-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
1/63
Masini unelte pentru mecanic fin speciale i specializate
1. Componente ale mainilor unelte. Machine tool components
1. 1 Generaliti. Fundamentals.
1.1.1 Structuri funcionale. Function structure
Structura sistemului
Sistemele de fabricaie se clasific conform DIN 8590.Subsistemele
sunt maini!unelte care sunt definite conform DIN 69651ca "sistemede
producie mecani#ate i parial sau complet automati#ate$ care pot
%enera o
form prestabilit sau o modificare a piesei$ ca re#ultat al
micrii relati&e dintresculipies. Mainile!unelte indi&iduale
sau sistemele de maini!unelte constaudin unul sau din mai multe
sisteme de maini!unelte de ba# i din alte sistemeoperaionale i
au'iliare.
(nsamblele ) de e'. acionrile$ componentele de structur$
transportoarelede scule i de piese* necesare pentru e'ecuia
operaiilor de baz formea#
sistemul de baz al mainii-uneIte. +onstruciile diferitelor
transportoare de sculei piese &aria# de la mese ri%ide la un
numr de combinaii de %hida,e liniare icirculare i-sau la%re$ n
funcie dc structura mainii!unelte. Sculele i piesele suntfi'ate sau
prinse n respecti&ele transportoare. +onstrucia interfeelor
mecanicedintre componente i main este determinat de
interschimbabilitatea ifle'ibilitatea mainilor!unelte ntr!o
&arietate de operaii dc prelucrare. Sistemulcomplet al
mainii!unelte const din diferite componente ale mainii!unelte
isistemele de flu' ale mainii$ ce depind de %radul de automati#are.
/'ist un numrde similitudini ntre componentele pentru e'ecuia
operaiilor de manipulare,transport i stocare i componentele
sistemului de ba# al mainii!unelte.Sistemele de manipulare sunt
le%ate la sistemul de ba# n punctele rele&ante de
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
2/63
prindere )fi%. .*.
Fi%. . Structura sistemului pentru maini!unelte i accesorii
Aciuni, micare efecti.
1 pies cu o form de ba# specific este transformat cpt2nd o
formdat ca re#ultat al micrii relati&e dintre scul i pies i al
transmiterii ener%ieile%at de proces$ de e'emplu$ ca re#ultat al
debitrii i for,rii. +alitatea tehnic a
piesei este determinat de preci#ia dimensional i de calitatea
suprafeei.
3ro%resul tehnolo%ic al componentelor mainilor!unelte asi%ur o
mbuntireconstant a preci#iei prelucrrii )fi%. .4*.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
3/63
Fi%. .4 Dia%ram ce pre#int e&oluia preci#iei de prelucrare
reali#at pemaini ! unelte
Micarea efecti& se compune din micarea de achiere, micrile
de avans.
(cestea pot fi sub form de micare liniar, de rotaie, continu sau
intermitent.(ceste micri conduc la producerea unui spaiu de lucru
tridimensionalproporional cu mrimea a'elor de a&ans i lun%imea
de lucru$ acolo unde se poateaplica$ de e'emplu la mainile de
morte#at$ rabotat$ canelat$ la mainile de
prelucrare prin deformare. (cest spaiu este cilindric la
strun%uri i la mainile derectificat la mainile de fre#at$ de %urit$
de rabotat i canelat este paralelipipedic.Spaiul de lucru la
mainile de prelucrat prin deformare este determinat de cursama'im i
de aria ma'im a sculei$ perpendicular pe direcia de deplasare.
Micarea de rotaie are loc$ de obicei$ ca micare de achiere$ de
e'emplu lastrun,ire$ %urire i fre#are. Domeniul necesar al
turaiilor este limitat de &ite#ele
de achiere ma'im i minim necesare i de diametrul cel mai mare i
diametrulcel mai mic al piesei i-sau sculei. 3entru fiecare operaie
de prelucrare poate fispecificat o &ite# optim de rotaie pentru
care se reali#ea# o &ite# economicde achiere. 6ite#e de achiere
mai mari se e&idenia# totdeauna prin creterearandamentului de
achiere. (ceste &ite#e mari impun o atenie deosebit lacostrucia
sistemelor de l%ruire a arborilor )fi%. .7*.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
4/63
Fi%. .7 tendine a ale &ite#ei de achiere ! ale turaiilor la
maini unelte
De e'emplu$ dac este necesar o turaie :n;4500 min!pentru o
&ite# deachiere de 4000 m-min la un diametru de fre#are d ; 50
mm$ aceasta repre#int osarcin critic pentru un la%r cu rulmeni cu
diametrul de 00 mm sau mai mare.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
5/63
acionrile de avans i$ mai puin obinuit$ micarea de a&ans
deri& de la arboreleprincipal. Angrenaele modific turaiile i
caracteristicile turaie!moment.Mecanismele de transmitere, cum ar
fi uruburile conductoare i transmisiile princurele dinate$ transmit
micarea la sania sculei i-sau piesei$ de obicei plasate pe
%hida,e rectilinii.Forele %enerate n procesul de achiere n
punctul acti&$ inclu#2nd fora defrecare i fora datorat %reutii$
sunt preluate deghidae i de lagre i condusespre ansamble$ cum ar fi
sniile$ ppuile arborelui principal i ppuile mobile.Flu'ul forei se
nchide prin elementele de structur, cum sunt coloanele i
batiul$care asi%ur totodat i le%tura cu fundaia. Sarcinile statice$
dinamice i termice
produc defomaii elastice n componentele indi&iduale$ care
pot duce la erori alesuprafeei piesei sau pot afecta eficiena
economic.
Fi%. .> Definirea ri%iditii a cu secanteb cu tan%ente
1.1.". Caracteristici mecanice. Mechanical characteristics.
+aracteristicile statice$ dinamice i termoelastice ale unei
maini!unelte$pri&ind fie ntre%ul ansamblu$ fie o component
indi&idual$ pot a&ea un efect
substanial asupra capacitii procesului i calitii prelucrrii
efectuate cu aceascul.
Criterii pentru solicitri statice.
+aracteristicile statice ale unei maini!unelte sunt repre#entate
dedeformarea elastic$ care apare sub sarcin continu$ cum ar fi
forele din proces i
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
6/63
forele datorate %reutii. (ceasta conduce$ n consecin$ la
rigiditatea static! ! cel mai important factor. =i%iditatea static
repre#int o msur a re#istenei laschimbarea formei i este pre#entat
ca raportul dintre sarcina" i deformarea#a
piesei ndirecia aplicrii forei
! ; d" $ d%. Dependena deformrii ? de fora dat de sarcina "
estepre#entat prin curbele caracteristice )fi%. .>*. =elaia
teoretic este liniar ! ;" $% )coeficient de elasticitate*.
@n practic$ totui$ o relaie pro%resi& apare ca re#ultat al
contactului maimultor suprafee ale pieselor. #$ist %ou %efiniii
pentru ri&i%itatea 'n (rfulsculei. Dreapta de apro'imare fa de
care se calculea# tan&enta esteconsi%erat %in ori&ine p(n
la punctul su! o!seraie )o, *o, 'n prima%ia&ram)fi%. .>$a*$
iar n cea de!a doua dia%ram )fi%. .>$b* este
consi%erattan&enta la cur!a caracteristic 'n punctul consi%erat
)o, *o. @n funcie defelul sarcinii$ ri&i%itatea poate fi
ri&i%itate %e 'ntin%ere, %e compresiune, %e
'ncooiere sau %e torsiune. Altimul tip de ri%iditate )B* este
raportul dintremomentul M i un%hiul de rotaie $ B; dM-dC.
+i&i%itatea rezultant total n punctul de aplicaie a forei se
obinentotdeauna din ri%iditile indi&iduale B$ ale elementelor
implicate$ calculate dinsuma cedrilor respecti&e - tot.$ ca
&alori in&erse ale ri%iditilor$ astfel l -tot. ; - i.
(stfel$ maina 'n ansam!lu este 'ntot%eauna -mai puin ri&i%
%ec(tcea mai rezistent component la 'ncooiere situat 'n flu$ul
forei.+i&i%itatea$ care se consider$ de obicei$'ntr/un punct %e
ac0iere$ la maini!unelte$ are &alori cuprinse ntre " i 5 23 4m$
iar la mainile de prelucrat prin
deformare ntre 0
>
i 0
5
N- Em$ msurat ntre culisor i masa mainii.
Criterii pentru solicitri %inamice.
Caracteristicile %inamice ale unei maini!unelte sunt
determinate$ nprincipal$ at2t de ri&i%itatea static$ c2t i de
amortizarea sistemului. @n funciede aceste caracteristici$ se
pro%uc mo%uri proprii %e i!raii spaiale$ specificepentru fiecare
main i3sau component, la anumite frecene proprii. /steesenial ca$
pentru descrierea caracteristicilor dinamice ale structurilor
mainilor!unelte comple'e de acest tip$ s fie cunoscute aceste
mo%uri proprii %e i!raie.(ceasta permite s fie stabilite componente
care pro%uc, 'n principal, i!raiinaturale analiza punctelor
sla!e.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
7/63
Fi%..5. Moduri proprii de &ibraii ale unei maini de
fre#at
@n fi%. .5 se pre#int mo%urile proprii %e i!raii pentru o main
%efrezat uniersal la o frecen %e 15 7z. Se poate obser&a o
oscilaie %e
'ncooiere 'n seciunea ertical a montantului i o uoar torsiune
'nseciunea orizontal a acestuia. 8entru a izualiza caracteristicile
%inamicetre!uie s consi%erm maina/unealt 'mprit 'n elemente %e mas
cuplate
elastic unul cu altul. Con%iiile %e ec0ili!ru pentru forele
e$citatoare )t,%eplasare/ener&ie elastic, fore %e amortizare,
forele %e inerie pot fi%escrise printr/un sistem %e ecuaii
%ifereniale. Caracteristicile %iamice alemainilor e$istente pot fi
o!inute e$perimental prin e$citarea la frecene f%iferite 6:.
+spunsul 'n frecen al ce%rii este obinut din raportul%eplasrii
%inamice *%;n, i fora e$citatoare )%;n 'n punctul %e aplicaie
alforei i %e %iferena %e faz %intre tra%uctorul %e for i
tra%uctorul %e
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
8/63
%eplasare< 1 3 %;n = $%;n 3 )%;n. 3oate fi pre#entat separat
ca rspuns namplitudine i n fa# sau ca o dia%ram &ectorial
)dia%ram circular*.
Fi%. .. =spunsul n frec&en al cedrii pentru un strun%
&ertical cu doufre&ene proprii msurate prin e'citarea sniei
portcuit cu FdGn a rspuns namplitudine ! rspuns n fa# c dia%ram
circular % moduri proprii
@n fi%. . se pre#int curbele rspunsului n frec&en msurate
idia%ramele circulare pentru un ansamblu cu dou frec&ene
proprii. +edarea static
poate fi determinat pentru f ; 0. Ce%area %inamic %e rezonan
este %eapro$imati " p(n la 5 ori mai mare %ec(t cea static$ n
funcie %eamortizarea sistemului. )recenele proprii cu un factor
minim %eapro$imati 1>" p(n la 1,? ar tre!ui s se afle 'n afara
%omeniului frecenei
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
9/63
e$citatorului &enerate, %e e$emplu, %e forele %e ac0iere sau
%e lanurilecinematice %e aans, pentru a pre&eni &ibraiile
de re#onan prin e'citatorie'terni. #$ist pericolul unei i!raii
re&eneratie 61: precum i cel al%istru&erii sculelor i
pieselor la mainile sla!e %in punct %e e%ere %inamic.
)recenele proprii mari sunt atinse prin ri&i%iti statice
mari i prinminimizarea masei.(cestea trebuie s fie %istri!uiten aa
fel nc2t structurile cu mas mare,
ca an&rena@ele i motoarele$ s se afle$ pe c2t posibil$'n
puncte ri&i%e$ cum ar fi!atiul sau suportul montantului.
3roiectarea mbinrilor i a %hida,elor esteesenial$ necesit2nd o
atenie %eose!itn ce pri&ete filmul %e ulei.
Amortizarea poate fi afectat$ de asemenea$ prin ale&erea
materialelor.De e'emplu$ !etonul polimerizatare un efect %e
amortizare mai mare %ec(t alfontei$ care$ la r(n%ul ei are un efect
%e amortizare mai mare %ec(t al oelului.(t2t nisipul n%lobat$ c2nd
mie#ul de turnare nu este ndeprtat$ c2t i inseriile din
beton sunt utile pentru a crete amorti#area. Ha structurile
su%ate mbinrilesudate au rol de atenuatori.
Criterii pentru solicitri termice.
Caracteristicile termiceale mainilor!unelte pot fi %escrise %e
%eplasarearelati termoelastic %intre pies i scul n punctul acti ca
rezultat alsurselor %e cl%ur. (ceste %eplasri sunt %eterminate %e
toate pieseleimplicate 'n lanul termic i %e proprietile lor termice
%e %eformare.
istri!uiile %e temperatur aria!ile 'n timp cur!e izoterme..* i$
nconsecin$ %eformaiile funcie %e timp apar la elementele componente
care#ultat al surselor interne %e cl%urpre#ente n interiorul
mainilor!unelte$ cumar fi la&rele, motoarele, an&rena@ele,
procesele &eneratoare %e cl%ur etc.$ isursele e$terne %e
cl%urcare acionea# asupra mainilor!unelte$ de e'emplutemperatura
elementelor 'ncon@urtoare$ razele soarelui, fluctuaiile
%etemperatur zi/noapte etc.
@n fi%. . sunt pre#entate sursele %e cl%ur poteniale i
efecteleatri!uite acestor influene termice, folosind ca e'emplu o
main de fre#at cu
consol.istri!uiile %e temperatur tipice$ care apar n piesele
componente
datorit surselor de cldur$ sunt %eterminate de proprietile
termice specificeale materialului$ cum ar fi capacitatea termic i
con%uctiitatea termic$ i decon%iiile %e transfer %e cl%ur de la
elementele componente adiacente sauncon,urtoare. Be&turile
elementelor in%ii%uale n raport cu poziia %eprelucrare, poziia
relati a elementelor in%ii%uale i efectul interacti al
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
10/63
%eformrii elementelor pot fi cumulatiesau pot a&ea un efect
%e compensareoricum$ toate acestea afecteaz %eformarea prin
%istri!uia %e temperatur 'npunctul %e ac0iere, asociat cu
coeficientul %e %ilatare termic. +ompensareainteracti& a
deplasrii termice n funcie de punctul de prelucrare poate fi
e'ploatat intens printr!o proiectare ce ine seama de sursele de
cldur)construcie termosimetric*.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
11/63
Fi%. ../'emple de deformaii termice la o main de fre#at
1." Acionri. Dri&es
In principal$ acionrile sunt necesare la maini!unelte pentru
micrile deachiere i de a&ans J!9K. (cestea sunt folosite$ de
obicei$ separat pentru fiecaremicare$ mai ales la maini cu comand
numeric )lanuri cinematiceindependente*$ i$ mai puin frec&ent$
ca acionare comun asociat cu mecanismede preluare a micrii )lanuri
cinematice dependente*. (cionrile continue capto utili#are din ce n
ce mai mare datorit compatibilitii lor mai mari n raport
cunecesitile de prelucrare. (cionrile se clasific n acionri
electrice$ hidraulice
i pneumatice n funcie de tipul circuitului acionrii i de sursa
de putere )DIN 4>700*$ i n acionri hibride$ cum ar fi cele
electrohidraulice.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
12/63
mai mare cuplu la pomire )la fel de mare ca cel de fr2nare* i
necesit un curentmic la pornire.
6ite#a de rotaie n poate fi modificat la motoarele trifa#ice cu
inelecolectoare$ modific2nd numrul de poli p i frec&ena f
conform relaiei
n ; 4f-p. Motoarele cu un numr &ariabil de poli pot fi
proiectate cu cuplu constantsau cu putere constant pentru toate
turaiile.(plicaiile moderne ale motoarelor asincrone tind spre
funcionare cu turaie
comandat. (ceste acionri sunt cunoscute ca servomotoare.+omanda
turaieieste determinat de po#iia instantanee i de intensitatea
c2mpului ma%netic.+2mpul ma%netic i cuplul sunt %enerate la
ni&elul dorit$ independent unul de altul$
prin intrarea comandat a curenilor statorici. /fectul combinat
al celor doi factoriprodui n stator determin o turaie constant a
rotorului. Motorul asincron re%latse ba#ea# pe controlul
&ectorului!c2mp )fi%. .8* a se &edea de asemeneaH4 J0 !
4K.
Fi%. .8 +omanda motoarelor asincrone ba#ate pe principil
orientriic2mpului L &ite# de rotaie i intensitatea curentului i
sd componente alecurentului %eneratoare flu' iscomponente ale
curentului %eneratoare cuplu C coordonat un%hiular a c2mpului
un%hiul fcut de rotor s alunecare
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
13/63
/'emplu. @n fi%. .8 este pre#entat relaia dintre c2mp i
coordonatelenfurrii statorului. +ontrolul &ectorului!c2mp
consider relaiile de ba#
prestabilite$ conform crora cuplul este controlat prin
componentele curentului%eneratoare de moment$ iar turaia este
controlat prin componentele curentului
%eneratoare de flu'. /fectul temperaturii asupra constantei de
timp a rotorului isaturarea ma%netic a parametrilor motorului
repre#int limitele metodei. +ontrolulacestor factori de influen
poate nbunti mai departe calitatea motoruluiasincron re%lat
J7K.
Fi%. .9. Structura unui motor asincron cu rotor i scurtcircuit
)(OO* fr2n ncorporat 4 cone'iunile motorului i ale fr2nei 7
nfurarea statoric> nfurarea rotoric 5 sistemul de msurare
termistor.
@n fi%. .9 este pre#entat un motor asincron cu rotorul n
scurtcircuitconceput ca ser&omotor. 3entru a compensa modul de
comand relati& cornple' alser&oamplificatorului$ e'ist
a&anta,e$ cum ar fi faptul c acesta nu necesitntreinere i are
un domeniu mare al turaiilor obinut prin comanda c2mpului. +eadin
urm caracteristic face posibil re%larea turaiei ntr!un inter&al
mare$ la o
putere constant la ieire$ &e#i fi%. .0.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
14/63
Fi%. .0 +urbele caracteristice tipice ale unui motor asincron
)(M*
De aceea$ motorul asincron re%lat a de&enit din ce n ce mai
folosit ca motorprincipal de acionare. 3entru acionrile principale
sunt recomandate motoare cuputeri de p2n la 80 BP i cu turaii
ma'ime de 8000 rot-min. 3entru acionrile dea&ans$ turaia
motoarelor poate atin%e >000 rot-min.
Motoare cu inele colectoare.
(cestea se utili#ea# la mainile!unelte la care se impun
&alori mari alemrimii de ieire din lanurile cinematice mai mari
i la acelea cu acionri cu&olant$ deoarece ener%ia stocat n
&olani poate fi eliberat n timpul cursei de
lucru$ c2nd turaia motorului scade.
Motoare sincrone.
(cestea au deri&at din motoarele de curent continuu cu
e'citaie permanent$la care rolurile statorului i rotorului au fost
schimbate. Ha motoarele sincrone$c2mpul electric e'citator %enerat
n stator se rotete n funcie de turaie. Ma%neii
permaneni sunt montai n rotor i nfurrile primare sunt ataate
statoruluipentru a %enera c2mpul rotitor. Separarea curentului ce
alimentea# nfurarea
statorului se face n funcie de un%hiul de po#iie al rotorului$
care trebuie s fiemsurat )controlat* pentru ca aceasta s se
reali#e#e. Sen#orii pentru po#iiarotorului i msurarea turaiei sunt$
de obicei$ fr contact$ astfel nc2t transmitereacurentului electric
se face prin colectori sau perii de la stator la rotor sau
in&ers.(tributele construciei motoarelor sincrone$ cunoscute de
asemenea ca motoare decurent continuu fr perii colectoare$ includ
faptul c nu este necesar ntreinerealor$ iar cldura re#ultat n
funcionare este redus. @n acelai timp$ este necesar unsistem
electronic de comand mai scump n raport cu motoarele de
curentcontinuu$ n timp ce performanele sunt similare.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
15/63
Fi%. .. Dia%rama de funcionare a unui motor sincron cu
e'citaiepermanent )Oosch* ia$b$c intensitile curentului n nfurri A
a$b$c tensiuniledin nfurri Aab$bc$ca
/'emplu @n fi%. . este pre#entat principiul unui motor sincron
cu e'citaie
pemanent cu poli )frec&ena de intrare este de trei ori mai
mare dec2t frec&enacuplului motorului *. @n po#iia 1 a
rotorului$ curentul intr n fa#a a a nfurriii iese n fa#a c a
acesteia$ n timp ce n po#iia "$ curentul intr n fa#a ! anfurrii i
iese n fa#a c acesteia. 3olaritile setate n acest fel n
nfurareastatorului cu un ntreruptor de timp produc un cuplu n
aceeai direcie n rotorulma%neti#at$ fapt care pune rotorul n micare
n sensul acelor de ceasornic.(limentarea cu curent a fa#elor
nfurrilor se reali#ea# alternati& sincroni#at la0ofa de po#iia
rotorului. (limentarea cu curent a fiecrei fa#e are loc periodiccu
o perioad de >0 de alimentare i de 40Q %rade de pau#$ aceste
un%hiurireferindu!se la rotaia rotorului. In termeni electrici$
aceasta produce de&ieri ale
un%hiului de 40 i 0Q.=spunsul tensiunii induse n nfurarea
fiecrei fa#e i la borne sunt
pre#entate n fi%. .. =spunsul tensiunii induse din fa#a fr
alimentare cucurent este$ n principiu$ nesemnificati& pentru
ieirea la putere constant.=spunsul trape#oidal apare ca re#ultat al
nclinrii plcilor ma%netice de pe rotorcare se reali#ea# pentru a
e&ita probleme ce apar la canelare J>$5K.
Ha motoarele sincrone se distin% alimentarea cu curent
sinusoidal sau
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
16/63
dreptun%hiular. (&anta,ul alimentrii cu curent pulsator
dreptun%hiular const nformarea unui semnal simplificat i n
folosirea unui sen#or simplu pentrudetectarea po#iiei rotorului.
3entru alimentarea cu curent sinusoidal pot fi folosiidoi sen#ori
diferii pentru po#iia rotorului$ n funcie de %radul de preci#ie
necesar.
Sen#orul cu numai trei elemente determin punctele iniiale pentru
alimentarea A$6 i R n ftecare ca#$ n timp ce sen#orul ciclic ce
operea# cu &alori absoluteofer$ de asemenea$ informaii
suplimentare despre po#iia absolut a rotorului n
plus fa de cele trei elemente ale sen#orului pentru detectarea
punctelor iniialepentru o alimentare sinusoidal mai precis. @n
%eneral$ alimentarea cu curentsinusoidal poate cau#a atenuarea
undelor armonice ceea ce conduce la osincroni#are ridicat n
acionare Jl 5$ K.
3entru comanda unui motor sincron poate fi reali#at schema
electronic aacum se arat n fi%. . )&. de asemenea i fi%.
.4*.
Fi% .4 Structura unui sistem de comand al unui motor sincron
)Indramat*.
Ha aceast metod de comand$ curentul este furni#at sub
formc&asisinusoidal sau$ mai precis$ sub form trape#oidal.
=e#oluia cerutsen#orului po#iie a rotorului$ pentru furni#area
sinusoidei reale$ &a trebui s fie
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
17/63
mult mai tare dec2t aceea produs de trei elemente sen#oriale
dispuse la 0 o.(ceasta este sin%ura cale de asi%urare a fa#ei
constante sau a coincidenei fa#eintre tensiunea indus i curentul
din nfurarea de fa#. Nu e'ist nici o limit decomutare$ pentru
motoarele asincrone$ care este comparabil cu aceea a motoarelor
de curent continuu. @n schimb$ puterea tinde s fie limitat de
ser&oamplificator.+urba caracteristic a c2mpului tipic a unui
motor sincron este artat n fi%. .7cu scopul comparrii cu cea a unui
motor de curent continuu. Domeniul standard alturaiiior se ntinde
p2n la &alori de 7000 min !cu o putere ma'im de p2n la 0BP.
Fi%. .7. +urba caracteristic a c2mpului unui motor sincron
)Indramat* I moment de torsiune ma'im I moment de torsiune ma'im 4
limitator detensiune la 5 alimentare sub tensiune > moment de
torsiune continuu 5 turaie ma'im turaie ma'im la moment
constant.
Motoarele asincrone liniare.(cestea au o putere mic la turaii
mici$ cu unrandament mic i %enerea# cantiti mari de cldur JK. /le
se folosesc lamainile de for,at n acionarea culisourilor i n
procesele de fabricaie fle'ibile
pentru acionrile de transport ale paletelor pieselor.Noile
reali#ri din domeniul motoarelor liniare asincrone se
caracteri#ea#
prin aceea c ser&ocaracteristicile au fost mult mbuntite.
Frec&ena cerculuie'terior este cuprins ntre 500 i 00 s !$ la
&ite#e de p2n la 7 m-s i acceleraiima'ime ce a,un% chiar p2n la
0 % J8K. Se tie de,a c utili#area ser&omotoarelorliaiare de tip
asincron &a crete spectaculos n &iitor.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
18/63
Motoarelc electrice %e curent continuu.
Motoare electrice %e curent continuu cu e$citaie 'n
%eriaie.(cestea secaracteri#ea# prin turaie constant mare sub
sarcin i se folosesc$ acolo unde
este posibil$ n acionri principale i de a&ans ce includ i
&olani i au nfurriserie suplimentare$ datorit caracteristicii
de re%lare continu a turaiei. +urentulmare de pornire din circuitul
indusului este limitat prin re#istene inducti&e i-sau
prin uniti de putere cu tiristoare. Sensul de rotaie poate fi
schimbat prininterschimbarea armturilor sau a cone'iunilor
c2mpului.
0$ pentru o unitate de puterecu tiristoare i comanda turaiei n
acionri principale. Domeniul de re%lare al
indusului O( T 50 este standard i$ n acionrile de a&ans cu
ser&omotoare$domeniul este chiar mai mare. +ldura disipat este
mai mic la turaii mici i$deci$ este necesar o &entilaie
e'terioar.
Motoare %e curent continuu cu e$citaie permanent. (cestea
suntfolosite n e'clusi&itate n acionri de a&ans i au turaia
re%labil J9K. /le pot fiutili#ate ca motoare cu caracteristic n
deri&aie a&2nd e'citaie permanent ac2mpului. $
corespun#toare operaiilor decomand de conturare. In comparaie cu
construciile con&enionale$ construciilespeciale )fi%. .>*
rele& tmbuntiri ale caracteristicilor dinamice la momentede
inerie minime.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
19/63
Fi%. .>. +onstrucia motoarelor de curent continuu a rotoare
tip disc b
rotoare tip bar c rotoare tip oal d rotoare lente e
construciicon&enionale
@nfurarea rotorului are o sarcin specific mare i o perioada
fa#ei mare. 6ite#a mare de cretere a intensitii curentului$ datorit
inductaneimici a indusului$ datorit celor mai mari &alori
posibile ale momentului de torsiunede pornire )de 7 ... 0 ori mai
mari dec2t momentul de torsiune nominal$depin#2nd de limitatorul de
curent al in&ertorului i de frec&ena de comutare*$
pentru o capacitate de suprasarcin a curentului ridicat$ permite
obinerea unor
timpi de pornire superiori de 5 ... 50 ms.@n fi%. .5 se indic
structura sistemului de comand al unui motor de curentcontiuu cu
amplificator cu tran#istoare.1 problem deosebit$ asociat cu
motoarele de curent continuu$ este limitareacurentului
transmisibil. (cesta este moti&ul pentru care transmisia
curentului areloc prin perii i colectori. (ceasta asi%ur o limitare
natural a curentului ma'imtransmis$ care poate fi n continuare
transmis fr distru%erea elementelor decontact. (ceast proprietate
este descris n fi%. ..
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
20/63
Fi%. .5 Structura unui circuit de acionare a unui motor de
curent continuu cuamplificator cu tran#istoare )Siemens* n turaie i
intensitatea curentului U taho%enerator M motor.
Fi%. . +urba caracteristic pentru limitatorul de curent n funcie
de turaie)(OO* limita comutrii 4 curba caracteristic a motorului 7
limitator decurent$ de e'emplu I0; 0 ($ I; 70 ($ Ima'; 00 ($ nma';
4500 min!$ M0; 8
Nm$ M; 4 Nm$ Mma'; 9 Nm$
Himita de comutare depinde de turaie i scade rapid cu creterea
turaiei.De obicei$ pentru compensarea acestui fenomen se montea# n
ser&oamplificatorun limitator de curent n funcie de turaie.
=aportul dintre momentul de torsiunerna'im posibil i momentul de
torsiune nominal este$ prin urmare$ redus simitor.+aracteristica
motorului determin construcia sa$ deoarece motorul este
proiectat
pentru funcionare n re%im nominal.An de#a&anta, pe termen
lun% al aplicaiilor motoarelor de curent continuu a fostdurata de
&ia relati& scurt a comutatorului$ care conduce la costuri
mari dentreinere datorit frec&entelor nlocuiri ale pieselor
u#ate. (ceasta a condus n
ultimele decenii la utili#area cu precdere a motorului trifa#at
cu inele colectoare.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
21/63
ca#uri p2n la >000 min!* i necesit2nd un an%rena, fr ,ocuri
conectat n serie)rotor de tip rapid*.
+otoare tip %isc.(cestea sunt uoare$ ntrite cu fibre de sticl$
neferoase. Sunt
reali#ate din rin sintetic i au conductori incorporai ce trec
printre ma%neipermaneni. 500 min !$ iarturaiile ma'ime a,un% p2n la
000 min!.+otoare tip oal.(cestea au un ansamblu al nfurrii de tip
oal care estencon,urat at2t n afar c2t i la interior de c2mpul
electroma%netic.
+otoare lente.(cestea au un numr mare de poli )motoare de
cuplu*$ i un rotortipic inelar$ canelat i de diametru mare.
Domeniul turaiilor de la n V min ! la400 min! permite pentru
asi%urarea unei le%turi directe cu arborii de a&ans frmecanism
intermediare )fr ,ocuri* pentru momente de torsiune mari cu
&alori de
p2n la >000 Nm.
Motoare electrice pas cu pas.(cestea au trei$ cinci sau mai
multe statoare i potreali#a incremeni un%hiulari i de po#iie prin
comanda corespun#toare ac2mpului i$ ca atare$ pot funciona at2t ca
motoare$ c2t i ca dispo#iti&e demsurare.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
22/63
Fi%. .. (cionare de a&ans electrohidraulic ba#at pe
principiul comen#iipo#iiei J4$ 44K a ! schema circuitului
p ! presiune 6 ! debit &olumetric n ! turaie ' ! deplasare
A5 ! tensiune de
comand Wred! momentul de inerie redus FH ! for sub sarcin
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
23/63
elementului mobil care trebuie comandat. @n practic$ traductorul
de deplasareeconomisete ener%ie$ deoarece pompa re%labil$ care este
acionat de un semnalde comand electric$ %enerea# putere hidraulic
numai atunci c2nd acionareanecesit aceasta. /'ist$ totui$ un
de#a&anta, i anume acela c ineria este
ntruc2t&a mare$ deoarece mase mari trebuie deplasate pe
distane mari )de e'.mase de 0 ... 00 B% pe distane de 0 ... 00 mm*.
Din aceast cau#$ acestprincipiu de comand se folosete$ n special$
la aplicaii de mare putere J4!4>K.
Motoarele 0i%raulice liniare cilin%ri 0i%raulici. Ha
maini!unelte$acestea se folosesc ca acionri principale la mainile
de rabotat$ de morte#at i de
broat$ la presare$ n acionrile de a&ans ale mainilor de
rectificat i$ deasemenea$ pentru acionarea lanurilor cinematice
au'iliare$ de e'emplu pentruschimbarea automat a sculei la centrele
de prelucrare sau n sistemele de transportale piesei din liniile de
transfer.
Motoarele electrolti%raulice. Ser&omotorul electrohidraulic
este alctuitdintr!un motor hidraulic rotati& sau un cilindru
hidraulic$ care este acionat printr!oser&o&al&
electrohidraulic ataat. (cest tip de motor este destinat
acionrilordirecte pe traiectorii continue ale lanurilor cinematice
de a&ans$ datoritcaracteristicilor sale dinamice e'celente$
care constau din momente de ineriereduse$ moment de torsiune
ridicat$ timpi scuri de pornire i domenii ale turaieiO 0!7...
0>)cu bucl de reacie a tahometrului*.
@n fi%. .8. se pre#int structura unei acionri de a&ans
electrohidrauliceba#at pe principiul controlului reostatic la
presiune constant a sistemului.Distribuitorul de comand proporional
i ser&omotorul constituie acionarea caredeplasea# sania prin
intermediul unui urub conductor. 3o#iia saniei .?real ituraia
motorului nreal sunt msurate i transmise controlerului de po#iie
i-saucontrolerului de turaie. De&iaia sistemului re%lea#
debitul &olumetric 6H ctremotor prin intermediul unui
distribuitor i turaia este re%lat corespun#tor.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
24/63
Fi%. .8. (cionrile de a&ans electrohidraulice ba#ate pe
principiulcomen#ii reostatice J4$ 44K a!structura ! distribuitor cu
comand proporional4 ! ser&omotor 7 ! sanie > ! urub
conductor 5 ! la%re ! controler po! presiunea constant a sistemului
6H!debitul &olumic nreal ! turaia urubuluiconductor ' ! po#iia
saniei b ! caracteristici G ! distan de re%lare po !
presiunea sistemului po! &ariaia de presiune sub sarcin 6H!
debitul &olumic
sub sarcin.+omanda reostatic se caracteri#ea# prin comportarea
sa dinamic foarte
bun$ dar i printr!un randament sc#ut datorit pierderilor mari de
ener%ie care#ultat al efectului inductanei.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
25/63
Fi%. .9. Ser&omotorul electrohidraulic a
!ser&odistribuitor electrohidraulic)Moo%* cu repre#entare n
seciune b ! motor hidraulic rotati& )Yartmann* nseciune
lon%itudinal i seciune trans&ersal )scara - 5* ! bobina
decomand 4 ! lamel 7 !amplificator hidraulic > ! filtru 5 !
drosel fi' !
pistonaul distribuitorului ! le%turi la consumator 8 ! rotor 9 !
supape!discrotati&e 0 ! an%rena, planetar ! ulei sub presiune 4
! refulare 7 !
scur%eri de ulei > ! supape!rol po ) >0 bar* ! presiunea
de alimentare o !&olumul uleiului disponibil p= ) 0* !
presiunea uleiului la ieire.
(cest rspuns dinamic bun poate fi atribuit deplasrii unor mase
mici pedistane scurte )de e'emplu o mas de 0$ B% pe o distan de
apro'intati& 0$ ZZ mm* n distribuitor. +omanda reostatic este$
de obicei$ utili#at n aplicaii cu
puteri de p2n la 0 BP. +omanda po#iiei poate fi folosit pentru
&alori mari aleputerii J4 ! 4>K.
/'cmplu. n fi%. .9 se pre#int motorul hidraulic rotati&
cuser&odistribuitor cu dou eta,e. Mrimea de intrare a
distribuitorului esteintensitatea mic a curentului de comand i$ n
timp ce mrimea de ieire estedebitul proporional de ulei ( i-sau O
care poate fi transformat n turaia
proporional a motorului. (mplificarea puterii este ntre 07 i 05.
Intensitateacurentului de comand i produce deplasarea unei lamele
)sistemul lamelarticulat$ eta,u I* prin bobinele de comand i
armtur. +a urmare$ se produc
presiuni diferite n partea st2n% i dreapt a pistonaului
distribuitorului ceea ceconduce la deplasarea acestuia )eta,ul II*.
In funcie de po#iia pistonului$ uleiulsub presiune cur%e prin ( sau
prin O. +one'iunile punii de ba# sunt repre#entate
de drosele fi'e sau de drosele re%labile )inductori cu seciune
re%labil*. /stenecesar o filtrare foarte fin a uleiului pentru un
sistem sensibil ca cel alinductorului. /fectul inductorului produce
pierderi de presiune i o de%a,are marede cldur n distribuitor$
fiind necesare$ n ma,oritatea ca#urilor$ sisteme de rcire.Motorul
rotati& transform fora tan%enial direct a uleiului sub presiune
de laintrare n moment de torsiune continuu printr!un rotor i prin
supape rotati&e. Dousupape!disc rotati&e$ po#iionate
dia%onal$ se rotesc n funcie de po#iia rotorului
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
26/63
pentru a obtura camerele de presiune rotati&e. Supapele!disc
rotati&e sunt acionatede arborele motor prin an%rena,ele
planetare cu raportul 4 asi%ur2nd formareaca&itilor de form
lenticular necesare pentru deplasarea rotorului. (ceastconstrucie
este compact i complet simetric$ a&2nd o funcionare uniform
chiar
la &ite#e sc#ute.
Motoare pas cu pas electro0i%raulice. (cestea sunt folosite
acolo undemomentele de torsiune ale motoarelor electrice pas cu pas
nu sunt adec&ate pentruacionri de a&ans. (mplificatorii
momentului de torsiune hidraulic sunt atuncicuplai la arborele
motorului pas cu pas )fi%. .40*$ acetia const2nd
dintr!unser&odistribuitor i un motor hidraulic. (ceste dou
elemente formea# circuitulintern de ser&ocomand hidromecanic.
3istonaul ser&odistribuitorului i arborele
motorului hidraulic sunt cuplate mecanic printr!un mecanism
urub!piuli.Deplasarea sistemului se produce n acest punct. (ciunea
de rotire a pistonauluidistribuitorului produs de motorul pas cu
pas sau deplasarea un%hiular aarborelui motorului hidraulic produc
deplasarea a'ial a pistonauluidistribuitorului$ debitul de ulei
eliberat rotind rotorul motorului p2n c2nd
pistonaul distribuitorului este deurubat$ a,un%2nd n punctul
mediu de re%lare.
1."." Mecanisme %e transmitere a micrii .Dransmission units
Sisteme mecanice.
@n construciile mainilor!unelte$ aceste mecanisme$ n principal$
reduc&ite#ele ridicate ale motoarelor pentru a obine
&ite#ele de lucru i pentru a %eneramicrile de a&ans ale
sculelor J48K. Se deosebesc mecanisrne pentru transmitereamicrii
uniforme i mecanisme pentru transmiterea micrii neuniforme )&.
F9*.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
27/63
Fi%. .40. Motorul electrohidraulic pas cu pas.)Fu,itsu* !motor
electric pas cu pas & ! ser&o&al&' ! motor
hidraulic > ! urub( ! piuli intrare pentru ulei sub presiune
ieire.
Dransmisii cu an&rena@e "9 :. +elmai mic %rup funcional din
lanul dean%rena,e const dintr!o sin%ur pereche de roi$ la care
pinionul i roata suntsituate pe arbori diferii. =aportul de
transmisie i este dat de i ; nintrare- niesire ! &ite#ade
intrare - &ite#a de ieire. =aportul ant%rena,ului u este dat de
u ; - i ;z)$z& ;numrul de dini ai roii conductoare - numrul de
dini ai roii conduse )&. F8.l*.
*ipuri. /'ist mai multe mecanisme de comutare$ de e'emplu roi de
schimbJ4$ 4K$ roi baladoare i cupla,e acionate mecanic sau
electric. +el mai micmecanism de comutare este cutia de &ite#e
cu dou turaii de ieire$ urmtorul
mecanism fiind o cutie de &ite#e cu trei turaii la ieire
)fi%. .4*. Dispunerearoilor baladoare la mecanismele de transmitere
a micrii cu roi baladoare este
posibil at2t pe arborele de intrare$ c2t i pe cel de ieire.
(n%rena,ele mai micisunt dispuse n aa fel nc2t masele mai mici s
fie deplasate$ iar furcile roilor deschimb s fie mai scurte$
datorit diametrelor mici.
+omutrile se fac prin inermediul cupla,elor la mecanismele de
reglare deputere mare. /ste deci posibil s se reali#e#e comutare
sub sarcin i n timpulmicrii de rotaie.
Mecanismele cu un numr mare de turaii de ieire sunt formate
prin
conectarea n serie a mai multor cutii de &ite#e cu dou sau
trei trepte de turaii. Dee'emplu$ dou mecanisme de re%lare cu dou
turaii la ieire )fi%. .44* le%ate nserie formea# un mecanism cu
patru trepte de turaii la ieire.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
28/63
Fi%. .4. Mecanisme de re%lare cu trei trepte de turaii$ cu %rup
balador a construcie standard b construcie e'tins )balador lat* Xb!
limea roii c mecanism de re%lare cu roi i cupla,e I cupla,.
Fi%. .44. Mecanisme de re%lare cu patru trepte de turaii i trei
arbori a !structur de ba# ! ! cu %rup balador cu dou roi le%ate c!
cu %rup balador cu oroat le%at.
=oile le%ate se utili#ea# pentru reali#area unor limi mai mici
alemecanismelor de re%lare i pentru reducerea numrului de roi
dinate. (cestearepre#int una sau mai multe roi ce aparin n acelai
timp unor an%rena,e diferite.@n fi%. 1."" roile le%ate sunt
repre#entate prin contururi nne%rite. Deoarece roile
le%ate an%renea# simultan cu dou roi$ trebuie ca pentru cele
trei roi s sefoloseasc acelai modul. Mrimea modulului se stabilete
pentru roataconductoare cu cel mai mare moment de torsiune care
conduce n anumitecondiii la distana cea mai mare dintre a'e.
Micorarea limii unui mecanism dere%lare )pe direcie a'ial*
presupune o cretere a dimensiunilor pe direcie radial.
1 construcie utili#at frec&ent o repre#int mecanismul de
re%lare cuintermediar )fi%. .47* care const din trei arbori$
comutarea fc2ndu!se printr!un
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
29/63
cupla,. Flu'ul micrii trece fie direct de la arborele Ila
arborele III, fie mai nt2i laarborele IIi apoi la arborele III. In
primul ca#$ roile an%renea# fr efect$ astfelnc2t turaia de intrare
este e%al cu turaia de ieire. @n cel de al doilea ca#$ sereali#ea#
un raport de transmitere total mic prin trecerea flu'ului micrii
prin
dou an%rena,e succesi&. +a re#ultat al acestei construcii$
se reali#ea# un &olummic al mecanismului de re%lare
)re&enirea micrii la arborele III coa'ial cuarborele )*.
Fi%. .47. Mecanism cu intermediar a ! schema cinematic ) !
cupla, b !reea structural c ! dia%ram de turaii.
Mecanismul cu intermediar se ataa# de obicei arborelui condus
pentru aasi%ura pe c2t se poate funcionarea an%rena,elor la turaii
ridicate i deci lamomente de torsiune mici.
+roiectarea. 3entruproiectarea rapoartelor de transmitere ale
mecanismelor
de re%lare n trepte sau continu sunt disponibile mi,ioace
%rafice$ care conduc lasimplificri considerabile ale acestei
acti&iti )fi%. .4>* J48K. eelele de turaii)fi%. .4>$a*
constituie ba#a proiectrii preliminare a mecanismului de re%lare.
1astfel de reea de turaii arat diferitele posibiliti de transmitere
a micrii ntrearborii mecanismului de re%lare pe care se afl
blocurile baladoare. =eeaua deturaii se repre#int notdeauna
simetric. Fiecare linie de le%tur corespunde unuiraport de
transmitere. 6aloarea rapoartelor de transmitere nu se determin
n
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
30/63
aceast etap.In plus$ fa de reeaua de turaii$ e'ist i diagrama de
turaii )fi%. .4>$b*$
n care se repre#int turaiile reale de pe fiecare arbore i
&alorile rapoartelor detransmitere. $bse re%sesc urmtoarele
rapoarte de transmitere
Fi%. .4>. =epre#entri de ba# pentru proiectarea mecanismelor
de re%larea - reea de turaii b dia%rama de turatie - domeniul
turaiilor schemacinematic d ! dia%rama flu'ului deor.
(lte mi,loace utili#ate n proiectarea mecanismelor de re%lare
sunt schemacinematic )fi%. .4>$c* i dia%rama flu'ului de for
)fi%. .4>$d*. schemacinematic este o repre#entare schematic a
arborilor$ roilor dinate$ cupla,elor icelorlalte mecanisme din
structur. 3entru descrierea construciei se utili#ea#repre#entarea
prin simboluri. Dia%rama flu'ului de for arat care sunt roile
caretransmit micarea n po#iia particular selectat. Dia%rama
flu'ului de for se
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
31/63
poate folosi de asemenea pentru stabilirea modului de comutare a
baladorilorpentru a reali#a o anumit turaie de ieire.
De#&oltarea ulterioar a comen#ii electronice a acionrilor a
permis ocretere a di&ersitii acionrilor electrice continue$
care se folosesc n combinaie
cu mecanisme de re%lare n trepte n lanurile cinematice
principale ale mainilor!unelte. )fi% .45*. Domeniul turaiilor de
lucru/ al acionrii continue poate fie'tins printr!un mecanism de
re%lare n trepte conectat n serie. /ste de doritreali#area unei
suprapuneri a domeniilor la ieire B >$ astfel nc2t toate
turaiiledin domeniul turaiilor de lucru O0 s se poat reali#a.(stfel
Otot;O0Otr[
; Otr - tr
Fi%. .45. +ombinaii de motoare electrice cu re%lare continu i
cutii de&ite#e a schem cinematic ) \ motor de curent continuu
& \ cutie de&ite#e b\ discontinuitate a domeniiior de
turaii la ieire c \ continuitate adomeniilor de turaii la ieire d!
suprapunere a domeniilor de turaii la ieire.
unde / este domeniul turaiilor motorului electric de curent
continuu$ tr domeniul turaiilor mecanismului de re%lare n trepte$
tr ! raia pro%resiei%eometrice a mecanismului de re%lare n trepte$
! domeniul de suprapunere aturaiilor.#$emplu. @n fi%. .4 se pre#int
schema cinematic a unei cutii de &ite#e cudouspre#ece trepte$
cu cupla,e electroma%netice$ a unei maini cu comand
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
32/63
numeric$ a&nd dia%rama de turaii corespun#toare. (cionarea
const dintr!unmotor trifa#at cu inele colectoare cu dou turaii i o
transmisie prin cureletrape#oidale.
+omutarea turaiilor se reali#ea# prin cupla,ele
electroma%netice0) ... 0(.
Numerele din dia%rama de turaii repre#int rapoartele de
transmitere. /le trebuies se ncadre#e ntre -> )demultiplicator*
i 4- )multiplicator*$ n funcie decaracteristicile i dimensiunile
ma'ime. 3entru e'emplul considerat$ raia
pro%resiei %eometrice are &aloarea ; $ n domeniul turaiilor
arboreluiprincipal se consider raii mai mici domeniilor la ieire B
$ astfel nct toateturaiile de 0$5 ; $45.
Drasmisii fle$i!ile i transmisii prin friciune .*ransmisii prin
curele )&. F*. In cinematica mainilor!unelte$ acestea sunt
destinate transmiterii micrii de rotaie de la motor la
mecanismul de re%lare saudirect la arborele principal.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
33/63
Fi%. .4. a +utie de &ite#e cu douspre#ece trepte$ cu cupla,e
electroma%netice$a unui strun% cu comand numeric )Uildemeister$
Oielefeld* b dia%rama deturaii$ Z.0( 1 cupla,e electroma%netice c \
transmisie prin cureletrape#oidale ntre motorul trifa#at cu inele
colectoare i arborele . Numerelerepre#int rapoarte de
transmitere.
(&anta,ele acestora includ eliminarea ocurilor i protecia
mpotri&asuprasarcinilor.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
34/63
Fi%. .4. Mecanism de re%lare continu cu transmisie prin lan )3I6
! peaB in&erse&ariable* ) i cu an%rena,e planetare conectat
n serie & )s%eile indic flu'ul defor la distribuirea momentului
de torsiune ' intrare$ 2 ieire (\ roat cudantur interioar 3
roat!soare 4\ roi planetare 5 disc.
*ransmisii prin lan )&. F*. (cestea folosesc lanuri cu role
i se re%sesc deobicei la maini!unelte pentru reali#area micrilor
au'iliare i de transport. De
asemenea$ n acionrile de a&ans i principale ale
mainilor!unelte automate demici dimensiuni$ se utili#ea# transmisii
prin lan cu #%omot redus i diniin&ersai.Mecanismele de re%lare
continu cu transmisii prin lan se utili#ea# n acionri
principale cu putere de p2n la >0 BR. Ha mecanismele de
re%lare cu roi de lanmultiple$ fr alunecare$ domeniul turaiilor
este de ma'im $ la construcii culanuri cu role fiind de p2n la 0.
(cionrile prin lanuri cu role$ cu alunecare$sunt folosite pentru
turaii mai ridicate. =oile dinate se utili#ea#
frec&entconectate n serie pentru mrirea domeniului de turaii
)&. mecanismul planetar din
fi%. .4*. 3rin distribuirea momentului de torsiune se reali#ea#
construciicompacte.Mecanisme cu roi prin riciune )&. F*.
(cestea permit re%larea continu i
se utili#ea# n acionrile principale i de a&ans ale mainilor
de %urit$ ale#at iale strun%urilor de mici dimensiuni$ la care este
adec&at un domeniu al turaiilorlimitat la >(pentru turaii
nalte.
Mecanisme !iel/maniel)&. F9 i F0*.(cestea sunt folosite la
mainile!unelte cu micare principal rectilinie
alternati&$ la care sunt admise sau necesare &ite#e
neuniforme J49K.Mecanisme biel-manivel-culisor. (cestea au timpii
curselor acti& i de
retra%ere e%ali$ astfel nc2t timpul au'iliar repre#int ,umtate
din timpul total.@n consecin$ acestea se utili#ea# mai rar la
maini!unelte$ fiind totui
utili#ate frec&ent la mainile de prelucrat prin deformare.
acionrile cu tiristori.@n acest ca#$ a'ul re%labil al mani&elei
are dimensiuni mrite pentru a forma o
cam cu e'centric.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
35/63
Mecanisme biel-manivel oscilante. (cestea se utili#ea# la maini
de rabotat imorte#at. @n fl%. .48 arborele de morte#at este acionat
printr!un sector dinatsolidar cu un bra oscilant. +ursa arborelui
poate fi re%lat pe roata de mani&el '
)cam e'centric*.Mecanisme biel-manivel cu culisor. (cestea se
utili#ea# la mainile de rabotati la mainile de morte#at ori#ontale$
a&2nd culisor oscilant sau rotati& pentrureali#area
timpilor de retra%ere rapi#i . Ha aceste mecanisme este necesar sse
calcule#e forele dinamice doar n punctele de in&ersare a
sensului micriiforele statice pot fi determinate din
dia%rame.(ceste mecanisme se utili#ea# n domeniul micrilor de
a&ans ale mainilor derabotat i morte#at$ pentru micri de
a&ans intermitente$ reali#ate prin limitatorisau mecanism cu
clichet.
Mani&ela sau a'ul articulaiei sunt re%labile.
Dransmisii electrice.Sistemul de comand a turaiei Rard!Heonard
folosit n mod tradiional la multeaplicaii ale motoarelor de curent
continuu este depit$ fiind nlocuit de sistemeelectronice$ cum ar fi
acionrile cu tiristori. (cionrile electronice fiind continuese pot
folosi n pre#ent n acionrile de a&ans de nalt preci#ie$ de
e'emplu lamainile!unelte de danturat pentru prelucrarea roilor
dinate cu a,utorul echipa!mentelor electronice de comand )&. 5$
fi%. 5.44*.
Fi%. .48. (cionarea arborelui de morte#are ) al unei maini de
morte#at roidinate cu cuit!roat )Horent#$ /ttlin%en* cu mecanism
biel!mani&el oscilant &6'\ disc e'centric )intrare* 2\ a'
re%labil a mani&elei (\ ti, de le%tur3 cremalier cilindric 4\
cam elicoidal 5\ cuit!roat de morte#at.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
36/63
Acionri 0i%raulice. (cestea utili#ea# lichid sub presiune$ de
obicei ulei subpresiune )&. U7* la transmisiile de putere mare.
Sistemele hidraulice utili#ate lamaini!unelte sunt aproape n
totalitate hidrostatice. (cestea nu sunt afectate deener%ia cinetic
a debitului de lichid$ spre deosebire de sistemele
hidrodinamice.
Hichidul ser&ete numai pentru transmiterea forelor de
compresiune. @n sistemelede acionare hidraulic continue$ re%larea
&ite#ei de ieire se poate reali#a n inte!riorul unui domeniu
limitat. Se reali#ea# &ite#e de lucru constante$ de
asemeneacomutri fr ocuri$ iar presiunea uleiului poate fi utili#at
pentru micri de
prindere i de comand i pentru fr2nare.
3ompele i motoarele hidrostatice utili#ate sunt cu an%rena,e$
pistonae i palete$cu capacitate constant sau &ariabil. 3ompele
i motoarele pot fi de construciesimilar sau diferit. Se pot obine n
funcie de structur acionri cu micri deintrare i de ieire de rotaie
i acionri cu micare de intrare de rotaie i cu
micare de ieire rectilinie alternati& J70!74$ 7>K.
Acionri 0i%raulice cu micri %e intrare i %e ieire %e
rotaie.(cestea se utili#ea# la mainile de broat i la cele de
rectificat plan. (t2t pompac2t i motorul sunt plasate ntr!o sin%ur
carcas i pot fi n mod obinuit re%lateindependent unul fa de
cellalt.+aracteristicile de putere ale acionrilor hidraulice sunt
similare n principiu cu
cele ale transmisiilor electrice. (le%erea i proiectarea
circuitului hidraulic suntfoarte importante )&. )U7$ fi%.
7.*.3ompa preia uleiul din re#er&or ntr!un circuit deschis
)fi%. .49$a*$ n timp ceuleiul e&acuat de la motor$ mai puin
uleiul de scur%ere$ se ntoarce la pomp
printr!un circuit nchis.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
37/63
Fi%. .49. +ircuite hidraulice a \ circuit deschis cu pomp
ser&ocomandat i
distribuitor cu patru-trei ci b\circuit nchis cu ser&opomp
re&ersibil i frdistribuitor.
In circuitul 7nchis )fi%. .49$b*$motorul este "le%at hidraulic]$
astfel nc2tri%iditatea sa torsional este mai mare dec2t ntr!un
circuit deschis. (stfel$ circuituldeschis se utili#ea# pentru
fr2nare i schimbarea rapid de direcie n acionrilede rotaie i de
a&ans$ la care mesele mainilor!unelte au tendina de
sticB!slip.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
38/63
&ite#e de deplasare rapid v9 mai mici$ ce corespund unei
suprafee mai mici apistonului$ la o putere mic. Dac &ite#a de
deplasare rapid este necesar n sensulcursei de lucru$ se utili#ea#
un al doilea distribuitor ! releu ) fi%. .7*. +amerelecilindrului
sunt interconectate n po#iia ), c2nd uleiul trece dintr!o camer n
alta
i &olumul total de ulei asi%urat de pomp corespunde
diferenei de arie)corespunde ariei seciunii trans&ersale a
ti,ei*.(stfel$ este necesar un &olum maimic de ulei$ pompele cu
&olum constant fiind folosite frec&ent n locul pompelorcu
&olum &ariabil$ ceea ce conduce la economii
considerabile.
Acionri pneumatice.
(cestea se utili#ea# de obicei la maini!unelte ca cilindri
pentru fi'are automat$micri au'iliare i de transport )
J75K*.3rintre a&anta,e se numr instalarearapid$ funcionare
foarte stabil i &ite#e de lucru ridicate de p2n la
7 m-s. De#a&anta,ele includ ri%iditatea redus a cilindrilor
pneumatici$ micareneuniform cu &ariaia forelor datorit ncrcrii
i forelor de frecare )dei acestea
pot fi depite cu a,utorul re%ulatorului hidraulic* i po#iii
intermediare dificil decontrolat.
Fi%..70. +ircuit inducti& cu curs de lucru la retra%ere cu
distribuitor cu patru-treici.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
39/63
Fi%. .7. +omutare pentru deplasare rapid sau micare de a&ans
cu distribuitor cupatru-trei ci i distribuitor! releu suplimentar
cu trei-dou ci.
Ha cilindrii pneumatici mai mari$ costurile de alimentare sunt
ridicate.X%omotul este %enerat de eliberarea aerului comprimat$
aceasta put2nd fi e&itat cua,utorul unui sistem de reducere a
#%omotului. 3resiunea de alimentare standard
p este de > ... bar$ put2nd a,un%e la ma'im 0 bar. Fora" la
piston este dat deformula" ; p (R unde (R este suprafaa efecti&
a pistonului. =andamentuleste de 0$8 ... /,:(, n funcie de presiune
i de dimensiunea cilindrului.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
40/63
Fi%. .74. Aniti de a&ans pneumo!hidraulice a ! cilindri
separai b\ cilindrupneumatic$ c\ cilindru hidraulic de fr2nare !\
cilindru comun b\ cilindrulucru$\ actuator pneumo!hidraulic.
+icluri de lucru pentru a micare de a&anslent aer comprimat a)-
b)- bra h, ulei c)-d-e&6 retra%ere rapid aer comprimat
a&- b&-h, ulei c&-e-c). +iclul de lucru pentru b
deplasare rapid nainte aercomprimat a)-b), ulei b&-c)-&6
curs de a&ans aer comprimat a)-b), ulei b&-d-&6
retra%ere aer comprimat a4!f$ ulei f4!e!b4.
8ilindru cu simpl aciune. Se utili#ea# pentru prindere$
ridicare$ e'tra%ere etc./'ist odimensiune standard cu o curs de p2n
la 00 mm. =etra%erea sereali#ea# printr!un arc sau prin %reutate
proprie.
8ilindrul cu dubl aciune. (cest tip poate fi echipat cu o ti,
penetrant. Dac estenecesar o micare uniform$ acionarea pneumatic
trebuie combinat cu
acionarea hidraulic n cilindri separai )fi%. l.74$a* sau ntr!un
cilindru unic )fi%.).'&,b;. Altima dintre construcii este mult
mai compact J77K.
.4.7. +omponente ale lanurilor cinematice de a&ans mecanice.
Mechanical feed dri&e
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
41/63
Fi%. .77 ^urub!piuli cu bile fr ,ocuri prima piuli 4 a doua
piuli7 circuit de recirculare a bilelor > distaniere de
pretensionare 5 urubconductor.
Mecanismul urub!piuli cu bile este ideal pentru satisfacerea
cerinelor impusemecanismelor din lanurile cinematice de a&ans.
/l are urmtoarele a&anta,e
principale ! randament mecanic foarte mare ) ; 0$95Z..0$99*
datorat frecrii de
rosto%olire mici ) ; 0$0l ... 0$04*
! nu pre#int fenomen de sticB-slip ! u#are redus i deci durat de
funcionare mare ! ncl#ire redus
! preci#ie de po#iionare i repetabilitate ridicate ca re#ultat
al ri%iditiiadec&ate i al lipsei ,ocurilor
! &ite# de deplasare rapid mare.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
42/63
mpin%erea celor dou piulie una ctre cealalt sau n sens
in&ers prin utili#areunor inele distaniere de prencrcare )fi%.
1.EE.
3iuliele unice se prencarc printr!un dispo#iti& a'ial$ la
care bilele acti&e sedeplasea# pe o distan l. =i%iditatea
sistemului este dependent direct de fora
de prencrcare i de numrul de ci de rulare. @n plus fa de orice
sarcine'terioar$ trebuie asi%urat un a&ans minim pentru a
reali#a ri%iditatea necesar nsistem.
i .78$b*. 3entru a
pre&eni abaterea de la paralelism sau pentru a o compensa
mai uor$ se recomands se monte#e n ? rulmeni mperecheai$ datorit
suprafeelor mici de contact.=ulmenii radiali cu role sau cu ace se
folosesc pentru a completa la%rele curulmeni a'iali cu ace
cilindrice. Inelul special al rulmenilor a'iali ,oac simultani
rolul de inel e'terior al rulmentului cu ace. Himea inelului
interior este a,ustat
pentru a corespunde inelului e'terior cu buca!distanier$ astfel
nc2t s fie reali#ato prencrcare a'ial prin str2n%ere cu o piuli
canelat )fl%. .78 i .>0*. (mbeletipuri de rulmeni necesit un%ere
cu unsoare sau cu ulei. Ha%rele sunt construiten moduri diferite n
funcie de necesitile de ncrcare. An urub conductor fi'at
permanent la un capt pe direcie a'ial i cu cellalt capt liber
constituie soluiastandard pentru sarcini mici )fl%. .7>$a*. @n
lanurile cinematice de a&ans curi%iditate mare sunt necesare
la%re ri%ide$ fiind preferat fi'area n patru puncte arulmenilor
la%relor )fi%. .7>$b*. =ulmenii radial!a'iali cu bile cu
contactun%hiular se utili#ea# pentru a reali#a o ri%iditate mare la
ambele capete$ ca i
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
43/63
seturile de rulmeni montai spate n spate$ n tandem. ^urubul
conductor estentins ca re#ultat al acestui monta,$ iar prencrcarea
mecanismului urub!piuli cu
bile &a crete n consecin. ^uruburile conductoare ri%ide
trebuie proiectate naa fel nc2t s nu se deplase#e sub aciunea
forelor de lucru sau datorit dilatrii
produs ca re#ultat al cldurii eliberate prin frecare.(ceste
tipuri diferite de la%re necesit caracteristici de ri%iditate
a'ialpentru urubul cu bile care depind de micarea de a&ans a
saniei. =i%iditateaansamblului la tipurile tradiionale de la%re cu
un la%r fi' i cu un la%r mobil sereduce hiperbolic cu distana
saniei fa de la%rul fi'. (tunci c2nd cel de!al doileala%r este
proiectat ca la%r fi'$ poate fi suprapus o curb de ri%iditate care
estede&iat lateral$ astfel nc2t se obine o caracteristic
simetric )fi%. .75*.=i%iditatea %lobal este astfel considerat mai
mare$ dac e'ist doi rulmeni a'ialicu role$ fiind aproape constant
pe o #on mare a mi,locului urubului.
Ha proiectarea unor la%re ri%ide ale urubului cu bile trebuie
respectate n
%eneral urmtoarele re%uli
Fi%. .7>. /'emple de la%re pentru uruburi cu bile )SF$
SchPeinfurt* a la%re ale urubului conductor pentru ncrcri mici$
fi'are ntr!o sin%ur parte b!
pentru ri%iditate mare $ fi'are la ambele capete.
\ rulmenii cu ace i rulmenii cu role sunt preferai rulmenilor cu
bile
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
44/63
)dac este posibil* datorit contactului liniar i deci a ri%iditii
mai mari\ rulmenii a'iali trebuie s fie ntotdeauna pretensionai\
le%turile ri%ide trebuie s mbine suprafee separate )tifturi de
mbinare
ri%ide*
\ inelele distaniere trebuie s fie e&itate pe c2t posibil$
pentru a micoranumrul de suprafee n contact$ care reduc
ri%iditatea\ suprafeele de contact$ de monta,$ trebuie rectificate$
pentru a asi%ura un
raport al suprafeelor de contact mare i ri%iditate
mare.3roiectarea structural a mecanismului urub!piuli cu bile
trebuie s se
reali#e#e n le%tur cu parametrii preselectai ce se refer la
ncrcare$ cursa delucru$ turaia rapid i preci#ia de po#iionare
conform criteriilor de ri%iditate$re#isten la ntindere$
nco&oiere$ turaii de lucru critice$ momente de inerie idurat de
funcionare. (ceasta presupune n mod normal determinarea
diametruluiurubului$ care constituie un compromis ntre cerinele de
ri%iditate i cele ale
momentului de inerie.
/'emplu. Momentul necesar la urubul conductorMsc= "a%p
$>&; cu pasulpi randamentul i o for a'ial dat Fa'. 3entru
uruburile cu bile ; 0$8.. 0$95, pentru uruburile!piuli cu frecare
mi't ; 0$4... /,((corespun#tor un%hiului de nclinare a elicei de
40... 0. =elaia dintre &ite#aliniar v i turaia nsc a urubului
conductor este dat de nsc= v $ p.
Mecanism pinion/cremalier.
^uruburile conductoare lun%i ar putea fi deformate de sarcina
a'ial i de%reutatea proprie pentru curse de lucru mari$ de e'emplu
la strun%urile automatelun%i$ mainile de fre#at lon%itudinale i
mainile de %urit ori#ontale cu crucior.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
45/63
Fi%. .75. +aracteristici de ri%iditate )c* ale unui mecanism de
a&ans cu a \
rulment a'ial fi'at la un capt b \ rulmeni a'iali fi'ai la
ambele capete )\ unrulment a'ial &\ doi rulmeni a'iali.
/le au tendin de flambare. De asemenea$ e'ist pericolul ca
frec&ena derotaie a urubului conductor s se re%seasc printre
frec&enele naturale aleurubului conductor. De aceea$ se
recomand ca mecanismele pinion!cremaliers fie folosite pentru curse
de lucru mai mari de > m. Se pot asi%ura curse de
a&ansoric2t de mari prin mbinarea mai multor se%mente de
cremalier. =i%iditatea totala mecanismului pinion!cremalier este
ntotdeauna independent de cursa de lucru
i este determinat n principal de ri%iditatea torsional a
arborelui pinionului i decuplul pinion!cremalier dinat.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
46/63
Mecanismele melc!cremalier melcat se folosesc frec&ent n
loculmecanismelor pinion!cremalier$ mai ales atunci c2nd se dorete
e&itareaan%rena,elor n trepte multiple pentru curse de lucru
mari. Sunt construite cu sistem
de un%ere hidrostatic pentru a reduce frecarea )fi%. .7*. Melcul
are preutebu#unare$ ce sunt alimentate cu ulei sub presiune doar n
#ona de contact melc!cremalier printr!un distribuitor fi' )plac de
comand*. Suprafaa danturiicremalierei este acoperit cu material
plastic.
+onstrucia de preci#ie ridicat se reali#ea# prin intermediul
unui al doileaprocedeu de turnare$ plec2nd de la impre%narea unui
melc iniial$ nainte camaterialul plastic aplicat s se ntreasc.
Ou#unarele pentru ulei sub presiune de
pe flancurile melcului se reali#ea# prin fre#are. Ha
construciile mai moderne$aceste bu#unare pot fi po#iionate direct
pe suprafaa danturii cremalierei$ astfelnc2t acestea pot fi
prelucrate economic direct n timpul turnrii prin intermediul
materialelor acoperite cu parafin aplicate pe suprafaa danturii
cremalierei.(limentarea cu ulei sub presiune este reali#at i aici
prin melc.
Fi%. .7. Han cinematic fr ,ocuri cu mecanisme pinion!cremalier
($ O
\ ramuri \ arbore deintrare 4\ mecanism de ramificare 7$ >\
pinioane5 \ an%rena,e conice po#iti& i ne%ati& \ cremalier
)ieire*.
+e%uctoare pentru aans.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
47/63
@n lanurile cinematice de a&ans se introduc suplimentar
reductoare ntremotor i urubul cu bile sau arborele pinionului
mecanismului pinion!cremalier$
pentru reducerea turaiei la &alori necesare urubului
conductor sau arborelui
pinionului cu &alori mari ale momentului de torsiune i
pentru reducereaulterioar a momentului de inerie al saniei la
arborele motor. Mecanismele curoi dinate trebuie s fie ri%ide
torsional$ cu inerii reduse i fr ,ocuri.
(stfel$ an%rena,ele trebuie s aib roi cu diametre mici$ deoarece
acesteamresc cu puterea a patra momentul de inerie. Ana dintre cile
de eliminare a
,ocurilor utili#at n practic este cea de pretensionare tan%enial
a roilorpereche. @n acest scop$ o roat dinat este secionat n dou.
+ele dou ,umtise rotesc una fa de cealalt p2n c2nd ,ocurile sunt
eliminate pe cele douflancuri ale roii cu care an%renea# )fi%.
.78$a*. 1 alt posibilitate este de amonta roile dinate sau arborii
roilor pe buce re%labile prin e'centric. Distana
dintre a'e poate fi modificat prin rotirea bucei e'centrice p2n
c2nd ,ocuriledin an%renare sunt eliminate.
Fi%. .7. Mecanism melc!cremalier melcathidrostatic )Raldrich$
+obur%* \ melc 4 \ cremalier melcat 7 \
roat de antrenare > \ bu#unare pentru ulei sub presiune S \
distribuitor \alimentare cu ulei sub presiune prin partea ori#ontal
i-sau suprafaa din spate adinilor.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
48/63
@n pre#ent se utili#ea# n multe aplicaii n locul an%rena,elor
mecanisme cucurele sincrone, n combinaie cu mecanismul urub!piuli
)&. F*$ la care &ite#asuplimentar este esenial din punct de
&edere constructi& )fi%. .78$b*.Mecanismul cu curele
sincrone satisface cerinele mecanismelor de a&ans folosite
la maini!unelte cu comand numeric n ceea ce pri&ete
ri%iditatea$ transmitereaputerii i preci#ia$ asi%ur2nd totodat i o
soluie economic. Mecanismele dentindere$ reali#ate din fibr de
sticl sau din cablu din fire de oel$ asi%ur un ni&elridicat al
re#istenei de ntindere$ nco&oiere i tensiuni minime. +ureaua
dinat se
pretensionea#$ pentru creterea ri%iditii i pentru preluarea
,ocurilor. =oile decurea sunt din aluminiu$ pentru mbuntirea
comportrii dinamice (morti#arearidicat a materialului curelei
dinate asi%ur transmiterea unor oscilaii deamplitudine mic la
urubul conductor. @n plus$ transmisia prin curele dinateasi%ur
condiii mai fa&orabile n ceea ce pri&ete opiunile de
proiectare$ datoritdistanei mari dintre a'e. (ceasta a condus la
construcii ale lanurilor cinematice
de a&ans mai compacte i deci la dimensiuni mai mici ale
mainii!unelte.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
49/63
Fi%. .78. a \ =eductor cu roi dinate fr ,ocuri pentru
uruburiconductoare de a&ans )Scharmann$ Monchen%ladbach* )\
urub conductor de
a&ans &\ motor de acionare
Fi%. .78. b \ lan cinematic de a&ans al unei maini de fre#at
cu montantcu transmisie prin curele dinate inte%rat )Maho (U*.
eductorul armonic special i mecanismele de a&ans Cyclo
satisfac cerinelede transmitere a celor mai mari turaii ntr!o
construcie compact cu ri%iditatemare i cu intrare i ieire coa'iale.
Mecanismul cu reductor armonic )fi%. .79$a*
poate fi reali#at n construcie tip pahar )al* sau n construcie
plan )a4*. @n
principiu$ ambele constau dintr!un inel cilindric ri%id cu
dantur interioar)coroana circular sau planetar*$ care este n fi'at
de carcas. Ha interiorulacestui inel e'ist o buc elastic din oel cu
dantur e'terioar )coroana elastic4*$ ai crei dini sunt presai pe
dinii coroanei circulare$ reali#2ndu!se rotaia$astfel rotindu!se i
o cam eliptic cuplat cu arborele de intrare )deformator
sau%enerator de unde 7*$care %enerea# micarea de rotaie dintre dou
puncte opusede pe a'a mare a elipsei. Micarea de rotaie relati&
se produce ntre coroanacircular i coroana elastic )satelit eliptic
fle'ibil*$ care are doi dini mai puindec2t planetara e'terioar$
fiind transmis la ieire )pahar* prin coroana fle'ibil$iar la
construcia plan prin coroana fle'ibil i coroana dinamic >.
Micrile de la
intrare i de la ieire se afl n opo#iie )se reali#ea# n sensuri
opuse*. =aportul detransmitere i se obine ca raport al numerelor de
diniz ai coroanei circulare i aicoroanei elastice$ deci i ;zel$
>zel!zcil;. Se pot reali#a rapoarte de transmitere i ; 50... 740
i momente de torsiune la ieire M ; 5 ... >000 Nm. (ceste tipuri
demecanisme cu an%rena,e asi%ur o ri%iditate torsional foarte
ridicat i lipsa
,ocurilor$ datorit #onei mari de an%renare ce repre#int p2n la 5
din numrultotal de dini ai roii.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
50/63
Ha mecanismele de tip +Gclo )fi%. ).':,b; cama!disc ) este
acionat prinintermediul unei came cu e'centric & )arborele de
intrare 3; i se rotete n ,urulunui inel montat ri%id. Fiecare punct
de pe cam descrie o curb cicloidal.
Micarea de rotaie este %enerat cu turaie mult mai mic n sens
opus pe
disc i este dependent de raportul diametrelor inel!disc.3entru a
pre&eni alunecarea n timpul rulrii$ discul mecanismului
+Gcloan%renea# cu un tren cicloidal inclus$ asi%ur2nd o form
e'terioar$ inelul fiindnlocuit prin tifturi dispuse circular.
Fiecare cam disc are un profil )dinte* mai
puin dec2t numrul de tifturi. 3rofilele de pe cama!disc
an%renea# cu rolele 5 depe inelul e'terior ri%id i se deplasea#
odat cu acesta )contact de rulare*.Micarea de rotaie demultiplicat
a camei disc se transmite la arborele de ieire '
prin tifturile >$ care ptrund n ale#a,ele din disc. =aportul
de transmitere estedeterminat de numrul de profile de pe cama disc.
=olele sunt montate pe tifturile5 de pe inelul cu tifturi$ care se
afl pe arborele de ieire ', asi%ur2nd transmiterea
puterii prin aciunea de rulare pur dintre cama!disc i inelului
cu tifturi S icama!disc i tifturile > ale arborelui de ieire.
3ierderile prin frecare$ %enerarea#%omotului i u#ura sunt reduse la
minimum. Mecanismul este dotat cu dou camedisc decalate cu 80o i
acionate printr!o cam cu e'centric dublu$ asi%ur2ndu!seastfel
echilibrarea mecanic.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
51/63
Fi%. .79.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
52/63
Fi%. .>0. +upla, cu alunecare inte%rat pentru lanuri
cinematice de a&ans cutransmisie sincron prin curele )Wacob$
ieinPallstadt* a \ schem cinematic )
\ la%rele urubului conductor cu bile & ! urub conductor cu
bile ' \transmisie sincron prin curele ? \ cupla, cu alunecare ? \
ser&omotor \masa mainii b \ cupla, cu alunecare )/ -- la%rul
urubului conductor ))\urub conductor )detalii n te't*.
8uplaele cu alunecare sunt construite pe principiul cupla,elor
cu frecareconice cu ncrcare prin arc i pe cel al cupla,elor cu
dini. Frec&ent$ ele suntinte%rate n roata de curea dinat a
urubului conductor din mecanismele urub!
piuli$ roat ce aparine unei transmisii sincrone prin curele.
+upla,ul se montea#pe captul urubului cu bile i se cuplea# cu
acesta printr!un dispo#iti& deprindere conic fr ,ocuri care se
montea# prin frecare )fi%. .>0*.
In funcionare normal$ transmiterea momentului de torsiune la
cupla,ul cu
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
53/63
dini se reali#ea# de la roata de curea dinat ) i inelul!flan
&, montat peaceasta$ prin intermediul bilelor ' la inelul de
antrenare >. Oilele sunt introduse nale#a,ele str2ns tolerate
din inelul de antrenare i presate n locaurile conice aleinelului
& de arcurile taler ( i inelul de fi'are . (rcurile taler 5
sunt pretensionate
cu a,utorul unei piulie. Momentul ce trebuie transmis poate fi
astfel adaptat pentrua corespunde condiiilor de lucru
respecti&e.Inelul de antrenare se rsucete n raport cu
inelul!flan$ dac e'ist o
suprasarcin$ astfel nc2t bilele sunt forate s ias din locaurile
conice aleinelului!flan$ comprim2nd arcurile!taler. Ha%rul cu
contact n patru puncte 5
preia funcia de spri,in dintre roata de curea mobil i inelu de
antrenare fi'at peurub. (stfel se ntrerupe flu'ul de for. +upla,ul
continu s alunece p2n c2ndmomentul de torsiune re&ine la
&alori sub &alorile limit critice prescrise$reali#2ndu!se
recuplarea automat. Suprasarcina este detectat imediat
prinintermediul limitatorului de pro'imitate 9$ astfel nc2t
acionarea este oprit )a se
&edea fi%. .>0$b*.
Calculul forelor %e coliziune i estimarea acestora. Monta,ul
cupla,uluicu alunecare n flu'ul de for depinde pe de o parte de
po#iia elementelor cetrebuie prote,ate i pe de alt parte de po#iia
elementelor mainii care produc foremari de coli#iune. (ceste fore
se produc n principal n dou moduri. @n primulmod forele de inerie
sunt eliberate n ca#ul unei coli#iuni ntr!un timp de impactfoarte
mic pe o a' a mainii ele se determin pe ba#a ener%iei cinetice
aelementelor n micare ale mainii$ de e'emplu sanie$ pies$ arbore
principal$
motor etc. @n cel de!al doilea mod$ n ca#ul unei coli#iuni$
momentul motoruluicrete rapid de trei p2n la #ece ori fa de
momentul nominal$ n funcie de tipulmotorului. Forele de inerie i
momentul ma'im al motorului se nsumea# pentrua forma fora total de
impact ce poate cau#a deformaii elastice i$ n cel mai ruca#$ chiar
deformaii permanente sau ruperi ale elementelor mainii situate
nflu'ul de for. 3e ba#a unui model simulat$ poate fi stabilit o
estimare a foreitotale de impact.
1.E Structuri. )rames
1.E.1 Cerine, tipuri. +eFuirements, t;pes.
Structurile i elementele de structur sunt repre#entate de
elementele despriin i de undaiile mainilor!unelte J7K. (cestea
spri,in i %hidea#elementele necesare pentru reali#area micrii
relati&e dintre pies i scul$ dee'emplu mese$ snii$ mecanisme de
re%lare$ motoare i sisteme de comand.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
54/63
Forma de ba# i dimensiunile acestor elemente sunt determinate
despaiul delucru, de nivelul orelor de proces i degradul de
precizie necesar )ri%iditate*.De asemenea$ trebuie a&ut n
&edere accesul necesar la main pentru scopuri dentreinere$
reparaii i asamblare.
Datorit considerentelor de producie i de asamblare$ nsei
structurile suntn multe ca#uri fabricate dintr!un numr de
componente indi&iduale$ care se mbinmpreun sau chiar se sudea#
n anumite ca#uri. Structurile constau din construciide tip cu
batiu, cu coloan, cu mas, cu consol i cu travers )&. H>.4.4
i H5
pentru e'emple de structuri de maini!unelte*.?tructura batiului
mainii i poziia arborelui principal repre#int
considerente structurale importante pentru strun%uri )fi%.
.>*.+onstruciile cu batiu ori#onta ) se utili#ea# n principal la
strun%urile
%rele. +onstruciiie cu batiu nclinat &permit e&acuarea
sau ndeprtarea achiilorflerbini i a lichiduui de rcire din #ona de
lucru$ conduc2nd la reducerea
pericolului de colmatare sau de suprancl#ire a batiului mainii.
Mainile cu batiufrontal ' sunt destinate$ n special$ prelucrrii
pieselor n dispo#iti& cu schimbareaautomat a sculei.
Strun%urile &erticale ba#ate pe o construcie cu montant >
aua&anta,ul de a se potri&i fi'rii i prelucrrii pieselor
mari fr a e'ista tensiuni denco&oiere$ piesa fiind susinut de
arborele principal )platou*. (rborele principal)piesa* se poate
po#iiona at2t lon%itudinal S$ c2t i &ertical n raport cu
ba#a.
In fi%. .>4 se pre#int principalele construcii de maini de
%urit i defre#at ori#ontale i &erticale$ a cror construcie este
n funcie de structura lor )cuconsol$ de tip batiu i de tip Y* i de
numrul de a'e ale elementului de spri,in al
sculei sau de spri,in al piesei. 8onstrucia cu consol se
folosete doar la mainile!unelte mici$ datorit masei ce trebuie
deplasat pe direcie &ertical.Mainile derezat cu batiu se
folosesc pentru prelucrarea pieselor mai %rele. Spre deosebire
deconstrucia cu consol$ la aceast construcie masa se montea# pe un
batiu fi'. Haconstruciile cu batiu$ trebuie fcut deosebirea dintre
construciile cu mastransversal i cele cu batiu transversal. Ha
construciile cu mas trans&ersal$elementul purttor al piesei$
cum ar fi masa$ are dou direcii de micare$ care sunt
perpendiculare una pe cealalt$ po#iionarea mesei
trans&ersale pe %hida,ele late alebatiului conduc2nd la o
ri%iditate static i dinamic ridicat. +onstruciile cu
batiutrans&ersal sunt cele la care se reali#ea# dou micri de
a&ans pe batiu$ una fiind
atribuit %rupului purttor al sculei )de obicei structuri cu
montant* i cealalt%rupului purttor ai piesei )de obicei de tip
mas*.+onstrucia tip cadru @ )de asemenea cunoscut ca structur cu
dou coloane itra&ers* asi%ur o structur deosebit de stabil i
este destinat pentru puteri deachiere mari i piese %rele. Dintre
cele dou construcii disponibile$ construcia cumas longitudinal
)fi%. .>4$b* este asociat cu o mas care se poate deplasa ntr!o
sin%ur direcie$ iar batiul este de dou ori mai lun% dec2t masa.
@ntrea%a micare
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
55/63
coordonat perpendicular pe micriie de a&ans ale mesei este
reali#at demaina!unealt.
Fi%. .>. +lasificarea strun%urilor n funcie de structura
acestoraa ! construcie tip batiu$ b ! po#iia relati& dintre
scul i pies )e'plicaii n te't*.
@n contrast$ construcia portal presupune o mas fi' i un portal
mobil$a&2nd a&anta,ul c maina trebuie s fie la fel de lun%
ca cea mai mare pies de
prelucrat i-sau ca masa fi'$ pe c2nd mainile cu mese mobile
necesit o lun%imedubl. (mbele construcii descrise trebuie s fie
capabile de o preci#ie ridicat la
prelucrrile finale i posed o mare capacitate de prelucrare
pentru de%roare. Seface diferen totui ntre presele cu mani&el i
presele cu e'centric$ n raport cuconstrucia structurii )&. 7 i
>*. /'ist$ de asemenea$ structuri 8 deschise i
structuri nchise n cadrul construciilor cu doi montani.+adrele +
au de#a&anta,ul c se desfac ca re#ultat al forelor de
deformare
)fi%. .>7$a*$ ceea ce poate conduce la de#alinierea celor dou
,umti ale sculei$dar au a&anta,u posibilitii de accesare a
spaiului de lucru al mainii din trei
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
56/63
pri. Structurile tip cadru nchis )fi%. .>7$b* se folosesc n
principal pentruconstruciile mi,locii i %rele i acolo unde
maina!unealt necesit o ri%iditatedeosebit i %hida,e precise pentru
a anihila efectul forelor %enerate n timpul
procesului de deformare.
1.E." Materiale pentru structuri . Materials for frames.
+a materiale pentru structuri i elemente de structur se folosesc
oelul,oelul turnat i onta. Mai recent$ s!a do&edit a fi
apreciat betonul polimerizat
pentru structurile mainilor mici. @n tabelul se pre#int cele mai
importantecaracteristici ale materialelor pentru structurile
pre#entate mai nainte.
Avantaele construciilor din oel. +oeficientul de elasticitate al
oelului estede dou ori mai mare dec2t al fontei$ conduc2nd la
economii i %reuti mai mici.
Nu e'ist costuri de modelare$ ceea ce face ca oelul s fie n
special potri&it pentruproduse reali#ate la comand. Se nt2lnesc
construcii din oel fie de tip plac, fiede tipcelular.
Metoda planelor se raportea# la construciile turnate plcile sunt
elementelaminate formate din foi de metal subiri ce sunt sudate
mpreun cu ner&urile.
(ceast metod se re%sete frec&ent la prese$ la mainile de
tiat sau la mainisimilare$ la care folosirea fontei nu ar pre#enta
ri%iditate suficient. Structurilereali#ate pe principiul celular
constau din mai multe celule indi&iduale$ ce pot fi deo mare
di&ersitate$ reali#ate din plci sudate subiri$ ceea ce ofer o
reducereconsiderabil a %reutii$ menin2nd un ni&el nalt al
ri%iditii. +apacitatea de adisipa cldur este n mod corespun#tor mai
mic$ datorit folosirii la ni&el minima materialului$ ceea ce
conduce la un pericol mai mare al deformaiilortermoelastice )&.
l . .4*.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
57/63
Fi%. .>7. Structuri cu coloan a ! cu coloan unic b ! cu
coloan dubl )! flu'ul forei & \ aspectul coloanelor deformate '
! piesa > ! scula Fa'
!componentele a'iale ale forei de prelucrare.
Avantaele ontei. (cestea sunt repre#entate de capacitatea de
amorti#aremare$ caracteristici de alunecare bune ale %hida,elor$
proprieti de prelucrabilitate
bune i o bun stabilitate dimensional. (cestea sunt amplificate
prin folosireaunor compo#iii speciale pentru asi%urarea unor
proprieti bune de turnare i adiferitelor %rosimi de perete i al
unui nalt %rad de stabilitate (Rm ; >00 N-mm4 imai mare*$
utili#2nd fonte cu %rafit nodular$ cu un %rad ridicat de
elasticitate.
Avantaele betonului polimerizat. (cest material se folosete
frec&ent laproducerea componentelor de structur mici i mi,locii
)V5 m*$ n particular abatiurilor mainilor.
(cesta posed o capacitate de amorti#are chiar mai mare dec2t a
fontei iastfel o mai mare stabilitate dinamic. (re
conducti&itate termic mai mic i ocapacitate caloric mai mare
dec2t a altor materiale$ fiind astfel insensibil lafluctuaii scurte
ale temperaturii. /'ist o mare &arietate de aplicaii.
/lementele
incorporate$ de e'emplu suprafeele de prindere pentru fi'area
plcilor denchidere$ motoarelor$ ppuilor arborilor principali etc.$
pot fi po#iionate n aafel nc2t nu este necesar nici o recondiionare
ulterioar.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
58/63
Fi%. .>>. Structur de main din beton polimeri#at
) ! coloan din beton polimeri#at & ! batiu din beton
polimeri#at ' ! ba#in dinspum poliuretanic )re#er&or de
emulsie* > ! plac fi'at )cimentat ulterior* (!%hida,e )fi'ate*$
3 ! buc filetat ! flan pentru la%re )cimentat ulterior* 5 !conduct
pentru colectarea emulsiei.
+onductele$ cablurile i canalele pentru alimentare cu ener%ie
pot fincorporate direct la turnare. Sistemele modulare furni#ea# o
pla, simpl deopiuni$ n timp ce este posibil o modificare simpl i
rapid a formelor i$ astfel$o reali#are rapid a unei a alte turnri$
ce urmea# modificrilor constructi&e./lementele ce trebuie
po#iionate cu preci#ie )de e'. %hida,ele* sunt ulterior lipite
)cimentate* pe po#iie n de%a,ri sau canale prelucrate n
prealabil$ utili#2ndciment J7K. @n fi%. .>> este pre#entat un
e'emplu.
Fi%. .>5.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
59/63
Fi%. .>. =i%iditatea torsional i de nco&oiere relati&
pentru diferitetipuri de ner&urare )calcul prin metoda
elementelor finite*
1.E.E 8rincipii %e proiectare a componentelor structurale.
/mbodiment desi%n of structural components )frames*.
3rincipiile de proiectare a componentelor structurale sunt
determinate decerinele de rigiditate static i dinamic i de consum
de material minim posibil.(stfel$ acestea sunt construite n aa fel
nc2t s fie ri%ide i uoare$ prin cretereamomentului de inerie$
utili#2nd o form corespun#toare a seciunii trans&ersale.
Seciunile deschise i strpun%erile trebuie e&itate$ deoarece
acestea reducconsiderabil ri%iditatea. In plus$ construcia trebuie
s fie c2t se poate de solid$distana dintre supori i elementele pe
care se spri,in a&2nd un efect substanialasupra tensiunilor de
nco&oiere. =i%iditiie de nco&oiere i torsional
aleelementelor de structur pot fi mrite printr!o ner&urare
corespun#toare. Fi%. .>5
pre#int tipurile de ner&urare cele mai frec&ent folosite
la elementele de tipmontant.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
60/63
Fi%. .>. Structuri de maini de %urit i de fre#at ori#ontale
cu ner&uri ) !montant & ! sanie ' . plac de capt > !
%hida,e pentru ppua arborelui principal.
@n ca#urile ( i D este reali#at o ner&urare
lon%itudinal.Montanii
pre#entai n ca#urile / p2n la Y se asocia# tra&erselor.
=i%iditatea torsional ide nco&oiere relati& a diferitelor
ner&urri ale montanilor pre#entat n fi%. .>este calculat
utili#2nd metoda elementelor finite )&. O8*.
Bervurile longitudinalembuntesc r%iditatea de nco&oiere a
elementelor princreterea momentului de inerie a'ial. Ner&urile
&erticale paralele cu pereiie'teriori nu conduc la o mbuntire
notabil a ri%iditii torsioanle. 8 se pre#int a construcie turnat a
montantului mobil al unei
maini de fre#at. Ner&urarea trans&ersal i ner&urile
dia%onal!lon%itudinaleconfer a ri%iditate torsional i de
nco&oiere suficient pentru montant. He%turaner&urilor
dia%onale i lon%itudinale cu peretele frontal n &ecintatea
%hida,elorconduce la o distribuire e%al sarcinii de pe %hida,e
asupra ntre%ului montant i
pre&ine deformaiile locale e'cesi&e n punctele de
aplicaie a forelor.
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
61/63
Fi%. .>8. Montani cu ner&urare dia%onal i
tra&erse.
.7.> Calcule i optimizare. +alculation and
optimi#ation.Atili#area calculatoarelor este e'trem de util pentru
reali#area unor predicii
efecti&e asupra caracteristicilor unei maini!unelte n fa#ele
de proiectare i de
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
62/63
reali#are. 3entru acest tip de aplicaie pe calculator$ este
necesar un pachetsoftPare de nalt performan. Softul utili#at pentru
calculul caracteristicilormecanice ale componentelor de structur$
cum ar fi anali#a static$ dinamic$termic i a tensiunilor$ const n
pro%rame care se ba#ea# pe metoda elementelor
finite )M/F* )&. O8*. Deformaiile statice i dinamice i-sau
cedarea sau ri%iditatea$frec&enele naturale i distribuia de
temperatur pot fi calculate pentru surse decldur i deformaii
termoelastice cunoscute. =eali#area unei anali#e structuralecu M/F
implic fa#a de achi#iie de date )preprocesare*$ calculul i
evaluarearezultatelor )postprocesare*. Strate%iile de optimi#are
ba#ate pe M/F de&in din cen ce mai utili#ate n anali#a
structural. (stfel de pro%rame pentru sisteme ser&escla
optimi#area %reutii i ri%iditii structurilor mecanice i la
minimi#areatensiunilor ma'ime la mar%inile curbei de profil a
structurii. /le sunt capabile demodificare automat a parametrilor
%eometrici ai elementului$ cum ar fi %rosimea
pereilor n limite specifice$ astfel nc2t inta optimi#at
)optimul* s fie atins.
1 anali# M/F complet trebuie reali#at la fiecare pas de iterare.
Ana dintreintele de ba# la maini!unelte este de minimi#are a
deformaiilor ce se produc n
punctul de achiere n timpul prelucrrii. (ceasta nseamn
componente destructur optimi#ate ale mainilor!unelte n raport cu
ri%iditatea ma'im pentru o%reutate total dat.
#$emplu. @n fi%. .>9 se pre#int montantul mobil al unei maini
de fre#at i%urit. Scopul acestei optimi#ri a fost de a minimi#a
deformaiile n punctulstructural 3$ n &ecintatea %hida,ului din
dreapta. Sarcinile au afectat montantul n
funcie de forele din achiere$ cau#2nd o nco&oiere uoar i o
rsucire limit amontantului.
+a parametri de optimi#are s!au considerat %rosimile pereilor
e'teriori i alecelor ner&urai. Deoarece montanii sunt proiectai
ca structuri sudate$ parametriide optimi#are pot s fie cansiderai
ca fiind opt &alori discrete ale %rosimii
peretelui ntre 8 i >0 mm consider2nd un numr de restricii.
Distribuia %rosimiiperetelui este pre#entat n fi%..>9$c$ nainte
i dup calculele de optimi#are$ cu unconsum de material )%reutate*
sub forma unei dia%rame!bar. /fectul redistribuirii&olumului de
material asupra deformrii %hida,elor de pe montant este pre#entat
n
fi%. .>5.(colo unde a fost utili#at un al%oritm dublu de
optimi#are )Ani&ersitatea din
H_ttich$ Fleur#$ Oraibant* s!au reali#at reduceri ale
deformailor de p2n la comparati& cu structura ori%inal.
@n ca#ul mainilor de prelucrat prin deformare$ cum ar fi
presele$ undeforele din elemente sunt &itale$ e'ist2nd un %rad
de ri%iditate suflcient$ sarcinilelocale n e'ces$ ce tind s se
produc ca re#ultat al oboselii n imbinrile seciunii
-
5/26/2018 Sisteme de Fabricatie mecanica fina
63/63
trans&ersale discontinue )ale#a,e*$ trebuie remarcate n mod
deosebit. (cestea potconduce la distru%erea intre%ii maini intr!un
numr substantial de ca#uri.
)i&. 1.?9.Minimi#area deformaiilor la montanii de
maini!unelte datorat&ariaiei %rosimii pereilor pentru o
%reutate total constant$ optimi#are
deformaie minim n punctul structural 3. =estricii aceeai
%reutate$ utili#area%rosimilor de table de 8$ 0$ 4$ 5$ 40$ 45$ 70 i
>0 mm. a ! Dia%ramschematic$! ! structurii deformate c !
parametrii de optimi#are ?l la ? % !deformaia %hida,elor )n
spaiu*.