Proiect de an la m.u.s.s.f.

Universitatea din Oradea

Facultatea de Inginerie Manageriala si Tehnologica

PROIECT DE AN LA M.U.S.S.F.

Cuprins

Cap.1. Introducere

Cap.2. Prezentare generala

2.1. Prezentarea temei

2.2. Descrierea masinii-unelte

2.3. Stadiul actual al solutiei

2.4.Variante posibile ale solutiei

2.5. Aprecieri critice

Cap.3. Alegerea variantei din proiect

Descriere tehnologico-constructiva

Cap.4. Breviar justificativ de calcul

4.1. Regimul maxim de aschiere

4.1.1. Calculul regimului maxim de aschiere la frezare

4.2. Calculul cinematic

4.3. Calculul organologic

4.3.1. Dimensionari si verificari arbori

4.3.2. Dimensionari si verificari rulmenti

4.3.3. Dimensionari curele si roti de curea

4.3.4. Dimensionari arc

4.3.5. Dimensionare motor si reductor

Cap.5. Calculul economic

Calculul pretului de cost

BIBLIOGRAFIE

ANEXE

INTRODUCERE

Centrele de prelucrare, privite prin prisma evolutiei constructive a masinilor- unelte reprezinta realizarea cea mai moderna, cea mai evoluata.

Din punct de vedere functional, centrele de prelucrare se caracterizeaza prin urmatoarele particularitati:

• -sunt masini unelte care concentraza mai multe posibilitati de prelucrare
• prin aschiere;
• -sunt masini unelte care functioneaza sub comanda mecanica;
• -sunt dotate cu magazii proprii de scule de diferite capacitati;

Constructia arborelui principal este printre cele mai pretentioase, datorita

cerintelor deosebite si complexitatii de reglaj atat a montajului initial cat si in

exploatare. Astfel, se cere:

• sa preia fortele pe distante minime axiale;
• -sa asigure prestrangerea uniforma pe circumferinta si cu rezemare in partea opusa;
• -sa permita reglajul prestrangerii cel mult cu demontarea partiala;
• -sa permita dilatarea libera a arborelui principal;
• -sa aiba cap normalizat pentru prinderi de dispozitive sau scule;
• -sa fie asigurata indepartarea caldurii, pierderi minime prin frecare;

Introducerea progresului tehnic in industrie face ca sa se produca din ce in ce mai rapid, mai eficient, in conditiile ridicarii calitatii in toate domeniile. Necesitatea obiectiva de a produce cat mai rapid, cu o productivitate cat mai ridicata, a condus la o evolutie vertiginoasa a conceptiei actuale de realizare structurala a masinilor-unelte , care depinde in cea mai mare masura de specificul tehnologic al diferitelor repere ce trebuie prelucrate si de volumul productiei acestora.

Astfel, pentru reperele de mare serie, s-au dezvoltat si perfectionat:

strungurile automate monoaxe si multiaxe, pentru piesele a caror geometrie admite o axa de rotatie (arbori, axe, bucse, inele, discuri etc.);

masinile agregat si liniile automate pentru piesele de tip cutie sau carcasa, a caror tehnologie dominanta o constituie prelucrarea gaurilor si a siqjrafetelor plane.

Pentru reperele care se produc in unicate sau serie mica, ultimii 15-20 de ani au marcat inlocuirea masinilor-unelte universale cu masini-unelte cu comanda numerica si centre de prelucrare, prin gaurire si frezare, pentru celalah tip de piese prelucrate.

Utilizarea masinilor-unelte cu comanda numerica (MUCN) a permis reducerea sensibila a timpilor auxiliari, datorita maririi vitezei de pozitionare, automatizarii lanturilor cinematice auxiliare, programarii ciclului de lucru si reglarii sculelor in afera masinilor-unelte, in timpul functionarii acestora.

In prezent MUCN asigura o precizie de prelucrare ridicata, de la +(0,015..,0,02) mm, in cazul centrelor de prelucrare, pana la +0,003 mm, in cazul masinilor de gaurit in coordonate.

Timpul efectiv de aschiere la un centru de prelucrare poate fi cu pana la 35% mai mare feta de timpul efectiv de aschiere al unei masini conventionale.

Dintre cele patru componente ale timpului de stationare: intretinerea, deservire tehnica, schimbarea sculelor si inmagazinare si masurare, timpii consumati cu intretinerea si deservirea tehnica a centrului de prelucrare sunt mai mari decat in cazul masinisor conventionale; in schimb, ultimele doua componente ale timpului de stationare lipsesc in cazul folosirii centrelor de prelucrare, cea ce contribuie la obtinerea unei productivitati deosebite.

Acest fapt a determinat o evolutie viguros ascendenta a centrelor de prelucrare in intreaga lume.

La noi in tara preocupari in acest domeniu au intreprinderile si institutele
de cercetari specializate in constructia de masini-unelte care au elaborat omiliile
de centre de prelucrare CPV, CPH, CPAF, CPS.

Grupa masinilor de alezat si frezat face parte din grupa celor mai productive masini-unelte si dupa grupa strungurilor sunt cele mai raspandite in indrustia constructoare de masini.

Pe masinile de frezat se utilizeaza scule speciale , cu mai multe taisuri denumite freze. Miscarea principala de aschiere este de rotatie iar miscarile de avans pot fi atat rectilinii cat si circulare.

2. PREZENTARE GENERALA

2.1. Prezentarea temei

Tema acestui proiect este: "Proiectarea ansamblului arbore principal si completul sau la masina de alezat si frezat orizontala AFP-105'.

Arborele principal si completul sau la AFP-masina de alezat si frezat orizontal:

-puterea: P=15 KW

-ISO 45

-n=40 rot/min

-n=4000 rot/min

D= 120

F=1600 daN

S=550 mm/min.

=50 ms

Prin "arborele principal si completul sau' se intelege setul de subansamble, parti, componente si functiunile aferente obligatorii pentru nivelul masinii-unealta cu comanda numerica (MUCN) si centru de prelucrare (CP) conform standardelor internationale. Acestea sunt urmatoarele:

• arborele principal propriu-zis, dimensionat pentru puterea maxima de aschiere a masinii;
• alezajul conic de fixare a sculei;
• ansamblul de lagare si rulmenti de sustinere;
• dispozitivul de prindere-eliberare (automata) a sculei in arborele principal;
• dispozitivul de oprire orientata (indexare) unghiulara a arborelui principal;
• sistemul de racire si termostabilizare a rulmentilor,
• sistemul de ungere/gresare a rulmentilor,
• sistemul de etansare fata de exterior al rulmentilor,
• sistemul de suflare a aerului de curatire pe timpul eliberarii sculei;
• dispozitivul de racire al sculei prin interiorul arborelui principal si al sculei;
• transmisia principala a turatiei cu puterea nominala la arborele principal;
• ansamblul de traductori de forta axiala (Fax) si moment de torsiune (Mt) pentru controlul automat al procesului.

2.2 Descrierea masinii-unelte

Masina orizontala de alezat si frezat cu montant mobil si pinola culisanta AFP-105 este destinata prelucrarii pieselor de tip carcasa, de dimensiuni si greutati mari cu suprafete plane si cilindrice care necesita operatii de frezare, gaurire, alezare, strunjire frontala si filetare.

Datorita constructiei arborelui principal cu pinola culisanta, se pot prelucra suprafete plane interioare prin montarea frezei direct pe arborele de frezare sau pe un cap de frezat, fixat pe pinola.

De asemenea, prin dotarea cu masa rotativa deplasabila, se pot prelucra, din aceeasi prindere, mai multe suprafete (prin pozitionarea unghiulara a piesei).

AFP-105 este construit cu montantul mobil si papusa in consola asezata in partea dreapta.

Montantul este deplasabil transversal (axa X) prin intermediul unei sanii, pe un batiu format din tronsoane. Tronsoanele batiului si sania sunt piese turnate din fonta speciala, iar montantul este sudat din placute de otel.

Pe montant se deplaseaza vertical (axaY) papusa, turnata din fonta, greutatea acesteia fiind preluata de un mecanism de echilibrare cu cilindru hidraulic.

Papusa contine pinola culisanta, care se poate deplasa orizontal, iar aceasta fiind lagaruit (prin intermediul a patru rulmenti radial axiali cu bile si un rulment cu doua randuri de role cilindrice, toti de precizie ridicata), arborele de frezare. In arborele de frezare poate culisa arborele de alezare (axa Z) care contine mecanismul de strangere a sculei actionat hidraulic, cu blocare la o valoare reglata a capului, care antreneaza un surub de fixare a sculei.

Mecanismul de avans pe axa Y, montat tot in papusa, este format dintr-un reductor, antrenat de un motor de c.c. Acest mecanism transforma miscarea de rotatie in miscare de translatie printr-un mecanism surub ( cu bile) -piulita, piulita fiind rotitoare.

Tot in papusa este montat mecanismul de avans al pinolei si al arborelui de alezare (axa Z), format dintr-o cutie de avans cu doua cuplaje electromagnetice; cutia de avans este actionata de un motor de c.c.

Ghidajele saniei pe batiu, ale papusii pe montant si ale pinolei in papusa sunt hidrostatice.

Pentru blocarea elementelor mobile sunt utilizate pensete autocentrante, actionate de cilindri hidraulici cu dubla actiune.

Comenzile principale ale masinii sunt concentrate pe un panou de comanda suspendat (deplasabil vertical si orizontal) si, de asemenea, pe un panou de comanda fix.

Solutiile adoptate pentru actionarea miscarilor principale si de avans permit obtinerea miscarilor principale si de avans permit obtinerea unor domenii largi de viteze si avansuri reglabile continuu, ceea ce inlesneste alegerea unor regimuri optime de aschiere respectiv, exploatarea economica a masinii.

Masina este echipata cu sisteme de afisare a cotelor pentru deplasarile transversale (directia X), verticala (directia Y), longitudinala a arborelui de alezare (directia Z) si longitudinala a pinolei (directia W).

2.3 Stadiul actual al solutiei

Masina de alezat si frezat orizontala

Schema cinematica la AFP

Aceste masini se caracterizeaza prin existenta barei de alezat, care circula prin interiorul arborelui principal rotativ(axa Z), diametrul barei fiinc si dimensiunea nominala a masinii.

In figura avem varianta cu montant mobil pe pe X, masa separata de tip MRD, sau respectiv masa fixa, pinola patrata sau culisa pe W

Masinile sunt conandate numeric pe toate axele, plus acTionarea principala, magazin de scule, platou rotativ.

Masina unealta beneficiaza in prezent de cele mai avansate solutii tehnice, de tehnica de calcul de ultim nivel, de organe de masini de tip nou performante, de componente mecanice si hidraulice avansate, astfel ca este mult diferita de cea similara din urma cu doar cativa ani.

Caracteristic stadiului actual al dezvoltarii masinilor unelte este tendinta spre domeniul productiei automatizate si flexibile, asistata de calculatoare si retele evoluate de tehnica de calcul.

Masinile unelte si modulele flexibile, pe diferitele nivele de automatizare sunt modulare, acoperind o gama de necesitati tehnologice optionale din ce in ce mai evoluate, mergand pe scara evolutiva, incepand cu masina unealta cu comanda numerica (MUCN), pana la sistemele de productie integrate cu calculatorul (CIM). Aceasta organizare modulara permite ca, in functie de , scopul investitiei si de fondurile disponibile, sa se poata realiza o adaptare a | dotarii cu masini unelte dupa cerintele clientilor, esalonabila, evolutiva si flexibila.

Factorul hotarator in evolutia acestora este competitivitatea extimata prin urmatorii parametrii:

Raportul performante / pret.

Nivelul calitativ impus.

Termenul de de livrare.

Servicii insotitoare.

Facilitati de plata.

2.4. Solutii constructive si uzuale.

Masini de alezat si frezat orizontale

Aceste masini se caracterizeaza prin existenta barei de alezat, care circula prin interiorul arborelui principal rotativ (axa Z), diametrul barei fiind si dimensiunea nominala a masinii.

Tipurile caracteristice de astfel de masini sunt urmatoarele:

AF - varianta cu montant fix si masa mobila in cruce si rotativa;

AFC - varianta cu montant mobil pe axa W, masa mobila pe X si B;

AFL - varianta cu montant mobil in cruce (axele X si W), iar masa mobila pe U si B;

AFM - varianta cu montant mobil pe X, iar masa este separata de MRD (rotativa si deplasabila), sau masa separata fixa;

AFP - varianta cu montant mobil pe X, masa separata de tip MRD, sau respectiv masa fixa, pinola patrata sau culisa pe W;

Numarul de axe comandate este 5 pentru cazurile AF, AFC, 6 pentru cazul AFL, 3 pentru cazul AFM cu masa fixa si respectiv pentru cazul cu masa MRD, iar AFP are 4 axe atunci cand are masa fixa si respectiv 6 axe in cazul cand are masa MRD.

Ghidajele masinii de baza sunt din otel calit, cu tancheti cu role pe toate partile, frecare mixta pe R combinat cu sustentie hidrostatica pe В la masa MRD.

La aceste masinii se intalnesc: АТС de tip lant cu axa CNC si manipulator hidraulic cu brat dublu, echilibrat vertical cu compensarea caderii culisei, 3 pana la max. 7 axe CNC cu mecanisme de avans cu suruburi cu bile (pentru curse lungi peste l0 m se utiilizeaza mecanisme de avans cu pinion dublu - cremaliera.

2.5. Aprecieri critice

Automatizarea ciclului de schimbare a sculelor din magazin in arborele principal al masinii necesita mecanisme specifice, pentru cautarea sculei ce urmeaza sa fie folosita in magazin, pentru extragerea acesteia din magazin si a sculei care si-a terminat prelucrarea din arborele principal, pentru transportul acestora in locasurile ramase libere in arborele principal, si respectiv in magazin, precum si pentru introducerea si fixarea celor doua scule in locasurile lor.

In privinta conditiilor pe care trebuie sa le indeplineasca o masina-unealta pentru a deveni centru de prelucrare marea majoritate a constructorilor inteleg prin centru de prelucrare o masina-unealta care:

• are posibilitati tehnologice de prelucrare multiple (strunjire, gaurire, filetare, filetare sau gaurire, frezare, alezare etc);
• este echipata cu comanda numerica;
• dispune de un dispozitiv de inmagazinare a unui numar oarecare de scule;
• efectueaza schimbarea sculelor automat.

Aceste conditii sunt indeplinite insa si de masinile-unelte cu comanda numerica si cap revolver (strunguri paralele, masini de gaurit); departajarea acestora nu este posibila prin introducerea conditiei "existenta unui mecanism de transfer intre arborele principal si magazin', mecanism care lipseste la masinile cu cap revolver, dar care lipseste si la unele tipuri de centre de rprelucrare.

Spre deosebire de capul revolver, magazinul de scule nu suporta reactiunile fortelor de aschiere.

Desi costul echipamentului electronic aferent comenzii numerice este inca ridicat fata de costul masinii-unelte propriu-zise, pentru avantajele legate de cresterea productivitatii prelucrarii se recomanda fara nici un fel de indoiala folosirea masinilor-unelte cu comanda numerica in locul masinilor-unelte universale.

3. ALEGEREA VARIANTEI DIN PROIECT

Descriere tehnologico-constructiva

Prin "arborele principal si completul sau' se intelege setul de subansamble, parti, componente si functiunile aferente obligatorii pentru nivelul masinii-unealta cu comanda numerica (MUCN) si centru de prelucrare (CP) conform standardelor internationale. Acestea sunt urmatoarele:

a). Arborele principal propriu-zis, dimensionat pentru puterea maxima de aschiere a masini

Dimensionarea arborelui principal se face in functie de urmatoarele criterii simultane:

• -puterea maxima;
• -turatia maxima;
• -alezajul conic nominal;
• -forta maxima de avans;
• -forta nominala si maxima de tragere a sculei in con;
• -temperatura admisibila;
• -tipul masinii unelte si particularitatile acesteia.

Din aceste date rezulta cuplul maxim de transmis, fortele axiale si radiale maxime si sensurile acestora, sageata maxima admisibila etc. Determinarea acestora rezulta din regimul de aschiere maxim, si din calculul actionarii principale. De asemenea, din turatia maxima si nivelul maxim al vibratiilor rezulta gradul de echilibrare dinamica a ansamblului arbore principal.

b) Alezajul conic de fixare a sculei

Alezajul conic utilizat este: - alezaj conic ISO 45, conicitate 7 : 24, fara autofranare, cu valorile nominale ISO 20, 30, 40, 50, 55, 60.

Dimensionarea alezajului conic depinde de puterea transmibila, forta axiala, tipul operatiei predominante, nivelul de automatizare.

Astfel pentru frezare, alezare, se prefera conul ISO, fara autofranare, iar
sculele si portsculele fabricate pe plan mondial sunt prevazute cu con ISO.
Repartizarea pe puteri este aproximativ urmatoarea:
ISO 20 0.1-0.8 Kw

ISO 30 0.5-2.5 Kw

ISO 40 2-7.5 Kw

ISO 45 5- 15 Kw

ISO 50 10-30 Kw

ISO 55 25- 45 Kw

ISO 60 35- 60 Kw

Alezaj conic ISO(conocitate 7:24)

con port-scula

La conul fara autofranare, scula este trasa in permanenta in interiorul conului de o forta, iar la incetarea actiunii acesteia scula este libera si poate fi extrasa.

Nivelul CP, CFP implica functia de prindere-eliberare automata a sculei, (deci conul ISO se va utiliza inclusiv la gaurire).

Nivelul MUCN poate fi prevazut si cu prinderea- manuala a sculei, folosind tije de tragere filetate.

Miscarea de rotatie se transmite la scula prin urmatoarele:

- conul ISO

- doua pastile de antrenare fixate pe fata frontala a arborelui.

с). Ansamblul lagare si rulmenti de sustinere.

La acest ansamblu se remarca 3 tipuri de lagare cu rulmenti:

CI- rulmenti radiali cu 2 randuri de role si alezaj conic in combinatie cu rulmenti radiali- axiali cu 2 randuri de bile si contact la 45 grade ;

C2 - rulmenti radiali- axiali cu bile imperecheati;

C3 - mlmenti radiali - axiali cu role conice.

Seria: 4*B71930

d=150 mm

D=210 mm

B=20 mm

-in partea din spate au fost alesi rulmenti cu role seria NN 3028 ASK.M.SP (vezi anexe).

d=130mm

D=200 mm

B=52mm

-rulmetul axial:

D=42 mm

d=25 mm

b=11 mm

Aici se vor face urmatoarele remarci:

-pentru rulmentii de la CI., produsi de SKF, prin strangere axiala cu
piulita de prentensionare, se impinge rulmentul radial pe alezajul conic pana la
tamponarea axiala cu un distantier, astfel reglat, incat sa se scoata jocul radial si
sa fie pertensionati la valoarea ceruta (L- light, M - medium, H - heavy) prin
deformarea elastica a inelului interior. In acelasi timp, cu aceeasi forta axiala se
pretensioneaza rulmentul radial - axial cu bile, care pretensionare este limitata |
de catre distantierul interior la aceeasi valoare (L, M sau H). Acesti rulmenti
sunt pentru turatii reduse pana la 2500 RPM la ISO 50. |

-pentru rulmentii radiali - axiali cu bile C2, seria 7000, 71900, 7200, acestia formeaza ansambluri imperecheate de tip simplex, duplex, triplex, quadruplex, quintuplex, cu montaj in O, X, TANDEM, sau combinatii. Acestia au unghiuri de contact de 15, 25, 40 grade, pentru diferite cazuri de prelucrari cu forte axiale si turatii maxime. Se pretensioneaza L, M, H, (usor, mediu sau greu) conform codului rulmentilor.

-pentru rulmentii cu role conice C3, se prefera rulmentul dublu pentru lagarul din fata, la care distantierul interior limiteaza pretensionarea axiala maxima la valorile L, M, H (regasite in codul rulmentiilor). Acestia se combina cu rulmentii Hydra-Rib cu compensare hidraulica a dilatatiei axului.

Pentru toate cazurile de rulmenti de mai sus, arborele principal va avea un lagar principal in fata, care preia sarciniile radiale si axiale, si unul sau doua lagare de sprijin (in spate, sau la mijloc si spate), care sunt lagare libere de sprijin, permitand dilatarea/ contractarea termica a arborelui principal. Unori acestia pot fi ajutati de pachete de arcuri sau alveole hidraulice pentru compensarea acestor dilatari, dar de fiecare data ei nu preiau decat forte radiale.

Cazul rulmentilor radiali - axiali cu montaj simplex (fata si spate pe arborele principal) se evita, datorita dilatatiei termice.

Modul de calcul si dimensionare al rulmentilor este prescris in cataloagele fiecarui constructor de rulmenti. Se amintesc urmatorii: CI - SKF, FAG, pentru C2 - SNFA, FAG, FAFNIR, pentru C3 - TIMKEN.

d). Dģspozitivul de prindere - eliberare a sculei in arborele principal

Poate fi manual ( cu tija filetata de tragere in interiorul principal), sau automat (cu dispozitive de tragere actionate hidraulic).

Cele automate sunt de 3 tipuri:

• cu gheare;
• cu penseta elastica;
• cu bucsa cu bile.

Varianta aleasa in proiect este cu ghere.

Pentru ca schimbarea sculei sa se poata realiza automat arborele principal este prevazut la capat cu un con ISO (ISO 45). Pentru fixarea-eliberarea sculei, arborele principal, care este de sectiune inelara, este prevazut in interior cu o tija tubulara, iar prin intermediul ghearelor se realizeaza prinderea/eliberarea conului ISO.

Sistemul de prindere al sculei

Fortele de tragere nominale ale sculei in con sunt impuse prin standarde internationale:

ISO 45 ÷ 1300-1600 daN

Varianta aleasa in proiect este de 1600 daN

Mecanismul de prindere - eliberare a sculei este cu tragere directa prin pachet de arcuri disc, sau arcuri elicoidale de sarcini mari (avand sectiunea dreptunghiulara a spirei), sau prin mecanisme de tragere cu amplificarea fortei arcurilor cu ajutorul unor suprafete conice.

Fortele de tragere nominale ale sculei in con sunt impuse prin standarde internationale:

• -ISO 30 = 800-1000 daN
• -ISO 40 =1000-1300 daN
• -ISO 45 = 1300- 1600 daN
• -ISO 50= 1600 - 2000 daN

Forta de tragere a sculei se majoreaza pe timpul eliberarii sculei prin comprimarea suplimentara a arcurilor, ajungand la valori care pot atinge limita maxima а rulmentilor si pot afecta precizia masinii. De aceea ar fi preferate dispozitivele amplificatoare de forta, care realizeaza fortele impuse de tragere, iar la eliberare le sunt suficiente 1/3 din aceste forte. Forta de tragere a sculei in alezajul conic se masoara cu dinamometre speciale.

e). Dispozitivul de oprire orientata unghiular (indexare) al arborelui principal

Are ca scop gasirea pozitiei unghiulare in care se schimba scula, in vederea potrivirii antrenoarelor cu locasurile frezate din flansa sculei, pe timpul schimbirii sculei.

Aceste dispozitive sunt de tipurile urmatoare:

• cama cardioida si tachet actionat hidraulic;
• traductor cu efect Hall si semnal de tip rampa anologica;
• traductor rotativ de tip encoder si pozitionare prin CNC, avand raport de 1:1 cu curea dintata.

Aceasta functie este obligatorie pentru masinile cu АТС.

f). Sistemul de racire si termostabilizare a rulmentilor

Problema incalzirii este rezultatul actiunii fortelor de frecare din rulmenti, care depinde de modul de montare al rulmentilor, gradul de pretensionare, gradul de echilibrare dinamica a maselor cu miscare de rotatie, sarcinii axului principal (cuplu, forte radiale si axiale, putere etc). Puterea care se degaja din fiecare se transforma in caldura.

Aceasta putere pierduta ar trebui eliminata din zona rulmentilor, prin preluarea acesteia de catre un agent termic. Acesta este uleiul circulat printr-un sistem de labirinti in exteriorul rulmentilor, preluand astfel caldura degajata din rulmenti. Uleiul este recirculat prin exteriorul masinii, printr-un schimbator de caldura de tip ulei/gaz, iar gazul de tip Freon este actionat de un refrigerant cu compresor.

Aceste racitoare sunt tipizate si au puteri calorice de 2500 Kcal/h, 4000Kcal/h, 6300 Kcal/h, 8000 Kcal/h etc.

Recircularea fortata a uleiului de racire al labirintilor se face cu o pompa, iar mentinerea constanta a temperaturii se face dupa o 'diagrama ferastrau' cu ajutorul unui termostat inclus in grupul de racire.

Din punct de vedere al valorilor admisibile, temperatura stabilizata (dupa cca 3 h ore de functionare in gol la turatia maxima, pornind cu masina rece) nu trebuie sa depaseasca 50 grade fara racirea fortata si 25+/- 1C cu sistemul de racire fortata cu termostat in functiune. Daca temperatura la mers in gol fara racire depaseste 60C, atunci ceva nu este in ordine la montajul axului principal, si este necesara demontarea si remontarea cu reglarea corecta a pretensionarii rulmentilor.

De o mare importanta este respectarea tolerantelor fusurilor arborelui principal in dreptul rulmentilor (aceasta trebuie sa fie h4 sau h5, adica o toleranta de 0+0.005 pana la maxim 0 0.010 mm) precum si toleranta alezajului in care se monteaza rulmentii (H4 sau H5, respective 0 +0.008 mm pana la maxim O +0.012 mm) cu respectarea abaterilor de la forma cilindrica de maxim 0.003 mm.

g). Sistemul de ungere/gresare al rulmentilor

Acesta trebuie sa corespunda conditiilor de temperatura si viteza, la care sunt supusi rulmentii. In toate cazurile mediul de ungere trebuie sa fie separat de cel pentru angrenare, racire etc. Separarea trebuie sa fie etansa, fara scaparķ la turatii ridicate sau la turatii mici.

Se folosesc urmatoarele sisteme de ungere/gresare (ungerea inseamna uleiul ca mediu de ungere, gresarea inseamna vazelina ca mediu de ungere):

• -ungere cu ulei prin picurare prin jiglere (gauri calibrate) la fiecare rulment, cu recuperarea uleiului;
• -ungere prin barbotare, folosind baia de ulei pentru angrenaje;
• -ungere cu microceata de ulei, fibra recuperarea uleiului consumat;
• -gresare cu vazelina sintetica KLUBER (de culoare alba), cu durabilitate egala cu a rulmentului, si deci fara gresare periodica a punctelor de gresare.

Alegerea tipului de ungere se face in functie de turatia maxima a arborelui principal si de solutia constructiva a masinii, astfel ca sa fie respectate in paralel si recomandarile din catalogul de rulmenti.

h). Sistemul de etansare fata de exterior

Se refera la protectia rulmentilor lagarului principal pentru a nu intra span, impuritati, lichid de racire etc, si pentru a nu avea scurgeri de ulei sau vaselina spre exterior. De asemenea se pune problema izolarii grupului de rulmentii fata, cat si a grupului spate fata de incita cu angrenaje.

Sistemele de protectie folosite sunt urmatoarele:

• -garnituri de etansare rotative radiale de tip semering, atat pentru interior, cat si exterior. Acestea au dezavantajul incalzirii la turatie ridicata;
• -garnituri de etansare rotarive frontale cu profil in v, atat pentru interior cat si exterior, care realizeaza viteze bune cu o incalzire mai mica;
• -labirinti pentru vazelina fara contact;
• -labirint pentru vazelina combinati cu cavitate inelara de protectie cu presiune joasa de aer.

i). Sistemul de suflare а aerului de curatire pe timpul eliberarii sculei

Acesta asigura suflarea aerului prin interiorul conului spre exterior pe timpul eliberarii sculei din conul arborelui principal si pe timpul manipularii acesteia in vederea schimbarii sculei (extractie - introducere). Suflarea de aer presiunea de 6 bar, asigura eliminarea eventualelor impuritati lipite pe conul sculei vechi sau noi, pentru ca asezarea cozii conice in alezajul conic sa fie perfecta. Astfel se defineste o cerinta standardizata international pentru nivelul CP. Unii constructori folosesc stergerea cozii conice a sculei noi cu un ansamblu de perii, inaintea introducerii in alezajul conic al arborelui principal.

j). Dispozitivul de racire al sculei prin interiorul arborelui principal si al sculei.

Acesta este folosit pentru vitezele inalte de aschiere la care lichidul de racire, cu presiuni de 20 - 30 barķ ajunge direct pe placutele taietoare ale sculelor. In acest fel, se pot folosi viteze de aschiere in otel OL 60 de pana la 600800 m/min, care se apropie de vitezele folosite in rectificare si care vor genera prelucrari intensive.

Aceste prelucrarķ intensive asigura productivitati ridicate, precizii ridicate, calitatea suprafetei prelucrate cu valori reduse ale rugozitatii, echivalente cu rectificarea fina. Utilizarea acestor dispozitive s-a impus in prezent pe plan mondial.

Introducerea lichidului de racire prin interiorul axului principal rotativ se face prin intermediul unui cartus special fabricat de firme specializate ca DEUBLIN si OTT.

O alta solutie standardizata este acea la care accesul uleiului la scula se face prin doua gauri frontale prin axul principal, care intra prin spatele flansei antrenoare a sculei, aceasta fiind standardizata ISO si DIN. Cele doua gauri frontale din axul principal au cate o supapa de sens, care se deschide prin prezenta sculei in axul principal. Aceasta este solutia utilizata si la masinile de alezat orizontale specifica barei de alezat Problema tehnica in toate aceste cazuri este etansarea dintre partea fixa si partea rotitoare, tinand cont de turatia ridicata cca 10000 - 15000 rot/min si presiunea de 20 - 30 bari, etansare asigurata de cartusul respectiv.

k). Transmisia principala a turatiei la puterea nominala la arborele principal

Aceasta se face de la iesirea din actionarea principala spre arborele principal, acolo unde acesta e separat de actionarea in sine (exista si cazul electrobrosei - adica arbore principal integrat in motor, fara veriga intermediara de transmisie), si se realizeaza prin urmatoarele solutii consacrate (solutii care au devenit larg recunoscute):

• transmisie prin roti dintate
• transmisia prin curea dintata sau curea Poly-V

In primul caz este nevoie de baia de ulei, in care fimctioneaza arborele principal si cutia de viteze sau domenii impreuna cu transmisia respectiva cu roti dintate.

In al 2-lea caz se utilizeaza reductorul cu 2 trepte pe motorul principal, in afara carcasei in care se roteste arborele principal, iar transmisia se face prin curea. Cureua utilizata este fie dintata, din tipurile ZR, HTD, Poly Chain GT, sau curea Poly - V.

Cureaua dintata are dezavantajul zgomotului ridicat pana la 90 dB, care este inadmisibil de ridicat.

A aparut un nou tip de curele dintate cu profil HTD sau GT si dinti in V, avand un grad de acoperire mai mare si deci o functionare silentioasa. Toate aceste curele inclusiv rotile de curea sunt din import.

Profilele sunt urmatoarele:

ZR - trapezoidal,

HTD- arc de cerc,

GT - arc de evolventa.

Curelele Poly- V cu profile trapezoidale la 40 grade standardizate J,M H, produse de OPTIBELT, au o functionare silentioasa, dar la turatii mici si cupluri mari patineaza in sarcina. Se fece pretensionarea variabila (invers proportionala

cu turatia) pentru a compensa acest dezavantaj si pentru a reduce incalzirea

produsa din pretensionare.

Aceasta se face de la iesirea din actionarea principala spre arborele principal. In proiect se utilizeaza solutia:

-transmisia prin curea dintata sau curea Poly-V

Se utilizeaza un reductor cu doua trepte montat pe motorul principal. in afara carcasei in care se roteste arborele principal, iar transmisia se face prin curea.

Tipul curelei utilizate: G 1568

-lungimea curelei 1655 mm

-latimea curelei 52,5 mm

Tipul saibelor de curea utilizate: G 405 MPB forma 1

B 635 MPB forma 2 (vezi anexa)

Distanta dintre axe este de 1655 inch

4. BREVIAR JUSTIFICATIV DE CALCUL

4.1. Regimul maxim de aschiere

4.1.1. Calculul regimului maxim de aschiere la frezare

Productivitatea unei masini-unelte cu miscare principala de rotatie este proportionala cu suprafata prelucrata in unitatea de timp, adica cu produsul

n∙s= 1000∙v∙s/π∙D rot/min la frezare, in care s este avansul, in mm/rot.

Pentru un avans ct si pentru un diametru de prelucrat dat, aceasta productivitate este proportionala cu viteza de aschiere.

Marimile caractericteristice sunt:

P-puterea (Kw)

D-diamerul exterior al sculei ( mm)

n-turatia sculei (rot/min)

B-latimea de aschiere (mm)

t-adancimea de aschiere (mm)

Z-numarul de dinti ai sculei

S-avansul (mm/min)

F-forta tangentiala (daN)

M-momentil de torsiune (Nm)

V-viteza de aschire (m/min)

F-forta radiala (daN)

F-forta axiala (daN)

Se considera viteza de aschiere: V=180 [m/min]

Atunci turatia va fi:

Se considera diametrul sculei :D=210 mm

Stiind ca:

3.2 Determinarea domeniilor si a rapoartelor de transmitere

Schema cinematica

Motorul din proiect este un motor AC :

Cod motor: 1PH6 135 4NF4 0

P=15 [KW]- puterea nominala regim S1

n_min = 1500 [rot/min] - turatia minima

n_max = 6300 [rot/min] - turatia maxima

Motoarele asincrone sunt motoare care in domeniul de turatii cuprins intre turatia nominala si cea maxima, au o putere constanta, iar la scaderea turatiei sub turatia nominala prezinta un moment constant.

Graficul variatiei puterii si momentului in functie de turatie

Pentru a beneficia de intreaga putere a motorului, este preferabil ca acesta sa fie utilizat in domeniul cuprins intre turatia nominala si cea maxima.

Alegerea reductorului ZF Siemens Reductor

P_n = 15 [KW] - puterea nominala

n = 1500 [rot/min] - turatia minim

n_max = 6300 [rot/min] - turatia maxima

M_n =210 [Nm] - momentul nominal, i=1

M_n =840 [Nm] - momentul nominal, i=4

M=400 [Nm] - momentul maxim, i=1

M=1600 [Nm] - momentul maxim, i=4

m=62 Kg

Diagrama de turatii

Reductorul ZF realizeaza rapoarte de transmitere de 1:1 si 1:4 .

Raportul de transmitere a bucselor de curea este de 1:2.1 .

Cand la arborele motor avem turatia maxima de 6300 rot/min la arborele principal vom avea 5000rot/min .

La turatia nominala de 1500 rot /min la arborele motor , la arborele principal vom avea 937rot/min .

3.3 Calculul organologic

3.3.1Calculul arborilor masinilor-unelte

Dimensionarea arborilor masinilor-unelte se face pe baza calcului:

-de rezistenta la solicitari compuse de incovoiere cu torsiune

-de rigiditatea si rezistenta la uzura a suprafetelor de frecare

-de rezistenta la vibratii

Predimensionarea arborilor la torsiune

-se face pentru a putea elabora din punct de vedere cinematic transmisia respectiva.

Se face tinand cont de momentul de torsiune transmis de arbore.

Diametrul arborelui este dat de relatia:

d

in care:

-este momentul maxim de torsiune al aborelui,determinat cu formula:

-rezistenta admisibila la torsiune(60..80 daN/cm)

Predimensionarea arborilor la solicitari compuse de incovoiere cu rasucire:

In cazul arborilor cu sectiune inelara, diametru se calculeaza cu relatia:

Momentul incovoietor

este moment incovoietor rezultant

M-momentul de torsiune.

- ,coeficient caracteristic cazului in care este alternant simetric, iar M pulsator.

Pentru determinarea momentului incovoietor echivalent se stabileste schema de solicitatre a arborelui principal. El este solicitat simultan de forte de aschiere prin componentele F,F,F(forte rezistente) si componentele fortei de actiune

Schema de solicitare a arborelui principal

-distanta de la saiba de curea la rumentul spate este: b=100 mm

-distanta de la rulmetul spate si cei din fata este :l=600 mm

-distanta de la rulmentul fata pana la scula este: a=100 mm

Din calculul regimului de aschiere se cunosc:

Cunoscand raza saibei de curea :

Se pot calcula reactiunile din lagare:

Momentele incovoietoare sunt:

Momentul rezultant este:

Revenind la calculul diametrului arborelui:

Momentul incovoietor echivalent este:

Diametrul arborelui este:

Materialul din care este realizat arborele principal este 18MnCr10-material de cementare iar=85-95 daN/mm.

3.3.2 Calculul arcurilor disc

Arcurile disc sunt asezate in coloana de pachete de cate trei arcuri.Arcurile au urmatoarele caracteristici:

D=45 mm

D=22.4 mm

s =2,5 mm

h =1mm

l=3.5 mm

-Sarcina pe un disc:

-Raportul diametrelor:

-Coeficientul :

-Sarcina toretica de aplatizare:

-Raportul

-Raportul

-Sageata pachetului de discuri:

-Numarul necesar de pachete in arcuri-disc:

-Lungimea arcului in stare libera:

-Lungimea arcului sub sarcina P:

3.3.3 Calculul de verificare al rulmentilor

Rulmenti sunt supusi la forte axiale si radiale astfel:

-din metoda Castiliano abordata mai sus rezulta ca:

-reactiunea din lagar din fata este R=731.5 [daN]

R=304.3 [daN]

-reactiunea din lagar din spate este R =679.9 [daN]

R=513.2 [daN]

Sarcina dinamica de baza necesara pentru realizarea durabilitatii impuse se determina cu relatia:

unde:

p= 3 - pentru rulmenti cu bile

p=3,33 - pentru rulmenti cu role

durabilitatea

h=30000 [h] - durata de functionare

n=1500 [rot/min] - turatia arborelui

P_ech.=X * F_r +Y* F_a

e = F_a / F_r

e = 0,42

In functie de raportul e, se aleg din tabele coeficientii:

X = 0,44

Y= 1,42

P_ech.= 0,44 *613.3+1.42*167.8=506.8 [N]

Inlocuind obtinem:

Se alege solutia cu patru rulmenti (cvadruplex) inpartea din fata.

Se alege solutia cu role in partea din spate.

4. Calculul curelei

Lungimea curelei

unde: D-diametrul roti mari de curea

d-diametrul roti mici de curea

C-distanta dintre axe.

Latimea curelei

l=105 mm

Calculul de tensionare al curelei

-calculul tensiunii statice

R-raza roti de curea mare

Calculul parametrilor de pretensionare

a-distanta dintre axe

Y=240, valoare tabelara

D=

4.1 Factori economici in proiectarea masinilor unelte

Scopul principal in proiectare trebuie sa fie realizarea unei masini-unelte, care sa satisfaca in totalitate functiunile pentru care a fost creata in asociere deplina cu rentabiloitatea economica. in multe cazuri se considera drept obiective economice doar costurile aferente fabricatiei, ori efectele economice benefice se obtin daca se are in vedere totalitatea cheltuielilor operationale, inclusiv pe timpul cat masina se afla in exploatare.

Orientarea economica a proiectarii inseamna considerarea tuturor factorilor care determina eficienta masinii-unelte si o corecta evaluare a importantei relative a fiecarui factor de influienta.

Dintre indicatorii economici care confera calitatea unui produs cei mai importanti sunt: valoarea comerciala a produsului, efectul economic generat de utilizarea produsului si coeficientul de cheltuieli operationale.

4.2. CALCULUL ECONOMIC

CALCULUL PRETULUI DE COST AL MATERIALELOR

Calculul economic al ansamblului cutie de domenii arbore principal consta in insumarea pretului de cost al elementelor componente al acestuia: elemente tipizate si elemente specifice.

Elementele tipizate:cuprind: rulmenti, curele dintate, reductor, saibe de curea, arcuri disc, suruburi, piulite, sistem de ungere centralizat.

Elementele specifice cuprind: arbore principal,roti dintate, carcase, piu-lite speciale, inele distantiere, bucse distantiere, tireta, garnituri.

Relatia de calcul al pretului de cost al unui element tipizat este:

Pret cost = Pret EURO

Pretul EURO/buc este luat din cataloage, in care se dau si coeficientii de corectie in functie de tipodimensiune.

Pentru rulmenti

Rulmenti seria 71930-pret catalog-2800.31

Rulment seria NN 3028 K /W 33-330

Rulment axial: 150

Pentru curele dintate

Tipul G 1568 pret catalog = 200

Pentru saibe de curea

Tipul G 40 S MPB- 150

Tipul G 63 S MPB- 150

Pentru reductor ZF

Tipul 2 K15-2LG4-214-pret catalog = 2800

Pentru motor

tipul 1PH6 135-4NF4- pret catalog -3400

Pentru arcuri disc

Dimensiune: 44x22.5x2,5-pret catalog- 3.5

Pentru 39 buc = 39*3.5=136.5

Pentru sistem de ungere centralizat

Pret catalog - 20

Pentru garnituri de etansare rotative

Pret catalog - 3 Pentru 3 buc. = 9

Pentru piulite de fixare a rulmentilor

Pret catalog -2 pret pentru 2 buc:2*3=6

Relatia de calcul al pretului de cost al elementelor specifice este:

Pret cost = Masa totala (neta)* 10 /Kg

Masa totala neta a elementelor (pieselor) specifice este de aproximativ 900 kg

Pretul de cost = 950*10 = 9500

Pret de cost total = Pret cost elemente tipizate + Pret cost elemente specifice.

Pret cost elemente tipizate = 2800+330+150+200+150+150+2800+3500+136.5+20+6+6=

Pret cost elemente specifice = 9500

Pret cost total al materialor = 10148+9500=19648

CALCULUL PRETULUI DE COST AL MANOPEREI

Manopera cuprinde:

-manopera pentru piese specifice

-manopera pentru prelucrari prin aschiere

-manopera pentru tratamente termice

-manopera pentru vopsire

-montaj reglaj probe si incercari.

Pret total manopera:2500

CALCULUL REGIEI

Regia:800

Calculul cheltuielilor totale

Cheltuielile totale sunt:

C=19148+2500+800=22448

Calculul beneficiului

Beneficiul firmei este de 12%:

B=12%*22448=2693

Calculul pretului total de cost

Pretul de cost fara TVA este :P= C+B=22448+2693=25141

Pretul total este: P*19%=29917

Bibliografie

Colectie STAS - Organe de masini - Elemente de fixare si

asamblare. Arcuri, inele, Vol. 2, Editura

tehnica, Bucuresti, 1984

Ganea Macedon - Prelucrarea felxibila a pieselor prismatice,

Editura Universitatea Oradea 2002;

Ganea Macedon - Masini Unelte si Sisteme Flexibile , Editura

Universitatea Oradea 2001;

Ganea Macedon - Tehnologia Prelucrarii Suprafetelor Curbe Spatiale,

Universitatea Oradea, 2000;

-Sisteme Flexibile, Roboti - Indrumator de

laborator, Editura Universitatea Oradea, 2002

Botez Emil -Masini Unelte, Editura Tehnica Bucuresti, 1978,

Volumul I, II ;

GALIS, M.,   - Proiectarea masinilor unelte, Ed. Transilvania

Press., Cluj Napoca

Albu Andrei -Proiectarea masinilor - unelte, s.a, Institutul

Politehnic, Cluj Nacpoca, 1986 ;

Liste de piese

Piese specifice

Piese din comert

Piese normalizate