14._Arbori_Pricipali_-_Structuri_de_AP_CNC.pdf

8/17/2019 14._Arbori_Pricipali_-_Structuri_de_AP_CNC.pdf

1/21

Masini-unelte. Elemente fudamentale şi aplicaţii

1

14. STRUCTURI DE ARBORI PRINCIPALI

14.1. Maşini Unelte cu Comanda Numerica C.N.C.- Tehnici constructive

Okuma

Compania OKUMA a fost înfiinţată în anul 1898 (111ani), fiind printre primele

companii din lume care au început dezvoltarea şi producţia de maşini unelte, cu

comanda numerică, de precizie ridicată. Gama largă de produse şi opţiuni

disponibile, propria comandă numerică oferă soluţii noi pentru producţii noi, pentru

competitive care satisfac cerinţele oricărui client, fie ca este vorba de strunjire sau

frezare. Încă de la început, compania Okuma a beneficiat de un departament de

cercetare şi dezvoltare, multe dintre invenţiile şi inovaţiile realizate fiind preluate de-a

lungul anilor şi alte companii din domeniu.

Folosirea acestei tehnologii Okuma are ca rezultat:

Productivitate ridicată;

Costuri scăzute;

Câştig mare.

14.2. Tehnologie OKUMA pentru productivitate ridicată

Soluţiile care duc la creşterea productivităţii:

programarea (în zece minute direct după desen);

setare de trei zeci de minute pentru repere noi;

simulare 3D;

schimbări în program;

top file (scurtează timpii de trecere de la un reper la altul);

Tehnologii de producţie:

rugozitate minimă (sub 0,4);

consum redus de plăcuţe;

viteze mari, de exemplu vitezele de avans pe axe pot fi de până la

80m/min, viteze ale arborelui până la 35.000r.p.m. şi timpul de indexare de


2/21


2

0,1 secunde, (cauza fiind scurtarea timpilor de prelucrare datorită eliminării

timpilor „morţi”);

maşini fără origine ( în cazul în care maşina se opreşte din anume cauze

sau operatorul opreşte maşina, când acesta este repusă în funcţiune

porneşte din acelaşi loc cu aceiaşi exactitate, nemaifiind nevoie ca acestafie trimisă la origine);

termo-friendly;

nu trebuie creat un mediu ambiant pentru păstrarea exacticităţii

(construcţia stabilită termic, echiparea cu senzori de temperatura permite

ca maşinile să fie tot timpul stabile din punct de vedere termic. Informaţiile

primite de la senzori de temperatură sunt transmise către calculator,

acestea efectuând în timp real compensarea temperaturii sunt transmise

către calculator, acesta la rândul lui efectuând în timp real compensarea

deformaţiilor datorate temperaturii. Monitorizarea şi compensarea

temperaturii este realizată automat şi în timp real, maşinile lucrând cu

acelaşi exactitate indiferent de anotimp şi indiferent daca mediul în care au

fost amplasate este unul special cu aer condiţionat);

load monitor (Echiparea cu fibre optice a maşinilor a permis monitorizarea

în timp real a încărcărilor pe toate axele maşinii. Acesta monitorizare activă

a axelor a permis ca plăcuţele să fie schimbate numai când maşina anunţă

operatorul. În acest fel plăcută va fi folosită la maxim şi nu va mai fi

schimbate după un anumit număr de repere sau la voie operatorului. Doar

plăcuţele se sparg din diverse motive, de exemplu din cauza

semifabricatului, maşina reacţionează rapid se opreşte nepermiţând

distrugerea particulei);

raportare Macman (Sistemul MacMan reprezintă „cutia neagră” a

maşinilor Okuma. Tot ceea ce a ce se efectuează pe maşină: programare,

schimbare în programe, apăsare de butoane, etc. Sau maşina efectuează

timpul de aşchiere, timpul de setare etc. Sunt înregistrate. Toate aceste

date vor fi verificate şi salvate. Operatorul are acces la aceste date dar nu

le poate schimba sau şterge. Cu ajutorul acestor date se pot identifica

cauzele pentru care maşina nu a produs conform planului stabilit se poate


3/21


3

face o programare a producţiei etc. Cu alte cuvinte monitorizează şi

înregistrează tot);

micşorarea timpului de nefuncţionare (Acestor lucru se obţine prin

monitorizarea elementelor electrice şi mecanice de către computer şi

vizualizarea problemelor pe ecran înainte să apară defecte în maşină).Concluzie

“Tehnologia are valoare dacă poate micşora costurile de producţie”

14.3. Caracteristici ale MUCN de la OKUMA la viteze mari

Modele de strunguri LB

Strungurile LB se definesc prin:

stabilitate termica;

opţiuni largi de exploatare;

funcţii foarte avansate;

viteza mare si acurateţe inalta.

Tabelul 14.1

Model LB200 LB300 LB400 LB250T LB35II LB45II

Diam. Max.

strunj

230 370 420 300 490 660

Lung. Max. lucru 300 500.1000 650.1250 150 850.1500.2000 1000-

4000

Viteza 5000 4500 3500 4500 3200 2800


4/21


4

Figura 14.1 Strung LB45II

Okuma caută în mod constant şi continuu metode tot mai noi pentru a-şi ajuta

clienţi şi parteneri într -o avansarea tehnologiei de producţie. Indiferent daca e vorbade producţia de serie în industria constructoare sau de obţinerea instrumentelor

medicale lucioase şi netede de serie mică sau unicate echipa japoneza este

pregătita în orice moment.

Pe lânga aceste avantaje Okuma mai deţine o armă devastatoare în zilele de

azi şi anume: vitezele foarte mari de lucru. Fapt care consolidează pozitia de lider

pentru OKUMA în producţia de maşini unelte cu comanda numerică.

14.4. Cauzele care duc la vitezele mari ale MUCN de la Okuma

Viteza acestor maşini se datorează:

Schimbării automate de scule;

Reducerii timpului de programare al maşinii;

Rigidităţii ridicate datorate tehnologiei Caged Ball;

Consumului redus de scule;

Exactităţii de poziţionare ± 1µm; Compensării automate a deformaţiilor datorate temperaturii;

Ghidării duble cu ghidaje liniare şi ghidaje cu role şi răcire;

Vitezei mari de transmisie a informaţiilor de la motoare şi drivere către

computere în timp real;


5/21


5

Echipării cu fibre optice, monitorizării în timp real a încărcărilor pe toate axele

maşini (load monitor);

Lubrifierii axelor arborilor principali.

14.5 .Arbori principali pentru viteze mari de aşchiere C.N.C.

Arborii sunt organe de maşini cu mişcare de rotaţie destinate să susţină alte

organe de maşini (roţi dinţate, roţi de lanţ, roţi de curea, semi-cuplaje etc.) în mişcare

de rotaţie şi să transmită momente de torsiune în lungul axei lor.

Părţile componente ale unui arbore sunt : corpul arborelui; porţiunile de calare;

porţiunile de reazem numite si fusurile arborelui.

Figura 14.2.Arbore principal pentru viteze mari de aşchier

14.5.1. Tipuri de arbori principali Cytec


6/21


6

Exemple:

14.5.1.1. Arbore de frezare CS-8-120:

Fig.14.3. Construcţie motorCS-8-120

TRANSMISIA

Puterea: 8 kW (S1) 10 kW (S6)

Viteza nominală: 10.000 r.p.m.

Momentul maxim: 7,4 Nm (S1) 9,7 Nm (S6)

Viteza maximă: 40.000 r.p.m.Sistem prindere scula: hidromecanic

Forţa prindere scula: 5 kN

Curăţare scula: automatic

Poziţia de instalare: vertical, orizontal

14.5.1.2 Arbori de frezare CS-12-150A:

Fig.14.4. Construcţie motorCS-12-120



Momentul maxim: 20 Nm (S1) 26 Nm (S6)

Viteza maximă: 18.000 r.p.m.

Sistem prindere scula: hidromecanicForţa prindere scula: 12 kN

Cur ăţare scula: Automată

Poziţia de instalare: verticală, orizontală


7/21


7

14.5.1.3 Arbori de frezare CS-12-150B:





Sistem prindere scula: hidromecanic

Forţa prindere scula: 12 kNCurăţare scula: automată


Fig.14.5. Construcţie motor CS-12-150B

14.5.1.4 Arbori de frezare CS-12-160:

Fig.14.6. Construcţie motor CS-12-160







Poziţia de instalare: orizontală


8/21


8

14.5.1.5 Arbori de frezare CS-16-170

Fig.14.7 Construcţie motor CS-16-170













Viteza maximă: 20.000 (24.000) r.p.m.





9/21


9






Viteza maximă: 20.000 (24.000) r.p.m.



Curăţare scula: automatăPoziţia de instalare: verticală, orizontală



Putere 21 kW (S1) 27 kW (S6)






Curăţare scula: automată



10/21


10

14.5.1.9. Arbori de frezare CS-40-240




Momentul maxim: 280 Nm (S1) 335Nm (S6)



For ţa prindere scula: 40 kN

Curăţare scula: automatăPoziţia de instalare: verticală, orizontală

14.5.1.10.Arbori de frezare CS-32-285










11/21


11

14.5.1.11.Arbori de frezare CS-50-240



Viteza nominală: 2.400 r.p.m.(i=1), 807 r.p.m.

Momentul maxim:

197 Nm [(S1)

i=1] 597 Nm

[(S1) i=3]

257 Nm[(S6)

i=1]

771 Nm[(S6)

i=3]


Sistem prindere scula: hidromecanicForţa prindere scula: 30 kN



14.5.1.12 Arbori de angrenare CSG-60-300

Fig.14.14. Construcţie motor CSG-60-300


Viteza nominală: 1.950 r.p.m. (i=1), 650 r.p.m. (i=3)

Momentul maxim:294 Nm [(S1) i=1]

882 Nm [(S1) i=3]

382 Nm [(S6) i=1]

1.150Nm [(S6) i=3]

Viteza maximă: 8.000 (10.000) r.p.m.Sistem prindere

scula:hidromecanic

Forţa prindere

scula: 30 kN


Poziţiade instalare: verticală, orizontală


12/21


12

14.5.1.13 Arbori de cotire CSD-10-204:

Fig.14.15. Construcţie motor CSD-10-204




Viteza maximă: 8.000 r.p.m.Poziţia de instalare: orizontală

14.5.1.14 Arbori de cotire CSD-28-340:

Fig.14.16. Construcţie motor CSD-28-340


Viteza nominală: 800 r.p.m.



Poziţia de instalare: orizontală


13/21


13

14.5.2. CARACTERISTICI ALE ARBORILOR PRINCIPALI

14.5.2.1. Sisteme de prindere ale arborilor

14.5.2.1.1.Sistem automat de prindere a arborilor

Fig.14.17. Sistem automatde prindere a arborilor

Simetria de rotaţie

Forţa mare de prindere

Rigiditate optima î n poziţia de fixare

Deschis pentru toate interfeţele

Forţa mare de eliberare

Blocaj sigur

Sistemul CyTwist îndeplineşte 3 mari funcţii a

tehnologiei de prindere:

Mari forţe de prindere folosind spaţiu minim

Reţine forţele de prindere fără a menţine presiune

Presiune scăzuta la fixare şi eliberare

Elementele hidromecanice de prindere optimizează legătura între maşină şi

sculă. Pentru că azi să folosim acurateţea şi vitezele posibile cu timpi cât mai mici

într-un mod optim, sistemul de prindere trebuie să lucreze precis, sigur şi rapid.

Sistemul de prindere CyTwist este singurul bazat pe principiile tridimensionale

ale sistemului mesei rotative si este, adiţional, blocat cu siguranţa în poziţia de

prindere. Rigiditatea ridicată a multiplelor forţe de prindere şi fixare garantează o

fixare exactă a sculei fără nici o ezitare.

Toate interfeţele utilizate comune pot fi integrate. Aceasta este condiţia

indispensabilă pentru un produs perfect şi de calitate. Sistemul internaţional de

patentat generează forţa necesară în procesul de prindere. Urmând un sistemneasistat, puterea de auto-blocare intră automat în joc când sesizează o rezistenţă

de opunere.


14/21


14

14.5.2.1.2. Sistem de prindere manual

Când este recomandat un număr limitat de schimbare a sculei, sistemul CyTool este

o alternativă foarte eficientă sistemului automatic de schimbare a piesei CyTwist. S-a

dovedit că structura de mai jos este foarte rezistentă la funcţionare.

Figura 14.18. sistemul de prindere manual.

14.5.2.2. Ansamblu rotativ

Figura 14.19 Ansamblu rotativ

4.5.2.2.1 Prinderea şi eliberarea

Deoarece sistemul de prindere CyTwist se autoblochează ansamblul rotativ nu

trebuie menţinut sub presiune hidraulică. Asta înseamnă că reducerea tensiunii

iniţiale este posibilă în timpul operaţiei la viteze mari fără a cauza scurgeri care ar

putea distruge lagărele arborelui. Aceasta este posibilă datorită unei combinaţii

speciale de garnituri. Garnitura disc specială PTFE induce o tensiune reziduală foarte

mică, cauzată de efectul memoriei pe contorul mesei rotative. La oprire presiunea

lichidului creşte presiunea de contact pe discul special. Combinaţia oferă viteze

circumferenţiale până la 50 metri pe secundă. De aici rezultă că ansamblul


15/21


15

nostrurotativ poate lucra cu garnituri de scurgere libere cel puţin până la 30 000

rotaţii pe minut.

Fig.14.20. Prinderea şi eliberarea arborelui

14.5.2.2.2. Mediul intern de răcire

Opţional se poate integra un mediu intern de răcire. O garnitură inel axială

ceramică poate fi utilizată până la presiuni de 80 bar şi viteze de 24 000 rotaţii pe

minut. Deci penetrarea particulelor de murdărie poate fi evitată când presiunea este

decuplată. Scurgerea sau pierderea în cazul ansamblului rotativ sunt prevenite,această tehnologie dovedindu-şi calităţile de mai mulţi ani de experienţă.

4.5.2.2.3. Recirculaţia de răcire.

La presiune mică de 1 bar recirculaţia lichidului de răcire este activată de

valva închisă de verificare. Astfel ca mediul intern de răcire este echipată cu 2

contacte. Aceste tehnologii asigură valori termice echilibrate atât pentru operaţii

uscate cât şi umede.

4.5 .2.3. Lăgăruire

Figura 14.21. Lăgăruirea


16/21


16

14.5.2.3.1. Lagărel e mixte(hibride)

Acestea au cea mai mare rigiditate a arborelui, rigiditatea de încărcare a

rulmenţilor, precizie si servicii de lungă durată. Creşterea vitezei aduce rulmenţiarborilor la capacitatea limită de funcţionare, dar în mod evident după sistemul de

prindere, lagărele sunt un factor decisiv pentru rigiditatea arborelui. Triple lagăre cu

rulmenţi de distante optime duc la cea mai buna rigiditate a arborelui. Aceasta

asigură o conectare concentrică precisă cu interfaţa HSK.

Partea frontală a arborelui este echipată cu un triplu tandem de rulmenţi mixti

si este preîncărcată hidrostatic si la presiunea arcului. În partea din spate a arborelui

rulmenţi sunt preîncărcaţi de arcuri în poziţie de tandem.

14.5.2.3.2.Lubrefierea lagărelor.

În funcţie de interval, rulmenţi pot fi gresate cu ulei sau unsoare. Unsoarea

consistentă economică se potriveşte de cele mai multe ori pentru intervale de viteze

scăzute sau intermediare. Uleiul însă permite intervale mari de viteze, fiind injectat

direct în cea mai solicitată zona a lagărului. Astfel chiar şi cu viteze foarte mari un

serviciu optim de întreţinere este asigurat. Acest concept asigură cea mai mare

precizie a maşinilor unelte cu cea mai mică dilataţie a arborelui.

14.5 .2.4. Circuite de răcire

Fig.14.22.Circuite de răcire


17/21


18/21


18

14.5.2.5. Lubrefierea

Figura.14.25. Lubrefierea

Datorită creşterii cererilor cât mai riguroase şi creşterii presiunii asupra

preţurilor, a fost dezvoltat un sistem intern de curgere pentru răcirea sculei la arborii

motorului CyTec. Aici sistemul convenţional de răcire a fost înlocuit de un sistem cu

aburi de ulei.

14.5.2.5.1. Avantajele răciri complete:

- Nu sunt costuri cu evacuare pentru mediul de răcire

- Reducerea costurilor datorită consumului limitat de lubrifiant

- Nu este necesar un alt sistem de răcire

Figura 14.26. Avantajele răciri complete

Injectorul care este plasat direct pe sculă şi care este echipat cu doua

componente produce un jet care asigură o pulverizare omogenă si cu formă conică.


19/21


19

Aceasta este injectată direct către scula(HSK). Locul liber din mediu, adică

aerul si mediul de răcire, adică uleiul sunt furnizate din locuri separate ale arborelui.

Amestecul extern poate fi si continuu sau poate avea loc la foarte scurte intervale de

timp. În acest fel mediul de răcire poate fi închis foarte precis. Curgerea de răcireeste stabilizată de un supliment separat de aer si este transportată în siguranţă către

scula.

14.5.2.6. Cuplajele arborilor

Figura 14.27. Cuplejele arborilor

Cererea pentru viteze mai mari de rotaţie a dus la o dezvoltare extrem de

interesantă pentru tăierea la mari viteze. Un arbore în combinaţie cu schimbare de

cuplaje reprezintă un moment foarte impor tant. Valori de 1100 Nm au fost deja

realizate, dar dificultăţile tehnice ca şi vitezele excesive de start la roţile cuplate cât

şi probleme de vibraţie sunt rezolvate unui concept nou.

4.5.2.6.1. Două avantaje de bază ale acestui concept sunt:

● Problemele datorate momentelor scăzute în intervale mici de rotaţii sunt eliminate

● Proiectul centrelor de prelucrare este simplificat cu privire la capul arborelui. Acesta

permite viteze mari maşini în sector dacă alte maşini nu necesită forţe de tăiere mari.

Pentru aceasta costurile de instalare şi investiţ ia sunt redus


20/21


20

14.5.2.7. Supraveghere şi control cu CyCon K11

Figura 14.28 Schema de supraveghere şi control cu CyCon K11

14.5.2.7.1. Controlul prinderii

Datorită controlului asupra sculei de prindere si eliberare, volumul de ulei

suplimentat dispozitivului de blocare este măsurat. Acest volum este proporţional cu

distanţa de prindere. A fost creat un sistem de măsurare a deplasării care nu numai

că monitorizează poziţia finală dar chiar şi întregul interval de prindere al ciclului

efectiv. Diferenţele lungimilor de scule care sunt prestate sunt recunoscute.

14.5.2.7.2. Controlul contactului

Dacă interfaţa sculei nu este cuplată corect atunci aerul va trece prin distanţa

dintre scula si arbore. Această pătrundere a aerului este înregistrată şi evaluată prin

citirea vitezelor de rotaţie ale turbinelor.


21/21


21

14.5.2.7.3. S upravegherea vibraţiilor

O vibraţie adiţională datorata vitezei poate fi folosită pentru a monitoriza

condiţiile potrivite ale sculei. Acest senzor este conectat la arbore şi indică oricesculă defectă şi dezechilibrată care a devenit notabilă ca rezultat a creşterii vibraţiilor.

Daca semnalul senzorului trece peste limită, scula nu funcţionează corect si controlul

maşini opreşte arborele. Rezultatele monitorizării sunt salvate într -o diagramă şi

poate fi folosită permanent. Ca şi o opţiune a sistemului de supraveghere pentru

lagăre este temperatura.

14._Arbori_Pricipali_-_Structuri_de_AP_CNC.pdf

Documents