Optimizarea tehnologiei de prelucrare a pieselor din clasa bucșe pe strungul cu comandă numerică RN 40-200

Capitolul I

PROGRAMAREA NUMERICĂ A MAŞINILOR-UNELTE

1.1 MAŞINA-UNEALTĂ ŞI PROGRAMUL SĂU

Scopul unei maşini-unelte este de a prelucra piese prin procesul de aşchiere, în anumite condiţii de productivitate, precizie dimensională şi calitate a suprafeţei generate. A prelucra piese prin procesul de aşchiere înseamnă a genera suprafeţele pieselor prin acest proces tehnologic. Productivitatea impune existenţa maşinilor-unelte mai mult sau mai puţin automatizate, precizia dimensională – a maşinilor-unelte de precizie ridicată sau normală, iar calitatea suprafeţei – a maşinilor-unelte de degroşare, finisare şi suprafinisare.

Generarea suprafeţelor prin procesul de aşchiere necesită o mişcare relativă între piesă şi sculă, pe anumite traiectorii, cu anumite viteze.

Forma traiectoriilor este determinată de forma geometrică a piesei, iar vitezele pe traiectorii, de vitezele necesare procesului de aşchiere ca şi cele cerute de generarea traiectoriilor. Pentru obţinerea traiectoriilor şi vitezelor pentru generarea suprafeţelor, maşina-unealtă posedă lanţuri cinematice generatoare (principale, de avans, de filetare etc).

Una din posibilităţile de a comanda lanţurile cinematice auxiliare constă în acţionarea manuală a lor de către operatorul care lucrează la această maşină. În acest caz maşina-unealtă este o maşină-unealtă obişnuită, neautomatizată (MU).

A doua posibilitate de a acţiona aceste mecanisme, în totalitatea lor, sau numai unele dintre acestea, constă în utilizarea elementelor de automatizare ca de exemplu: came, opritori, şabloane, panouri de comandă cu butoane, cartele sau benzi perforate, benzi magnetice etc.

Ansamblul acestora formează programul maşinii care, corespunzător ciclului de prelucrare a piesei, comandă şi acţionează aceleaşi mecanisme ale maşinii-unelte precedente. Maşina-unaltă a devenit astfel o maşină-unealtă automatizată (MUA), mai mult sau mai puţin, funcţie de numărul de mecanisme comandate de elementele de automatizare.

În cazul în care programarea comenzilor se face pe o bandă perforată (mai rar, magnetică) folosind un cod numeric convenţional, banda este citită de o aparatură în majoritatea cazurilor electronică, şi comandă aceleaşi mecanisme ale maşinii-unelte.

Maşina capătă denumirea de maşină-unealtă cu comandă numerică (MUCN).

Banda perforată, programul maşinii-unelte cu comandă numerică, poate fi elaborată şi confecţionată manual cu ajutorul unei maşini de scris speciale, sau poate fi elaborată şi confecţionată cu ajutorul unui calculator electronic, caz în care programarea se consideră a fi asistată de calculator.

1.2 CONSIDERAŢII ECONOMICE PRIVIND UTILIZAREA MAŞINILOR- UNELTE CU COMANDA NUMERICĂ

Cu toate că un număr mare de maşini-unelte cu comandă numerică se află actualmente în numeroase întreprinderi din diferite ţări, eficacitatea economică a utilizării acestora este încă controversată din cauze diferite.

Se consideră că MUCN au următoarele avantaje în raport cu MU convenţionale, cu comandă manuală şi chiar faţă de cele automate.

1. micşorarea timpului auxiliar necesar reglării iniţiale, la trecerea de la un tip de piesă, la altul, timp care se rezumă la cel al înlocuirii benzii-program.

2. uşurinţa reluării fabricaţiei aceleiaşi piese, după un timp mai îndelungat sau mai scurt, prin refolosirea benzii-program, păstrată în biblioteca de programe.

3. posibilitatea reglării în timp minim a unui număr oarecare de maşini-unelte identice prelucrând aceeaşi piesă, prin simpla multiplicare a benzii-program.

4. reducerea timpului de modificare a reglării maşinii-unelte în cazul modificării unor cote ale piesei în prelucrare, prin modificarea benzii-program.

5. optimizarea procesului de prelucrare prin folosirea comenzii numerice adaptive etc.

Literatura de specialitate, şi în special producătorii de astfel de maşini-unelte, prezintă şi alte numeroase calităţi ca de exemplu: precizia ridicată pe care o poate asigura astfel de maşini; posibilitatea comandării benzii-program de la un centru specializat în aceste operaţii, ceea ce elimină necesitatea unui birou tehnologic propriu; cheltuieli minime pentru controlul piesei, prevenirea rebuturilor datorate obosirii sau neatenţiei personalului etc.

La aceste avantaje se contrapun cel puţin un număr egal de dezavantaje dintre care se pot cita:

1. costul de fabricaţie foarte ridicat al aparaturii de comandă numerică, care în unele cazuri poate egala pe cel al maşinii-unelte.

2. necesitatea unui birou tehnologic pentru conceperea şi elaborarea benzilor-program, pe lângă biroul tehnologic convenţional.

3. organizarea magaziilor de scule şi a sculăriilor în anumite condiţii impuse de o utilizare eficientă a maşinilor-unelte cu comandă numerică.

4. asigurarea existenţei unui personal specializat pentru intervenţii urgente în cazul defectării aparaturii de comandă numerică.

5. existenţa actuală a numeroase coduri şi limbaje de programare numerică, împiedică folosirea în aceeaşi întreprindere a maşinilor-unelte de provenienţă, sau posedând aparaturi de comandă diferite etc.

Desigur se mai pot cita şi alte dezavantaje, prin criticarea avantajelor citate anterior, printre care, precizia maşinilor-unelte cu comandă numerică este limitată actualmente la ± 0,01 mm, în timp ce multe piese necesită toleranţe de ordinul câtorva microni sau chiar mai mici.

Pe de altă parte la fabricaţia de serie mare sau de masă, maşinile-unelte automate, cu came, opritori, sunt mult mai economice şi au o fiabilitate mult mai ridicată.

De asemenea sistemele hidraulice de copiere sunt mult mai simple, economice şi mai precise, pentru unele maşini-unelte, decât sistemele cu comandă numerică folosite în acelaşi scop.

Cu toate dezavantajele citate, maşinile-unelte cu comandă numerică şi-au găsit un anumit loc în marea familie a maşinilor-unelte, calităţile tehnice şi economice făcându-le eficiente în cazul producţiei mici şi mijlocii.

Graficul din fig.1.1 prezintă alura costului manoperei unei aceleiaşi piese, funcţie de mărimea lotului în cazul prelucrării pe maşini-unelte convenţionale (MU), maşini-unelte automate (MUA) şi pe cele cu comandă numerică (MUCN).