Masinile unelte cu comanda numerica si centrele de prelucrare

Masinile unelte cu comanda numerica si centrele de prelucrare

Utilizarea programelor numerice permite instalarea unei noi piese. Se realizeaza piesa cu forma complexa cu preturi de cost reduse.

Partile componente ale unui centru de prelucrare, o masina unealta, o magazie de scule, miscarea de translatie, doua mese, sistem de manipulare a sculelor aschietoare.

Pe fiecare element mobil exista niste sisteme de axe .

Pentru eficienta acestui sistem a fost nevoie de introducerea unor elemente suplimentare.

Scule aschietoare care sa reduca auxiliari.

Masurarea vitezei de pozitionare se face cu ajutorul lanturilor cinematice reusite.

Reglare sculei aschietoare se realizeaza cu ajutorul unei scule de prereglare.

Caracteristicile materialului - scula aschietoare trebuie sa aiba o durabilitate foarte buna (placute dure - care sunt executate sub forma patrata).

Scule cu eborita (durabilitate foarte mare) - se foloseste timp indelungat fara a prezenta uzuri.

D.P.D.V. al constructiilor - sculele aschietoare sunt montate in asa numitul: port scule.

Codificare se face cu mai multe cifre care indica locul in care se afla o anumita piesa in magazia de scule.

In figura de mai jos se prezinta o masina unealta cu comanda numerica :

Masinile unelte cu comanda numerica.

Au aparut ca o evolutie fireasca in sensul automatizarii proceselor de productie fiind masinile cele mai produse.

Evolutia in timp:

• automatul programabil, este un sistem de comanda simpla care executa pas cu pas fiecare instructiune.
• N.C., comanda numerica, este un sistem electronic de realizare a cotelor sau deplasarilor avand controlul acestora.
• C.N.C., comanda numerica asistata de calculator, este sistemul cel mai performant care din punct de vedere al principiului ataseaza controlul numeric cu calculatorul capabil de o logica geometrica si tehnologica (fig. 2).

Limbajul comenzii numerice:

Acest limbaj foloseste cuvinte, cifre sau litere cheie(Fig. 2, 3, 4, 5).

Cuvintele fac parte dintr-un cod specific si se clasifica dupa cum urmeaza:

o  N - urmat de un grup de cifre reprezinta numarul programului.

o  G - este o functie pregatitoare

o  x, y, z - adrese geometrice pentru miscarii liniare

o  a, b, c - adrese geometrice pentru miscarii circulare in jurul axelor x, y,z

o  F, S, T - adrese tehnologice pentru avans, turatia sau scula

o  M - functii auxiliare

Informatiile geometrice reprezinta descrierea dimensionala a piesei si cu x, y si z urmate de grupuri de cifre care reprezinta deplasarea intr-un anumit sisteme de coordonate pe o anumita directie.

Parti componente: Turela cu mai multe cutite, papusa mobila (fig.1) si calculatorul (fig.2 )

Turela

Fig. 1

Pinola, papusa mobila

Fig. 2

Ecranul

Fig. 3

Oprire temporara

Alegerea avansului

Miscarea cutitului cu precizie ridicata

Alegerea turatiei universalului

Alegere manuala a rotatiei universalului

Miscarea axelor cu precizie ridicata

Alegerea manuala a axelor

Miscarea cutitului pe axe

Pornirea programului

Rotirea manuala a universarului

Deschidere - inchidere a usii de protectie

Fig. 4

	Functiile de baza a strungului				Panoul de introducere a diferitelor functii
			Fig. 5

Centrul de prelucrare (CP) este o masina unealta care are posibilitati tehnologice de prelucrare multiple, este echipata cu comanda numerica, dispune de un dispozitiv de inmagazinare a mai multor scule aschietoare si efectueaza schimbarea automata a acestora.

Principalul avantaj al CP este micsorarea timpului efectiv de prelucrare care este mai mic cu cca 35% fata de timpul efectiv de prelucrare al unei MU conventionale, realizat mai ales prin micsorarea timpilor auxiliari (timpul de schimbare si reglare a sculelor in arborele principal, timpul de schimbare a pozitiei piesei de prelucrat, timpul de deservire tehnologic).

Micsorarea primelor doua componente se realizeaza prin concentrarea operatiilor ce se pot efectua pe aceeasi MU folosindu-se un numar mare de scule aferente fazelor de prelucrare si utilizarea de mese rotative indexate de prelucrari de directii diferite ale piesei.

Micsorarea timpului consumat cu schimbarea piesei se realizeaza cu mese suplimentare.

Nr. mare de scule de prelucrare si schimbare automata a acestora la CP este rezolvata prin magazinul de scule. Automatizare ciclului de schimbare a sculelor din magazin in arborele principal al CP necesita mecanisme specifice pentru cautarea sculei, pentru extragerea acesteia din magazin si alimentarea arborelui principal, iar la alimentarea fazei de prelucrare extragerea sculei din arborele principal si introducerea si fixare acesteia in locasul aferent din magazie. Spre deosebire de MU cu CN cu cap revolver, CP au mecanisme de transfer intre magazin si arborele principal, iar magazinul de scule nu suporta reactiunile fortelor de aschiere.

Constructia modulara generala a unui CP este prezentata in fig. 1.2.

FIG 1.2

CP deriva din MU universale conduse cu CN si echipate cu mecanisme specifice si se clasifica dupa mai multe criterii astfel :

a.)   dupa operatia tehnologica realizata si tipul MU din care provine :

CP prin strunjire

CP prin gaurire

CP prin gaurire frezare si alezare

CP combinate

b.)   dupa pozitia arborelui principal :

CP cu arbore principal orizontal

CP cu arbore principal vertical

c.)   dupa forma si tipul magazinului de scule :

magazin de tip disc (cu axa orizontala,verticala si inclinata)

magazin de tip transportor cu lant (dreptunghiular sau oval)

d.)   dupa tipul unitati de transfere :

CP cu mana mecanica simpla

CP cu mana mecanica dubla

CP cu un complex de maini mecanice simple si duble

CP fara unitate de transfer

CP cu maini mecanice si unitate de transfer

e.)   dupa modul de identificare a sculei :

CP cu codificarea sculei

CP cu codificarea locasului sculei din magazin

CP sunt foarte variate si de acea grupare lor este mai putin riguroasa si de aceia acelasi CP se poate regasi in diferitele grupuri prezentate anterior.

Dispozitive pentru fixarea pieselor pe masinile unelte cu comanda dupa program.

Se caracterizeaza : - precizie

rigiditate mare pentru a putea obtine precizia de prelucrare ridicata in cazul folosirii puteri maxime a masinii unelte

fixare rigida a SF pt. a inlatura aparitia vibratiilor

La montarea dispozitivelor pe MU trebuie sa asigure orientarea integrala a SF in raport cu SA si cu originea sistemelor de coordonate a MU cu comanda numerica si sa asigure montarea si reglarea rapida a acestuia pe MU in cazul schimbarii lotului de fabricatie. Elementele de - bazare

- strunjire - actionare - hidraulica

- mecanica

- pneumatica

pentru a asigura prinderea SF cat mai scurt.

In cazul MU de    - frezat

alezat

gaurit

cu comanda numerica se folosesc frecvent dispozitive universale ce constau din placi de bazare pe care se dispun elemente de strangere si bazare. Ele prezinta o retea de canale sau gauri foarte precis executate in diverse variante.

Fig 4.2

Placile cu canale sunt mai groase decat placile cu gauri pentru asigurarea rigiditatii.

Placile cu gauri trebuie ferite de impuritati si de distrugerea filetelor.

Avantajele dispozitivelor cu retea de - canale

- orificii

- asigura o pozitionare rapida si precisa a SF sau elementului de strangere centru in raport cu sistemul de referinta al MU cu comanda numerica

- elaborarea rapida a schemei de pozitionare a dispozitivului dupa care reglorul va realiza intr-un timp foarte scurt dispozitivul de prindere al piesei.

Analiza formei si dimensiunii piesei de prelucrare pe masina unealta cu comanda numerica a permis crearea unui complet minim de elemente de reglare si fixare care sa contina un numar de dispozitive unificate.

Fig. 4.25.

Pe placa de baza 8 a dispozitivului se monteaza doi montanti insurubati 1 si 5 care auj pe ambele laturi canale trapezoidale frezate transversal. In aceste canale se monteaza consola 2.

In axul 4 al consolei este fixata brida  prin insurumarea boltului 6 capul sferic al acestuia se reazema pe consola 2 apoi roteste brida 3 si va fixa piesa de prelucrat. Pentru Forta de strangere boltul 6 se inlocuieste cu un cilindru hidraulic. Deplasarea rapida a bridei 3 in inaltime se realizeaza astfel : furca 7 se roteste in primul surub prin intermediul caruia e fixata pe consola 2. Acesta va putea fi scoasa de pe montantii 1 si 5 si montata la inaltimea necesara strangerii. Pentru impiedicarea deplasarii consolei 2 in raport cu montantii furca 7 se roteste in pozitia initiala si se fixeaza cu o bila cu arc .

Fig. 4.26.

Brida 1 a dispozitivului are 3 orificii :

1. prin care trece boltul 8 care se insurubeaza in placa de baza de pe MU

2. trece reazemul 5

este orizontal si prin el se introduce fixatorul 2 cu arcul 3

Reazemul 5 se fixeaza pe col.6 in el fiind introdus fixatorul 2 cu arcul  Reazemul 5 se fixeaza pe col 6 sau direct pe placa 7 prin intermediul bilei cu arc 4. Pe reazem sunt executate doua siruri de canale segmentate si o tesitura longitudinala (sectiunea A-A).

La rotirea reazemului in raport cu coloana, ex. 120 grade fixatorul 2 iese din canal, se reazema pe tesitura si brida 1 se va ridica sau coboara in functie de inaltimea SF. Ea se va fixa la cota dorita dupa rotirea segmentului in pozitia initiala.

Firma Romheld (RFG) si Premax (FRA) fabrica seturi de dispozitive pentrut MU cu CN aceste seturi continand placi de baza si placi de schimb cu retele de canale, elemente de reglare si de strangere cu actiune manuala sau hidraulica.

Firma Marsland Engineering (SUA) foloseste la prelucrarea unor loturi de SF in plus un sistem de dispozitive universale simplificate. Astefel pt. reglarea si fixarea a 87 de SF de diferite tipodimensiuni sunt necesare doar menghine universale cu 3 bacuri autocentrate, prisme in forma de V si coltar. Aceste elemente (cu exceptia universalului) au 2 orifici de reglare pt orientarea pe placa de baza si orificiu pt fixarea acestora. Universalul se fixeaza prin intermediul unei placi intermediare in care sunt prevazute gauri similare. La montarea SF in dispozitiv nu e necesar o noua orientare a ultimelor doua in raport cu originea sistemului de referinta al MU. SF plane se dispun direct pe placa de baza cu ajutorul elementelor de reglare si se fixeaza cu elementele de strangere cu actionare rapida. Pe placa de baza pot fi montate cateva menghine sau universale pt prelucrarea ulterioara a SF, iar schimbarea aceastora se poate realiza in timp ce MU lucreaza. Pentru schimbarea dispozitivului pe placa de baza se consuma 1-2 minute.

Pentru ca majoritatea pieselor ce se prelucreaza pe SN, masina de frezat, masina de gaurit au dimensiuni mijlocii acestea s-au impartit in 3 grupe :

cu forma paralelipipedica (placi, capace, corpuri simple, panouri);

corpuri de rotatie (flanse, capace cilindrice, bucse, discuri );

cu contur curbiliniu (parghii, came, piese cu canale curbilinii).

Acestea au unu sau mai multe orificii executate in clasa 2÷3 de precizie a caror distante intre axe trebuie sa fie realizate cu o precizie de 0.03 ÷ 0.2 mm.

Din aceste piese:

95% au cel putin 2 suprafete frontale;

98% au canale strapunse sau orificii;

65% se prelucreaza pe doua suprafete opuse cu intoarcerea dispozitivului de prindere.

Suprafata de bazare care raman atat si la intoarcerea in dispozitivul de lucru - menghine cu falci cu schimbare rapida 3 si reazeme laterale 2

Fig. 4.27.

Pragul de pe falci asigura orientarea precisa a piesei si evirtarea lovirii menghinei de catre scula aschietoare la iesirea din aschiere.

Pe MU cu CN

frezat

alezat

gaurit

CP se folosesc mese divizionare cu comanda dupa program

Fig.4.29.

Scule folosite la MU cu comanda dupa program

- red. taux

maririi vitezei de pozitionare

automatizarea LC auxiliare

program CL

reglarea SA in afara masinilor

prereglarea

Unele din particularitatile MU cu CN (autonomia CL, schema automata a SA, componente uzuale a SA, utilizarea SA prereglate) => crearea unui sistem de SA si dispozitive de prindere a acestora pe MU cu CN -> MU se face cu un numar minim de elemente

In afara caracteristicilor :

- an

- geometrice pentru SA cu schimb automat trebuie sa se prevada modul de codificare si de reglare ( axiala sau radiala) a lor.

Fig.4.1.- sistem de SA generalizat care reflecta particularitatile SA folosite pe MU cu CN.

Modalitati de schimbare    a SA la MU cu CN

SA folosite pe MU cu comanda programata trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte   

a) rigiditate mare

^b)  capacitate de aschiere ridicata la viteze de aschiere mari

^c)  sa asigure eliminarea usoara a aschiilor

^d)  ascutire si control cu mijloace precise

^e)  simplitate constructiva

^f)   sa permita prereglarea pe si in afara MU in timp cat mai scurt

^g)  interschimbabilitatea si posibilitate de schimb rapida

La MU cu CN se pot folosi SA:

- standardizate

- speciale

SA standardizate trebuie sa indeplineasca conditii tehnice ridicate (prop. aschiere, precizia dimensiunii si a formei, rugozitate).

SA. Ca elemente componente ale STE joaca un rol deosebit de important in marirea productivitatii si preciziei de prelucrare.

Productivitatea si economia prelucrarii cresc daca se folosesc

noi mat. de SA

imbunatatirea - constructiei SA

- geometria SA

Din analiza gamei de SA cu placute din aliaje dure sau mineralo-ceramice fixate mecanic rezulta: cresterea vitezei de aschiere, micsorarea puterii consumate cu cresterea preciziei de prelucrare si a calitati suprafetei.

Perfectionarile aduse au fost:

imbunatatirea

bazarii placutei in corpul SA

fixarii placutei in corpul SA

montarii placutei in corpul SA

optimizarea geometriei

folosirea de noi marci de materiale SA

imbunatatirea construirii si maririi rigiditatii corpului SA

La MU cu CN se recomanda folosirea SA cu placute sch. din:

aliaje dure

mineralo-ceramice, care dupa uzura nu se mai ascut.

Problemele care apar la strungurile cu CN - fragmentarea aschiilor.

GL fiind programata, aschia trebuie sa fie fractionata pe masura ce este degajata rezulta folosirea constructiilor speciale de placute sau a sfaramatoarelor de aschii si a geometriei speciale.

Pentru ca MU cu CN se caracterizeaza prin reducerea considerabila a timpului de reglare, lucru care conduce la necesitatea alcatuirii unui set limitat de SA (de preferat din placute de CM), care sa fie folosite indiferent de forma suprafetelor si natura materialului de prelucrat, cu conditia ca aceasta restrangere sa nu afecteze conditiile de aschiere.

Alcatuirea setului de SA se face pe baza unor criterii:

selectarea unui numar minim de SA care sa genereze prin aschiere un numar maxim de suprafete fara ale mai schimba pe alta MU cu CN.

Adaptarea alegerii functie de

o  Tipul MU cu CN folosit

o  Capacitatea acesteia in ceea ce priveste numarul de SA care se pot monta simultan.

Exemplu: Pe SN cu CN analizarea CU cu placute se diferentiaza 3 categorii de SA.

CU cu care se lucreaza sistematic

CU frecvent utilizate dar a caror folosire este intermitenta

CU de filetat, canelat etc.

- cutit pentru strunjire longitudinala si frontala (placuta rombica cu ungh. varf = 75^O).

cutit lateral pentru strunjire de degrosare a suprafetei

cilindrice

frontale

canale circulare laterale

cutit cu placuta circulara pentru

degrosare

semifinisarea suprafetelor complexe

finisare

cutit armat cu placuta rombica cu ungh. la varf = 55^O pt strunjirea suprafetelor profilate

cutit cu placuta triunghiulara pt generarea diverselor suprafete profilate la care nu are acces muchia ascutita a cutitului armat cu placuta circulara.

SA utilizate intermitent din care fac parte in general CU pentru prelucrarea suprafetelor cilindrice interioare.

CU (de canelat, de filetat), este dificila enumerarea SA uzuale data fiind natura foarte diversa a suprafetelor pe care le prelucreaza.

Avantajele folosirii unui set alcatuit dintr-un numar limitat de SA sunt:

micsorarea numarului de SA din stoc si deci o rationalizare a investitiilor in ceea ce priveste SA

fabricarea in serie mare a SA care intra in componenta seturilor, ceea ce face ca pretul lor sa scada si sa fie usor de achizitionat

crearea unei banci de date tehnice ceea ce ofera avantaje la programarea asistata de calculator.

Exemplu: Rentabilitate a MU cu CN impune folosirea SA de mare productivitate din care fac parte si SA din diamant natural, sintetic sau din bor de forma cubica.

Se folosesc SA din elementul bor pe SN

copiat

carusel

CR, pe MAF, MF cu CN

Se folosesc pentru metale neferoase si aliaje ac., SA diamantate cu T>(30-80) * T_SA din aliaje .

SA cu diamant se folosesc la prelucrarea materialelor dure si extradure (pistoane din aliaje de Al. cu continut ridicat de Si.,colectoarele de cupru cu miez de poliamida ,piese din aliaje de Cu. si Al.,tevile si flansele din sticlo-textolit, presele din ceramica, carburile metalice, P.si K. sau aliaje dure.

Din punct de vedere al durabilitati SA pe MU cu CN, datele existente in literatura sunt relativ putine si departe de cazurile practice.

Tabloul durabilitatii efective a SA folosite la CP cu magazie de SA si la MU cu CR (orient).

Ele se schimba indiferent daca s-au uzat sau nu dupa un timp de TN minute.

Sunt rare cazurile in care timpii efectivi de prelucrare a tuturor SA din magazie sunt egali avand in vedere forma si dimensiunea suprafetelor prelucrate.

Exista o gama larga de bare de alezat pentru prelucrarea de degrosare si de finisare prevazute cu locasuri drepte sau inclinate pentru reglarea micrometrica a cutitelor.

De asemenea exista capete de alezat cu placute amovibile din aliaje dure care permit realizarea la o singura trecere a frezelor de degrosare si finisare. Daca in timpul aschierii una din placute se uzeaza sau se faramiteaza aceasta e rotita sau inlocuita in locasul ei fara scoaterea capului multi-cutit de pe MU micsorand timpul de stationare.

Pentru prinderea cutitelor pe SN cu comanda dupa program sunt folosite port SA cu suprafete poliedrice

Fig.4.17.- 6 tipuri de portscule

( b -d )- frecvent intrebuintate la MU cu CN.

a- pentru - SR cu CN

- MU cu CN pentru fixarea SA de precizie

b- ghidaj prismatic pentru bazarea in suportul de prindere de pe strung.

c- ghidaje "coada de randunica"

- strunguri sovietice RT 70,72F3, SN cu CN tip VDF, RFG.

d- SN cu CN cu CR - sovietice 1P71F3

- RDG -DF 200L-NC

-DF 315L-NC

Suprafete de bazare pentru port SA in CR este o RD care angreneaza cu un sector al port SA. Fixat cu bolturi si excentric.

e- SN model ATPr M12 cu MSA si mecanica pentru schimbarea automata a SA, SN Heineman, Max Muller ( RFG)

Port SA are doua ghidaje prismatice pentru bazare.

f-  port SA reglabila care are o parte deplasabila pe ghidaje "coada de randunica"

Pre reglarea SA

- conditia de baza pentru exploatarea economica a MU cu comanda dupa program.

- se realizeaza cu dispozitive adecvate care trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte: 

a) precizia suprafetei de bazare pentru fixarea SA fie o clasa de precizie decat suprafata de bazare corespunzatoare pe MU.

b) Forta de strangere a SA sa fie constanta.

c) Dispunerea suprafetelor ce vin in contact cu muchiile si varfurile aschietoare ale SA de reglare trebuie sa corespunda cu pozitia dintre suprafata piesei si muchiile aschietoare ale SA in timpul prelucrarii.

Dispozitivul de pre reglare este definit ca fiind functie de tipul operatiei de aschiere si functie de metoda de masurare si de evaluare a preciziei reglarii:

fara scala (rigide)

cu scala

Dispozitive de pre reglare rigide folosesc diferite sabloane sau opritori, iar precizia reglarii se apreciaza dupa marimea fantei de lumina.

asigura o precizie de maxim 0.3 mm

Dispozitive de pre reglare in lungime a SA asigurand o precizie de 0,15 - 0,2.

Fig. 4.18 - (DPR) Dispozitivul de pre reglare pentru burghie de centrare.

1 - placa de baza

2 - placa verticala - bucsa 3

tija 4.

In bucsa 3 se introduce partea SA 5 in care se gaseste burghiul 6.

Pe tija 4 se fixeaza opritorul 7 fata de care se regleaza marimea L. Pt reglare se slabeste surubul 8 de strangere al burghiului in port SA 5 si se va roti surubul 9. Ceea ce imprima piesei 10 filetata la interior o deplasare rectilinie, toate acestea avand ca rezultat deplasarea burghiului 6 pana la opritorul 7. Cand burghiul nu mai poate fi deplasat se strange surubul 8, cu aceasta operatia de pre reglare fiind incheiata.

Dispozitivul de pre reglare cu scala tip rigla, micrometru sau subler se foloseste pentru reglarea in afara MU a SA cu coada.

Dispozitivul de pre reglare cu scala masoara cota de reglare cu comparatoare.

Fig. 4.19 - pentru CU de strunjire

a) cu 2 comparatoare

b) cu un comparator si un surub micrometric.

Fig. 4.22 - Dispozitivul de pre reglare citire optica.

Pentru strungurile cu CN nu au importanta marimile a, b, Xi, Yi (Fig. 4.22) ci eliminarea reciproca a dispunerii SA fata de prima care intra in aschiere.

x = xi - x

y = yi - y

Aceste eliminari au drept consecinta extragerea dimensiunilor pieselor prelucrate a caror eliminare necesita introducerea de corectii in programe.

Marimile corectiei se determina in urma masurarii dimensiunilor in timpul prelucrarii piesei de proba sau dupa prelucrarea acesteia.