Tehnologia Prelucrării Suprafețelor Cilindrice și Conice Exterioare

10.1. Rolul funcţional, formele constructive şi condiţiile

tehnice de execuţie a arborilor

Arborii sunt organe de maşini cu lungimi mai mari decât diametrele, care, prin rotire în jurul axei longitudinale, transmit mişcarea, puterea şi momentele primite prin intermediul altor organe pe care le susţin sau cu care sunt asamblaţi (roţi, biele, cuplaje etc.). în timpul funcţionării, arborii sunt solicitaţi la torsiune şi încovoiere, fapt ce impun măsuri suplimentare la elaborarea tehnologiei de prelucrare a acestora.

Principalele criterii de clasificare a arborilor sunt: forma, lungimea, diametrul, greutatea, condiţiile funcţionale şi complexitatea tehnologică.

După forma constructivă, arborii pot fi: arbori netezi, arbori în trepte simetrici şi arbori în trepte asimetrici. După lungime, arborii por fi: arbori scurţi, arbori mijlocii, arbori lungi şi arbori foarte lungi.

Clasificarea arborilor trebuie să se facă în aşa fel încât să se creeze posibilitatea prelucrării unei anumite clase de arbori, pe cât posibil pe aceleaşi maşini-unelte, asigurându-se o precizie ridicată şi o productivitate superioară. Astfel, clasificarea arborilor în grupa de arbori de dimensiuni mici sau mijlocii trebuie să permită prelucrarea lor pe maşini cu mai multe cuţite, pe strunguri revolver, pe semiautomate sau automate.

Prin împărţirea arborilor în clase se realizează o simplificare a operaţiilor de pregătire şi o scurtare a ciclului de fabricaţie, folosindu-se procese tehnologice tip.

Pe baza procesului tehnologic tip, pentru clasa de piese respectivă, tehnologii proiectanţi vor putea cu uşurinţă să întocmească procesul tehnologic pentru piesa cerută,eliminând sau adăugând anumite operaţii, faze, treceri etc., în funcţie de complexitatea arborelui a cărei tehnologie se proiectează.

Precizia de prelucrare a arborilor este determinată de condiţiile funcţionale ale acestora. Astfel, dimensiunile diametrale ale fusurilor se execută în treptele de precizie 7-8, iar în cazurile speciale în treptele 5-6 de precizie. Ovalitatea şi conicitatea fusurilor trebuie să fie cuprinse în limitele toleranţelor dimensiunilor diametrale. Bătaia fusurilor pe care urmează să se monteze diferite piese, în raport cu fusurile de reazem, nu trebuie să depăşească (50 70) /mi, iar în unele cazuri mai deosebite (30 50) /zm. Toleranţa la lungimea treptelor este cuprinsă între (60 150) fim. Rugozitatea suprafeţelor fusurilor se Ca metode de rectificare plană se deosebesc:

10.2. Materialele şi semifabricatele utilizate la arbori

La executarea arborilor se utilizează ca materiale fontele, oţelurile carbon, oţelurile aliate şi neferoasele în funcţie de scopul şi condiţiile de rezistenţă impuse acestora.

Pentru arborii de dimensiuni mici şi precizie scăzută, fără solicitări mecanice mari, dar care sunt supuşi în exploatare la uzare se folosesc oţelurile AUT8, AUT12, sau AUT23/STAS 1350-89.

Arborii supuşi la solicitări mecanice medii se execută din oţeluri carbon obişnuite OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2-80;, din oţeluri carbon de calitate OLC25, OLC35 şi, în special, OLC45 (STAS 880-88).

Pentru arborii cu tenacitate ridicată a miezului supuşi la uzare pronunţată şi la solicitări mecanice reduse se recomandă oţelurile de cementare OLC15 şi OLC15T iar pentru arborii supuşi la solicitări mecanice mari şi care lucrează în condiţii grele de uzare oţelurile aliate cu nichel, crom-nichel, crom-titan, mangan, STAS 791-88, ca de exemplu 15CN15, 13CN30, 28TMC12, 21TMC12, 31CMS10.

Oţelurile aliate se utilizează numai în cazurile absolut necesare impuse de condiţiile de rezistenţă la uzare şi oboseală. Aceste oţeluri scumpe se pot înlocui cu oţelurile sau fontele slab aliate, ale căror proprietăţi mecanice se îmbunătăţesc prin tratamentele aplicate stratului superficial al piesei (mecanice, termice sau termochimice).

Pentru piesele de tip arbore, în funcţie de scop, importanţă şi dimensiuni, semifa- bricatele se obţin: prin turnare (în cazul arborilor de dimensiuni mari); din laminate trase la rece sau la cald (d < 150 mm); din laminate, care apoi se forjează pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice; prin forjarea liberă (la arborii de dimensiuni mari pentru motoare statice, navale etc.); prin matriţare, în cazul producţiei de serie mijlocie şi mare.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu diametrul maxim până la 150 mm şi care au o diferenţă de cel mult (40 50) mm între diametrele treptelor se folosesc drept semifabri- cate barele laminate.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu lungimi până la 500 mm şi diametre mai mici de 100 mm, executaţi în producţia de serie mijlocie şi mare, semifabricatele se obţin prin matriţare.

în cazul arborilor mari şi.grei (/ > 800 mm şi <j> > 60 mm), executaţi în producţie de serie mică sau de unicate, semifabricatele se obţin prin forjare liberă, cu adaosuri mari de prelucrare.

Pentru arborii cu flanşe mari şi pentru arborii grei se pot folosi semifabricate din fontă de mare rezistenţă cu grafit nodular sau fontă modificată, care au însă o rezistenţă mai mică decât a celor din oţel, dar au în schimb o capacitate mai mare de amortizare a solicitărilor dinamice.

Procesul de obţinere a semifabricatului este condiţionat de următorii factori: felul şi proprietăţile materialului din care este executat, forma şi dimensiunile piesei şi volumul de producţie. Indicarea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului este condiţionată însă şi de factorii economici.

Obţinerea unor semifabricate cu forme şi dimensiuni apropiate de cele ale piesei finite este mai scumpă decât a semifabricatelor mai puţin precise, în prima variantă, adaosul de prelucrare şi costul prelucrării mecanice sunt mici şi, în plus, rezultă o economie de metal, în varianta a doua, adaosul de prelucrare va fi mai mare, deci consumul mai mare de manoperă şi metal.

În vederea stabilirii metodei şi procedeului de obţinere a semifabricatului se face o analiză tehnico-economică a mai multor variante, în urma căreia se va stabili varianta optimă (care să asigure costul minim).