Prelucrarea prin aschiere, strunjire cu masini, cu comenzi numerice - Tehnician Mecatronist

Grup Scolar Industrial Materiale de Constructii

Tg-Jiu , Judetul Gorj

Specializare : Tehnician Mecatronist

Prelucrarea prin aschiere , strunjire cu masini , cu comenzi numerice

Capitolul 1: Generalitati privind prelucrarea prin strunjire

Capitolul 2 : Strunguri, tipuri de strunguri

- 2.1 Strunguri normale

Capitolul 3: Dispozitive folosite la strunjire

- 3.1 Prinderea si centrarea semifabricatelor

- 3.2 Prinderea si orientarea sculelor

Capitolul 4: Prelucrari executate pe strung

- 4.1 Prelucrarea suprafetelor plane prin strunjire

- 4.2 Prelucrarea suprafetelor de rotatie exterioare prin strunjire

- 4.3 Prelucrarea suprafetelor de rotatie interioare prin strunjire

- 4.4 Prelucrarea suprafetelor profilate prin strunjire

Capitolul 5: Controlul suprafetelor prelucrate prin strunjire

- 5.1 Controlul suprafetelor de rotatie exterioare

- 5.2 Controlul suprafetelor de rotatie interioare

Capitolul 6: Regimuri de aschiere la strunjire

Capitolul 7: Metode de programare pe comenzi numerice

- 7.1 Programarea unei masini cu comenzi numerice

- 7.2 Miscari de pozitionare absolute si relative

- 7.3 Stabilirea originii de coordonate pentru programarea masinii

-7.4 Functii folosite in comenzi C.N.C.

- 7.5 Comenzi G si comenzi M

-7.6 Organizarea inregistrarilor de offset

Capitolul 8: Bibliografie

Capitolul 1

Generalitati privind prelucrare prin strunjire

Strunjirea este operatia de prelucrare prin aschiere pe masini-unelte numite strunguri. La aceasca prelucrare, piesa executa miscarea principala de aschiere ( miscare de rotatie), iar scula miscarea de avans ( miscare rectilinie longitudinala, transversala sau combinata ) .

Strungurile au o pondere foarte mare in atelierele de prelucrari mecanice prin aschiere, la productia individuala, in serie si in masa, precum si in atelierele de intretinere si de reparatii.

- Scule pentru prelucrarea prin strunjire Parametri geometrici consecutivi ai cutitului de strung (fig. 6.2.1), se definesc astfel :

. In planul de baza consecutiv unghiul dintre proiectiile muchiile aschietoare principala si secundara, in planul de baza; x si x1 - unghiuri de atac principal si, respectiv, secundar, definite ca unghiuril 515h73f e dintre proiectiile muchiilor aschietoare principala si secundara, in planul de baza si directia de avans.

. In planul muchiei in mod asemanator, se definesc parametric geometrici corespunzatori muchiei, aschietoare secundare precum si cei masurati in planele x-x si y-y, a caror cunoastere este necesara in faza de ascutire a sculei .

Dupa cum varietatea prelucrarilor executate pe strong este mare, la fel si cutitele sunt foarte numeroase (fig.6.2.2) Dupa constructia capului cutitului, se deosebesc cutite cu cap drept sau cu cap cotit. Dupa pozitia taisului principal, cutitele pot fi: pe stanga (cele mai numeroase) si pe dreapta.

Fig.6.2.2. Tipuri de cutite de strung

Ambele tipuri de cutite se pot utiliza la strunjirea suprafetelor cilindrice si a celor frontale : cutite lama pentru retezat (fig. 6.2.5); cutite de colt (fig. 6.2.6), utilizate pentru prelucrarea zonelor greu accesibile. Se utilizeaza atat la prelucrarile frontale cat si ca scule pentru strunjit longitudinal; cutite late pentru finisat (fig. 6.2.7). Aceste cutite, datorita unghiului de atac secundar nul, permit lucrul cu avansuri mari.

Capitolul 2

Strunguri, tipuri de strunguri

Strungurile se construiesc intr-o gama foarte variata de forme si dimensiuni, in stansa dependenta cu forma si dimensiunile suprafetelor prelucrate si cu carcaterul productiei careia ii sunt destinate. Varietatea de forme consecutive, precum si destinatiile diverse fac dificila o clasificare a tipurilor consecutive ale acestora.

O clasificare pe baza pozitiei axei de rotatie a arborelui principal al masinii imparte strungurile in doua mari categorii: strunguri orizontale si strunguri verticale (carusel). Strungurile orizontale se pot clasifica, la randul lor, dupa pozitia relativa a ghidajelor caruciorului fata de directia axului principal al masinii, in: strunguri longitudinale - miscarea de avans la prelucrarea semifabricatelor are loc , in principal, intr-o directie paralela cu axa acestora; strunguri transversal, la care miscarea de avans are loc de regula intr-o directie transversala fata de axa de rotatie a semifabricatului .

Strunguri normale

Strungurile normale sunt denumite si strunguri universale , ca urmare a faptului ca, pe astfel de masini-unelte , pe langa operatiile de realizare a suprafetelor de revolutie (cilindrice, conice) si plane, se pot realiza si suprafete elicoidale (filete) .

Dimensiunile caracteristice ale strungurilor normale (parametrii strungurilor normale) sunt: diametrul maxim de rotire peste bariu, diametrul maxim de rotire peste carucior , distanta maxima intre varfuri. In functie de aceste dimensiuni caracteriste, strungurile normale se pot clasifica in mai multe grupe : strunguri mici, cu diametrul maxim de rotire peste batiu mai mic de 250mm; strunguri mijlocii, ce permit prelucrarea unor piese cu diametre intre 250-800mm; strunguri grele, pentru piese de diametre mai mari de 800mm.

In figura 6.2.10 este prezentata forma constructiva si principalele parti componente ale unui strong normal din grupa mijlocie . Pe batiul 1 , prevazut cu ghidaje longitudinale, se deplaseaza caruciorul 2 pe care se afla sania transversala 6 si sania portcutit 5. Pe batiul strongului se afla montata papusa fixa 3, in care se gasesc mecanismele cutiei de viteze si arborele principal al strongului, la capatul caruia se afla platoul 4, pe care se prinde semifabricatul de prelucrat. Sub cutia de viteze se afla cutia de avansuri si filete a strongului care actioneaza axul avansurilor 8 si surubul conducator 9 .

Papusa mobila 7, care se poate deplasa pe ghidajele batiului, manual la strongurile mici si mijlocii si mecanic la strongurile grele, serveste pentru sprijinirea semifabricatelor lungi sau pentru operatia de burghiere, burghiul fiind montat in pinola 10 .

Capitolul 3

Dispozitive folosite la strunjire

Prinderea si centrarea semifabricatelor

Ca echipament al strungurilor normale, universalele cu trei bacuri se utilizeaza, de regula, la prinderea semifabricatelor cu axe de simetrie .    Pe aceeasi masini prinderea si centratea semifabricatelor asimetrice se face in mod obisnuit pe panoul cu patru bacuri (fig.6.2.21), la care, datorita deplasarii independente a bacurilor, in directie radiala, devine posibila fixarea si centrarea semifabricatelor fara axa de simetrie .

Coltarul de prindere (fig. 6.2.22) este utilizat ca echipament al strungurilor normale, pentru prinderea si centrarea semifabricatelor de tipul coturilor, venelor etc. Prin deplasarile saniilor coltarului, in doua directii perpendiculare intre ele, se asigura centrarea suprafetei prelucrate, in raport cu axa strungului .

Pentru prelucrarea axelor, a arborilor sau a pieselor tubulare de lungime mare se utilizeaza varfurile si mecanismele de antrenare (fig. 6.2.23). Semifabricatul 1, centrat si fixat intre varfurile 3si 4, montate in arborele principal si pinola papusii mobile, este antrenat in miscarea de rotatie de piesa de antrenare 2 fixata pe semifabricat, prin flansa 5 insurubata pe arborele principal al strungului.

Varfurile se construiesc in mai multe variante : varfuri fixe ( fig. 6.2.24 a), varfuri rotative (fig. 6.2.24 b) folosite la centrarea si fixarea semifabricatelor, precum si varfuri de antrenare (fig. (6.2.24 c) utilizate, la centrarea, fixarea si antrenarea pieselor de tipul arborilor tubulari (piulita 1 seveste la scoaterea varfului din conul arborelui principal al strungului) .

Prinderea si orientarea sculelor

Pentru prinderea si orientarea sculelor pe strungurile normale se folosesc portculitele in care sculele, cel mai adesea avand forme prismatice, sunt orientate de suprafetele de sprijin ale portcutitului si fixate prin stangere cu suruburi. Sculele de tipul cutitelor profilate necesita insa portscule special, ca cel prezentat in figura 6.2.29, utilizat la prinderea si orientarea cutitului disc profilat 1. Portscula este prinsa pe masina-unealta prin intermediul corpului prismatic al acestei. La strungurile revolver,ca urmare a specificului lucrului pe aceste masini, portsculele sunt mai diverse .

In figura 6.2.30 este prezentat un portcutit dublu ( 1- cutit de strung - semifabricat) specific strungului revolver.

La lucrul cu saniile transversale ale strungurilor de acel tip, se utilizeaza cutite profilate montate pe suporturi special, ca cel prezentat in figura 6.2.31, in care cu 1 s-a notat suportul si cu 2 cutitul profilat prismatic .

Capitolul 4

Prelucrari executate pe strung

Prelucrarea suprafetelor plane prin strunjire

Generarea unei suprafete plane la strunjire este posibila daca se foloseste miscarea principala de aschiere - rotatie - si miscarea de avans transversal - miscare de translatie ( fig. 6.2.32) Suprafete plane pot fi prelucrate pe orice tip de strung. Suprafete plane ale pieselor mici pot fi prelucrate pe strunguri normale sau pe strunguri revolver. Suprafetele plane ale pieselor cu diametrul mare si inaltime mica se pot prelucra pe strunguri frontale sau pe strunguri carusel, iar cele ale pieselor cu dimensiuni mari, in general pe strunguri carusel . Strunjirea unei suprafete plane decurge de obicei in doua etape : degrosare si finisare . Pentru fiecare etapa in parte se folosesc anumite scule si regimuri de aschiere corespunzatoare ( de mare productivitate la degrosare si la finete la finisare ) .

Prelucrarea suprafetelor de rotatie exterioare prin strunjire

Prelucrarea suprafetelor de rotatie exterioare prin strunjire se poate realiza prin urmatoarele operatii : degrosare, semifinisare si finisare . Strunjirea de degrosare a arborilor se poate realiza din una sau mai multe treceri, cu unul sau mai multe cutite, in functie de forma arborelui, lungimea sa si marimea adaosului de prelucrare .    La strunjirea de degrosare se indeparteaza cea mai mare parte a adaosului de prelucrare, fiind posibile, in functie de tipul arborelui, mai multe scheme de aschiere, cum ar fi:

prelucrarea arborilor netezi cu mai multe cutite prin divizarea adaosului de prelucrarea in lungime (fig. 6.2.35 a);

prelucrarea arborilor cu mai multe cutite, prin divizarea adaosului in adancime ( fig. 6.2.35 b)

Prelucrarea suprafetelor de rotatie interioare prin rotatie interioare prin strunjire

Prelucrarea prin strunjire a alezajelor cilindrice si conice se realizeaza cu ajutorul sculelor de tip cutit pentru strunjit interior sau cutite montate in bare portcutit. Strunjirea interioara se aplica alezajelor cu diametre mari, prelucrate anterior prin gaurire sau largire sau a celor obtinute prin forjare, matritare sau turnare. Acest procedeu se realizeaza in conditii mai grele decat strunjirea exterioara, deoarece:

aschia ramane in interiorul piesei mai mult timp, contribuind astfel la incalzirea piesei si cutitului;

evacuarea caldurii este impiedicata de grosimea peretelui piesei;

lungimea de prindere in consola a cutitului este mare, ceea ce conduce la aparitia vibratiilor si a deformatiilor sculei, determinand astfel o stare necorespunzatoare suprafetei prelucrate .

Strunjirea interioara se foloseste la prelucrarea pieselor in cazul productiei de unicate si serie mica sau a alezajelor de diametre mari, la care utilizarea sculelor cu dimensiuni de prelucrare fixe (largitoare, alezatoare) nu este rationala . Schemele tehnologice la prelucrarea prin strunjire a alezajelor se stabilesc in functie de masina-unealta, forma si dimensiunile piesei . In vederea obtinerii preciziei de prelucrare, trebuie avut grija ca fixarea cutitelor sa fie cat mai rigida . In cazul prelucrarii alezajelor cu cutite fixate pe bare portcutit, pentru a se asigura o rigiditate buna, se folosesc dispositive de bucse de ghidare care au rolul sa asigure o conducere corecta a barei portcutit in timpul prelucrarii . Dispozitivele pot fi fixate direct pe masa masinii (fig. 6.2.41 a) in cazul prelucrarii alezajelor scurte, sau in arborele principal al masinii (fig. 6.2.41 b); acest ultim tip de dispozitip se utilizeaza la prelucrarea pe strunguri revolver si semiautomate .

Prelucrarea suprafetelor profilate prin strunjire

Cutite profilate sunt caracterizate prin aceea ca muchia lor taietoare are profilul identic cu cel al suprafetei care urmeaza a se prelucra . Cutitele profilate pot fi: pristamtice sau disc .    Cutitul prismatic poarta acesta denumire datorita formei prismatice a corpului . Cutitul poate lucra cu avans tangential . Folosirea cutitului cu avans radial (fig.6.2.44 a) este limitata de vibratiile care apar atunci cand lungimea taisului este prea mare; de aceea, lungimea l a suprafetelor profilate, prelucrate cu avans radial, nu poate depasi circa 25-30 mm. Pentru suprafetele cu lungime mai mare se poate aseza cutitul tangential (fig. 6.2.44 b), cu conditia ca rigiditatea piesei si a suportului de prindere a cutitului sa fie suficient de mare . Cutitul-disc profilat (fig. 6.2.45) permite un numar mare de ascutiri, efectuate pe fata de degajare . Cutitul se obtine prin taierea unui disc cu suprafata laterala profilata (generatoarea discului identica cu profilul care se prelucreaza) .

Capitolul 5

Controlul suprafetelor prelucrate prin strunjire

Controlul suprafetelor de rotatie exterioare

Metodele si mijloacele pentru controlul pieselor cu suprafete de rotatie exterioare (fig. 6.2.47) se aleg in functie de conditiile impuse piesei prin desenul de executie (precizia dimensionala ), felul prelucrarii si volumul de productie .    In cazul productiei de unicate si de serie, controlul se realizeaza cu aparte si instrumente universale (subler, micrometru cu citire clasica si cu afisaj electronic - fig. 6.2.48) . La fabricarea unui numar mare de piese de acelasi fel (serie mare si de masa ), controlul pieselor cu aparate universale micsoreaza productivitatea, motiv pentru care se recomanda controlul dimensiunilor pieselor cu ajutorul unor mijloace special construite, numite calibre . Pentru controlul pieselor de tip arbore se folosesc calibre tip inel, potcoava sau pelete, in functie de dimensiunile ce se verifica . Controlul suprafetelor cilindrice se realizeaza cu calibre limitative tip potcoava simple sau duble .

Controlul suprafetelor de rotatie interioare

Controlul alezajelor cilindrice si conice se realizeaza cu ajutorul mijloacelor de control universale sau special. La controlul pieselor din productia de unicate si de serie mica se vor folosi calibrele (fig. 6.2.55) .    Alezajele cilindrice se verifica cu calibre-tampon netede care pot fi: simple cu o singura limita (trece sau nu trece - fig. 6.2.56) sau duble cu doua limite . Controlul alezajelor conice se poate face cu ajutorul calibrelor-tampon conice sau prin metoda celor doua bile ( fig. 6.2.57) .

Capitolul 6

Regimul de aschiere la strunjire

La stabilirea marimii valorilor parametrilor regimului de aschiere, t, s, v, trebuie avute in vedere : forma si dimensiunile semifabricatului, precizia si rugozitatea suprafetei prelucrate, caracteristicile mecanice si starea suprafetei materialului prelucrat, materialul, constructia si parametrii geometrici ai sculei, conditiile in care se desfasoara procesul de aschiere ( racier,ungere) etc.    In cazul in care avansul calculat nu se regaseste in gama de avansuri a strungului, avansul adoptat pe masina va fi inferior, cel mai apropiat cu cel calculat .

Capitolul 7

Metode de programare pe comenzi numerice

Programarea unei masini cu comenzi numerice

La o comanda CNC de pozitionare, controller-ul transmite motorului o comanda de executie a unui numar de rotatii . Motorul antreneaza un surub cu bile care transforma miscarea de rotatie in deplasare liniara . Un traductor de la celalalt capat al surubului cu bile permite controlul precis al numarului de rotatii realizate de motor si confirma terminarea executiei comenzii .

Miscari de pozitionare absolute si relative

In modul de pozitionare absolut, toate punctele finale de pozitionare sunt raportate la originea sistemului de coordonate al masinii, (fig.10.10) . Pentru incepatori, acest mod de lucru este mai usor de inteles . Oricum, la toate masinile CNC exista si posibilitatea de a realiza miscari relative . O miscare de pozitionare relativa considera pozitia de start ( in care se afla scula inainte de inceperea miscarii) ca fiind originea de fata de care trebuie realizata pozitionarea . Utilizand miscarea relativa (sau incrementala, cum se mai numeste uneori), utilizatorul se poate concentra direct la miscarea sculei din punctul in care se afla, fara a mai raporta toate dimensiunile la sistemul de coordonate absolute. Programarea cu miscari relative este foarte convenabila uneori, dar este mai complexa si mai dificila decat metoda pozitionarilor absolute .

Stabilirea originii de coordonate pentru programarea masinii

Unei masini CNC trebuie trebuie sa i se spuna, intr-un fel sau altul, unde se afla originea fata de care toate comenzile de pozitionare dintr-un program se vor reporta. Modul de stabilire a originii poate varia de la o masina la alta .    O metoda mai veche este de a stabili originea chiar din program . In acesta metoda programatorul comunica masinii cat de departe este originea fata de pozitia curenta, pe care o are masina la pornirea acesteia . Pentru acesta se folosesc comenzile G92 sau G50, la inceputul programului de baza sau la inceputul secventelor de program specifice fiecarei scule . O metoda mai noua si mai avantajoasa este de a stabili originea utilizand parametri de offset,adica de corectie .

Functii folosite in comenzi C.N.C.

Comenzi G si comenzi M

Exista doua tipuri importante de comenzi care necesita intelegere in mod special.

Functiile G si M . Comenzile care incep cu litera G sunt utilizate pentru:

setarea modului de pozitionare, G90 - mod absolute, G91 -mod

indicarea tipului de miscare, G00 - rapid, - liniar, G02 - circular;

altor setari privind miscarea sculei .

Comenzile care incep cu litera M sunt destinate unor functii foarte variate, intre care cele mai importante sunt :

pornire/oprire rotatie scula;

pornire/oprire lichid de racire

comunicatii ale masinii CNC cu echipamente externe prin intrari/iesiri digitale;

instructiuni speciale pentru structurarea programelor CNC

In general, pentru o masina CNC, pot exista 30-40 de comenzi distincte . Acestea nu sunt greu de memorat pentru un programator .

Organizarea inregistrarilor de offset

Masinile CNC cu magazie de scule au fiecare scula numerotata. In acest fel se poate gandi un table de offset-uri asociate fiecarei scule . Masinile CNC din ultima generatie ofera posibilitatea de a gestiona usor o tabela de offset-uri . Modificarea acestora se poate face de la panoul operator sau de un calculator, cu ajutorul unor meniuri si cu suficient text explicativ . Cand se comanda utilizarea unei scule, se vor utiliza in mod automat, offset-urile referitoare la acea scula (cu acelasi numar ca al sculei).

Totusi, la masinile mai vechi, tabela de offset-uri nu este usor de inteles. Trebuie introduse anumite valori in anumiti registri definiti prin numere . In aceste cazuri, operatorul trebuie sa alcatuiasca tabele cu offset-uri si sa pastreze, in ordine, aceste tabele, intr-un dosar . De asemenea, tabelele trebuie actualizate la schimbarea unei scule uzate sau avariate .