Prelucrarea prin strunjire

Prelucrarea prin strunjire.

1.Notiuni generale.

Strunjirea este procedeul de prelucrare prin aschiere pe o masina unealta numita strung, in cadrul careia indepartarea aschiilor se realizeaza cu ajutorul unui cutit, semifabricatul executand miscarea principala de rotatie iar scula, cutitul de strung, miscarea de avans longitudinal sau transversal.

In constructia de masini numeroase piese au configuratie de rotatie si ca urmare prelucrarea prin strunjire este foarte utilizata. Pentru acoperirea tuturor cerintelor legate de diversitatea produselor, marimea acestora cat si considerente legate de tipul productiei, au fost concepute si se utilizeaza o gama larga de strunguri care se pot clasifica astfel:

dupa pozitia axei de rotatie a miscarii principale:

strunguri orizontale,

strunguri verticale sau carusel.

dupa gradul de automatizare:

strunguri normale la care toate comenzile si manuirile necesare efectuarii operatiilor, se realizeaza manual. Acestea sunt destinate productiei de serie mica si individuale.

strunguri semiautomate la care toate fazele de lucru cu exceptia alimentarii cu semifabricate si a evacuarii piesei finite, se executa mecanizat.

strunguri automate la care toate fazele de lucru se executa mecanizat.

Strungurile semiautomate si automate se utilizeaza in productia de serie si de masa. O categorie aparte o reprezinta strungurile revolver la care sulele sunt montate intr-un cap rotativ si a carui deplasare si reglare se realizeaza cu ajutorul unui sistem de came si opritori.

dupa destinatie si constructie:

strunguri universale destinate realizarii unei game largi de piese si operatii. Ele includ si strungurile normale.

strunguri specializate destinate unei game restranse de piese si operatii, ex.: strungul carusel, strungul frontal, strungul revolver, strungul de copiat, etc.

strunguri speciale destinate prelucrarii unui singur tip de suprafete sau piese, ex.: strungul de filetat, strungul de detalonat, strungul de decojit semifabricate forjate, strungul pentru inele, etc.

dupa tipul productiei:

strunguri pentru productie de serie mica si de unicate,

strunguri pentru productie de serie mare si de masa.

2.Strungul normal.

Strungul normal este cea mai utilizata masina unealta datorita caracterului universal al destinatiei sale, fiind denumit si strung universal, paralel sau orizontal. Acesta poate prelucra piese lungi sau scurte, din bara sau semifabricate individuale, din una sau mai multe prinderi. In cazul pieselor de mai mare complexitate sau a unei productii de serie, mai multe strunguri se pot organiza intr-un flux tehnologic, fiecare masina unealta fiind reglata sa execute un numar limitat de operatii sau suprafete.

Principalele parti componente ale strungului normal, prezentate schematic in figura 9.32. sunt: 1 - batiul, 2 - papusa fixa, 3 - papusa mobila, 4 - caruciorul.

Fig.9.32.Schema de principiu a strungului normal.

Batiul 1 serveste la fixarea masinii pe fundatie si la reunirea intr-un tot unitar a componentelor, asigurand rigiditatea sistemului tehnologic si preluarea fortelor ce apar in proces. La partea superioara batiul este prevazut cu doua ghidaje orizontale G. Sub ghidajul din fata este fixata o cremaliera C_r.

Papusa fixa 2 este amplasata deasupra batiului si contine cutia de viteze CV si arborele principal AP in care se prinde piesa prin intermediul dispozitivelor de prindere si centrare (ex. universalul U ) si care realizeaza miscarea principala de aschiere I . Miscarea este primita de la motorul electric M printr-o transmisie cu curele D₁/D₂ la cutia de viteze CV care asigura reglarea in trepte a turatiei. Arborele principal este de forma tubulara, orificiul interior permitand trecerea unei bare de material. Aceasta configuratie permite alimentarea strungului cu semifabricat bara de lungime mare in conditii economice.

Papusa mobila 3 este asezata pe ghidajele orizontale G ale batiului in opozitie cu papusa fixa si permite centrarea pieselor lungi cu varfuri de centrare montate in pinola P sau gaurirea axiala a pieselor cu burghie montate tot in pinola si antrenate manual in miscare de avans axial de patrundere cu ajutorul manetei m₂ . Gaurirea pe strung se face similar cu cea realizata pe masinile de gaurit cu observatia ca miscarea principala de rotatie este efectuata de piesa. Papusa mobila este pozitionata coaxial cu axul principal. Pentru prelucrarea unor suprafete conice lungi cu conicitati mici, pinola se poate dezaxa in plan orizontal prin intermediul surubului S_r .

Caruciorul 4 contine cutia caruciorului CC si asigura transmiterea miscarilor de avans de la cutia de avansuri si filete CAF la saniile longitudinala S_l si respectiv transversala S_t . In cazul strunjirii, miscarea de avans este corelata cu miscarea principala de rotatie. Ca urmare miscarea se preia de la cutia de viteze CV prin intermediul unor roti de schimb RS, la cutia de avansuri si filete CAF care permite reglarea unei game corespunzatoare de avansuri. La strunjirea obisnuita, miscarea se transmite de la cutia de avansuri si filete la bara avansurilor B_a, apoi la cutia caruciorului CC care permite doua modalitati de cuplare a miscarii. Pentru avansul longitudinal II, miscarea se transmite catre mecanismul pinion-cremaliera Z_c/C_r care pune in miscare de translatie sania longitudinala S_l . Pentru avansul transversal III, miscarea se transmite de la cutia caruciorului la surubul saniei transversale S_t . La strunjirea filetelor, miscarea de avans longitudinal II se transmite de la cutia de avansuri si filete la surubul conducator S_c si la sania longitudinala prin intermediul piulitei zavor P_z aflata in cutia caruciorului. Piulita, sectionata intr-un plan diametral se poate inchide cuplandu-se cu surubul conducator realizand un mecanism surub-piulita de transformare a miscarii de rotatie in miscare de translatie. Lantul cinematic de filetare permite reglarea valorilor pasului pentru o gama larga de filete metric si witfort.

Fig.9.33.Schema fluxului cinematic a strungului normal.

Tot pe carucior, deasupra saniei transversale se afla sania port cutit S_pc care are posibilitatea de inclinare la 45^o fata de axa strungului in vederea realizarii avansului inclinat pentru prelucrarea suprafetelor conice. Antrenarea saniei portcutit se face manual cu ajutorul manetei m₁ Pe sania portcutit se gaseste turela T sau dispozitivul rotativ de prindere a cutitelor.

Modul de transmitere a miscarilor este prezentat in schema fluxului cinematic figura 9.33.

Tipurile constructive de strunguri normale prezinta o serie de dimensiuni caracteristice care le diferentiaza in privinta posibilitatilor de prelucrare. In continuare vom prezenta dimensiunile caracteristice pentru strungul normal SN400

diametrul maxim de prelucrare deasupra ghidajelor D=400mm,

diametrul maxim de prelucrare deasupra caruciorului D_c=210mm,

distanta maxima de prelucrare intre varfuri L=1500mm,

diametrul orificiului axului principal D_g=48mm,

numarul treptelor de turatie a arborelui principal N=24,

gama turatiilor n=12-1500 rot/min. ,

gama avansurilor s=0,015-3,52 mm/rot. ,

puterea motorului principal P_m=7,65Kw,

Alte dimensiuni caracteristice care pot fi avute in vedere sunt: diametrul maxim de prelucrat in luneta fixa sau mobila, cursa maxima a pinolei, deplasarea transversala maxima a papusii mobile, cursa maxima a saniei port-cutit, etc.

3.Dispozitive de prindere si centrare

Universalul (fig.9.34.) este un dispozitiv de prindere si centrare a semifabricatului. El se compune dintr-o carcasa cilindrica in care se afla o coroana dintata conica 1 ce poate fi antrenata in miscare de rotatie cu ajutorul a trei pinioane conice 2, in mod independent. Roata conica prezinta pe partea opusa un canal in spirala plana arhimedica care se cupleaza cu profilul conjugat a trei bacuri 3 dispuse la 120^o. La rotirea coroanei, prin intermediul spiralei arhimedice cele trei bacuri sunt actionate si deplasate simultan spre exterior sau interior, fiind ghidate niste canale practicate in carcasa, realizand centrarea si strangerea piesei. Configuratia bacurilor permite atat strangerea pe diametrul interior cat si pe diametrul exterior.

Fig. 9.34.Schema de principiu a universalului.

Platoul cu patru bacuri actionate independent (fig 9.35.a.) este destinat prinderii si centrarii unor piese de dimensiuni mari, pe strungurile carusel de exemplu sau in cazul strungurilor normale, a unor piese cu configuratie mai complexa diferita de forma circulara. Dispozitivul prezinta un platou, un corp de forma cilindrica plata 1, prevazut cu patru ghidaje 2 dispuse la 90^o, in care se pot deplasa independent, cu ajutorul unor mecanisme surub-piulita 3 patru bacuri independente 4. O varianta mai simpla este platoul fara bacuri pe a carui ghidaje se pot prinde dispozitive mai complicate cum ar fi de exemplu echerele.

Fig.9.35.Dispozitive de prindere si centrare a) platoul cu patru bacuri, b) echerul de prindere reglabil.

Echerul de prindere reglabil (fig.9.35.b.) montat pe platoul simplu 1 este format dintr-un sistem de doua sanii si care se deplaseaza cu mecanisme surub-piulita pe doua ghidaje perpendiculare G₁ si G₂ . Echerul propriu-zis 2 este format din doua suprafete perpendiculare, ambele prevazute cu canale de prindere a pieselor.

Varfurile de centrare sunt dispozitive prevazute de regula cu suprafete conice de centrare 1 cu unghiul la varf a de 60^o, 75^o, 90^o, corp cilindric 2 si o coada conica 3 de fixare (de regula in sistemul morse). Se utilizeaza mai multe variante constructive (fig.9.36.) : a) varfuri simple, b) varfuri cu degajare, c) varfuri cu cap sferic, d) varfuri inverse, e) varfuri rotative.

Fig.9.36.Variante constructive de varfuri de centrare.

Varfurile de centrare se pot monta in pinola si ajuta la centrarea si rezemarea pieselor lungi prinse in diferite tipuri de dispozitive montate in axul principal (universal, platou, echer etc.).

Se poate utiliza si prinderea intre varfuri pentru prelucrarea pieselor lungi si subtiri. In acest caz, un varf este asezat in pinola 1 iar al doilea in orificiul axului principal 2. Antrenarea in miscare de rotatie se face cu ajutorul unor dispozitive cu flansa 3 si inima de antrenare 4 (fig.9.37.). Pentru prinderea intre varfuri piesele trebuie sa prezinte gauri de centrare care au forme si dimensiuni standard.

Fig.9.37.Centrare intre varfuri si antrenare cu flansa si inima de antrenare.

Lunetele sunt dispozitive de centrare si rezemare a pieselor lungi si subtiri la prelucrarea pe strung. Lunetele fixe (fig.9.38.a.) formate din doua parti una superioara 1 si alta inferioara 2, articulate intre ele, se fixeaza se fixeaza cu o brida 3 pe ghidajele strungului 4. Rezemarea si centrarea pieselor se face cu trei reazeme de alunecare reglabile 5 dispuse la 120^o. Lunetele mobile (fig.9.38.b.) se fixeaza pe sania longitudinala 6 a strungului deplasandu-se o data cu aceasta in miscare de avans longitudinal. Rezemarea in cazul acestei lunete se face pe doua reazeme reglabile 5 dispuse la 120^o, al treilea punct de sprijin fiind chiar cutitul de strung 7.

Fig.9.38.Tipuri de lunete : a) fixe, b) mobile.

4.Tipuri de suprafete prelucrate pe strung.

Principalele tipuri de suprafete care se prelucreaza pe strung sunt: suprafete cilindrice exterioare si interioare, suprafete plane frontale, suprafete conice exterioare si interioare, suprafete profilate cu configuratie de rotatie, canale circulare drepte si profilate, filete exterioare si interioare, gauri axiale realizate cu burghiul, etc.

In functie de parametrii regimului de prelucrare si de tipul sculei utilizate se pot aplica operatii de degrosare sau de finisare. In cele ce urmeaza vom prezenta scheme ale operatiilor de prelucrare a principalelor tipuri de suprafete si a sculelor adecvate operatiilor.

In figura 9.39. sunt prezentate urmatoarele tipuri de operatii si sculele cat si sensul avansurilor longitudinal II sau transversal III :

strunjire cilindrica exterioara de degrosare cu cutit drept 1, cu cutit incovoiat 2,

strunjire cilindrica exterioara de finisare cu cutit de colt 3, cu cutit lat 4, cu cutit drept 5,

strunjire plana frontala a unor suprafete inguste cu cutit lateral 6,

strunjire canale circulare simple cu cutit pentru canelat 7,

strunjire canale circulare inguste cu cutit pentru retezat 8

strunjirea suprafetelor plane frontale cu cutit incovoiat 9, 10, 11, cu cutit lat frontal pentru finisare 12, cu cutit lateral 13,

strunjire cilindrica interioara cu cutit de degrosare pentru interior 14, cu cutit finisare pentru interior 15, cu cutit de colt pentru interior 16,

strunjire canale interioare cu cutit de canelat interior 17.

Fig.9-39-Prelucrarea prin strunjire a suprafetelor cilindrice si plane .

Prelucrarea suprafetelor conice se poate realiza prin mai multe metode prezentate in figura 9.40.

a)      strunjire conica prin inclinarea saniei port-cutit, pentru conicitati a caror lungime nu depaseste lungimea cursei saniei port-cutit. Pentru prelucrare, sania se inclina la unghiul /2, unde este unghiul la varf al suprafetei conice iar avansul Sa se executa manual.

b)      strunjire conica folosind rigla de copiat, un dispozitiv montat pe lateralul ghidajelor strungului, cuplat cu sania transversala a carei surub a fost decuplat. La deplasarea in avans longitudinal S_l a caruciorului strungului, sania transversala S_t urmareste rigla de copiat R_c obligand cutitul sa se deplaseze paralel cu aceasta. Rigla se inclina cu unghiul /2 . La prelucrare se poate utiliza avansul automat ceea ce asigura o buna calitate a suprafetelor.

c)      strunjire conica prin deplasarea transversala a papusii mobile. Se aplica la prelucrarea conicitatilor mici de lungime mare caz in care piesele se prind intre varfuri. Deplasarea laterala a pinolei este h=L.sin /2 in care L este lungimea piesei prinsa intre varfuri iar unghiul la varf al conicitatii.

d)      strunjirea conica a suprafetelor scurte prin inclinarea corespunzatoare a taisului principal al cutitului.

e)      strunjirea conica a suprafetelor scurte prin corelarea avansurilor longitudinal S_l si transversal S_t .

Fig.9.40.Metode de prelucrare a suprafetelor conice.

Prelucrarea suprafetelor profilate se realizeaza cu cutite profilate si cu avans transversal (fig.9.41.a.) sau cu ajutorul unor dispozitive de copiat similare cu rigla de copiat de la strunjirea conica, care asigura deplasarea saniei transversale in raport cu configuratia riglei sablon atunci cand caruciorul se deplaseaza in avans longitudinal pe ghidaje.

Prelucrarea suprafetelor excentrice se realizeaza din doua prinderi intre doua perechi de varfuri de centrare I, II aflate la o distanta corespunzatoare marimii excentricitatii e .O pereche se utilizeaza la strunjirea suprafetei 1 iar cealalta pereche la strunjirea suprafetei 2 (fig.9.41.b.).

a) b)

Fig.9.41.Prelucrarea suprafetelor profilate si excentrice.

Filetarea pe strung se poate realiza:

-prin copiere cu scule adecvate de filetat, filiere pentru filet exterior tarozi pentru filet interior. In acest caz piesa este prinsa si rotita cu turatie mica in universal, sculele fiind actionate manual.

-prin generare cu cutit de filetat Profilul filetului este dat de forma partii active a cutitului iar pasul se realizeaza prin intermediul lantului cinematic de filetare ca in figura 9.42.

Fig. 9.42.Lantul cinematic de filetare pe strung.

5.Parametrii regimului de aschiere la strunjire.

Principalii parametrii ai regimului de aschiere la strunjire sunt adancimea de aschiere, avansul si viteza de aschiere.

Adancimea de aschiere t se alege la o valoare maxima admisa in functie de : rezistenta si durabilitatea sculei, rezistenta mecanismului avansului, rigiditatea sistemului tehnologic si in mod deosebit in functie de marimea adaosului de prelucrare disponibil. Pentru trecerile de degrosare adancimea de aschiere se ia mai mare iar la finisare mai mica pentru a asigura o precizie dimensionala mai mare.

Avansul de generare s se alege avandu-se in vedere considerentele luate in discutie la adancimea de aschiere dar in special calitatea suprafetei prelucrate. Valoarea avansului este deosebit de importanta din acest punct de vedere la ultima trecere de finisare deoarece determina rugozitatea suprafetei.

Viteza de aschiere este asimilata cu viteza miscarii principale de rotatie a piesei si se calculeaza in conditiile asigurarii durabilitatii economice T_ec a sculei cu relatia lui Taylor in care C_v , K, m, X_v ,Y_v ,n, sunt coeficienti determinati experimental iar HB este duritatea materialului de prelucrat.

Cu ajutorul vitezei economice se determina turatia piesei.