

Calitatea suprafetei prelucrate

Eficienta economica sau randamentul

Fiabilitatea

Greutatea specifica

Capacitatea de productie se defineste prin capacitatea MU de a realiza un anumit numar de piese, de a prelucra o anumita suprafata sau de a elimina o anumita cantitate de material etc. toate raportate la unitatea de timp.

Capacitatea de producție are influenta directa asupra productivitatii muncii. Cel mai frecvent aceasta se exprima prin cantitatea de piese fabricate in unitatea de timp:

T-timpul total pt. executarea unei piese

Tendinta de a realiza MU de inalta productivitate impune reducerea drastica a timpilor auxiliari si micsorarea timpului de baza. O masina ideala ar putea lucra fara timpi auxiliari. Productivitatea unei astfel de masini, denumita si productivitate tehnologica este:

η-coeficient de productivitate.

Analizand relațiile de mai sus se constata ca productivitatea MU poate creste fie prin cresterea productivitatii tehnologice fie prin scaderea timpului auxiliar. Valoarea maxima a productivitatii se obtine cu relatiile:

Precizia de prelucrare a unei masini-unelte poate fi determinata functie de precizia pieselor executate pe acestea, exprimata prin toleranta minima ce se poate obtine sistematic la o capacitate de productie nominala si este conditionata de doi factori si anume: exactitatea geometrica, adica precizia MU la functionarea in gol si exactitatea in sarcina care depinde de rigiditatea tehnologica (J).

Pentru majoritatea MU rigiditatea tehnologica se exprima astfel:

J=F_y/y    [N/m] sau [daN/mm]

in care: Fy=componenta fortei de aschiere dupa normala la suprafata prelucrata, daN.

y =deformatia dupa aceasta normala, mm.

La masinile de gaurit rigiditatea tehnologica este data de relatia:

J=Fx/Δ [N/m] sau [daN/mm]

unde: F_x = forta axiala de avans, daN,

Δ = deplasarea maxima a varfului burghiului perpendicular pe directia axiala, mm.

-Calitatea suprafetei prelucrate este un indicator ce se coreleaza cu precizia de prelucrare si se apreciaza dupa aceleasi considerente.

Gradul de automatizare, este un indicator al eficientei economice. Se considera satisfacatoare aprecierea gradului de automatizare prin raportul:

unde: ΣT_p = durata ciclului la care MU lucreaza fara interventia omului (automat);

ΣT_f = durata ciclului de functionare.

-Eficienta economica sau randamentul, este un indicator al eficientei de energie. Se exprima prin raportul:

unde: P_cl = puterea consumata in procesul de lucru.

P_IM = puterea totala intrata in MU.

- Fiabilitatea reprezinta caracteristica MU exprimata prin probabilitatea de utilizare pentru o perioada de timp determinata. Mai simplu, se poate aprecia prin raportul:

unde: ΣT₀ = durata opririlor din cauze tehnice pe un ciclu 2    

ΣT_c = durata integrala de lucru

-Greutatea specifica este un indicator al eficientei consumului de metal si se exprima prin relatia:

unde: G_T = greutatea totala a MU.

In functie de utilitatea concreta se poate recurge si la altii, mai putin importanti, ca de exemplu: suprafata specifica ocupata, complexitatea de reglaj.

1.6 TIPIZAREA SI MODULARIZAREA IN CONSTRUCTIA MU

Tipizarea a aparut ca o cerinta datorita dimensiunilor variate a pieselor prelucrate pe una si aceiasi MU. Un exemplu este strungul universal care poate fi livrat cu batiul avand lungimi diferite, tipizarea referindu-se de fapt, numai la batiul masinii, restul subansamblelor, cutie de viteze, cutie de avansuri, caruciorul si papusa mobila, ramanand aceleasi.

Tipizarea are ca efect micsorarea costului si a timpului de livrare, deoarece pentru un strung de lungime mai mare decat tipul de baza sunt necesare in plus, nu numai proiectarea, ci si prelucrarea noului batiu. Tipizarea urmareste formarea unei game de masini identice ca scop, dar diferite ca marime, determinate in primul rand de marimea si dimensiunile piesei de prelucrat. intreprinderea de Masini-Unelte Arad a mers pe linia tipizarii strungurilor normale din seria SN 320, SN 400, SN 630 si SN 800.

-Modularizarea, ca si tipizarea s-a nascut din necesitatea unei productii mai ieftine si pentru scurtarea perioadei de asimilare a MU. intreprinderea MODUL din Germania, printr-o constructie modulara utilizand acelasi batiu, a realizat opt tipuri de masini diferite pentru prelucrarea rotilor dintate conice cu dantura dreapta si curba. Modularizarea acestor masini se bucura de urmatoarele avantaje: asimilare rapida, simplificarea operatiilor tehnologice, interschimbabilitatea dispozitivelor de prindere, intretinerea si repararea usoara a componentelor, micsorarea pretului de cost datorita posibilitatilor de tipizare si standardizare a modulelor de baza, automatizarea operatiilor auxiliare.

Modularizarea si tipizarea inlesnesc conceperea MU la tema care permite prelucrarea oricarei piese impusa de beneficiar.

1.7 PARTILE DE CONSTRUCTIE ALE MU

MU moderne sunt utilaje complexe care reunesc parti bazate pe mai multe domenii tehnice si ca produse din cateva sectoare industriale. Pentru studiu, se

pot insa, contura unele parti cu functii distincte, si anume:

-Actionarile, grupeaza mecanismele si componentele ce asigura realizarea miscarii executate si transmiterea puterii.

-Partile portante, care cuprind piesele de baza si sistemele de preluare a fortelor si momentelor necesare efectuarii procesului de prelucrarecrare (batiuri, sanii, mese, verigi executante).

-Parti de comanda prin care se stabilesc parametrii de functionare si se conduce total sau partial ciclul de lucru.

-Sisteme auxiliare care asigura realizarea si mentinerea conditiilor de functionare optime ale MU. Acestea cuprind sistemul de ungere-racire a sculei si eventual de spalare a acesteia, de termostatare a zonei de lucru sau a MU, de indepartare a aschiilor si rezidurilor sau de spalare a MU.

-Sistemul de alimentare si evacuare cu ajutorul caruia se asigura introducerea pieselor in pozitiile de prelucrare si apoi eliberarea lor de pe MU la sfarsitul ciclului de lucru.

.8 MISCARILE MU

Prelucrarea completa a unei piese pe MU impune realizarea unui numar minim de miscari, ce se succed intr-o anumita ordine si care se repeta ciclic la prelucrarea oricarei alte piese de acelasi tip.

Miscarile necesare sunt: - miscari de generare

- miscari auxiliare

Miscarile de generare sunt executate de MU si se executa in timpul procesului de prelucrare.

Miscarile auxiliare sunt executate in afara procesului de prelucra si sunt executate la MU neautomate de catre operatorul uman. Ele se mai numesc si miscari ajutatoare, sau in gol. Ele sunt: alimentate cu piese, alimentarea cu scule, transportul semifabricatelor, reglarea lanturilor cinematice, pozitionarea reciproca piesa-scula, comutari (comenzi) si protectia MU si a operatorului uman. Ele se pot repeta o singura data in ciclu sau de mai multe ori.

Miscarile de generare sau de executare dupa rolul lor in diferitele faze ale ciclului de lucru se denumesc astfel:

pentru formarea suprafetelor

de patrundere

de divizare sau periodice

ajutatoare

si sunt realizate de catre scule, piese sau ambele.

Miscarea executanta poate fi:

libera sau independenta - cand viteza sa este dictata de parametrii tehnologici sau de functionare. Poate fi liniara (L) sau rotativa (R). Ex: miscarea L la brosare.

elementara sau componenta , cand valorile vitezei sale sunt corelate cu vitezele altei miscari, dependenta dictata de conditiile tehnologice sau de functionare. Ex:    MP+MAv la gaurire.

compusa - cand rezulta din compunerea a doua, trei sau patru miscari elementare. Traiectoriile relative ale miscarii compuse sunt curbe complexe in spatiu.

Miscarile executate sunt efectuate de catre anumite subansamble sau subsisteme denumite generic verigi executante. (port cutite, arbori principali, mese, sanii, suporti).

Ciclul de lucru reprezinta totalitatea miscarilor de generare necesare prelucrarii unei piese pe MU sau un sistem de MU.

Ciclul de functionare reprezinta ansamblul miscarilor de generare si miscarilor auxiliare necesare pentru prelucrarea unei piese pe o MU.