Maşini-unelte şi sisteme (II). Realizări

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Maşini-unelte şi sisteme (II). Realizări

Prin misiunile reale ale producătorilor de mașini-unelte și tehnologiile oferite utilizatorilor, trebuie rezolvate probleme cum sunt:

  • deformațiile termice și variația pozițiilor axelor arborilor principali, ca rezultat al variațiilor temperaturilor care influențează precizia de prelucrare;
  • evitarea coliziunii sau a interferenței ansamblurilor mobile între ele sau cu sculele;
  • vibrațiile, trepidațiile ce apar în timpul procesului de așchiere, care afectează eficiența procesului[ 1], rugozitatea suprafeței prelucrate și durabilitatea sculelor;
  • existența unei amprente minime la sol (suprafața ocupată de mașina-unealtă în spațiul de producție) poate constitui un criteriu de selecție din partea utilizatorului [10].

Unele firme declară în mod explicit faptul că aceste cerințe se realizează nu doar „dacă putem”, ci și prin acumularea de cunoștințe, prin cercetări fundamentale într-o serie de domenii de bază și prin abilitatea dezvoltării de soluții. Astfel se anticipează tendințele tehnologice. Se au în vedere dezvoltarea de noi concepte privind diminuarea timpilor de schimbare a sculei, economisirea spațiului necesar mașinii-unelte [10], fabricarea în condiții economice a pieselor.

Conceptul mașinilor permite efectuarea unei game largi de operații, asigurând operarea ergonomică facilă a mașinii, evacuarea ușoară și rapidă a așchiilor, oferirea, în general, a unor soluții personalizate. Mașinile realizate permit interconectarea în amonte sau în aval față de procesul tehnologic, pentru a satisface cerințe specific ale utilizatorului. Rearanjarea mașinilor în funcție de necesități momentane reprezintă o altă caracteristică necesară pe piață. Cercetările pe baza cărora se realizează îmbunătățirile permanente (inclusiv studiile complexe de marketing) oferă utilizatorului posibilitatea prelucrării unor materiale noi (unele cotate ca „exotice”), care prezintă pentru mașinile-unelte obișnuite dificultăți majore în așchiere. Prelucrarea complete pe 5 fețe, într-o singură prindere, devine o caracteristică tot mai des întâlnită. Amplasarea în linie, în funcție de procesul tehnologic, a mașinilor-unelte, utilizarea unui singur arbore principal sau a mai multora (cu axă verticală sau orizontală) oferă soluții multor procese de prelucrare (figura 1) [9]. Este posibilă și suplimentarea axelor comandate cu încă două axe – de rotație și de basculare.

O altă realizare constă dintr-un modul de prelucrare cu câte trei axe independente și cu arbore principal orizontal, care permite prelucrarea multiplă, simultană a aceleiași piese (fixate pe o masă rotativă), într-o singură prindere. Structura conceptuală (tipuri de ansambluri, posibilități de deplasare, posibilități de prelucrare în funcție de solicitări/necesități) permite ca, la  anumite centre de prelucrare, să fie posibilă prelucrarea atât din bară, cât și a pieselor individuale din două prinderi, folosind un al doilea arbore principal-subspindle (cu „preluarea” piesei în mișcare de rotație sincronă a celor doi arbori), ceea ce permite prelucrarea completă a ambelor capete ale piesei. Operațiile sunt „ajutate” și de utilizarea a cel puțin două capete- revolver cu scule acționate, cu prevederea unei axe de coordonate suplimentare (axa Y la mașini de tip strung). Unele din aceste centre de prelucrare permit efectuarea, practic, a aproape tuturor tipurilor de prelucrări prin așchiere (de la degroșare la finisare) [1, 5, 7, 8, 9].

 

  • Figura 1

Prelucrarea unor piese de dimensiuni mari, cu greutăți mari, cu suprafețe complexe (de exemplu, componente aerospațiale sau pentru medicină, găuri adânci cu axe înclinate) se realizează cu mașini cu multe axe comandate (de exemplu, 9 axe) [11, 22].

NOTĂ: Aceasta este singura mențiune a unei realizări românești prezentate în materialele de la EMO Hannovra 2017!

O mașină interesantă din mai multe puncta de vedere este cea din [43], și anume:

  • este o mașină cu amprenta la sol de 1290x805 mm, cântărind doar 700 kg;
  • are structură de mașină de frezare de tip gantry (montant mobil), întreaga structură fiind realizată din beton cu polimeri, iar masa fixă este din aluminiu;
  • arborele principal de înaltă frecvență (arbore motorizat) asigură turații până la 40.000 rot./min. și are o putere de 2 kW;
  • șuruburile cu bile sunt cu acționare direct pe toate axele: X ; Y; Z (520x420x220 mm);
  • are o magazie de scule cu 24 de locașuri și poate funcționa la o temperatură a mediului de 18-30 0C.

Mașina poate executa operații de frezare a buzunarelor, teșire, frezarea filetelor și realizarea unor suprafețe 3D. Se pot prelucra materiale compozite, materiale plastice, metale, lemn, materiale abrazive. Se pot realiza suprafețe curbe cu aspect de sticlă (lucioase) din materiale acrilice, fără necesitatea unor prelucrări ulterioare. Se pot prelucra piese din bloc, după care se pot executa operații foarte fine, cum ar fi gravarea, inclusiv pe suprafețe curbe (de exemplu, carcase de ceasuri de mână). Alte detalii vor fi oferite în capitolele următoare (scule, echipament de comandă etc), care sunt realizate de aceeași companie.  Înlocuirea unor prelucrări prin așchiere cu prelucrări - controlate ca forță - prin deformare plastică reprezintă un nou tip de prelucrare, cu posibilități de realizare a unei game destul de largi de piese (arbori canelați, inclusiv cu alezaje, arbori dințați, diferite alte profile), utilizând o gamă variată de scule specifice. Se pot prelucra materiale cu caracteristici de deformare diferite, la precizii de execuție ridicate, utilizând forțe de deformare relativ mici și asigurând uzuri mici ale sculelor (figura 2) [23].

Solicitări mereu crescânde privind precizia, livrări în loturi mici și necesitatea prelucrării unor materiale de înaltă rezistență au condus la modificarea tehnologiilor de roluire a filetelor și a profilelor. Până de curând se foloseau mașini care asigurau presiunea pe o singură parte, iar acum se folosesc mașini de presare pe două sau 3 părți, cu comandă CNC, cu acționare hidrau­lică sau electromecanică [42]. Ghidarea săniilor portrole se realizează cu ghidaje de rostogolire sau hidrostatice. Fiecare din săniile portrole reprezintă o axă CNC. Se ating forțe de defor­mare (la rece) de până la 300 tf (30.000 kN). Se pot realiza filete standard (până la M300, cu pas până la 2,5 mm și lungimi ale zonei filetate de până la 120 mm). Se ating producții de circa 14.000 buc./oră [42]. Mașini de același tip se pot folosi și la realizarea unor arbori canelați (cane­luri în evolventă) sau a altor profile (inclusiv pe unele piese cave, controlând forțele de presare prin CNC). Se asigură și:

  • monitorizarea procesului;
  • managementul datelor procesului;
  • dispozitive auxiliare;
  • sistem de asigurare a calității;
  • alimentarea/evacuarea automată a pieselor [39].

Un tip de produse mai speciale sunt oferite de [38], și anume șuruburi realizate prin frezare în vârtej. Beneficiarii acestora sunt mai multe ramuri: automotivele, industria de petrol și gaze, industria componentelor hidraulice (valve și racorduri), șuruburi cu bile, șuruburi melcate, șuruburi pentru mașini de injectat mase plastice (cu profil și pas foarte precise), șuruburi autofi­letante (pentru lemn, materiale plastice) etc. Se pot realiza cu această tehnologie filete exterioare sau interioare (cu sau fără utilizarea unui lichid de răcire), cu diferite profiluri. Compania livrea­ză mașini (inclusiv pentru mortezarea canalelor de pană, în variante NC, CNC sau hidraulice), dar și sculele corespunzătoare și software-ul necesar. Ţinând cont de domeniile de utilizare, este nevoie, uneori, de realizarea unei rugozi­tăți foarte bune. În acest scop, compania poate furniza mașini de lustruire, care, prin calitatea suprafeței, asigură caracteristicile solicitate pen­tru etanșare și de asamblare. Calitatea (rugozita­tea) deosebită a suprafețelor șuruburilor utilizate în tehnica medicală (ortopedie, stomatologie) se realizează prin lustruirea cu acest tip de mașini.

  • Figura 2

Compania mai poate livra și mașini/centre de prelucrare de frezare, pe care se pot prelucra și discuri cu palete (de tip blisk, disc și palete din­tr-o singură bucată). Se pot livra și mașini pentru realizarea tubulaturii pentru automobile, pentru diverse rezervoare.

Cunoscută în întreaga lume pentru liniile automate utilizate în industria auto, [39] pro­duce și mașini agregat, centre de prelucrare, module pentru necesitățile unei producții flexi­bile. Firma a încorporat și alte firme specializate în asamblarea șasiului automobilelor, asamblarea componentelor din tablă, în automatizare și manipulare. Pentru prima oară în lume, com­pania a livrat un centru de prelucrare cu șase arbori principali (opțional 1/2/4 arbori princi­pali). Opțiunile sunt extinse prin posibilitatea echipării și cu arbori ficși, permițând operații de înaltă precizie (alezare fină, roluire, honuire). Se combină, astfel, flexibilitatea cu o productivitate deosebită (similară mașinilor-agregat). Se asigură timpi de schimbare a sculei foarte scurți și un sistem de schimbare a piesei, în paralel cu schim­barea sculei. Mașina este deja concepută pentru utilizarea în mediul digitalizat. Cu centrul de prelucrare de ultraprecizie se oferă o repetabili­tate de ± 0,4 μm și o incertitudine a poziției de ± 0,5 μm, grație ghidajelor cu sustentație aeros­tatică lepuite pe o masă de granit. Prin frezare se poate asigura pe această mașină o rugozitate de tip oglindă (Ra= 2,5 nm). Ghidajele acestea asigură o dinamică și o rigiditate deosebite, per­mițând prelucrarea unor piese de înaltă precizie și cu productivitate mare.

Foarte cunoscută în lumea industriei constructoare de mașini ca pro­ducător de echipamente de comandă numerică și roboți industriali, firma FANUC a lansat și mașini-unelte [40]. Centrul de prelucrare vertical ROBODRILL α-DiB5 oferă posibilități de utilizare în două domenii:

  • prelucrări în regimuri grele, cu mare viteză, pentru prelucrarea matrițelor, a sculelor, grație unei rigidități mari a ansamblului mesei, asi­gurând atât precizia prelucrării, cât și o durabilitate mai mare a sculelor;
  • găurire, alezare și filetare de mare viteză în domeniul tehnicii medicale, în industria ceasurilor, a componentelor electronice. Se utili­zează arbori de înaltă turație (24.000 rot./min.), fin echilibrați, iar sculele (de diametre mici) se curăță imediat după utilizare și înainte de reampla­sarea în magazia de scule.

Performanțele sale includ:

  • timpi de schimbare a sculelelor de 1,3÷1,5 s de la așchie-la-așchie;
  • prelucrare simultană pe 5 axe, cu piesa amplasată pe o masă cu două axe de rotație, utilizând sisteme de programare ușoară și rapidă;
  • este permis accesul ușor al roboților, ceea ce face ușoară atașarea acestora.

Corneliu Gornic este Președinte 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