Cum se alege o maşină-unealtă (serie nouă)(V)

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Cum se alege o maşină-unealtă (serie nouă)(V)

Strădaniile producătorului trebuie să fie (cel puțin) la nivelul cerințelor beneficiarului. Dacă prețul de cost și termenul de livrare (calitatea se subînțelege) sunt parametri cvasipermanenți, (uneori) discriminatorii în mediul concurențional al pieței, flexibilitatea furnizorului în satisfacerea beneficiarului începe să devină unul din parametrii principali de decelare. Treptat, această flexibilitate va conduce la personalizarea produselor (inclusiv a bunurilor de larg consum). Tehnologia trebuie să rezolve problemele implicate.

 1.6 Acţionarea platourilor de strung carusel, a meselor rotative şi rotative – basculante

Odată cu dezvoltarea unor tehnologii (în cazul de față este vorba despre magneții permanenți, realizați din aliaje „exotice”, incluzând diverse ele­mente din categoria „pământurilor rare”), caracteristicile tehnice ale motoarelor utilizate în tehno­logia arbore motorizat (direct drive) devin tot mai atractive: puteri, momente capabile și turații tot mai mari, gabarite mai mici, randamente mai bune etc. Până în prezent, utilizarea acestora s-a extins și la platouri de strung carusel, la mese rotative, la mese rotative – basculante. Ele sunt realizate (de la concepție la comercializare) fie în firme specializate (care oferă o gamă variată de produse de acest gen –[36]), fie constructorii de mașini-unelte își dez­voltă astfel de echipamente, în strânsă cooperare cu firme specializate în fabricarea de motoare (de exemplu SIEMENS, FANUC etc) și de sisteme de comandă a acestora, sau prin eforturi și cunoștințe proprii [37].

Extinderea tehnologiei la mașini-unelte este, deocamdată, limitată de momentele capabile și de turațiile pe care le pot realiza. În figura 23.a [17] este prezentată o secțiune a unui platou cu arbore motorizat. Acestea sunt livrabile (deocamdată) cu:

  • diametre până la 1800 mm;
  • un moment maxim de 7200 Nm;
  • o turație maximă de 100 rot/min;
  • un moment de blocare de 25000 Nm;
  • o sarcină maximă pe platou de 4000 kg.

 Aceste platouri au următoarele avantaje [36]:

  • fiind o acționare directă, fără roți dințate, nu există uzură;
  • datorită momentului mare sunt posibile accelerări/decelerări mari;
  • platoul (masa) este foarte rigid, datorită sistemului de lăgăruire cu rulmenți radial-axiali preîncărcați (nu există joc în lagăr, indiferent de condițiile de funcționare – v. și mai jos cap.2);
  • posibilitatea poziționării la intervale foarte mici de timp;
  • funcționare lină, silențioasă, la „turații ridicate”, în mod continuu;
  • prezintă stabilitate termică (deformații termice mici), prin utilizarea răcirii statorului cu lichid termostatat;
  • este posibilă (ca opțiune) blocarea hidraulică, fără introducerea de deformații în sistem.

În figura 23.b,c [45] este prezentat un nou principiu de arbore motorizat – SDD (Segment Direct Drive = arbore motorizat cu segmenți/seg­mentat). Practic, sistemul se bazează pe tehnologia motoarelor liniare. Se pot evidenția o serie de avantaje:

  • se poate controla rigiditatea axială;
  • precizia de poziționare este foarte mare: ±1”;
  • accelerație ridicată: rotirea de la 0 la 80 rot/ min, cu sarcină de 40 t pe masă, se realizează în 6s;
  • se poate obține un domeniu larg de turații, momente și capacități de încărcare;
  • se elimină forțele de antrenare radială, iar pivotul este lăgăruit hidrostatic, asigurându-se o mare precizie de rotire;
  • nivelul de zgomot este mult diminuat;
  • nu există uzură a elementelor de acționare, întreținerea este redusă și este posibilă funcționarea chiar la deteriorarea unui segment;
  • există un control foarte bun al temperaturii, care este simetrizată, ceea ce conduce la evitarea deformațiilor termice.

La dimensiuni ØDR/ØdM/L (figura 24) [36] de 715/456/400 mm se obțin:

  • un moment nominal/maxim de 7400/13600 Nm;
  • o putere nominală/maximă de 14/22 kW;
  • o turație nominală/maximă de 14/22 rot/min.

FIGURA 24

În funcție de destinația acestor platouri – strunjire, rectificare, sisteme flexibile de fabricație /celule flexibile, de exemplu – pot fi echipate cu sis­teme automate de strângere/eliberare a paletelor – figura 25.a,b [36].

În figura 26 [33] se evidențiază diferențele majore dintre sistemele de acționare cu arbore motorizat și cu reductor melcat. Avantajele primului sistem sunt:

  • eliminarea elementelor mecanice complicate, de tip reductor melcat;
  • momentul este transmis direct, deoarece motorul este parte compo­nentă a mesei rotative (platoului);
  • eliminarea elementelor transmisiilor mecanice mărește randamentul, reducând consumul de energie.

 

 

 

Se oferă o paletă largă de forme, dimensiuni, caracteristici tehnice. Dacă se are în vedere realizarea unei mașini-unelte noi, achiziționarea unei mașini noi sau modernizarea unei mașini vechi este necesară consultarea cataloagelor, dar și a potențialului furnizor, pentru a fi în posesia informațiilor privind posibilitățile echipamentului auxiliar, dar să se știe condițiile în care acestea pot fi realizate.

De peste 10 ani s-a extins utilizarea pe cen­trele de prelucrare a meselor rotative basculante, de diverse tipuri. Unul din principiile de acțio-nare este prezentat în figura 27 [31]:

  • platoul (masa rotativă) este de tip arbore motorizat și are funcții specifice operațiilor de freza­re, rectificare, putând funcționa continuu sau prin poziționare. Se pot livra astfel de sisteme cu turații de 500–1200 rot/min, cu putere de 35–37 kW, cu momente maxime de 5400–10000 Nm [36];
  • masa basculantă este acționată la unul din capete și lăgăruită la celălalt capăt (ca în figura 26) sau este acționată la ambele capete, tot cu sistem arbore motorizat. Dacă acționarea este la ambele capete, cele două motoare sunt coman­date după sistemul master-slave pentru realiza­rea sincronizării. Unghiurile de basculare pot varia (simetric sau asimetric) între 95o și 115o.

Figura 27

O altă variantă de masă rotativă basculantă este cea prezentată în figura 28 [36], la care platoul, în consolă, are o rotire continuă, iar masa basculantă este acționată și lăgăruită doar la unul din capete.

Cerințele legate de flexibilitatea și de produc­tivitatea mașinilor-unelte pe care se utilizează (tot mai frecvent) aceste mese au condus la adoptarea unor soluții foarte interesante, prezentate mai jos:

1. o masă cu „două feţe” (figura 29 [31]):

a. o suprafață plană, pe care se pot prelucra piese care nu au suprafețe amplasate la unghiuri diferite de 0o, 90o;

b. pe cealaltă față este un platou rotativ cu arbore motorizat, pe care se pot prelucra piese prin strunjire sau se pot efectua alte operații la unghiuri diferite (unghiul de basculare este de ±95o);

2. la prelucrarea prin strunjire, frezare, găurire etc. a unor piese de dimensiuni diferite (de exemplu 2xØ600x500mm), putând fi prelucrate simultan de la 1-4 piese (figura 30 a,b[38]), existând şi următoarele posibilităţi:

a. unul din tipurile de palete are o față plană, nerotativă;

b. se poate opta pentru palete cu 1,2 sau 4 mese rotative, care au aceeași turație;

c. paletele sunt fixate pe o masă basculantă, care are două tipuri de mișcări:

  • o mișcare de basculare de la -40o la +200o (axă comandată numeric);
  • o mișcare de rotire la 180o, pentru aducerea în zona de prelucrare a unui nou set de piese de prelucrat, în timp ce piesele prelucrate sunt demon­tate de pe mașină și, după curățarea platourilor, se montează alte semifabricate

Mașina-unealtă are 1 sau 2 capete de lucru comandate 3D. Dacă paleta are 4 platouri, prelu­crarea se face prin deplasarea montantului în două poziții. Dacă se optează pentru varianta cu un cap de lucru, fiecare piesă poate fi diferită față de cele­lalte. Dacă mașina are două capete de lucru, piesele pot fi identice două câte două.

3. o soluție mai complexă este prezentată în figura 31 [34]), la care:

a. sunt două seturi de palete cu platouri rotative (arbori motorizați): 2, 3 sau 4;

b. masa basculantă are două mișcări:

  • una de basculare la 180o, pentru aducerea semifabricatelor în zona de prelucrare și de aducere în postul de încărcare/descărcare a paletelor cu piese deja prelucrate, pentru demontarea acestora și fixarea celor de prelucrat;
  • una de oscilare în ambele sensuri.

In cazul acestor mașini axele Z (deplasarea pe verticală) sunt indepen­dente, de unde rezultă că unele operații pot fi diferite la cele 3 sau 4 piese fixate pe platourile rotitoare.

NOTE 6: Toate axele, mișcările sunt acționate cu arbori motorizați.

7: Este de remarcat faptul că pe coperta catalogului ș34ț scrie Intelligent use of technology = Folosirea inteligentă a tehnologiei (care poate fi înțeleasă a „posibilităților” !).

 1.7 Diagrame turaţie – putere/moment

La alegerea unei mașini-unelte, cunoscând pro­gramul de fabricație în care va fi inclusă aceasta, trebuie ținut cont și de diagramele turație – putere/ moment. Trebuie comparați parametrii regimurilor de așchiere (putere și moment necesare, durata operațiilor) cu posibilitățile mașinii-unelte (indife­rent de tipul de acționare, de modul de acționare a sculei și/sau piesei). Trebuie avute în vedere și alte elemente, ca de exemplu:

  • frecvența pornirilor – opririlor motorului de acționare;
  • ponderea încărcării (solicitării) motorului față de parametrii nominali;
  • durata funcționării la sarcina respectivă;
  • perioada de staționare etc.

În anexele tehnice, în cataloagele mașinilor-unelte se specifică de către producător turația maximă a arborelui principal, dar, la subsolul aces­tora, cu caractere mult mai mici, se indică durata maximă de utilizare a mașinii-unelte la acea turație.

Citirea și înțelegerea tuturor informațiilor oferite de către producătorul mașinii-unelte sunt necesare, obligatorii, iar, uneori, trebuie solici­tate producătorului precizări, date suplimentare. Cunoștințele multiple, detaliate privind mașina-unealtă oferă siguranță utilizatorului și satisfacții pentru ambii parteneri: utilizator și producător. Acestea pot fi baze pentru menținerea și dezvoltarea colaborărilor benefice ambilor.

În unele diagrame (figura 32 [27]) se prezintă modul de variație a puterii și momentului disponi­bile în funcție de:

  • turația arborelui antrenat;
  • ponderea de încărcare a motorului;
  • durata de aplicare a sarcinii (încărcării).

În alte diagrame (figura 33 [40]) se prezintă posibilitățile de încărcare a motorului, în funcție de durata de funcționare.

Din datele respective rezultă regimurile de funcționare, codificate S1 – S8 (conform International Electrotechnical Commission – Duty Cycles of operating electrical motors). Disponibilitatea, posibilitățile mașinii-unelte trebuie să fie puse la dispoziția beneficiarului de către producătorul mașinii (uneori, trebuie să existe o solicitare explicită a primului). De încadrarea solicitărilor motoarelor în limitele admise de acestea depind:

  • durabilitatea funcționării motoarelor;
  • solicitarea și deformarea structurii și a ansamblurilor/componentelor mașinii, inclusiv a arborelui acesteia;
  • productivitatea mașinii și profitul beneficiarului etc.

FIGURA 32

În anexele tehnice, în cataloagele mașinilor-unelte se specifică de către producător turația maximă a arborelui principal, dar, la subsolul aces­tora, cu caractere mult mai mici, se indică durata maximă de utilizare a mașinii-unelte la acea turație.

Citirea și înțelegerea tuturor informațiilor oferite de către producătorul mașinii-unelte sunt necesare, obligatorii, iar, uneori, trebuie solicitate producătorului precizări, date suplimentare. Cunoștințele multiple, detaliate privind mașina-unealtă oferă siguranță utilizatorului și satisfacții pentru ambii parteneri: utilizator și producător. Acestea pot fi baze pentru menținerea și dezvoltarea colaborărilor benefice ambilor.

În unele diagrame (figura 32 [27]) se prezintă modul de variație a puterii și momentului disponi­bile în funcție de:

  • turația arborelui antrenat;
  • ponderea de încărcare a motorului;
  • durata de aplicare a sarcinii (încărcării).

În alte diagrame (figura 33 [40]) se prezintă posibilitățile de încărcare a motorului, în funcție de durata de funcționare.

FIGURA 33

FIGURA 34

Forma acestor diagrame pe întregul domeniu de turații variază foarte mult, în special dacă acționarea implică și prezența unor elemente mecanice. Trecerea de la o treaptă mecanică la alta induce un „salt” în diagramele de moment și de putere, pe când la utilizarea sistemului de acționare cu arbore motorizat există o singură turație (în principiu) până la care puterea variază, iar momentul este constant și de la care puterea devine constantă, iar momentul variază (figura 34 [5]) – pentru arbore motorizat portsculă și figura 35 [36] – pentru mese rotative/platouri cu arbore motorizat).

În cazul arborilor motorizați forma diagramei depinde de mai mulți factori [36]:

  • valoarea momentului nominal este considerată la anumite temperaturi ale lichidului de răcire (de obicei 20oC) și ale bobinelor statoru­lui (de obicei 100oC), cu condiția ca turația motorului să fie de min. 2Hz (120 rot/min);
  • puterea nominală se consideră la aceeași temperatură a bobinelor și la momentul nominal;
  • la o tensiune de alimentare nominală de 400 V, turația maximă se obține la o tensiune de alimentare de 550 V, dar este disponibil un moment mai mic;
  • constanța momentului depinde de caracteristicile constructive, magnetice ale sistemului și de înfășurările statorului;
  • la turații mai mici decât cele specificate mai sus încălzirea diferitelor faze variază mult, existând pericolul supraîncălzirii. Consumul de putere nu trebuie să depășească puterile specificate în diagrame. De aseme­nea, nu trebuie depășite valorile maxime ale momentului, pentru că, altfel, se poate produce o demagnetizare a magneților permanenți.

FIGURA 35

Fiecare tip de motor, cu dimensiuni proprii, în funcție de destinație, are curbele moment/putere –turație caracteristice.

NOTA 8: În practică, în recepția finală (la beneficiar) a mașinilor-unelte este inclusă și o verificare a comportării acestora în așchiere. Regimul de așchiere se alege astfel încât să se ajungă la o încărcare a motorului de acționare principal (fie că este vorba de antrenarea piesei, fie a sculei) la o  putere egală, cel puțin, cu puterea nominală. Detaliile se convin între părți, sau există, deja, standarde de recepție care descriu procedura


BIBLIOGRAFIE

1-             BECKER, Sylke- Press release: EMO Hannover 2013 will showcase „Intelligence in Production”;

2-             SCHÄFER, Marlies- VDMA: „Producing more intelligently” boosts the competitivenes of German industry;

3-             *** DSEI: Setting a new benchmark; PRODUCTION ENGINEERING SOLUTIONS, August 2013;

4-             *** German quality at the right price; PRODUCTION ENGINEERING SOLUTIONS, August 2013;

5-             *** CyteC SYSTEMS: CyMill; flyer 38.2011;

6-             *** GROB motor spindle; GROB International Trade Fair Edition; EMO 2013 Production highlights;

7-             *** Vertikal – Drehzentren; One stop solution for metal cutting; HURON; cat. 2013-09:

8-             *** MAZAK: HCN –Horizontal center VEXUS; cat. 99J324705 E0

9-             *** MAZAK: MAZATECH FH-680 Horizontal machining center; cat. FH680 99J306696E1;

10-          *** MAZAK: Touch the future;

11-          *** MAZAK: Horizontal center NEXUS II series; cat. 99J325506E3;

12-          *** MAZAK: QUICK TURN 6G; cat. 99J114996E2;

13-          *** MAZAK: QUICK TURN 6T; cat. 99J115296E2;

14-          *** MAZAK: QUICK TURN 10; cat. 99J109595E2;

15-          *** MAZAK: INTEGREX 30&35; cat. 99J108194E1;

16-          *** YCM: TOTAL SOLUTION; cat. 062012 NE03-2000;

17-          *** EDEL : ROTA MILL-High Performance mit 6 Achsen, Ausgabe 09/2013;

18-          *** EDEL : 5 Axis Performance MULTI MILL; Edition 03/2013;

19-          *** FAHRION PRÄZISION – Press release EMO 2013;

20-          *** SKF: SKF Life Cycle Management: Expert support-for the lifespan of a machine; Press information;

21-          *** SKF: Maintenance and optimization: SKF spindle service ensures more efficient machine tools; Press release;

22-          *** SKF: Energy Efficient Microdosage Lubrication system for High-Speed Spindles; Press release;

23-          *** SKF: SKF ECONOMOS presents intelligent sealing solutions for longer machine up-time at EMO; Press Release;

24-          *** SIGMA: FLEXI-Simultaneous 5-axes vertical machining centres; cat. MOD.04-E;

25-          *** DMG MORI SEIKI : NLX 1500/NLX 2000; cat. NLX 1520-EA05-1ABD;

26-          *** DMG MORI SEIKI : NL Series; cat. NL-EG10-1ABD;

27-          *** DMG MORI SEIKI : NHM Series, cat. NHM-ED01-1ABD;

28-          *** ZF: Presseinformation: Higher Performance: ZF Develops new Duoplan Hollow Shaft Drives for Machine Tools;

29-          *** ZF: Presseinformation: High Speed or High Torque? Both!

30-          ALBERELLI, Laura: La potenza nascosta delle macchine; In Motion; 1, settembre-ottobre 2013;

31-          GORNIC, Corneliu: Târgul de maşini unelte Hannover 2005; Raport Tehnic (document intern, nepublicat).

32-          GORNIC, Corneliu – Parameters constancy-much more important than their values; Proceedings in Manufacturing Systems, vol. 9, Issue 1,2014; Romanian Academy;

33-          HURON: One Stop Solution for metal cutting; cat. 01k-3;2013-09;

34-          *** VIGEL: PLATFORM 5 – 5 Axes Multispindle Horizontal Machining Centers; TW.TR.QD 500/SP;

35-          *** DMG MORI SEIKI: DMU/DMC monoBLOCK® series;

36-          *** CyteC Systems: CyTurn (04/2008);

37-          *** DMG MORI SEIKI: NMV 5000 DCG/NMV 8000 DCG; cat. NMV-ECO 1ABV;

38-          *** Chiron: 24 series (09/13);

39-          *** ITRI (Industrial Technology Research Institute): Fation Design;04-22338796;

40-          *** MAZAK-Vertical center SMART 430A (07/2000); cat. S99J252710EO;

41-          *** MAZAK-High-Precision, High-Efficiency Integrated Mill Turn Center NT 6600 DCG; cat. NT6600-ECO 5 ABV;

42-          *** DMG MORI SEIKI: SPRINT 50/60 Next Generation; cat. PRO.05 992-071 UK;

43-          *** press.danobatgroup.com/vertical-lathes-hydrostatic technology/

44-          *** www.hilgert.ch

45-          *** www.elha.de

46-          *** www.zollern.de

47-          *** youtube.com

48-          *** SKF-Super-precision angular contact ball bearings: High capacity 719...D(SEB) and 70...D(Ex) series;

49-          *** HYDROQUIL – Arbore de alezare cu sustentaţie hidrostatică FPT;

50-          *** LBH-LAZATTI hydrostatic; www.lazatti.eu/index.php/products/floor-type;

51-          *** HYPROSTATIC – Hydrostatic Spindles;

52-          *** CyMill; G30 UNIVERSAL;flyer g30-45-2010;

53-          *** CyMill: M21 GABEL/FORK; flyer m21-2010;

54-          *** DMG MORISEIKI: MAX3000; cat. EAO3-1ABD;

55-          *** DMG MORISEIKI: NT6600 DCG; cat. ECO5 ABV;

56-          *** STAUFF: Reliability that pays for itself; Press Release; June,6,2013;

57-          *** STAUFF: Early identificationof contamination; Press Release; August,19,2013;

58-          *** LOSMA: Losma takes part at EMO Hannover;

59-          GORNIC, Corneliu: Bearing area – what it means and how to handle it; Proceedings in Manufacturing Systems; vol.6, issue 1, 2011, Editura Academiei Române, pp.53-59;

60-          *** MAZAK: INTEGREX  eII series; cat. T99J154705EO;

61-          *** MAZAK: NEXUS II series; cat.T99J325506E3;

62-          *** DMG MORI SEIKI: NVX 5000 II series; cat. EBO4-1ABD;

63-          *** DMG MORI SEIKI: NLX 2500; cat. EB14ABV;

64-          *** ETP Transmission AB: ETP HYDRO-GRIP Hydraulic high precision toolholders;

65-          *** FAHRION Vertriebs GmbH; The collet chuck- on all-rounder for milling applications; Press Release EMO 2013;

66-          *** CyTec Zilindertechnik GmbH:Spantechnik; Ausgabe 9/2007;

67-          *** www.Vortec.com: Cold air guns;

68-          *** www.exair.com : Cold gun aircoolant systems;

69-          *** www.nex-flow.com/tool-cooling.htm;

70-     *** TIMKEN: Where you turn (e-catalogue).


 Corneliu Gornic este Preşedinte PROFEX, Centru de Dezvoltare Tehnologică



Corneliu Gornic

Inginer, specialitatea Maşini-Unelte şi Scule, promoţia 1968

Activitate:

  • cercetare maşini-unelte din 1968 până în 1992, de la simplu inginer la cercetător ştiinţific principal gr. I şi director ştiinţific, în cadrul Institutului de Cercetări şi Proiectări Maşini-Unelte (ICPMUA, ICSIT-TITAN, acum SIMTEX);
  • marketing, AQ, CTC, proiectare (fostul ARMUS);
  • dezvoltare, tehnologii de montaj şi reglaj, încercări şi diagnoză, tehnologii de prelucrare (PROFEX CONSULT).

Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord