TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE

10.1. Rolul funcţional, formele constructive şi condiţiiletehnice de execuţie a arborilor

Arborii sunt organe de maşini cu lungimi mai mari decât diametrele, care, prin rotire în jurul axei longitudinale, transmit mişcarea, puterea şi momentele primite prin intermediul altor organe pe care le susţin sau cu care sunt asamblaţi (roţi, biele, cuplaje etc.). în timpul funcţionării, arborii sunt solicitaţi la torsiune şi încovoiere, fapt ce impun măsuri suplimentare la elaborarea tehnologiei de prelucrare a acestora.

Principalele criterii de clasificare a arborilor sunt: forma, lungimea, diametrul, greutatea, condiţiile funcţionale şi complexitatea tehnologică.

După forma constructivă, arborii pot fi: arbori netezi, arbori în trepte simetrici şi arbori în trepte asimetrici. După lungime, arborii por fi: arbori scurţi, arbori mijlocii, arbori lungi şi arbori foarte lungi.

Clasificarea arborilor trebuie să se facă în aşa fel încât să se creeze posibilitatea prelucrării unei anumite clase de arbori, pe cât posibil pe aceleaşi maşini-unelte, asigurându-se o precizie ridicată şi o productivitate superioară. Astfel, clasificarea arborilor în grupa de arbori de dimensiuni mici sau mijlocii trebuie să permită prelucrarea lor pe maşini cu mai multe cuţite, pe strunguri revolver, pe semiautomate sau automate.

Prin împărţirea arborilor în clase se realizează o simplificare a operaţiilor de pregătire şi o scurtare a ciclului de fabricaţie, folosindu-se procese tehnologice tip.

Pe baza procesului tehnologic tip, pentru clasa de piese respectivă, tehnologii proiectanţi vor putea cu uşurinţă să întocmească procesul tehnologic pentru piesa cerută,eliminând sau adăugând anumite operaţii, faze, treceri etc., în funcţie de complexitatea arborelui a cărei tehnologie se proiectează.

Precizia de prelucrare a arborilor este determinată de condiţiile funcţionale ale acestora. Astfel, dimensiunile diametrale ale fusurilor se execută în treptele de precizie 7-8, iar în cazurile speciale în treptele 5-6 de precizie. Ovalitatea şi conicitatea fusurilor trebuie să fie cuprinse în limitele toleranţelor dimensiunilor diametrale. Bătaia fusurilor pe care urmează să se monteze diferite piese, în raport cu fusurile de reazem, nu trebuie să depăşească (50...70) /mi, iar în unele cazuri mai deosebite (30...50) /zm. Toleranţa la lungimea treptelor este cuprinsă între (60... 150) fim. Rugozitatea suprafeţelor fusurilor se Ca metode de rectificare plană se deosebesc:

10.2. Materialele şi semifabricatele utilizate la arboriLa executarea arborilor se utilizează ca materiale fontele, oţelurile carbon, oţelurile

aliate şi neferoasele în funcţie de scopul şi condiţiile de rezistenţă impuse acestora.Pentru arborii de dimensiuni mici şi precizie scăzută, fără solicitări mecanice

mari, dar care sunt supuşi în exploatare la uzare se folosesc oţelurile AUT8, AUT12, sau AUT23/STAS 1350-89.

Arborii supuşi la solicitări mecanice medii se execută din oţeluri carbon obişnuite OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2-80;, din oţeluri carbon de calitate OLC25, OLC35 şi, în special, OLC45 (STAS 880-88).

Pentru arborii cu tenacitate ridicată a miezului supuşi la uzare pronunţată şi la solicitări mecanice reduse se recomandă oţelurile de cementare OLC15 şi OLC15T iar pentru arborii supuşi la solicitări mecanice mari şi care lucrează în condiţii grele de uzare oţelurile aliate cu nichel, crom-nichel, crom-titan, mangan, STAS 791-88, ca de exemplu 15CN15, 13CN30, 28TMC12, 21TMC12, 31CMS10.

Oţelurile aliate se utilizează numai în cazurile absolut necesare impuse de condiţiile de rezistenţă la uzare şi oboseală. Aceste oţeluri scumpe se pot înlocui cu oţelurile sau fontele slab aliate, ale căror proprietăţi mecanice se îmbunătăţesc prin tratamentele aplicate stratului superficial al piesei (mecanice, termice sau termochimice).

Pentru piesele de tip arbore, în funcţie de scop, importanţă şi dimensiuni, semifa- bricatele se obţin: prin turnare (în cazul arborilor de dimensiuni mari); din laminate trase la rece sau la cald (d < 150 mm); din laminate, care apoi se forjează pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice; prin forjarea liberă (la arborii de dimensiuni mari pentru motoare statice, navale etc.); prin matriţare, în cazul producţiei de serie mijlocie şi mare.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu diametrul maxim până la 150 mm şi care au o diferenţă de cel mult (40...50) mm între diametrele treptelor se folosesc drept semifabri- cate barele laminate.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu lungimi până la 500 mm şi diametre mai mici de 100 mm, executaţi în producţia de serie mijlocie şi mare, semifabricatele se obţin prin matriţare.în cazul arborilor mari şi.grei (/ > 800 mm şi <j> > 60 mm), executaţi în producţie de serie mică sau de unicate, semifabricatele se obţin prin forjare liberă, cu adaosuri mari de prelucrare.

Pentru arborii cu flanşe mari şi pentru arborii grei se pot folosi semifabricate din fontă de mare rezistenţă cu grafit nodular sau fontă modificată, care au însă o rezistenţă mai mică decât a celor din oţel, dar au în schimb o capacitate mai mare de amortizare a solicitărilor dinamice.

Procesul de obţinere a semifabricatului este condiţionat de următorii factori: felul şi proprietăţile materialului din care este executat, forma şi dimensiunile piesei şi volumul de producţie. Indicarea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului este condiţionată însă şi de factorii economici.

Obţinerea unor semifabricate cu forme şi dimensiuni apropiate de cele ale piesei finite este mai scumpă decât a semifabricatelor mai puţin precise, în prima variantă, adaosul de prelucrare şi costul prelucrării mecanice sunt mici şi, în plus, rezultă o economie de metal, în varianta a doua, adaosul de prelucrare va fi mai mare, deci consumul mai mare de manoperă şi metal.

În vederea stabilirii metodei şi procedeului de obţinere a semifabricatului se face o analiză tehnico-economică a mai multor variante, în urma căreia se va stabili varianta optimă (care să asigure costul minim).

10.3. Operaţii pregătitoare pentru prelucrarea arborilorOperaţiile pregătitoare au rolul de a crea bazele tehnologice de prelucrare. Ţinând

seama de varietatea mare a formei şi dimensiunilor arborilor, a procedeelor de obţinere a semifabricatelor, numărul şi felul operaţiilor pregătitoare vor fi diferite. De aceea, pentru stabilirea operaţiilor pregătitoare trebuie să se cunoască caracteristicile semifabri- catului folosit

10.3.1. Debitarea semifabricatelor»

Operaţia de debitare a semifabricatelor se execută atunci când semifabricatul folosit este bară laminată, calibrată sau necalibrată. Când semifabricatul este obţinut prin forjare liberă sau în matriţă, la dimensiuni mai mari decât cele prescrise, operaţia se numeşte tăiere şi urmăreşte îndepărtarea capetelor rămase de la forjare sau matriţare.Operaţia de debitare se poate executa pe: ferăsîraie mecanice cu mişcare alternativă sau circulară, ferăstraie cu fricţiune, foarfecă-ghilotină, strunguri special amenajate sau cu ajutorul maşinilor automate sau semiautomate, în funcţie de programul de fabricaţie, maşini cu discuri abrazive sau freze disc. Debitarea se mai poate executa şi prin procedee speciale, cum sunt: procedeul anodo-mecanic cu disc sau bandă, cu flacără, cu jet de plasmă sau laser.Prin debitare se pierde o anumită cantitate de material, de obicei egală cu lăţimea sculei de debitat. Astfel, la debitarea pe ferăstrăul cu mişcare alternativă pierderile sunt de (1...2,5) mm, însă productivitatea este redusă, iar la ferăstrăul cu mişcare circulară pierderile prin debitare sunt mai mari (3...7) mm, pentru diametre cuprinse în limitele (80...200) mm, dar productivitatea este inai ridicată.Debitarea cu ghilotină produce strivirea materialului şi înclinarea suprafeţelor de capăt.Debitarea anodo-mecanică asigură prelucrarea metalelor cu duritate mare, obţinându-se în acelaşi timp şi o calitate superioară a suprafeţelor.

10.3.2. îndreptarea semifabricatelor

Îndreptarea semifabricatelor pentru arbori se face în vederea eliminării deformaţiilor spaţiale. Aceasta deoarece mărimea curburii semifabricatelor ce se prelucrează nu trebuie să depăşească 1/4 din adaosul de prelucrare, îndreptarea se poate face Ia cald sau la rece, în funcţie de materialul şi dimensiunile arborilor.

Îndreptarea în stare rece are o răspândire mai largă, datorită posibilităţii de a se efectua în orice atelier de prelucrări mecanice, obţinându-se o precizie şi o calitate de suprafaţă ridicată; operaţia este însoţită însă de tensiuni remanente.

În cazul semifabricatelor cu rigiditate scăzută, îndreptarea se poate efectua de mai multe ori în timpul procesului tehnologic.

Îndreptarea în stare rece se poate executa pe prese cu şurub, cu excentric, hidraulice sau pneumatice, manuale sau automate sau pe maşini-unelte speciale de îndreptat (fig. 10.1), care efectuează în acelaşi timp şi calibrarea pieselor

Maşina de îndreptat şi calibrat (fig. 10.1) se compune din trei perechi de role hiperbolice, înclinate sub un unghi de (20...25)°. Rolele sunt fixate pe cadrul 4, în aşa fel încât, la mişcarea de rotaţie a cadrului, rolele să capete mişcare de rotaţie în jurul axei lor. în timpul mişcării de rotaţie, perechea de role l realizează mişcarea de avans a semifabri- catului 5, iar rolele 2 şi 3 efectuează îndreptarea. Prin inversarea sensului de rotaţie, semifabricatul

poate fi trecut de mai multe ori printre role, în vederea îndreptării. Uneori, pe lângă îndreptarea barelor, se poate efectua şi calibrarea cu ajutorul filierei 6.

Maşina poate fi utilizată pentru îndreptarea şi calibrarea barelor cu diametrele cuprinse în limitele (6... 150) mm, asigurând o precizie la diametru de (0,3...0,5) mm.

10.3.3. Prelucrarea suprafeţelor frontale şi centruirea arborilor

Operaţia are o importanţă deosebită, deoarece suprafeţele rezultate în urma acestor prelucrări constituie bazele de orientare şi fixare pentru prelucrările ulterioare.

Corectitudinea suprafeţelor frontale are o mare influenţă asupra preciziei de prelucrare a arborilor. Astfel, înclinarea suprafeţei frontale face ca gaura de centrare să fie deplasată sau să capete o formă eliptică, ceea ce va atrage după sine o orientare şi fixare necorespunzătoare.

În cazul producţiei în serie mică şi în lipsa unor maşini speciale, prelucrarea suprafeţelor frontale se execută pe strunguri obişnuite, prin fixarea în raandrină, pe freze sau pe maşini de alezat şi frezat (cum este cazul arborilor mari şi grei).

M. Ci X L/V^l 11V/ J. iHtli l ^»1 J^lWi/.Pentru ridicarea preciziei şimărirea productivităţii se recomandă,acolo unde este posibil, ca operaţia destrunjire frontală şi centruirea să se facădintr-o singură prindere pe o maşinăspecial concepută pentru acest scop(specializată).în fig. 10.2 se prezintă schemade lucru a unei maşini pentru prelucratsuprafeţele frontale şi pentru executareagăurilor de centrare ale arborilor. Semi-fabricatul / se fixează în dispozitivul cuprisme autocentrante 2. Se execută mai

În fig. 10.2 se prezintă schemade lucru a unei maşini pentru prelucrat suprafeţele frontale şi pentru executarea găurilor de centrare ale arborilor. Semi- fabricatul / se fixează în dispozitivul cu prisme autocentrante 2. Se execută mai întâi prelucrarea simultană a ambelor suprafeţe, cu ajutorul capetelor de frezat 5, după care semifabricatul trece în poziţia următoare, la care se execută operaţia de prelucrare a găurilor de centrare, cu ajutorul burghielor combinate 4. Semifabricatele corect debitate sunt supuse direct operaţiei de centruire, fără prelucrarea prealabila a suprafeţelor frontale.

Găurile de centrare trebuie să aibă nu numai o anumită dimensiune (condiţionată de diametrul şi greutatea arborelui care trebuie prelucrat), ci şi o conicitate precisă, care să corespundă întocmii cu conicitatea vârfurilor strungului. Nerespectarea acestei conicităţi (fîg. 10.3) duce la uzarea prematură a găurilor de centrare, precum şi la apariţia erorilor de formă la prelucrarea arborelui.

>,De asemenea, aceeaşi importanţă o are şi coaxialitatea găurilor de centrare. Neres -

pectarea acestei condiţii (fig. 10.4) face ca piesa să nu se reazeme pe vârfuri cu întreaga suprafaţă conică a găurilor de centrare, fapt ce conduce la deteriorarea rapidă atât a gău- rilor de centrare, cât şi a vârfurilor, ceea ce influenţează negativ precizia de prelucrare.

Găurile de centrare trebuie date în aşa fel încât adaosul de prelucrare de pe suprafeţele semifabricatului să fie uniform distribuit. Dacă adaosul de prelucrare nu este uniform, atunci, în timpul prelucrării, apar forţe de aşchiere diferite, datorită adâncimii de aşchiere diferite ji. ca rezultat, în cazul rigidităţii scăzute a strungului, se vor înregistra abateri de la forma geometrică â piesei.

Găurile de centrare date la ambele capete ale arborelui trebuie sa aibă aceeaşi adâncime, în raport cu suprafeţele de capăt, pentru toate semifabricatele lotului respectiv.

La prelucrarea arborelor în trepte pe maşini cu scule reglate la cotă, adâncimea şi distanţa dintre suprafeţele de centrare au o importanţă deosebită. Abaterile acestor dimensiuni conduc la erori dimensionale ale lungimilor treptelor arborilor, deoarece se schimbă poziţia suprafeţei de orientare, în timp ce baza de măsurare pentru poziţionarea sculei rămâne neschimbată. Aceste erori pot fi evitate prin utilizarea de vârfuri reglabile axial.

Pentru strunjirea suprafeţelor frontale ale arborilor se folosesc vârfurile de centrare frezate, în cazul prelucrării de finisare a pieselor (strunjire, rectificare), când se lucrează cu viteze mari de aşchiere, este necesar să se folosească vârfurile mobile (cu rulmenţi cu bile sau role), pentru a evita frecarea şi griparea suprafeţelor de aşezare.

Dezavantajul acestor vârfuri de strung este acela că au o rigiditate mult mai redusă decât a vârfurilor fixe, fapt ce influenţează precizia şi rugozitatea suprafeţelor prelucrate.

Pentru antrenarea şi fixarea arborilor de dimensinui mici se pot folosi dornurile cu vârf striat, cu suprafaţa striată interioară sau inimă de antrenare (fig. 10.5).În mod practic, la centruirea semifabricatelor pe maşinile de centniit se poate obţine o precizie de (0,3...0,8) mm, în funcţie de diametrul semifabricatului (10...200) mm.

În cazul semifabricatelor forjate, datorită neregularităţilor suprafeţelor exterioare şi a curburii, nu se poate obţine o precizie mai mare de (l.. .3) mm. Dacă centrele găurilor se obţin prin trasare, eroarea de centmire este de (0,4...l,5) mm, în funcţie de precizia cu care s-a efectuat operaţia de trasare.

10.3.4. Particularităţi la prelucrarea arborilor greiTehnologia de prelucrare a arborilor mari (arborii de motoare navale, de turbine

hiadraulice, de transmisie, arborii principali ai maşinilor-unelte grele etc.) prezintă o serie de particularităţi faţă de tehnologia de prelucrare a arborilor de dimensiuni obişnuite.

Semifabricatele pentru arborii de dimensinui mari se obţin prin forjare, mai rar din laminate. După forjare, semifabricatele se supun tratamentului de normalizare şi recoacere, uneori de recoacere izotermă. De cele mai multe ori, aceşti arbori se execută din oţeluri aliate. Ciclul tratamentului termic se stabileşte în acest caz în funcţie de calitatea oţelului. După tratamentul termic, de la unul dintre capetele arborelui se taie o probă şi se execută controlul calităţii materialului folosit

Prelucrarea mecanică a arborilor de dimensiuni mari este precedată de operaţia de trasaj. Trasajul este necesar pentru a verifica dimensiunile semifabricatului şi pentru a stabili poziţia corectă a centrelor găurilor.

Centruirea se execută pe o maşină de găurit şi alezat orizontală, cu aşezarea pe prisme.Strunjirea arborilor cu masa până la 150 t se face pe strunguri mari cu distanţa între

vârfuri de (30...40) m. Puterea acestor strunguri este de (l50...300) kW. Aceste maşini-unelte au mai mulţi suporţi de o parte şi de alta a batiului, iar lunetele mobile şi cele fixe sunt prevăzute cu role.

Arborii de dimensiuni mari se prelucrează după principiul concentrării prelucrărilor. Datorită dificultăţilor de manipulare a arborilor, se caută să se execute pe aceeaşi maşină-unealtă un număr cât mai mare de prelucrări. La arborii mari prevăzuţi cu alezaje axiale, succesiunea fazelor este diferită. La început se execută aleza) u l, apoi se introduc la cele două capete dopuri cu găuri de centrare, folosite ca baze tehnologice pentru fixarea între vârfuri a arborelui.

De exemplu, la prelucrarea arborilor grei, pentru maşinile-unelte, în afara condiţiilor tehnice obişnuite, se impune condiţia să se realizeze şi coaxialitatea axei alezajului conic cu

axa de rotaţie a arborelui. De asemenea, este necesar să se asigure şi perpendicularitatea suprafeţei de capăt a arborelui în raport cu axa sa de rotaţie. Nerespectarea acestor condiţii duce la rebutarea pieselor.

10.4. Tehnologia prelucrării arborilor prin strunjire

10.4.1. Strunjirea arborilor neteziArborii netezi scurţi sunt mai puţin utilizaţi în construcţia de maşini. Sub formă de

piese îi întâlnim în producţia de rulmenţi cu role şi ace, bolţuri şi pistoane, pistonaşe .Spre deosebire de arborii netezi scurţi, arborii netezi lungi au o pondere mai mare în

construcţia de maşini.Arborii netezi se clasifică, în funcţie de raportul dintre lungime şi diametru, în arbori

rigizi (l/d < 12) şi arbori nerigizi sau elastici (IId > 12).Semifabricatele pentru obţinerea acestor piese sunt, de obicei, laminate sub formă de bară

trasă, calibrată sau necalibrată.Realizarea acestor tipuri de arbori se execută pe maşini-unelte de tipul strungurilor

universale, automate monoax sau multiaxe, maşini de rectificat etc.în construcţia de maşini, arborii netezi cu ponderea cea mai mare au diametrele de (25...50) mm şi lungimea de (50...500) mm şi se execută în mod obişnuit în producţie de serie mică, mijlocie şi de unicat.

Stniiijirea de degroşare a arborilor netezi se poate executa cu unul sau mai multe cuţite, în funcţie de lungimea arborelui şi adâncimea de aşchiere, prin împărţirea adaosului de prelucrare în lungime sau adâncime, dintr-o trecere sau din mai multe treceri (fig. 10.6).

Ca şi cazul operaţiei dedegroşare, operaţia de finisare se poate executa cu unul sau mai multe cuţite, adaosul de prelucrare fiind distribuit în lungime sau adâncime. Operaţia se caracte-rizează prinîr-un regim de aşchiere mai uşor, un avans mult mai mic şi viteze de aşchiere mari.

Această operaţie se poate executa pe aceeaşi maşină-unealtă pe care s-a făcut şi operaţia de degroşare. Pentru a realiza însă o precizie dimensională şi de formă, precum şi o calitate superioară de suprafaţă, se recomandă ca operaţia de finisare să se execute pe maşini-unelte cu precizie mai ridicată.

Arborii netezi pot fi prelucraţi şi prin broşare, dacă volumul de producţie este de serie mijlocie, mare sau de masă şi justifică tehnic şi economic folosirea acestui procedeu de prelucrare.

Strunjirea arborilor netezi, scurţi şi lungi cu mai multe cuţite simultan prezintă avantaje faţă de Strunjirea cu un singur cuţit, datorită reducerii timpului de maşină. In cazul producţiei de serie mică sau de unicat a pieselor tip arbore este raţional să se folosească însă strungurile universale prevăzute cu suporţi hidraulici de prelucrat.

Printre procedeele speciale de prelucrare a arborilor netezi se pot enumera: netezirea prin rulare, alunecare şi lovire; Strunjirea anodo-mecanică; prelucrarea prin electroeroziune etc.

Arborii netezi de lungimi mari nu se pot prelucra pe strunguri obişnuite, cu fixare între vârfuri, în acest caz se folosesc maşini speciale, dotate cu dispozitive de ghidare. Centrarea arborilor se asigură prin intermediul a două perechi de role hiperbolice.

Uneori, pentru prelucrarea suprafeţelor cilindrice exterioare, la piesele grele, care nu pot fi antrenate în mişcare de rotaţie, se folosesc capete cu cuţite zburătoare.

10.4.2. Strungirea arborilor în treptePrelucrarea arborilor în trepte se poate face pe strunguri paralele, strunguri şi cu comandă

program, maşini de frezat cilindric, de rectificat, de broşat etc.Alegerea procedeului tehnologic de prelucrare este determinată de caracterul produc{iei,

dimensiunile şi forma arborelui, gradul de precizie şi calitatea suprafeţelor. De aceste elemente depinde numărul precum şi succesiunea operaţiilor.

Scheme de prelucrare prin strunjire. În construcţia de maşini o pondere mare o au arborii cu diametre de (25.. .50)mm şi lungimi între 150 şi 500 mm şi rar de 1000 mm sau mai mult.

Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea mecanică a arborilor în trepte este dat, sub formă de fişă tehnologică, în tabelul 10.1. Utilizând acest proces tehnologic tip, se poate proiecta procesul tehnologic detaliat (plan de operaţii) pentru orice fel de arbore în trepte, adăugând sau eliminând anumite operaţii faţă de procesul tehnologic tip, în funcţie de fiecare caz concret în parte.

Tabelul 10.1

Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea arborelor

Nr.operaţiei

Denumirea operaţiei

0 1 2 3 41 Debitarea semifabricatului (această

operaţie se elimină dacă semifabricatul este matriţat, forjat sau turnat

Presă-ghilotină pentru bare cu diametrul până la aproximativ 60 mm

Ferăstru circular Maşină specială de debitat cu disc abraziv

Ferăstrău circular sau cu braţ Strung Maşină de frezat orizontală

2 Prelucrarea suprafeţelor de capăt şi centruirea (această operaţie se poate divide în două operaţii, funcţie de utilaj)

Maşină specială de frezat şi centruit cu tambur şi acţionare continuă

Maşină specială de frezat şi centruit cu tambur şi acţionare intermediară

Maşină specială de frezat şi centruit

Maşină de frezat la ambele capete simultan

Maşină specială de centruit

Maşină de frezat orizontală Strung universal Maşină de centruit

3 Strungire de degroşare la unul din capetele arborelui (toate treptele cu diametru crescător)

Strung semiautomat cu un singur ax şi mai multe cuţite

Strung semiautomat de copiat Strung semiautomat cu comandă după program

Strung semiautomat de copiat

Strung semiautomat cu comandă după program

Strung universal4 Strunjire de degroşare la al doilea

capăt al arboreluiAcelaşi utilaj la operaţia precedentă

5 Strunjire de finisare la primul capăt al arborelui

Acelaşi utilaj ca la operaţia precedendă

6 Strunjire de finisare la al doilea capăt al arborelui

Acelaşi utilaj ca la operaţia precedendă

7 Frezarea canelurilor Semiautomat special pentru executarea canelurilor cu freză melc.

Maşină universală de frezat cu frezădisc profilată

8 Frezarea canalelor de pană Maşină semiautomată de frezat canale de pană

Maşină semiautomată de frezat canale de pană

Maşină de frezat universală

Maşină de frezat universală

9 Executarea filetului Maşină semiautomată specială de filetat Strung prevăzut cu cap de filetat după metoda “în

vârtej”

Strung universal

10 Tratament termic11 Sablare12 Îndreptare Prese de diferite feluri13 Rectificare de degroşare la unul din

capete (toate treptele cu diametrul crescător)

Maşină specială de rectificat cu două sau multe discuri şi cu sisteme de control activ al diametrilor

Maşină de rectificat exterior (sau universală rotund)

14 Rectificare de finisare la celelalt capăt al arborelui

Maşină specială de rectificat cu două sau multe discuri şi cu sisteme de control activ al diametrilor

Maşină de rectificat exterior (sau universală rotund)

15 Rectificarea canelurilor Maşină specială de rectificat caneluri Maşină de rectificat plan16 Rectifixcare de finisare la celalt

capăt al arborilorAcelaşi utilaj ca la rectificarea de degroşare Acelaşi utilaj ca la operaţiile de

degroşare17 Rectifixcare de finisare la celalt

capăt al arborilorAcelaşi utilaj ca la rectificarea de degroşare Acelaşi utilaj ca la operaţiile de

degroşare18 Rectificarea Maşină de rectificat filetare19 Controlul final Aparate de control speciale Aparate şi instrumente de control

universale

La strunjirea arborilor în trepte pe strunguri multicuţite gradul de concentrare a operaţiilor este ridicat, putându-se prelucra cu maximum 10 cuţite simultan.

Arborii în trepte rigizi se prelu- crează în producţia de serie mare şi masă pe strunguri verticale cu mai multe axe (fig. 10.7).

La prelucrarea de semifinisare pe strunguri semiautomate multicuţite se obţine o precizie de prelucrare corespun- zătoare treptelor 10-1, iar la prelucrarea de finisare - treptei 9. Precizia diametrelor arborelui în trepte poate fi ridicată până la treapta 7 sau chiar a 6-a, dacă prelucrarea se face cu cuţite late.

Strunjirea cu mai multe cuţite simultan se poate executa după metoda divizării lungimii (fîg. 10.8) sau a adaosului de prelucrare, când semifabricatul este bară laminată(fig. 10.9).

Strunjirea pe strunguri semiautomate de copiat a arborilor în trepte prezintă o serie de avantaje faţă de strunjirea cu mai multe cuţite simultan, şi anume: timpul pentru reglarea maşinii este mai mic, datorită faptului că strunjirea se face cu un singur cuţit, precum şi datorită simplităţii modului de fixare a şablonului. Acest lucru face ca prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat să fie avantajoasă chiar în cazul loturilor mici de piese.

Productivitatea muncii la prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se măreşte nu numai pe seama reducerii timpului necesar pentru reglarea maşinii, ci şi pe seama lucrului cu viteze de aşchiere şi avansuri mari, a posibilităţii mai bune de utilizarea puterii maşinii.La strunjirea de finisare prin copiere se asigură o precizie de prelucrare de (0,05...0,06) mm, care este superioară preciziei obţinute la prelucrarea pe strunguri cu mai multe cuţite

Prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se recomandă, în special, în cazul executării arborilor cu rigiditate scăzută, cu lungimi mari ale treptelor şi cu precizie ridicata.Tipurile noi de strunguri semiautomate de copiat hidraulice permit prelucrarea în trepte cu diametrul până la 350 mm şi lungimea până la 1200 mm sau chiar 1600 mm, cum sunt, de exemplu, strungurile tip Georg Fischer.

În afara prelucrării pe strunguri semiautomate de copiat, în producţia de serie este raţională prelucrarea arborilor pe strunguri universale prevăzute cu suporţi idraulici

de copiat. Timpul de lucru se reduce de 2,5...3 ori comparativ cu prelu- crarea pe strunguri obişnuite.

În producţia de unicate şi serie mică se utilizează, ca semifabricat, bara laminatăsau forjată, funcţie de mărimea arborelui şi de diferenţa dintre diametrele treptelor. Prelucrarea se face pe strunguri universale, după metoda concentrării operaţiilor, executându-se succesiv fiecare treaptă, în acest caz, prelucrarea se începe cu strunjirea treptei care are diametrul cel mai mare. Treapta cu diametrul cel mai mic se prelucrează la urmă, pentru a nu reduce rigiditatea arborelui (fîg. 10.10).

• Strunjirea racordărilor, degajărilor, teşiturilor şi canalelor, în fig. 10.11 se dau formele cele mai uzuale de racordare a arborilor în trepte. Este bine să se prevadă, în general, o rază de racordare cel puţin egală cu înălţimea umărului (fig. 10.11, a), iar în locurile supuse unor tensiuni mari se va prevedea o rază cât mai mare cu putinţă, mergându-se până la (r > 2/0 sau, dacă este necesar, se va executa o racordare conică (fig. 10.11, b). De asemenea, în cazurile în care este necesară o rectificare, deşi părţile unui arbore au aceeaşi cotă nominală, se va prevedea o degajare (fig. 10.11, c).

Principalele forme de racordare a arborilor în trepte, în cazurile în care umerii servesc la sprijinirea unor piese ca rulmenţi, roţi de curea etc. sunt date în fig. 10.12. în aceste cazuri este necesar să se execute o rază de racordare determinată în funcţie de raportul diametrelor secţiunilor şi în funcţie de tensiunile din arbore (fig. 10.12, ă). La diferenţe mici între diametrele secţiunilor se execută o degajare, care serveşte pentru rectificare, astfel încât discul abraziv să nu strice suprafaţa învecinată sau să nuo prelucreze dacă nu este prevăzut (fig. 10.12, b), în fîg. 10.12, c se prezintă un model de degajare folosit la arbori când este posibil să se prevadă o racordare sau o teşire.

Degajările şi canalele pe suprafeţele cilindrice sau frontale la arborii în trepte suntprelucrate în scopuri tehnologice sau funcţionale. Formele geometrice ale degajărilor potfi, în funcţie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Când degajările au un rol funcţional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).

Sculele pentru executarea degajărilor şi canalelor sunt cuţitele profilate şi cuţitele speciale (fig. 10.15, a şi b).

Formele şi dimensiunile degajărilor, canalelor, precum şi razele de racordare sunt standardizate prin STAS 7446-66.

Teşirea muchiilor arborilor la 45° (în locul unei racordări) este indicată pentru simplificarea procesului tehnologic, înălţimea acestei teşituri trebuie să fie cel puţin egală cu raza de racordare.

• Strunjirea suprafeţelor conice exterioare. Suprafeţele conice exterioare se pot strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel.

Degajările şi canalele pe suprafeţele cilindrice sau frontale la arborii în trepte sunt prelucrate în scopuri tehnologice sau funcţionale. Formele geometrice ale degajărilor pot fi, în funcţie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Când degajările au un rol funcţional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).

• Strunjirea suprafeţelor conice exterioare. Suprafeţele conice exterioare se pot strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel.

Prelucarea pe strunguri se realizează prin următoarele metode: deplasarea transversală a păpuşii mobile, rotirea saniei portcuţit, cu rigla de copiat, cu cuţite tate.

Metoda deplasării trasversale a păpuşii mobile se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor conice lungi cu conicitatea mică, pentru că deplasarea pe direcţie trasversală a păpuşii mobile este limită

Corpul păpuşii mobile (fig. 10.16) se deplasează perpendicular pe linia vârfurilor strungului cu distanţa h (m plan orizontal) şi, datorită acestei deplasări, axa semifabrica- tului formează un anumit unghi cu linia vârfurilor. Ca urmare, la mişcarea de avans longitudinal a căruciorului, cuţitul va prelucra o suprafaţă conică.

Deplasarea vârfului păpuşii mobile.

unde a este unghiul de înclinare (jumătate din unghiul la vârf al conului). Se observă că:

şi deci

sau

unde mărimea se numeşte conicitate conform STAS 2285/1 - 81. Pentru toate valorile a 8°, adică pentru toate valorile conicităţii K l:3,5, cos < 0,99. Prin urmare, dacă este admisă o eroare de ordinul a l %, atunci se obţine

h = (L/2)K = (L/2)(D- d)/l . (10.5)În cazul particular când L = /, adică piesa are suprafaţa conică pe toată lungimea,

deplasarea necesară a păpuşii mobile esteh= (l/2)K= (D - d) 12 . (10.6)

Dezavantajul acestei metode este că găurile şi vârfurile de centrare se uzează neuniform, deoarece rezemarea nu se face corect pe întreaga suprafaţă a găurilor de centrare. Pentru a evita uzarea neuniformă a găurilor de centrare se pot folosi vârfuri sferice. De asemenea, datorită faptului că adâncimea găurilor de centrare nu este identică la toate piesele din lot, se va obţine o valoare variabilă a conicităţii suprafeţei strunjite la diferite piese ale lotului.

Metoda înclinării săniei portcuţit se foloseşte la strunjirea suprafeţelor conice precise, cu lungime mică. Lungimea conului este limitatade cursa săniei portcuţit (fig. 10.17).

Sania portcuţit este rotită în jurul axei verticale cu unghiul a. Unghiul de rotire se citeşte pe scala circulară a plăcii rotative pe care este montată sania portcuţit. Avansul săniei portcuţit este manual, de aceea metoda are o productivitate mică şi se foloseşte la producţia de serie mică şi individuală.

Metoda utilizării riglei de copiat se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor conice cu înclinare mică şi lungime mare (fig. 10.18). Rigla l se fixează la înclinarea necesară pe placa 3, ataşată la batiu. Pe riglă sau liniai se deplasează patina 2, solidarizată printr-un braţ cu sania transversală 4. Avansul transversal este decuplat. La deplasarea longitudinală cu avans automat a copiat să se deplaseze simultan şi în direcţie transversală, obţinându-se suprafaţa conică.

Metoda strunjirii cu cuţite late se foloseşte pentru suprafeţe conice cu lungimea generatoarei până la (50 ... 70) mm. Cuţitul se fixează cu tăişul paralel cu generatoarea conului şi strunjirea se face numai cu avans transversal.

Prelucrarea suprafeţelor conice exterioare pe strunguri revolver se poate face cu cuţite late cu tăiş înclinat în cazul unor suprafeţe scurte sau cu dispozitiv de copiere pentru suprafeţe cu lungime mare. în fig. 10.19 se prezintă schema unui dispozitiv pentru strunjirea conică prin copiere pe strung cu disc revolver. Pe peretele din spate al batiului se fixează rigla de copiat 7, care este urmărită de un şurub, 2, solidarizat printr-un suport:cu discul revolver 3, în timpul deplasării longitudinale cu avans automat a capului revolver, şurubul 2 obligă discul portsculă să se rotească, astfel încât cuţitul se va ndepărta de axa piesei care se prelucrează, realizând suprafaţa conică, în timpul strunjirii, iurubul de copiere este apăsat pe rigla de copiat manual, de la roata de mână pentru rotirea liscului portsculă.

Pentru strungurile cu turelă-revolver strunjirea suprafeţelor conice se face, dea semenea, cu dispozitive cu riglă de copiat. Pe acelaşi principiu de lucru se realizează şi strunjirea suprafeţelor profilate pe strunguri revolver, şablonul având profilul necesar.

Strunjirea suprafeţelor conice pe strunguri carusel se poate realiza prin înclinarea săniei portcuţit verticală, cu un unghi egal cu jumătate din unghiul la vârf al conului. Pentru suprafeţe conice scurte cu lungimea generatoarei până la 70 mm se pot folosi cuţite late cu tăişul paralel cu generatoarea conului.

Suprafeţele conice se pot, de asemenea, strunji pe strungul carusel cu ajutorul unor dispozitive de copiat. Dacă prin înclinarea suportului portcuţit se pot obţine conicităţi2 a < 90°, cu dispozitivele de copiat se pot obţine conicităţi 2 a > 120°.

10.5. Tehnologia prelucrării arborilor prin frezarePrelucrarea arborilor în trepte se poate realiza şi prin frezare. în acest caz piesa execută mişcarea de rotaţie în jurul axei sale (şi uneori o mişcare de avans axial), iar scula de frezat execută atât mişcarea de rotaţie corespunzătoare vitezei economice de aşchiere, cât şi o mişcare de avans transversal sau longitudinal

Operaţia de frezare se poate executa pe strunguri orizontale, verticale, revolver sau pe maşini-unelte speciale, în funcţie de volumul de producţie, de precezia dimensională şi de formă, de material etc.

Sculele folosite la executarea operaţiei de frezare pot fi: freze-disc, cilindro-frontale, capete de frezat etc.

Alegerea frezelor se face în funcţie de felul suprafeţelor de prelucrat,După forma arborelui şi metoda de aşchiere, frezarea poate fi: cilindrică,

frontală şi combinată.Frezarea arborelor în trepte se poate executa în sensul avansului sau contra

avansului (fig. 10.20), ultimul procedeu asigurând o precizie mai bună, insă avansul pe dinte trebuie să fie mic. La prelucrarea de degroşare se folosesc freze cu diametrul mic, cu dinţi mari şi rari, care să permită aşchierea cu avans pe dinte mare şi adâncime de aşchiere mare. în cazul prelucrării de p re finisare şi finisare se utilizează freze cu diametrul mare, cu dinţi mulţi şi mici.

Pentru prelucrarea materialelor cu duritate mare se utilizează freze cu dinţi mici şi deşi, iar pentru materialele cu duritate mică se folosesc freze cu dinţi mari şi rari.

Statabilirea regimului optim de aşchiere se face ţinând seama de procedeul de frezare, de maşina-unealtă, de dimensiunile, tipul şi construcţia frezei, de diametrul arborelui, de mărimea adaosului de prelucrare, de calitatea suprafeţei de obţinut.

Pentru determinarea regimului de aşchiere prin frezare sunt necesare următoarele date: desenul de execuţie al arborelui, desenul semifabricatului, date despre maşina-unealtă şi volumul de producţie al arborelui. Cunoscându-se aceste date, se stabileşte mai întâi adâncimea de aşchiere, apoi dimensiunile şi tipul frezei. Apoi se stabileşte avansul pe diate sd şi avansul pe minut sm. Mărimea avansului pe dinte este determinată în funcţie de rigidi- tatea maşinii-unelte. Pentru frezarca arborilor care se execută din materiale cu duritate mare, cu freze din oţel de scuie sau oţel rapid, se aleg avansuri de (0,03...0,08) mm/dinte iar pentru materiale moi de (0,6...0,1) mm/dinte. Valorile minime se aleg pentru freze cu diametre mari.

La preîucarea cu freze, cu plăcuţe din carburi nicîalice avansul pe dinte creşte cu 40%. Precizia de prelucrare ce se poate obţine la frezare este de (0,01...0,05) nmi/l100 mm. La prelucrarea cu joc (grup) de freze, precizia de prelucrare este de (0,05...0,3) mm/1000 mm.

Productivitatea muncii la prelucrarea prin frezare creşte comparativ cu strunjirea, în special în cazul prelucrării arborilor mari turnaţi, forjaţi sau matriţaţi, ca urmare a creşterii durabilităţii sculelor aşchietoare şi a prelucrării cu viteze de aşchiere mari. În acest scop por fi uitilizate strungurile cu turaţii joase sau strungurile carusel, care pot fi transformate, fără investiţii mari, pentru prelucrarea prin frezare, prin adaptarea unor capete de frezat, îri cazul volumului mare de arbori, prelucrarea se face pe maşini speciale de frezat.

Frezarea arborilor în trepte se poate efectua prin următoarele metode: frezarea cu capete de frezat tubulare; frezarea cu freze cilindrice, frezarea cu capete de frezat frontale.

După prima metoda se frezează, de obicei, arborii scurţi (fig. 10.21). Capetele de frezat tabulare pot fi executate din oţel rapid sau cu dinţi dcroontabiii, cu plăcuţe din carburi metalice.

În cazul prelucrării cu freze cilindrice, arborele se fixează în poziţie verticală cu un capăt în universal şi cu celălalt capăt în vârful strungului. Frezele cu care se face prelucrarea se fixează pe două axe diametral opuse, având aceleaşi sensuri de rotaţie (fig. 10.22). După cum se observă din figură, jocul de freze de pe ambele axe este identic. Acest lucru permite ca prelucrarea arborelui să fie terminată după o rotaţie a acestuia cu 180°, Pentru a efectua prelucrarea pe întreaga suprafaţa a arborelui se recomandă să se imprime acestuia o rotaţie cu 5° mai mult, adică pe 185°. Dacă jocul de freze de pe cele două axe nu este identic, atunci prelucrarea arborelui se face după o rotaţie de 370°.

La formarea jocurilor de freze de pe cele două axe, în cazul reprezentat în fig. 10.23, trebuie să se aibă în vedere ca încărcarea celor două axe portfreze să fie egală (forţe de aşchiere egale), pentru a evita deformaţia arborelui în timpul prelucrării. Productivitatea muncii la aceste metode de prelucrare este foarte mare. Precizia de prelucrare ce se poate obţine este de 0,1 mm. Timpul de reglare a maşinii-unelte pentru frezarea unui arbore în trepte de complexitate medie este de aproximativ (60...80) min.

Frezarea cu capete de frezat frontale (fig. 10.24) se deosebeşte de primele două variante prin aceea că scula cu care se face prelucrarea este mai simplă. Aşchierea se desfăşoară mai liniştit, datorită contactului permanent ce se asigură între sculă şi suprafaţa ce se prelucrează.

10.6. Tehnologia prelucrării arborilor prin broşarePrelucrarea prin broşare este o metodă foarte productivă care asigură, în acelaşi

timp, obţinerea unei precizii şi unei .calităţi a suprafeţei prelucrate ridicate (Ra = 1 , 6 /*m).în afară de aceasta, prelucrarea prin broşare se poate executa într-un ciclu semiautomat, ceea ce permite folosirea muncitorilor cu un grad de calificare mai scăzut.

În ultimul timp prelucrarea prin broşare s-a extins şi asupra suprafeţelor exterioarede revoluţie. La prelucrarea prin broşare a arborilor, adaosul de prelucrare se îndepărteazăsuccesiv de numărul mare de munchii aşchietoare ale broşei.

Broşarea arborilor netezi şi în trepte se poate executa cu broşe plane (fig. 10.25), cu broşe circulare exterioare (fig. 10.26, ă) şi cu broşe circulare interioare (fig. 10.26, b). în fig. 10.27 se prezintă o broşare cu mişcare planetară a piesei.

După mişcările de lucru, broşarea poate fi liberă, când broşa are o mişcare rectilinie sau circulară (după felul broşei) iar piesa o mişcare de rotaţie (care dă viteza de

aşchiere) sau forjată, când piesa are o mişcare de rotaţie lentă în jurul centrului sectorului circular care se prelucrează (fig, 10.28). La broşarea forţată dinţii broşei nu au supraînăl- ţare. Broşarea libera se execută cu viteze mari de rotaţie a piesei şi cu avansuri mici ale broşei, iar broşarea forţată cu viteze mici de rotaţie a piesei şi avansuri mari ale broşei.

La broşarea suprafeţelor cilindrice cu broşa circulară cu cuţite la exterior, grosimea aşchiei va varia de-a lungul arcului MN (fig. 10.29), corespunzător variaţiei continue a razei semifabricatului rv , care se poate exprima ca o funcţie:

Deci, variaţia razei ry va da tocmai variaţia grosimii aşchiei, care depinde direct de viteza de deplasare a sculei. Deci, avansul radial sr este în funcţie de avansul circular sc.

Pentru a se asigura condiţii normale de desfăşurare a procesului de aşchiere la care se obţine forma corespunzătoare a piesei care se prelucrează este necesar ca turaţia piesei np să fie mai mare ca turaţia broşei np > nb , Astfel, din cele două mişcări relative luate în acest caz, la periferia piesei se va genera o hipocicioidă in triunghiul OMOl (fîg. 10.29) rezultă valoarea razei rv :

,sau

;

,în care: A este distanţa dintre centrul broşei şi centrul piesei, mm; R - raza de la

centrul broşei până la muchia aşchietoare a dintelui, mm; fi - unghiul format între A şi-/?, în momentul primului contact între dinte şi piesă; rv - raza variabilă a piesei, mm; /y - raza finală a piesei prelucrate, mm.

Aşa după cum se observă, relaţia (10.10) reprezintă legea de mişcare a fiecărui punct de pe muchia aschietoare şi este tocmai ecuaţia hipocicloidei.

Derivând relaţia (10.10) în raport cu timpul, se obţine

Ţinând seama de relaţia (10.10), se obţine

adică

Din relaţia (10.12) se trage concluzia că grosimea aşchiei pe dinte este variabilă,după o sinusoidă, iar mărimea ei depinde direct de valoare variabilă a unghiului , adică de rotirea sculei.

La începutul prelucrării, se poate observa (v. fig. 10.29) că unghiul are valoarea maximă în M, apoi ajunge egal cu zero în punctul N, când procesul de aşhiere pentru un dintre se termină, iar grosimea aşchiei ajunge să fie zero. Aceasta are o influenţă deosebit de mare asupra îmbunătăţirii preciziei de preciziei de prelucrare a pieselor.

În urma broşării exterioare a arborilor apar abateri de formă, cauzate de însuşi cauzate de însuşi procesul de prelucrare. Astfel, în cazul broşării libere abaterea de la forma circulară a secţiunii piesei (fig. 10.30) se poate determina cu relaţia

[mm]în care:Sc este avansul circular al broşei la o rotaţie a piesei, în mm/rot; - raza

suprafeţei broşate, în mm.Valoarea avansului sc în comparaţie cu 2 ir r (de la numitor) este foarte mică, de

aceea se poate neglija, în acest caz[mm].

Se observă că micşorarea erorii de formă la prelucrarea prin broşare liberă sepoate obţine prin mărirea diametrului piesei de prelucrat sau prin folosirea unei broşe cu dinţi de calibrară şi prin micşorarea avansului broşei.

În cazul broşării forţate, mărirea erorii de formă A (fig. 10.31) se poate determina cu relaţia:

în care Pb este pasul dinţilor broşei şi S0 – avansul circular al piesei, conform fig. 10.28.

10.7. Tehnologia prelucrării arborilor prin rectificare•v

Rectificarea este operaţia de finisare a suprafeţelor care se execută cu ajutorul discurilor abrazive. Procesul de aşchiere la rectificare este condiţionat de natura abrazivului folosit şi de regimul de aşchiere. Alegerea pietrei abrazive se face, in general, ţinându-se seama de felul operaţiei (de degroşare, de finisare, rectificare exterioară, interioară, plană etc.), calitatea materialului ce se prelucrează (oţel călit sau necălit, fontă etc.), granulaţia pietrei, liantul folosit şi duritatea acesteia.

*10.7.1. Alegerea şi utilizarea discurilor abraziveLa alegerea discului abraziv trebuie ca parametrii acestuia şi condiţiile de aşchiere să se

intercondiţioneze, astfel încât discul abraziv să se autoascută (adică granulele abrazive uzate să se desprindă sub acţiunea forţelor de aşchiere).

a.Alegerea naturii materialului abraziv. Materialele abrazive pot fi naturale sau artificiale. Principalele materiale abrazive naturale sunt: cuarţul (SiO2), corindonul (Al2O3) şi şmirghelul (amestec de corindon, cuarţ şi diferiţi silicaţi). Aceste materiale se folosesc în mai mică măsură la confecţionarea pietrelor abrazive, deoarece nu se găsesc în stare pură decât în cantităţi mici. Cel mai frecvent se folosesc materialele abrazive artificiale ca: electrocorindonul, carborundul şi carbura de bor.

Electrocorindonul se utilizează la prelucrarea materialelor cu rezistenţă mare la rupere, cum ar fi, de exemplu, oţelurile călite şi necălite.

Carborundul se recomandă la prelucrarea'materialelor dure şi casante, ca fonta, carburile metalice, bronzul etc., la prelucrarea unor materiale foarte moi, ca aluminiul, cuprul etc., şi la prelucrarea materialelor nemetalice, ca marmura, porţelanul, sticla, masele plastice etc.

Carbura de bor are duritate foarte mare şi de aceea se foloseşte la netezirea plăcuţelor din carburi metalice.

b.Alegerea liantului. Lianţii sunt materialele care asigură coeziunea granulelor abrazive. Cel mai utilizat este liantul ceramic (circa 70% din totalul pietrelor abrazive). Acesta se caracterizează prin stabilitate la temperaturi ridicate, rezistenţă mecanică bună şi rezistenţă la umiditate. Utilizarea discurilor cu liant ceramic este limitată însă de fragilitatea acestora. Viteza periferică maximă admisibilă a discurilor cu liant ceramic este de (30 ... 35) m/s.

Liantul pe bază de magneziu are o utilizare limitată (rezistenţă relativ redusă, sensibilitate Ia umiditate), fiind folosit pentru prelucrarea materialelor moi (Al, Zn).

Liantul pe bază de bachelită este rezistent, elastic, dar se distruge sub acţiunea lichidelor de aşchiere alcaline; se utilizează la finisare. Permite executarea discurilor cu grosime mică (până la l mm - pentru debitare) şi creşterea vitezei de aşchiere până la 60 m/s.

Liantul pe bază de cauciuc este compact şi are elasticitate mare; se utilizează Ja lustruire, netezire, tăiere; se pot confecţiona discuri subţiri (0,5 mm) şi de diametru relativ mare (125... 150 mm); este rezistent la umiditate însă se îmbâcseşte repede.

c..Alegerea granulafiei. Materialele abrazive se clasifică în funcţie de mărimea granulelor în trei grupe (STAS 1753/1-90 şi 1753/2-90): granule, (2000...160) /im; pulberi (l60...40) ^m; micropulberi, (40...3) fim.Grupa granulelor cuprinde douăsprezece sorturi de granulaţii, notate 200, 150, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, numerele respective reprezentând dimensiunile minime ale granulelor în sutimi de milimetru.

Grupa pulberi cuprinde şase sorturi de granulaţii, notate 12, 10, 8, 7, 5, 4, numerele având aceeaşi semnificaţie ca şi la granule.

Grupa micropulberi cuprinde şapte sorturi de granulaţii, notate cu M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5, numărul care urmează după M reprezentând dimensiunea maximă a micropulberii, exprimată în fim (respectiv mărimea deschiderii libere a ochiului sitei, în micrometri, care reţine pulberea).

d..Alegerea durităţii. Duritatea corpului abraziv şi rezistenţa cuplului abraziv- liant la tendinţa de desprindere a granulelor abrazive de pe suprafaţa discului, sub influenţa forţelor ce apar în timpul lucrului, sunt date în STAS 1469-83. Se observă că duritatea apare ca un factor funcţional, care depinde de cantitatea şi calitatea liantului, forma şi microgeometria granulelor, regimul de aşchiere, materialul prelucrat, felul rectificării ş. a.

Corpurile abrazive sunt împărţite în cinci grupe de duritate: foarte moale EFG, moale HIJK, mijlocie LMNO, tare PQRS, foarte tare TU V.

e..Structura corpului abraziv. Raportul cantitativ dintre volumul porilor şi volumul total al pietrei dă structura discului abraziv. Mărimea porilor uşurează evacuarea căldurii. Pietrele abrazive cu porozitate mare detaşează aşchiile mai uşor, în schimb au o rezistenţă mai mică la solicitările mecanice şi viteze periferice mai mici.

10.7.2. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioareRectificarea pieselor tip arbore se poate face între vârfuri după una din metodele

prezentate în cele ce urmează.Rectificarea cu avans longitudinal. Această metodă este cea mai răspândită. După cum se vede din fig. 10.32, mişcarea de avans longitudinal poate fi făcută de către arbore, în faţa discului de rectificat, fie de către discul de rectificat în lungul arborelui. Avansul transversal pentru realizarea adâncimii de aşchiere îl face discul de rectificat, la fiecare sfârşit de cusă dublă (0,005…0,05) mm. Metoda este avantajoasă pentru rectificarea arborilor netezi, întrucât timpul necesar pentru reglarea limitatoarelor de cursă fiecare sfârşit de cursă dublă (0,005...0,05) mm. Metoda este avantajoasă pentru(pentru inversarea sensului de avans) este foarte mic în comparaţie cu timpul de maşină.La rectificarea arborilor în trepte, în producţia de serie mare şi masă, timpulnecesar pentru reglarea opritoarelor este foarte mare, în special atunci când adâncimeagăurilor de centrare este variabilă.• Rectificarea cu avans longitudinal şi adâncime mare. Discul de rectificat sereglează la dimensiune, la diametrul nominal al arborelui şi, dintr-o singură trecere în

lungul axei, se îndepărtează întregul adaos de prelucrare. Avansul longitudinal este manualşi intermitent; la fiecare două rotaţii ale arborelui se avansează cu 5... 10 mm. După reali-zarea avansului longitudinal, masa maşinii de rectificat se readuce în poziţia iniţială, iarpentru rectificarea arborelui următor se dă săniei portdisc o mişcare de avans transversalpentru a compensa uzura radială a discului, rezultată de la prelucrarea anterioară.în cazul prelucrării după această metodă, partea stângă a discului de rectificat seuzează foarte mult, întrucât aproape întregul adaos de prelucrare este îndepărtat de granu-lele abrazive de pe această parte a discului. Pentru a asigura condiţii mai bune de aşchiere,astfel încât la îndepărtarea adaosului de prelucrare să participe un număr cât mai mare degranule abrazive, discul se teşeşte cu o pantă de 1:20 pe o lungime de 6... 12 mm (fig. 10.33).

Rectificarea cu avans transversal. La rectificarea după această metodă discul de rectificat trebuie să fie cu (3...5) mm mai mare decât lungimea suprafeţei de rectificat (fig. 10.34). Pentru obţinerea diametrului prescris al arborelui, se imprimă un avans trans- versal discului de rectificat, manual sau automat, până la dimensiunea respectivă. Metoda este indicată la rectificarea pieselor scurte, executate în producţie de serie mare şi masă, deoarece este mai productivă cu 30-40% decât celelalte metode de rectificare între vârfuri.

Rectificarea cu avans transversal pe segmente şi cu avans longitudinal. La rectificarea arborilor netezi după această metodă, timpul de maşină se reduce la jumătate în comparaţie cu rectificarea cu avans longitudinal. Se realizează în următoarea succesiune:

- rectificarea de degroşare cu avans transversal pe segmente ce se suprapun pe o lungime de (3...5) mm (fig. 10.35);

- rectificarea de finisare cu avans longitudinal automat, pentru care a fost prevăzut un adaos de prelucrare de 0,02 mm, adaos care se îndepărtează prin 2 - 3 treceri longitudinale.

10.7.3. Rectificarea suprafeţelor coniceRectificare suprafeţelor conice se poate realiza prin mai multe metode:• rectificarea cu ajutorul discurilor tronconice se aplică în cazul suprafeţelor de

lungime mică şi se poate lucra cu avans transversal st sau longitudinal S (fig. 10.36, a);

rectificarea prin înclinarea mesei superioare se aplică în cazul pieselor lungi având conicitatea mică, de maxim 10° (fig. 10.36, b);

rectificarea prin rotirea păpuşii portpiesă se aplică în cazul pieselor scurte şi de conicitate mare (fig. 10.36, c);

rectificarea prin rotirea păpuşii portpiatră se aplică în cazul pieselor de lungime relativ mare şi conicitate mare, prinse între vârfuri (fig. 10.36, d).

10.7.4. Rectificarea exterioară fără centreArborii în trepte scurţi şi cei netezi se rectifică pe maşina de rectificat fără

centre, cu rezultate foarte bune, în special, în cazul producţiei de serie mare şi de masă. Pentru arborii netezi lungi şi foarte lungi, rectificarea fără centre reprezintă singura metodă posibilă de aplicat.Rectificarea fără centre a arborilor se poate executa în două moduri: Cu un singur disc abraziv 2 (fig. 10.37), arborele l care se rectifică, sprijinit pe doi

suporţi metalici 3, având mişcarea de rotaţie şi de avans. Procedeul este folosit rar, fiind neeconomic.

Cu două discuri abrazive (fig. 10.38), dintre care discul l este de rectificat, iar 2 de antrenare. Ambele discuri se rotesc în acelaşi sens, însă cu turaţii diferite. Discul de rectificat are o viteză periferică egală cu a celor de la maşinile de rectificat între vârfuri, adică 25 ... 30 m/s. Discul de antrenare are o viteză periferică mult mai mică, 0,3 m/s (18 m/min), şi este înclinat faţă de discul de rectificat cu un unghi a (fig. 10.38, c). Pentru a mări frecarea dintre piesă şi discul conducător, acesta se execută cu un liant de vulcanita. Piesa 3, sprijinită pe linealul 4, este antrenată de discul conducător, care are un coeficient de frecare mai mare decât a discului de rectificat, cu o viieza periferică dată de relaţia

,în care: este viteza periferică a arborelui, m/min; - viteza discului de antrenare, m/min; K - coeficientul care ţine seama de alunecarea care are loc între discul de antrenare şi piesă (valoarea lui este dată în funcţie de unghiul a al axei de rotaţie a discului de antrenare: pentru a = 1,5°, K =0,97; pentru a = 3°, K =0,95; pentru a = 5°, K = 0,93, iar pentru a = 6°, K = 0,92).

Rectificarea fără centre se poate efectua cu avans longitudinal s{ (fîg. 10.38) sau cu avans transversal st (fig. 10.39).

Rectificarea cu avans longitudinal se recomandă, în special, la prelucrarea arborilor netezi. Rectificarea arborilor în trepte sau a pieselor conice se face cu întreruperea avansului longitudinal de către un opritor fix.

Avansul longitudinal al arborelui între cele două discuri abrazive se asigurădatorită înclinării discului de antrenare cu un unghi a, care creează o componentă suplimentară a forţei de frecare îndreptată în lungul axei de rotaţie a arborelui. Viteza de avans longitudinal se determină cu relaţia

Mărimea unghiului a depinde atât de natura materialului care se prelucrează, cât şi de lungimea arborelui de rectificat. Valoarea unghiului a este cuprinsă între 1,5° şi 6°. La arborii scurţi, din oţel, se recomandă un unghi a de l ,5°... 2,5°, iar la cei lungi până la 3,5°.

La arborii din fontă, unghiul a poate ajunge până la 4,5°, deoarece alunecarea este mai mare.

Rectificarea cu avans transversal este procedeul care permite prelucrarea arborilor în trepte şi profilaţi.

La rectificarea cu avans transversal cele două discuri abrazive au axele de rotaţie paralele sau au o înclinare redusă de 0,5°... 1°. Avansul se realizează prin deplasarea transversală a discului de antrenare până la opritor, piesa aşezându-se pe linealul de susţinere. După rectificare, discul de antrenare se retrage în poziţia iniţială, iar piesa se îndepărtează, de asemenea, manual sau automat.

Valoarea avansului se ia în funcţie de precizia de prelucrare, de calitatea suprafeţei impusă arborelui, fiind cuprinsă între limitele de (0,003...0,02) mm/rot.

La rectificarea fără centre se poate obţine o precizie de prelucrare la diametru de 0,005 mm şi de (0,002...0,003) mm la forma geometrică (după un număr de 6-7 treceri ale piesei printre discurile abrazive).

În cazul rectificării fără centre se va avea în vedere ca centrul arborelui să nu fie pe axa celor două discuri abrazive (fig. 10.38, a şi b) , deoarece favorizează apariţia erorilor de formă (poligonalitatea). Distanţa h, care reprezintă deplasarea liniei centrelor discurilor abrazive în raport cu centrul piesei, nu trebuie să aibă mai

mult de 20 mm, obişnuit (10... 15) mm, peste linia centrelor discurilor abrazive, în cazul rectificării arborilor cu diametrul mai mare de 15 mm, sau circa (2...3) mm sub linia centrelor, cazul prelucrării arborilor cu diametrul mai mic de 15 mm.

De asemenea, valoarea optimă a unghiului /} (unghiul de înclinare al linealului de reazem) este de circa 30°.

Rectificarea fără centre oferă o serie de avantaje faţă de rectificarea între vârfuri, dintre care cele mai importante sunt:

- elimină din procesul tehnologic de prelucrare a arborelui operaţia de centruire, realizându-se economie de timp pe bucată;

- elimină erorile de centrare, dând posibilitatea folosirii unui adaos mic de prelucrare, care ajunge, în unele cazuri, până la (0,02...0,03) mm, ceea ce conduce în afară de economia de metal, la ridicarea productivităţii şi a preciziei de prelucrare;- dă posibilitatea automatizării complete a întregului ciclu de lucru al maşinii;posibilitatea rectificării axelor lungi şi subţiri care la prelucrarea pe maşini de rectificat între vârfuri, necesita utilizarea lunetelor şi a regimurilor de aşchiere neproductive.

Rectificarea fără centre prezintă şi unele dezavantaje, şi anume:- necesita un timp de reglare mai mare decât în cazul rectificării între vârfuri;

aceasta împiedică aplicarea procedeului în cazul producţiei individuale şi de serie mică de piese;

- nu asigură concentricitatea suprafeţelor interioare cu cele exterioare care se rectifică; la rectificarea arborilor în trepte nu se poate realiza dispunerea suprafeţelor tuturor treptelor pe aceeaşi axă de simetrie decât dacă se utilizează dispozitive speciale, fapt ce scumpeşte operaţia de rectificat.

10.8. Tehnologia netezirii arborilorPrelucrarea de netezire asigură, îndeosebi, îmbunătăţirea calităţii (rugozitatea)

suprafeţelor, cu respectarea dimensiunilor indicate în desen, precum şi a condiţiilor tehnice.

În unele cazuri se obţine, în afara îmbunătăţirii calităţii suprafeţei prelucrate, şi o mărime a preciziei dimensionale. Cele mai utilizate metode de netezire a suprafeţelor cilindrice exterioare sunt: strunjirea de netezire, şeveruirea, rectificarea de netezire, honu-irea, rodarea, lepuirea, lustruirea, vibronetezirea (superfinisarea), netezirea însoţită de durificarea prin lovire, rulare, alunecare, vibroapăsare ş.a.

10.8.1. Strunjirea de netezireAcest procedeu de netezire a suprafeţelor se caracterizează prin viteze de

aşchiere foarte mari, adâncimi de aşchiere mici şi avansuri reduse, utilizându-se în acest scop cuţite cu plăcuţe din carburi metalice (P10 , P01, pentru prelucrarea oţelului şi K01, pentru fontă sau cu vârf de diamant. Cuţitele cu vârf de diamant se utilizează pentru strunjirea aliajelor de aluminiu, de magneziu, de siliciu etc., care nu pot fi prelucrate prin rectificare, întrucât îmbâcsesc discul abraziv.

Precizia dimensională ce se obţine prin stunjirea de netezire este IT6 ... IT4 , iarrugozitatea suprafeţei Ra = (0,2...l,6) m.

Strunjirea de netezire se realizează cu următorul regim de aşchiere:viteza de aşchiere v = (l80...300) m/min, pentru cuţite cu plăcuţe din carburi metalice şi v = (2000...3000) m/min, pentru cuţite cu vârf de diamant;

- adâncimea de aşchiere t = (0,05...0,3) mm;

- avansul s = 0,03...0,l mm/rot.Adaosul de prelucrare prevăzut pentru această operaţie este de (0,05...0,3) mm.

10.8.2. Şeveruirea suprafeţelor cilindrice şi conice

Netezirea prin şeveruire se aplică în cazul producţiei de serie mare şi de masă a arborilor netezi şi în trepte (fig. 10.40), după strunjirea de finisare, înlocuind operaţia de rectificare.

Acest procedeu este mult mai productiv decât rectificarea, dar se poate aplicanumai în cazul arborilor netrataţi termic, având duritatea HRC < 38 daN/mm .Şeveruirea asigură o precizie de prelucrare de (0,002 ...0,05) mm şi o rugozitatea suprafeţei Ra = (0,2...0,8) m.

Regimul de aşchiere folosit se aseamănă cu cel de la rectificare, adică scula aşchietoare are o viteză periferică mai mare, iar piesa se roteşte cu o viteză mai mică.

Adaosul de prelucrare prevăzut pentru această operaţie este de circa 0,25 mm şi se îndepărtează dintr-o singură trecere.

Prelucrarea se realizează cu răcire abundentă. Pentru şeveruire sunt necesare maşini-unelte şi scule speciale, scula aşchietoare având însă durabilitatea mai mare.

10.8.3. Rectificarea de netezire (rectificarea rapidă)Procedeul se deosebeşte de rectificarea obişnuită prin regimul de aşchiere

folosit,cu scopul de a realiza o rugozitate foarte bună a suprafeţelor prelucrate, R a =

(0,2...0,l) m, şi o precizie dimensională corespunzătoare IT5, IT4.Viteza periferică a discului de rectificat este de (50.. .60) m/s, iar viteza

periferică a piesei care se prelucrează este de (40...50) m/min, adică de l,5.,.2 ori mai mare decât la rectificarea obişnuită, în cazul pieselor grele, viteza periferică este de (15...25) m/min.

La rectificarea de netezire cu avans longitudinal se recomandă să se lucreze cu un l avans de (l...2) mm/rot şi cu adâncimea de aşchiere de (0,003.. .0,006) mm, la o cursă dublă.

Aplicarea acestei metode necesită însă o serie de măsuri privind construcţia şi rigiditatea maşini i-unei te, şi anume:

- la maşinile existente de rectificat exterior cilindric, pentru rectificarea rapidă, se va mări puterea motorului electric, pentru antrenarea discului de rectificat, în medie cu 50%;

- se va asigura o ungere cât mai bună a lagărului arborelui principal al maşinii de rectificat (arborele portdisc);

- pentru a asigura protecţia muncitorului , în cazul spargerii discului abraziv, va trebui îmbunătăţită construcţia carcasei discului de rectificat;- se va mări debitul lichidului de răcire şi ungere de aproximativ 2 ori, în comparaţie cu cel care se consumă la rectificarea obişnuită.

Rectificarea de netezire se realizează cu consum mare de timp, de aceea aplicarea procedeului poate fi considerată raţională când, din lipsă de utilaje, nu se poate aplica o altă metodă mai productivă.

10.8.4. Honuirea exterioarăHonuirea exterioară se execută cu un dispozitiv special (cap de honuit sau

hon), pe care sunt fixate un număr de (4-6-8) bare abrazive cu granulaţie fină (fig. 10.41). Barele abrazive pot fi din electrocorund (pentru prelucrarea pieselor din oţel, alamă, bronz, aluminiu, materiale sintetice etc.), carbură de siliciu (pentru fontă) sau diamant (pentru cazuri speciale) şi sunt montate extensibil în capul de honuit, asigurând o presiune de (10...15) daN/cm2, la prelucrarea prealabila a pieselor din oţel călit şi de (2...8) daN/cm2, pentru piesele din oţel necălit; la finisare presiunea este mai mică.

Granulaţia barelor abrazive pentru honuirea prealabilă a suprafeţelor este între 16 şi 4, iar pentru finisare între M28 şi M7, folosindu-se liant ceramic sau de bachelită cu duritatea K...P (cu cât materialul prelucrat este mai dur, eu atât se alege un grad de duritate mai mic pentru discul abraziv).

Mişcările de lucru la honuire sunt:- mişcarea de rotaţie a piesei cu viteza vr = (10 ... ..35) m/min;

- mişcarea de translaţie alternativă a capului de honuit cu viteza de deplasare axială a dispozitivului este

Mişcările de lucru fiind combinate, traiectoriile granulelor abrazive pe suprafaţa care se prelucrează au forma unor linii elicoidale, care se întretaie formând o reţea de haşuri, caracteristică pentru acest procedeu.

Adaosul de prelucrare pentru această operaţie este de (0,02...0,2) mm.În urma honuirii suprafeţelor exterioare, se obţine precizia IT3 , IT4 şi

rugozitatea Ra = (0,05...0,5) m.

Productivitatea procedeului este mare în comparaţie cu strunjirea sau rectificarea, datorită suprafeţei de contact mare dintre barele abrazive şi suprafaţa de prelucrat.

Prelucrarea se realizează cu ungere abundentă, utilizând 90% petrol şi 10% ulei, în cazul prelucrării oţelului şi numai petrol, în cazul prelucrării fontelor.

Operaţia premergătoare honuirii poate fi strunjirea de finisare sau broşarea.

10.8.5. Lepuirea

Lepuirea este operaţia de netezire executată cu granule sau pulberi abrazive în suspensie, introduse între suprafaţa de prelucrat şi dispozitivul de lepuit, care execută mişcarea principală, semifabricatul efectuând mişcările de avans.

Caracteristica acestui proces aşchietbr o constituie construcţia sculei folosite pentru prelucrare - dispozitivul de lepuit. Aceste dispozitive se execută din fontă, bronz, plumb, compoziţie de lagăre, lemn etc., având forma semifabricatului de prelucrat.

Granulele sau pulberea abrazivă se imprimă pe suprafaţa dispozitivului, fie în prealabil (cu ajutorul unor plăci sau bare de oţel). In unele cazuri, materialul abraziv se depune pe suprafaţa activă a dispozitivului de lepuit sub formă de pastă, la care liantul este o substanţă activă din punct de vedere chimic, având diferite compoziţii (ceară şi parafină, amestec de seu şi petrol lampant etc.). Procesul de lepuire este intensificat în acest caz de substanţa activă din punct de vedere chimic, care formează o peliculă de metal oxidat, ce se îndepărtează sub acţiunea granulelor abrazive.

În fig. 10.42 s-a reprezentat schematic un dispozitiv de lepuit piese - de tipul bucşelor. Semifabricatele l sunt introduse între discurile excentrice 2 şi 3, care se rotesc în sens invers, cu turaţii diferite. Semifabricatele sunt introduse între tijele separatorului 4, care se rotesc liber în jurul arborelui 5. Discurile 2 şi 3 imprimă o mişcare de rotaţie şi, m acelaşi timp, o mişcare rectilinie alternativă în direcţia tijelor, cauzată de excentricitatea e. Datorită vitezelor diferite de lucru a celor două discuri, se va produce şi o alunecare relativă între discuri şi semifabricatele de prelucrat.

Lepuirea se poate face mecanic sau manual, viteza de aşchiere în cazul lepuirii mecanice este de circa 100 m/min, iar în cazul lepuirii manuale de (10...30) m/min. Presiunea de lucru este de (0,7...3,5) daN/cm 2.

La lepuirea manuală, dispozitivul de lepuit (fig. 10.43) este constituit din bucşa cilindrică l, prevăzută la interior cu un inel elastic 2, care se poate regla la dimensiune cu ajutorul şuruburilor 3.

Lepuirea se execută în cazul suprafeţelor cilindrice exterioare prin rotirea piesei pe strung, pe maşina de rectificat sau pe o maşină specială şi prin deplasarea axială alternativă a dispozitivului de lepuit.

Prin lepuire se măreşte precizia dimensionala şi se obţin suprafeţe de cea mai bunăcalitate, Ra = 0,012 /«n. Deoarece prin lepuire nu se poate corecta decât în foarte mică măsură forma geometrică a piesei, aceasta trebuie să fie corect executată de la prelucrările anterioare.

Adaosul de prelucrare este mic, având valori de (5.. .20) fim pe diametru.Prin lepuire se prelucrează suprafeţele active ale instrumentelor de măsurare de

mare precizie, a sculelor aşchietoare, a bielelor, rolelor şi inelelor pentru rulmenţi, fusurile arborilor cotiţi, bolţurile de pistoane etc.

10.8.6. Rodarea

Rodarea este operaţia de netezire a suprafeţelor cilindrice exterioare cu pulberi sau granule abrazive în suspensie, introduse între piesele care, în serviciu, lucrează în contact (piesele conjugate).

Rodarea poate fi efectuată manual, semimecanizat (cu ajutorul unei maşini-unelte rotative oarecare, strung, maşină de burghiat) sau mecanizat (cu ajutorul unei maşini de rodat).

Materialele abrazive folosite la rodare sunt: corindonul, electrocorindonul, şmirghelul, diamantul, piatra ponce, diatomi-tul etc. Pentru a mări productivitatea de rodare se utilizează pasta abrazivă cu acţiune chimico-mecanică.

Un exemplu clasic de prelucrare prin rodare îl constituie rodarea supapei şi a scaunului de supapă (fig. 10.44). între cele două suprafeţe de etan,şare se introduce pastă abrazivă şi se imprimă supapei o mişcare oscilatorie /, apăsând-o în acelaşi timp spre scaunul supapei, //. Poziţia relativă dintre cele două suparfeţe conjugate se schimbă periodic, după un anumit număr de mişcări, pentru a se obţine un contact bun între suprafeţe, în orice poziţie relativă a lor.

10.8.7. Lustruirea

Lustruirea este operaţia de prelucrare fină a suprafeţelor, executată cu pânze abrazive sau cu abrazivi în suspensie, în scopul obţinerii unei suprafeţe cu aspect lucios, fără a impune însă respectarea unor condiţii dimensionale.

Suprafeţele lustruite sunt mai rezistente la uzare şi la coroziune şi au un coeficient de frecare mâi mic.

Lustruirea mecanică se face cu ajutorul unor discuri din lemn, pâslă, carton presat sau masă plastică, pe suprafeţele cărora se depune o pastă abrazivă, formată din ulei, parafină, stearină şi material abraziv cu granulaţie foarte fină. Discul are o viteză periferică mare, (12... 15) m/s.

Materialul abraziv se poate introduce în zona de aşchiere şi direct sub formă de pulbere (uscat) sau aflat în suspensie în ulei, petrol sau apă. Lustruirea se poate face şi cu pânză abrazivă.

Lustruirea se utilizează în mod deosebit la finisarea decorativă a diferitelor piese din industria de automobile, aparate de măsură şi control, articole de larg consuni etc., precum şi ca operaţie pregătitoare în vederea acoperirilor galvanice (cromare, nichelare etc.).

10.8.8. Vibronetezirea. (superfinisarea)Vibronetezirea este o metodă de prelucrare foarte fină care se aplică atât

arborilor trataţi, cât şi celor netrataţi termic.Superfinisarea se face cu ajutorul a 2-4 sau 6 bare abrazive, cu granulaţia M5,

apăsate elastic pe suprafaţa arborelui, care execută o mişcare de rotaţie (fig. 10.45).

Pentru efectuarea operaţiei de superfinisare sunt necesare următoarele mişcări de lucru:semifabricatul execută mişcarea de rotaţie /, cu viteza periferică (l2...15) m/min pentru prelucrarea de degroşare şi de 30 m/min pentru finisare; barele abrazive 2, fixate prin intermediul suportului elastic 3 în jugul 4, execută mişcări scurte rectilinii – alternative (vibratorii) // - cu o frecvenţă de (500...1500) curse duble/min, în funcţie de materialul prelucrat, lungimea cursei fiind de (l,5...6) mm, precum şi o mişcare lentă de-a lungul axei arborelui de prelucrat, cu un avans longitudinal de 0,1 mm/rot; presiunea barelor abrazive pe suprafaţa de prelucrat este de(l,4...2,8)daN/cm2.

Forma barelor abrazive trebuie să corespundă identic cu suprafaţa de prelucrat (pentru a asigura un contact cât mai intim). Lăţimea totală a barelor abrazive trebuie să reprezinte (30...60)% din diametrul semifabricatului, iar lungimea barelor se ia aproximativ egală cu lungimea semifabricatului.

Dacă lungimea suprafeţei de prelucrat este mai mare de 100 mm, se va da o mişcare de avans axial semifabricatului sau sculei.

Dimensiunile suprafeţelor cilindrice care se prelucrează prin vibronetezire sunt cuprinse în limitele (6...450) mm şi lungimi de (10...200) mm. Prin vibroneîezire se realizează numai îmbunătăţirea calităţii suprafeţei prelucrate, precizia dimensională şi a formei geometrice prescrise trebuie să fie obţinute de la prelucrările anterioare.

Rugozitatea suprafeţei prelucrate prin vibronetezire poate fi Ra = (0,01...0,2) /mi şi este influenţată de granulaţia materialului abraziv folosit, de viteza semifaricatului şi de viteza medie a mişcării vibratorii.

Superfinisarea se face în prezenţa unui lubrifiant ce conţine 80-90 % petrol şi 10-20 % ulei de turbină.

La producţia individuală sau de serie mică, superfinisarea suprafeţelor cilindrice se poate face pe strunguri normale, prin montarea unui dispozitiv de vibronetezire pe căruciorul strungului.

în cazul producţiei de serie mare se folosesc maşini de vibronetezire specializate, de diferite construcţii, în funcţie de forma semifabricatului, cum ar fi de exmplu maşinile de vibronetezire a arborilor cotiţi, a tijelor supapelor etc.

10.8.9. Netezirea însoţită de durificarea arborilor prin deformare plastică

O mare parte dintre arborii utilizaţi în industria constructoare de maşini trebuie să aibă suprafeţele rezistente la uzare, coroziune, oboseală, cu rugozitatea redusă şi rigiditate mare, caracteristici pe care aceştia le pot căpăta prin netezire şi durificare prin lovire, rulare, alunecare, vibroapăsare etc.

Netezirea şi ecruisarea suprafeţelor arborilor prin lovire se poate face cu un jet de bile proiectat pe o suprafaţă de prelucrat sau cu bile (sau role) fixate într-un dispozitiv, pe unul sau mai multe rânduri, care execută lovituri uniforme şi bine dirijate pe suprafaţa semifabricatului.

Instalaţia de ecruisare cu jet de bile este voluminoasă şi costisitoare. In plus, prin acest procedeu nu se pot obţine suprafeţe cu calităţi corespunzătoare suprafeţelor de contact (fusuri, cămăşi de cilindri, cuzineţi etc.).

Ecruisarea cu role prezintă, de asemenea, o serie de dezavantaje legate în mod special de presiunea relativ mare a acestora pe suprafaţa semifabricatului care se prelucrează. Datorită presiunii de contact mari, nu se pot prelucra decât arbori cu rigiditatea foarte bună.

O metodă modernă de netezire şi durificare, care prezintă o serie de avantaje faţă de metodele menţionate, este aceea care foloseşte la ecruisare forţa centrifugă a unui număr de bile ce se pot mişca liber în canalele radiale ale unui disc.

Fiecare bilă, întâlnind în drumul ei suprafaţa piesei care se ecruisează, o loveşte cu o forţă

în care: m este masa bilei, în kg; - viteza periferică a discului cu bile, m/s; R - raza discului, egală cu distanţa de la axa discului la centrul bilei, în m.

Dacă se exprimă masa m a bilei prin greutatea ei G, atunciunde g este acceleraţia căderii libere.

Dacă viteza de rotaţie a capului cu bile se exprimă în funcţie de numărul de rotaţii pe minut, atunci

Efectuând reducerile respective, se obţine relaţia după care se calculează forţa cu care fiecare bilă loveşte suprafaţa piesei:

În fig. 10.46 este dată schema de principiu a unui dispozitiv de ecruisat, montat pe o maşină de rectificat (sau pe strung). Piesa efectuează mişcarea de avans

longitudinal şi o mişcare de rotaţie în sens invers discului cu bile, iar împreună cu sania poate executa şi o mişcare de avans transversal pentru realizarea valorii optime h de respingere forţată a bilei de către piesa care se ecruisează (fig. 10.47).

Prin ecruisarea arborilor după această metodă se obţine o serie de avantaje faţă de prelucrarea obişnuită, şi anume: îmbunătăţirea calităţii suprafeţei prelucrate; mărirea rezistenţei la oboseală, la uzare şi la coroziune a piesei; duritatea stratului ecruisat creşte cu (20...60) % iar adâncimea stratului ecruisat variază între 0,25 şi 0,7 mm; creşterea preciziei dimensionale (treapta 6-a după ISO) şi a productivităţii muncii.

Elementele regimului de prelucrare la netezirea şi durificarea arborilor sunt: viteza periferică a arborilor de netezire v = (30...90) m/min; viteza de rotaţie a capului cu bile (12...40) m/s; avansul longitudinal (0,06...l,6) mm/rot; mărimea cu care este respinsă bila h = (0,05...0,8) mm.In afară de aceşti factori, asupra netezirii şi durificării suprafeţelor mai

influenţează şi numărul de treceri.Avansul longitudinal este materializat prin numărul de lovituri pe unitatea de

suprafaţă a arborelui şi exercită o influenţă deosebită asupra calităţii suprafeţei prelucrate.

Un factor foarte comod cu ajutorul căruia se poate regla regimul de ecruisare este mărimea h de respingere a bilei de către piesa de prelucrat. Prin variaţia acestei mărimi se poate modifica, în limite foarte largi, forţa de lovire a bilei. Astfel, de exemplu, variind pe h de la 0,1 mm la 0,3 mm, forţa de lovire a bilei creşte de 3,5 ori. Astfel, la prelucrarea cu aceeaşi viteză de rotaţie a bilelor, se pot obţine valori diferite ale durităţii suprafeţei şi a adâncimii stratului durificat.

O atenţie deosebită trebuie să se acorde alegerii regimului de lucru la ecruisarea pieselor din fontă, întrucât se pot uşor supraecruisa. Supraecruisarea se caracterizează prin aceea că suprafaţa piesei se exfoliază (cojeşte).

La ecruisarea pieselor din metale neferoase trebuie ca forţa de lovire a bilei să fie de două ori mai mică decât la ecruisarea pieselor din oţel de construcţie. Perspectivele utilizării acestei metode de netezire şi ecruisare a suprafeţelor fără preluare de aşchii sunt foarte mari. Astfel, după această metodă pot fi netezite următoarele piese: arbori cotiţi, cămăşi de cilindri, inele de rulmenţi, cuzineţi de lagăre, bolţuri de pistoane, tijele supapelor, glisierele batiurilor maşinilor-unelte, căile de rulare ale inelelor de rulmenţi etc.

În ultimul timp metoda a înregistrat îmbunătăţiri în sensul că sistemul se leagă Ia o sursă de curent continuu de joasă tensiune. Rezultatele obţinute sunt superioare datorită însumării efectului de încălzire locală cu cel al şocului bilelor.

Netezirea şi ecruisarea prin rulare sau vibrorulare este mai larg utilizată în cav'il arborilor cu rigiditate mai ridicată şi se poate realiza în condiţii mult mai simple şi mai economice ca în primul caz.

Rularea, în general, se realizează atât pe maşinile pe care se face prelucrarea prinaşchiere (strunguri, maşini de burghiat, de alezat şi frezat etc.), cât şi pe maşini speciale. Astfel, netezirea şi ecruisarea se realizează prin apăsarea unei role sau bile cu o anumită forjă (50...200 daN) pe suprafaţa care trebuie netezită. Rola sau bila este fixată . într-un suport în locul cuţitului (fig. 10.48). Ca urmare, piesa l se roteşte, iar rola sau bila 2, fixată în suportul 5, rulează pe suprafaţa arborelui de prelucrat, efectuând totodată şi o mişcare de avans axial.

Tipurile de role folosite sunt foarte diversificate (fig. 10.49), iar utilizarea lor depinde de scopul urmărit. Astfel, dacă se urmăreşte netezirea şi ecruisarea pe adâncime mică, sau netezirea şi ecruisarea suprafeţei pe adâncime mai mare, în scopul creşterii rezistenţei la oboseală, rolele vor fi diferite. Diametrul rolelor se alege constructiv. Se folosesc obişnuit role de (50... 150) mm diametru.

Procesul de netezire şi ecruisare a suprafeţelor prin rulare este condiţionat de numeroşi factori constructivi şi funcţionali. Tratarea ştiinţifică a problemei impune stabilirea unei ierarhizări a acestor factori şi găsirea unei metodologii adecvate privind influenţa acestora.în fig. 10.50 sunt prezentaţi, sub forma modelului iconic, factorii ce influenţează procesul de rulare.

Optimizarea forţei de rulare prezintă o importanţă deosebită pentru desfăşurarea procesului de prelucrare, fiind elementul principal de care depinde în final gradul de netezire a suprafeţei prelucrate.

Cercetările experimentale efectuate au condus la următoarele concluzii mai importante:

- rugozitatea Ra a suprafeţei prelucrate creşte o dată cu creşterea avansului; pentru acelaşi avans, rugozitatea creşte prin mărirea lungimii de contact lc;

- se înregistrează o creştere apreciabilă a calităţii suprafeţei prelucrate cu creşterea turaţiei n; experienţa probează existenţa unuinumăr optim de treceri (şi anume i =2); calitatea suprafeţei scăzând până la exfoliere la un număr mai mare de treceri (3...4...);

- rugozitatea finală este direct influenţată de rugozitatea iniţială a suprafeţei de prelucrat, precum şi de creşterea lungimii de contact lc ; prin prelucrare se obţine onetezime a suprafeţei cuprinsă în limitele Ra =(1,6...0,4) m, iar urmele rămase de la prelucrarea anterioară dispar;

- este de remarcat faptul că erorile de formă nu se elimină prin această prelucra-re, ceea ce impune ca precizia de formă să fie asigurată de la prelucrările precedente;

- alegerea avansului se face în funcţie de lăţimea b a rolei; în mod obişnuit, se lucrează cu avans de (0,1...0,2) mm/rot; viteza de rulare a sculei şi a arborelui nu sunt limitate practic, dar în literatura de specialitate se recomandă ca viteza arborelui să

ajungă până la 100 m/min;- duritatea suprafeţelor prelucrate prin rulare creşte cu (20.. .40) %, iar

economia de manoperă scade cu circa (60...80) % faţă de operaţiile clasice de finisare (honuire, rodare, rectificate etc.);

- prin aplicarea metodelor de netezire şi ecruisare prezentate se pot înlocui, în construcţia de maşini, oţelurile aliate cu oţeluri de construcţie; procedeul se aplică obişnuit, aşa cum s-a subliniat, la prelucrarea oţelurilor de construcţie (nealiate), după aşchierea de finisare, eliminând tratamentul termic şi operaţia de rectificare;

- marele avantaj al acestor metode constă în faptul că prelucrarea se face, în general, pe maşinile-unelte pe care se face obişnuit strunjirea, rectificarea etc., utilizând în acest scop mână de lucru cu calificare

-

Netezirea şi ecruisarea prin vibroapăsare este un procedeu relativ nou, care permite să se obţină pe suprafaţa arborelui o rugozitate corespunzătoare scopului şi importanţei suprafeţei respective. Procedeul de netezire constă în aceea că o bilă sau un con de diamant, de o anumită dimensiune (2... 10) fim, sunt apăsate pe suprafaţa arborelui de prelucrat cu o anumită forţă (fig. 10.51). Astfel, arborele l execută o mişcare de rotaţie, iar bila 2 o mişcare

10.9 Caracteristici specifice tehnologiilor de prelucrare a discurilorDiscurile sunt piese de revoluţie care au raportul dintre lungime şi diametru

mult mai mic ca unitatea.Ca formă şi dimensiuni, discurile sunt foarte diversificate (fig. 10.53) şi

utilizate practic la toate tipurile de maşini, în această grupă se pot indica, de exemplu, următoarele piese: roţi de curea, roţi dinţate cilindrice, conice, volanţi, discuri de turbină, roţi de vagoane, locomotive etc.

Modul de întocmire a unui proces tehnologic depinde de complexitatea discurilor, dimensiunile, precizia, greutatea şi de volumul de producţie.

Discurile pot fi cu sau fără butuc, cu butuc unilateral sau bilateral, simetric sau asimetric, cu alezaj străpuns sau înfundat etc.

Condiţiile tehnice de prelucrare ce se impun la piesele de tip disc sunt aproape identice cu cele pentru piesele de tip bucşe. Problema cea mai importantă este respectarea coaxialităţii dintre alezaj şi suprafaţa exterioară şi a perpendicularităţii suprafeţelor frontale pe axa discului. Adică, se impune ca discul să mi fuleze şi, în acelaşi timp, să nu aibă bătaie radială mai mult decât limitele admisibile date de rolul funcţional al discului. Aceste abateri de poziţie trebuie să se încadreze în mod obişnuit în treptele de precizie 6...8.

O altă condiţie este respectarea paralelismului suprafeţelor pentru care se admite o abatere în limitele (0,03...0,05) mm.

Metodele de obţinere a semifabricatelor pentru piesele de tip disc sunt: turnarea, deformarea plastică la cald, deformarea plastică la rece şi sudarea.

Turnarea se aplică la discurile din fontă sau oţel într-o gamă mare de tipodimen-siuni şi forme, grele sau uşoare, simple sau complexe, în funcţie de volumul de producţie, turnarea se poate realiza în forme de pământ (nepermanente), în cazul seriilor mici, sau în forme metalice (permanente), în cazul seriilor mari.

Deformarea plastică la cald se realizează prin forjare liberă, în cazul seriilor mici, sau prin matriţare, în cazul seriilor mari şi mijlocii, la piesele mici şi mijlocii.

Discurile cu forme simple şi diametre mai mici se pot decupa sau stanţa. Decuparea are avantajul, faţă de ştanţare, că necesită o prelucrare ulterioară mai simplă, deci cu un adaos de prelucrare mai mic.

La unele tipuri de discuri de dimensiuni mai mari, semifabricatul poate fi executat prin laminare, pe laminoare speciale, unde materialul capătă o formă finală. Numărul de treceri la laminare depinde atât de forma semifabricatului iniţial, cât şi de forma finală a discului.

În producţia de unicate se întâlnesc frecvent discuri sudate, caz în care semifabricatul este o construcţie sudată, formată din platbande şi profiluri (morile de cărbune), avantajele principale fiind economia de materiale şi manoperă.

Semifabricatele pentru piese disc complexe se obţin prin metode combinate, forma acestora fiind descompusă în elementele simple, executate fie prin turnare, fie prin deformare plastică, după care sunt apoi asamblate prin sudare.

Procesele tehnologicepentru piesele de tip disc sunt foarte asemănătoare cu procesele tehnologice de prelucrare a bucşelor, cu deosebirea că discurile mari, prelucrate pe strunguri paralele şi frontale, au o serie de erori de planinate şi perpendicularitate faţă de axa acestora. Pentru înlăturarea acestui dezavantaj, discurile mari se prelucrează pe strunguri carusel.

Un principiu important la prelucrarea discurilor este acela că, în prima operaţie, să se prelucreze o suprafaţă frontală şi alezajul, creându-se astfel bazele tehnologice itilizate în continuare pentru orientarea piesei în vederea prelucrării celorlalte suprafeţe de degroşare şi de finisare ale discului.

Alegerea maşinii-unelte pentru prelucrarea discurilor se face în funcţie de diametrul, greutatea, precizia şi volumul de fabricaţie. Astfel, discurile mici, cu diametrele de (20…30) mm, se pot executa în producţia de serie mare şi de masă pe strunguri automate (de exemplu, în industria de ceasornicărie). Discurile cu diametre de (30…200) mm se prelucrează pe maşini-unelte destinate, în general, pieselor de tip bucşe, după schema din fig. 10.54. Discurile cu diametre cuprinse între 200 şi 300 pot fi prelucrate pe strunguri paralele sau frontale, dacă acestea nu au prevăzute condiţii speciale privitoare la planitate şi perpendicularitate.

Peste aceste diametre, discurile se prelucrează pe strunguri carusel, care permit executarea operaţiilor de strungire a suprafeţelor cilindrice exterioare, cilindrice interioare, conice profilate, filetate etc. în cazul folosirii unor accesorii speciale, pe strungurile carusel se mai pot executa şi operaţii de frezare şi rectificare. Srungurile carusel cu sau fără cap revolver. Aceste strunguri, fiind rigide şi de mare putere, oferă posibilitate prelucrării simultane a mai multor suprafeţe.

Pentru prelucrarea pieselor tip disc sunt tot mai utilizate maşinile cu comandă program şi mai ales cele cu comandă numerică. În cazul strungurilor carusel cu comandă numerică dotate cu mai multe suporturi portcuţit, se pot utiliza mai multe sisteme de axe triortogonale. Astfel, în afară de sistemul de axe primar X,Y.Z, se mai pot utiliza sistemul de axe secundar sau de ordinul doi – U,V,W şi respectiv, sistemul de axe terţiar sau de ordinul trei – P, Q, R. Dar avantanjul cel mai mare constă în faptul că alegerea originii sistemelor de referinţă este arbitrară. Această libertate de fixare a originii asigură anumite fascilităţi la reglarea şi punerea în stare de funcţionare a maşinii-unelte comandate numeric. După montarea traductoarelor de deplasare şi efectuarea operaţiilor de reglare iniţială, originea sistemului dereferinţă capitală o determinare univocă, devenind un punct fix şi bine stabilit în spaţiu. În felul acesta, sistemul de referinţă, cu originea univoc precizată, devine un sistem rigid din punct de vedere geometric, faţă de care sunt raportate toate mişcările efectuate de maşină. Pentru a uşura munca de programare a tehnologiei de prelucrare, originea sistemului de referinţă este atribuită mai întâi piesei , după care, cu ajutorul ECN-ului se traspune originea piesei peste originea maşinii-unelte.