Cum se alege omaşină-unealtă (serie nouă) (X). Arbori principali ai maşinilor-unelte

În episodul anterior specificam faptul că în întreaga lume, în toate domeniile industriale (şi nu numai), se dă o luptă continuă pentru eficienţă, care include şi economia de energie, de timp etc. Strădaniile sunt „în dublă partidă”: şi furnizorii de echipamente de producţie (în cazul de faţă – maşini-unelte) şi utilizatorii acestora încearcă să ofere/utilizeze sisteme tot mai eficiente, inclusiv din punct de vedere energetic.

7. Probleme de proiectare, prelucrare, montare şi service a sistemelor de lăgăruire

Doar pentru a evidenţia multitudinea proble­melor care trebuie rezolvate la realizarea unui sistem de lăgăruire performant, voi prezenta dome­niile de activitate si generalităţi legate de aceste probleme.

7.1  Concepţie, proiectare

Trebuie stabilite, de la început, caracteristicile tehnice pe care trebuie să le satisfacă ansamblul arbore principal (fie că este vorba de arbore port- piesă, fie de arbore portsculă).

Aceste date se referă la:

• domeniul de turaţii;
• sarcina maximă-radială si axială;
• puterea si momentul maxime transmisibile;
• sistemul de antrenare si de variaţie a turaţiei;
• gabarit, dacă este cazul.

După stabilirea acestor parametri se efectuează calculele specifice, utilizând si

• variante de lăgăruire, în funcţie de aplicaţie, de experienţă;
• indicaţiile producătorului (ilor) de rulmenţi (inclusiv programele de calcul, de verificare, dacă există).

Instrumentele informatice actuale permit modelarea complexă a com­portării sistemului de lăgăruire: statică, dinamică, termică si, prin supra­punerea câmpurilor, variaţia comportării statice si dinamice la variaţia câmpului termic, ţinând cont de solicitări, de condiţiile de funcţionare, de ungere, de evacuarea căldurii etc.

Dintre variantele analizate se alege varianta care corespunde cel mai bine scopului, incluzând posibilităţile tehnologice, preţul etc. Se detaliază problemele legate de lagărele propriu-zise: desene de ansamblu, desene de execuţie (ţinând cont de parametrii funcţionali, inclusiv de problemele de ungere si de evacuare a căldurii).

Pentru piesele componente se prevăd toate toleranţele care asigură buna funcţionare a lăgăruirii:

• abateri dimensionale ale suprafeţelor conjugate ale inelelor rulmen­ţilor (fusurile arborilor si alezajele din carcasă, în special);

OBSERVAŢIE: Câmpurile de toleranţă - dimensionale, de formă, de pozi­ţie, rugozitatea - pentru arborii principali de înaltă performanţă au cu totul alte valori decât cele pentru cazurile de utilizare generale. Cataloagele de rulmenţi se referă la aceste probleme în capitolele denumite „super precision bearings”.

Câmpurile de toleranţe pentru fusurile arborilor si pentru alezajele carcaselor se stabilesc în funcţie de cotele reale ale rulmenţilor. Trebuie specificate,obligatoriu, orientările admisibile ale abaterilor de poziţie.

abaterile admisibile pentru celelalte elemente ale sistemului de lăgăruire, inclusiv prevederea posibilităţii ajustării unor componente, în funcţie de problemele de la montare si din funcţionare.

Se stabilesc posibilităţile/metodele de ungere/ lubrifiere si detaliile alimentării cu lubrifiant si, în cazul utilizării uleiului, detaliile constructive privind evacuarea acestuia din zona rulmenţilor, recircularea si controlul termic al acestuia.

Se definitivează „interfeţele” arborelui prin­cipal:

• conectarea la sau cu sistemul de antrenare;
• elementele de prindere, de fixare, de strân­gere a sculei sau a piesei;
• sistemele de alimentare cu lichid de răcire (în cazul arborilor portsculă), în funcţie de procedeul(ele) de răcire a sculei.

Se definitivează caracteristicile si se aleg siste­mele de lubrifiere (inclusiv calitatea lubrifiantului), de condiţionare a temperaturii uleiului, a lichidului de răcire.

7.2  Tehnologii de prelucrare şi de verificare a componentelor

Unul din principiile învăţate si reţinute este că la componentele cu raport L/D mare (arbori, culise, pinole etc) trebuie ca, încă din faza de proiectare, să se prevadă suprafeţe, puncte de reazem identice în funcţionare, în prelucrare si la verificare. La prelu­crare trebuie să se ţină seama de câteva elemente de bază:

• prelucrarea suprafeţelor plane se face într- o poziţie care să evite influenţa deformării sub greutatea proprie;
• adâncimile de aschiere la rectificare tre­buie stabilite de asa manieră încât să nu inducă o crestere a temperaturii piesei, care, din cauza neuniformităţii acesteia, poate conduce la tensiuni interne si, ca urmare, la deformarea piesei după prelucrare;
• rectificarea suprafeţelor cilindrice se face după o spirală; pentru a obţine cota dorită, dar, mai ales, o abatere de formă cât mai mică, scânteierea poate dura de la zeci de minute la câteva ore (în funcţie de experienţă):
• pentru a obţine condiţiile cerute privind rugozitatea, abaterile de formă si de poziţie ale unor componente (bucşe distanţier, de exemplu) ar fi necesară, uneori, lepuirea unor suprafeţe etc.

Pentru determinarea abaterilor reale ale com­ponentelor se foloseşte fie o maşină de măsurat în coordonate, fie se elaborează tehnologii (proceduri) de verificare corespunzătoare (care trebuie să ţină cont atât de cerinţe, cât şi de posibilităţi - dotări, personal, mediu etc).

Valorile reale se înregistrează, se analizează, se distribuie departamentelor interesate şi se teza­urizează pentru „istoricul” maşinii în care va fi înglobată piesa, pentru alte tipuri de prelucrare ulterioară a datelor.

7.3 Tehnologii de montare, de reglare şi deverificare funcţională

La lagărele hidrostatice şi la cele hidrodinamice suprafeţele conjugate - partea fixă şi partea mobilă - necesită, adesea, o finisare manuală. Patinele, rea­lizate, în marea lor majoritate, prin tehnologii spe­ciale multistrat, sunt finisate manual, prin răzuire.

La lagărele cu rulmenţi trebuie respectate o serie de reguli şi de tehnologii de montare şi de reglare. La rulmenţii de precizie ridicată (P4A/ ABEC7, PA9A/ABEC9), pe inelul interior este mar­cat cu un punct, locul de grosime maximă a căii de rulare, sau, cu alte cuvinte, punctul de bătaie radială maximă a căii de rulare de pe inelul interior faţă de alezajul acestuia. Dacă tehnologia de verificare a arborelui precizează necesitatea marcării pe acesta

a.      abaterii maxime de coaxialitate a fusului posterior faţă de cel din faţă (ceea ce este indicat să se speci­fice în documentaţia de execuţie şi în cea tehno­logică), sau a ambelor faţă de axa de rotire (materi­alizată de axa găurilor de centrare), erorile arborelui por fi „corectate” printr-un montaj corespunzător al inelelor interioare (figura 66 [59, 70]).

• FIGURA 66

Cele prezentate în acest capitol 7, în special, şi cele prezentate în acest pachet (ca şi în cele ce vor urma) trebuie să constituie indicaţii de care un viitor cumpărător de maşină-unealtă ar trebui să ţină seama. Nu au fost evidenţiate destul de multe alte detalii.

Concluzia mea, a unor companii care au cumpărat maşini-unelte, este că la:

• alcătuirea caietului de sarcini (dacă este vorba de licitaţii sau de concurs de oferte);
• analiza ofertelor tehnice;
• discuţiile cu potenţialii furnizori;
• prerecepţia (la producător) şi la recepţia finală (la beneficiar),
• este indicată (dacă nu obligatorie) prezenţa unui specialist în maşini - unelte, cu experienţă în toate aspectele privitoare la acestea şi, foarte important, de asemenea, care să ştie solicitările beneficiarului şi, probabil, care sunt necesităţile sale reale.

Corneliu Gornic este Preşedinte PROFEX, Centru de Dezvoltare Tehnologică