
Aboneaza-te la T&T
1. PATRAN - Soluţia completă de pre şi post-procesare în analiza cu elemente finite
2. GreenBau Tehnologie la TIB 2012
3. GreenBau Tehnologie continuă să se implice activ în instruirea studenţilor
Intelligence in Production” (Inteligenţă în producţie) a fost motto-ul ediţiei din 2013 a Târgului Internaţional de Maşini-Unelte EMO Hanovra 2013. În conformitate cu această sintagmă, producătorii de maşini-unelte, de ansambluri şi de componente pentru acestea sau furnizorii de alte tehnologii incluse în ceea ce se numeşte „tehnologia construcţiilor de maşini”, încearcă să ofere soluţii beneficiarilor acestor produse, în concordanţă cu principiile acestui concept. În acest sens, a produce „mai inteligent” înseamnă „cea mai bună economie” [2].
Încep abordarea acestor aspecte cu prezentarea problemelor legate de arborele principal al mașinii-unelte. Mai întâi, voi face următoarele precizări:
Diversitatea materialelor care trebuie prelucrate pe o mașină-unealtă (cu rare excepții, prezente în cadrul producției de serie mare sau de masă), a tipurilor de suprafețe, a dimensiunilor acestora, a condițiilor impuse suprafețelor (în special rugozitatea) impune necesitatea reglării vitezei de rotire a arborelui principal (portpiesă sau portsculă, sau a ambilor). Domeniul de reglare (raportul dintre valoarea minimă și cea maximă a turației), valoarea maximă a turației (care este diferită de viteza de așchiere – conform notei de mai jos), finețea reglării (gradul de apropiere a turației reale față de cea care rezultă din procesul tehnologic, sau posibilitatea variației acesteia față de cea rezultată din tehnolo- gie pentru evitarea apariției vibrațiilor în prelucrare) etc. au constituit întotdeauna preocupări ale producătorilor de mașini-unelte.
Notă: Viteza de așchiere se calculează cu relația: v=ΠDn/1000 [mm/min] sau v=ΠDn/1000.60 [mm/s], unde: D - diametrul suprafeței de prelucrat/al sculei [mm]; N - turația piesei/sculei [rot/min].
Până acum 30-40 de ani, printre singurele și posibile metode de reglare a turațiilor erau cutiile de viteze cu (multe) roți dințate, cu (mulți) arbori intermediari, cu baladori cu acționare manuală, hidraulică sau cu cuplaje electromagnetice (fig. 1.a,b) [31].
Exemplele prezentate - cutii de viteze cu 2 și, respectiv, 4 trepte de turații – se referă la antrena rea arborelui principal (arbore de alezare) al unei mașini orizontale de alezare și frezare. Aceste cutii de viteze utilizează:
FIGURA 1 (a, b)
În principiu, randamentul unei transmisii prin roți dințate (un angrenaj) este de ordinul a 0,85-0,9, iar al unui rulment de 0,95-0,98. Restul este energie pierdută, care se transformă în căldură (sau vibrații), care se transferă treptat întregii structuri.
Perioada necesară stabilizării temperaturii se numește regim tranzitoriu. În toată această perioadă poziția axei arborelui principal variază atât în direcție radială (care poate fi evaluată în două planuri reciproc perpendiculare), cât și în direcție axială, conducând la ceea ce se numește deformație termică.
Aceasta continuă chiar după ce temperatura lagărelor (a rulmenților) arborelui principal s-a stabilizat. Deformația termică a (axei) poziției arborelui principal influențează precizia de prelucrare (a suprafețelor cilindrice coaxiale, a suprafețelor plane etc). La mașinile-unelte universale condițiile de prelucrare presupun rotirea arborelui principal la diferite turații, pe durate de timp diferite, ceea ce complică și mai mult comportarea termică a acestuia (variația în timp și spațiu a axei sale de rotire).
Din experiența proprie, la rotirea în gol - adică în lipsa forțelor de așchiere – a arborelui principal la turația maximă, la mașinile-unelte cu acest tip de cutii de viteze se consumă cca. 60% din puterea nominală a motorului de antrenare. La turații mici ale arborelui principal consumul de putere la rotirea în gol este de ordinul a 20% din puterea nominală a motorului de antrenare.
O variantă simplificată de cutii de viteze pentru același tip de mașină-unealtă este prezentată în fig.2 [31], și este compusă:
Reductorul dublu de turație – cel cu două trepte plus cel cu curea dințată – are ca scop mărirea momentului capabil, necesar operațiilor de frezare grele (degroșări ale unor piese turnate, forjate).
O simplificare suplimentară este prezentată în fig.3.a [15], în care motorul este alimentat printr-un sistem cu variația frecvenței de alimentare, iar transmisia (reductorul) cu curea dințată servește la creșterea momentului capabil.
Trecerea la arborele motorizat (direct drive), fig.3.b [15], reprezintă un (mare) pas înainte pentru acționarea arborilor principali, din mai multe puncte de vedere (pe care le voi expune în articolul din numărul viitor).
Am avut ocazia să reparăm și să modernizăm, împreună cu echipa, diverse mașini-unelte produse în anii '70 ai secolului trecut.
Printre problemele puse au fost:
S-au găsit și s-au realizat următoarele soluții:
NOTA: Motoarele asincrone clasice, cu sistem de ventilație înglobat (care are aceeași turație cu arborele motorului), au două limite:
Prin aceste metode
Metodele au fost aplicate unor mașini de găurit în coordonate (la care eroarea de afișare a fost de ±1μm, dar aceasta va fi o altă „poveste”!), la un strung carusel etc. (toate de fabricație străină).
Cred că ar fi de interes să prezint o realizare a unei firme românești de mașini-unelte cu care am colaborat la obținerea unor performanțe tehnice deosebite.
Prin cererea de ofertă s-a solicitat, și firma constructoare a acceptat, printre alte caracteristici, o turație a platoului unui strung carusel care corespundea unei viteze periferice de peste 30m/s (similară pietrelor mașinilor de rectificat). Am analizat, împreună cu colegii din departamentul de proiectare, soluția unei cutii de viteze cât mai simple, mai compacte. În cursul analizei s-a constatat că vitezele periferice ale unor roți dințate depășeau valoarea de 20m/s. În conformitate cu informațiile și cunoștințele dobândite, în acest caz:
La efectuarea verificărilor funcționale s-a atins turația respectivă fără nicio problemă, zgomotul produs de cutia de viteze fiind mult sub valorile standard admise. A apărut o problemă deosebită la transmisia cu curea dințată. Din cauza vitezei mari, a puterii mari de transmis, cureaua avea o lățime mare. Acești factori au făcut ca dinții curelei să formeze, împreună cu șaibele de curea (toate executate și livrate de firmă de marcă) pompe de aer comprimat. Se producea un zgomot care depășea valoarea de 130 dB(A), valoare cu mult peste limitele admise conform normelor de protecție a muncii. În această situație există două soluții care pot rezolva problema zgomotului:
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
Pentru a putea posta comentarii, trebuie sa fiti logat in contul dvs. de utilizator.