1Proiectarea Dispozitivelor Tudor Păunescu 2010

2

3BIBLIOGRAFIE

4

BIBLIOGRAFIE

[STĂ] I. Stănescu şa. Dispozitive pentru maşini unelte. Proiectare, construcţie. E.T. Bucureşti, 1979

[ŢIP]] I.A.Ţiporin şa. Construcţia dispozitivelor pneumatice şi hidraulice. E.T. Bucureşti, 1962

[VAS] S. Vasii-Roşculeţ şa. Proiectarea dispozitivelor. E.D.P. Bucureşti, 1982

[TER] M. Tero şi H. Opelsy. Dispozitive şi accesorii pentru maşini unelte. Ed. ANSID, Târgu-Mureş, 2002

[CAR] *** Jig and Fixture Handbook, Carr Lane Manuf. Co, third edition, USA

Documentaţie firme

[CARa] Carr Lane Manuf. Co. USA, www.carlane.com

[ROE] Roemheld Gmbh. Germania, www.roemheld.com

[HEI] HEIRINCH Company, USA, WWW.HEINRICH.CO

[HHI] HHipComp, USA, www.hhip.com

[KURT] Kurt Comp, USA, www.kurtworkholding.com

[KOM] KOMA, www.komaprecision.com

[B0C] Bock workholding, www.bockworkholding.com

[KIP] Kipp Spannsystem M12,M16, Germania

5

Menghinele de maşină (MeM sunt montate pe MU) sunt mai precise, mai rigide decât menghinele de banc (MeB),

ultimele fiind destinate, în general, lucrărilor de lăcătuşerie.

MeM sunt dispozitive de prindere universale pentru bazarea şi fixarea semifabricatelor de dimensiuni mici şi

medii.

MeM intră în dotarea standard a MU de frezat, centrelor de prelucrare, în consecinţă trebuie să satisfacă condiţii

relativ severe de rigiditate şi precizie şi pot dezvolta, dacă este necesar, forţe mari de fixare (forţe de 20 ... 30 KN sunt

uzuale, ajungându-se la MEM hidraulice la 100...150 KN).

MeM se utilizează curent şi la prinderea semifabricatelor care pe lângă frezare pot fi prelucrate şi prin găurire,

lărgire, alezare etc. la precizii uzuale în construcţia de maşini, dar şi la operaţii forte precise executate în sculării

(vezi menghinele montate pe sisteme sinus).

Adaptabilitatea la forma suprafeţelor de contact cu semifabricatul se face în general pe cale discretă prin bacuri

amovibile cu timpi de schimbare scurţi.

Bacurile au duritate mare (“bacuri călite” ) sau duritate redusă (“bacuri necălite” ) care pot fi prelucrate în forma

dorită de către utilizator.

6

1. MeM standard care sunt montate direct pe masa

MU universale, sunt fixate prin intermediul şuruburilor

pentru canale T care trec prin urechile de fixare ale tălpii.

Precizia de poziţionare şi orientare obţinută este relativ

mică.

Fig 1

2. MeM pentru MUCN au condiţii mai strânse de poziţionare şi

orientare. Dacă sunt plasate pe plăcile de bază ale unor dispozitive

sau sunt paletizate se apelează la două bolţuri şi se fixează prin

şuruburiFig 2

1. POZIŢIONAREA ŞI ORIENTAREA BAZEI MENGHINEI

7

3. POZIŢONARE RAPIDĂ PRIN INTERMEDIUL UNOR ŞTIFTURI COMPENSATOARE DE JOC

Bucşe elastice (www.dexloc.com), fig 2b, a şi b, astfel se simplifică poziţionarea precisă şi setup-ul.

Fig. 2b

a

c

d

b

e

8

4. SISTEMUL DE POZIŢIONARE PRECISĂ ŞI RAPIDĂ “ZERO-POINT”

Scop:

- poziţionarea precisă (joc nul) a paletelor sau a altor dispozitive de prindere pe mesele MUCN-urilor,

ori a unor dispozitive pe corpuri coloană/placă de dispozitive pentru prelucrarea pe centre de prelucrare.

- schimbarea rapidă (exemplu [STA]: aproximativ 20 minute pentru instalarea manuală a unui dispozitiv

pe masa MU, aprox. 2-4 minute pentru un sistem Zero-Point.

Principiu constructiv 1:

- modulul amovibil are ca interfaţă o suprafaţă plană de aşezare şi unul sau mai multe bolţuri de centrare, funcţie de câte grade de libertate şi forţe de fixare sunt necesare;

- modulul fix are ca interfaţă o suprafaţă plană şi unul sau mai multe module în care centrează bolţurile.

Acţionarea poate fi manuală, pneumatică sau hidraulică.

În exemplul alăturat sunt montate prin intermediul sistemului Zero-Point pe o paletă trei menghine hidraulice:

- 1 şi 3 cuplarea hidraulică;- 2 bolţ de centrare;- 4 module de centrare.

[STA]

9

1. MOBILITĂŢI ALE MENGHINEI

Fig. 3a [HHI]

Exemple de MeM cu acţionare manuală, cu

şurub, cu câte o mobilitate de rotaţie

Fig. 3b [HHI]

Fig. 3c [HHI]

10

Fig. 4 [HHI]

Fig. 5 [HHI]

Exemplu de MeM cu acţionare manuală, cu 2

grade de mobilitate de rotaţie cu axe perpendiculare.

Exemplu de MeM cu acţionare

manuală, cu 2 grade de mobilitate de

translaţie pe direcţii perpendiculare.

11

Fig. 6a [HHI]

Fig. 6b [TERI]

Pentru MeM înclinate la unghiuri

foarte precise se utilizează sisteme

“sinus”. A este constant pentru un sistem

sinus dat, iar H este materializat printr-un

bloc de cale. După operaţia de reglaj

sistemul este blocat pentru a nu se

închide forţe de aşchiere prin elementele

de precizie.

Se utilizează la operaţii de finisare

prin rectificare, în control.

A

Xarcsin

12

Fig. 7a [HHI]

Fig. 7b [HHI]

13

Fig. 8a [HHI] Fig. 8b [HHI]

Fig. 8c [HHI]

Exemple se platforme sinus care pot avea

suprafeţe magnetice pentru fixarea pieselor.

14

În cazul utilizării bacurilor cu suprafeţe

plane, când este necesară preluarea precisă şi

a translaţiei laterale se utilizează reazeme

reglabile fixate pe falca fixă.

Fig. 9a [KURT]

Fig. 9b [KIP]

15

După cum s-a amintit în capitolul 1:

- Adaptabilitatea la forma suprafeţelor de contact cu semifabricatul se face în general pe cale discretă prin bacuri

amovibile cu timpi de schimbare scurţi.

- Bacurile utilizate curent sunt monobloc cu duritate mare (“bacuri călite”) sau cu duritate redusă (“bacuri necălite” )

care pot fi prelucrate în forma dorită de către utilizator.

Fig. 10a [KURT] Fig. 10b [KURT]

Bacurile necălite din figura de mau sus lucrează în principal cu suprafaţa frontală, unde au fost frezate locaşe pentru

piese cu profil complex. Se observă că prin rotirea lor cu 180 0 pot fi bazate şi fixate alte profile (bucşa reprezentată în figura

10b)

16

În 1964 firma KURT a introdus principiul AngleLock adoptat între timp de toți producătorii de menghine

de mașină.

Datorită efectului de pană aproximativ ½ din forța de

împingere este direcționată spre baza menghinei

mărind astfel rigiditatea fixării.

17

Fig. 11 [CARI]

a

b

e

d

c

a. Bacuri plane cu o faţă lisă şi alta cu rizuri.

b. Bacuri cu prag.

c. Bacuri care realizează şi o împingere de sus în jos a piesei datorită “efectului de pană”.

d. Bacuri cu role de contact pentru piese cu suprafeţe neprelucrate, asigură o strângere garantată şi în partea superioară.

e. Bacuri pentru prinderea în diagonală, cu prisme care se pot autoorienta.

Fig. 12. [CAR] Bac care generază aplicarea strângerii şi o componentă de apăsare de sus în jos

18

f

g

h

i

j

f. Bacuri prismatice care permit prinderea semifabricatelor

cilindrice cu axe H sau V.

g. Bac înclinat care lucrează în combinaţie cu un bac cu feţe

neînclinate pentru a genera o forţă da apăsare de sus în

jos.

h. Bac cu elemente de contact discret, utilizat pentru

suprafeţe cilindrice oarecare.

i. Bac rotitor pentru suprafeţe plane cu înclinări până la 5 0.

j. Bac cu lungime mai mare decât a suportului.

Fig. 11 [CARI] continuare

19

http://www.stevenseng.com

BACURI ELASTICE

Bacurile elastice mașinabile

sunt ieftine (material aluminiu

6061), fiind o alternativă

economică pentru bazarea și

fixarea pieselor de dimensiuni

mici și medii.

20Fig. 12 [ROE]

BACURI COMPENSATOARE

Bac pentru suprafeţe brute, cu abateri mari de la planeitate, cursele cepurilor de reazem ± 3mm. Autoreglarea se face prin mediul hidraulic.

Bac pentru prinderea multiplă a unor arbori scurţi pe prismă multiplă, cursele cepurilor de reazem ± 3mm. Autoreglarea se face prin mediul hidraulic.

Bac pendular pentru prinderea pieselor prismatice su suprafeţe neparalele, cursa unghiulară ± 50. Autoreglarea se facemecanic prin intermediul a două suprafeţe cilindrice conjugate.

21

Soluţie de schimbare rapidă a bacurilor [KOM]

Fig. 13 [KOM, BOC]

22

MeM cu acţionarea manuală (MeMM) sunt menghinele cele mai des întâlnite. Ele utilizează frecvent următoarele

mecanisme amplificatoare de forţă: cupla elicoidală, mecanisme cu bare articulate, came de rotaţie.

4.1.1. Mecanismele cu cuplă elicoidală pot realiza forţe de fixare de aprox. 5 ... 20 KN, în general mai mici decât cele

dezvoltate de MeM care au acţionări mecano-hidraulice (MeMM-H), pneumo-hidraulice (MeMP-H) sau hidraulice (MeMH).

MeM destinate exploatării industriale trebuie să aibă productivitate ridicată: să permită o poziţionare rapidă a fălcii,

fălcilor mobile aproape de suprafaţa de fixare, calitate indispensabilă mai ales la MeM care lucrează cu diversitate mare de

semifabricate; să permită schimbarea rapidă şi precisă a bacurilor,

Fig. 14 [KURT]

La MeMM cu şurub care lucrează prin împingere,

destinată prinderii unor piese care se prelucrează cu freze

cilindrice apare următoarea problemă: dacă se frezează

contra avansului şi menghina este plasată pe masa MU

astfel ca maneta de acţionare să fie accesibilă mâinii

drepte (vezi figura alăturată), forţele de aşchiere se închid

prin falca mobilă şi datorită jocurilor din ghidaje există

tendinţa de ridicare a semifabricatului (vezi şi figura 15a).

23

Fig. 15[STĂ]

În astfel de situaţii construcţii ca cea din figura 15b rezolvă

problema: componenta orizontală a forţei generate de freză se

închide prin falca fixă, care are rigiditate mult mai mare decât

cea mobilă.

Gabaritul menghinei b este mai mare decât cel al

menghinei a.

MeM din figurile 14 şi 15 nu permit o poziţionare rapidă a

fălcii mobile în proximitatea suprafeţei semifabricatului.

Fig. 16 [TER]

În fig. 16 modificarea poziţiei fălcii mobile se face

rotind bolţul excentric 4 şi deplasând falca într-una din

crestăturile culisei 2 a MeM, după care bolţul excentric

se roteşte în sens invers pe poziţia de blocare.

24

Fig. 17a [STĂ]4.1.2. MeM cu excentric exercită

forţe de fixare mult mai mici decât o MeM cu şurub. Pentru a se obţine forţe care să nu fie dependente de cursă se utililizează un excentric cu profil arhimedic.

MeM cu excentric este foarte productivă, însă nu poate fi utilizată într-un mediu cu vibraţii puternice.

Reglarea fălcii mobile se face discret prin intermediul unor zimţi.

La rotirea mânerului falca mobilă este trasă spre dreapta, revenirea este asigurată de arcurile de compresiune.

Menghina poate fi orientată prin rotire şi blocată prin intermediul unor şuruburi.

25

Fig.17b [HEI]

4.1.3. Menghină rapidă de

banc, cu ghidaje cilindrice. Falca

mobilă este adusă în contact cu

piesa prin împingere manetei1,

blocarea se realizează prin rotirea

manetei 2.

Menghina nu dezvoltă forţe

mari de strângere (F= 2 ... 4.5 KN).

fiind utilizată în lucrări de

lăcătuşerie

1

2

26

MeMP fără amplificator de forţă exercită forţe de fixare relativ reduse, din cauză că aerul comprimat are o presiune de

max 6 bar şi acţionează asupra unei suprafeţe limitate a pistonului.

Fig.18 [HEI]

a

b

MeMP din fig. 18a este acţionată direct de către un

cilindru pneumatic cu dublu efect, dezvoltă 6 KN. La forţe

accidentale mari, care depăşesc forţa nominală de strângere,

dacă nu există un sistem cu autofrânare, datorită

compresibilităţii aerului falca mobilă se poate retrage.

MeMP din fig. 18b este o menghină autocentrantă

acţionată de doi cilindri pneumatici. Mişcarea tijelor motoarelor

pneumatice este corelată prin intermediul unui mecanism

format dintr-un pinion şi două cremaliere.

Observaţi în fig. 18c forma bacurilor prismatice care sunt

formate din câte două prisme de dimensiuni diferite, fapt ce

duce la mărirea gamei diametrelor pieselor fixate

c

27Fig. 19. Menghină cu acţionare pneumatică şi amplificator mecanic cu bare articulate

28

MeMH dezvoltă forţe de fixare mari (uzual până la 100 KN) cu avantajele cunoscute: constanţa forţelor de fixare,

reglare uşoară a forţelor exercitate. MeMH necesită cuplarea la o unitate de putere.

MeMH sunt destinate funcţionării pe MUCN şi în special pe centre de prelucrare, au o rigiditate foarte mare, precizie

mare de bazare a semifabricatului şi pot fi precis montate pe plăci de bază în cel puţin două poziţii: pe talpă şi în picioare.

Faţă de MeMH MeMM-H au avantajul independenţei de sursa de putere exterioară, dar deoarece conţin un

amplificator de forţă M-H sunt mai complicate. MeMM-H sunt frecvent utilizate pe dispozitivele paletizate.

Fig. 20 [CAR]

MeMM-H din figura alăturată

poate dezvolta forţe mari de fixare

20 ... 100 KN pe curse mici c=6 mm,

la presiuni p=350 bar.

29

Fig. 21 MeMM-H [ŢIP]

1. Manetă

2. Pană radială

3. Şurub

4. Şurub inelar

5. Arc disc

6. Piston plonjor

7. Placă

8. Piston

9. Falcă mobilă

10. Arc disc

11. Bolţ

La rotirea manetei 1 pana radială antrenează în mişcare surubul tubular 4 şi prin intermediun plăcii 7 împinge falca mobilă 9 spre piesă. În momentul atingerii semifabricatului pana mobilă 2 se retrage şi mişcarea nu se mai transmite şurubului tubular 4 ci doar şurubului 3, care împinge bolţul 11 spre plunjerul 10 realizându-se astfel saltul de presiune. Pistonul 8 are tendinţa de deplasare spre dreapta şi prin intermediul plăcii 7 şi a şurubului 4 forţa se transmite la falca mobilă. Pachetul de arcuri disc 5 are rolul de a transmite lin forţa de fixare.

30

Fig. 22 [TER]

La alimentarea pe calea A a cilindrului P incorporat în corpul MeM, pistonul 2 împinge uleiul la joasă presiune în camera

cilidrului P-H 5, care prin tija 4 deplasează falca mobilă 3. Când s-a realizat contactul cu semifabricatul se produce saltul de

presiune şi strângerea nominală. Şurubul 6 este destinat reglării poziţiei iniţiale a fălcii 3. MeMP-H de mai sus se bazează pe

un multiplicator de presiune cu acţiune directă, care are curse mici.

Schema de principiu a acţionării P-H a

MeM

31

5.1. MENGHINE “GEMENE”

MeM GEMENE au un gabarit

minim şi pot strânge o piesă cu

configuraţie complexă pe mai multe

suprafeţe sau pot fixa două piese

diferite.

Fig. 23 [HIG]

32

5.2. MENGHINE CU TREI BACURI (1 bf, 2 bm)

Fig. 24 [KURT]

MEM de acest tip se utilizează pe freze cu CN şi centre

de prelucrare în scopul măririi productivităţii muncii. Sunt

acţionate manual sau H, M-H şi P-H.

În figura 24a se observă combinaţiile multiple de plasare

a bacurilor înguste.

ab

c

33

Fig. 24 continuare [KURT]

d e

f

g

MeM cu trei bacuri pot fi echipate şi cu bacuri frontale care permit fixarea unor piese cu suprafeţe cilindrice oarecare

(fig. 24 d, e, f). Dacă se elimină bacul fix pot lucra ca menghide autocentrante (fig. 24g).

34

Fig. 24 continuare [KOM]

MeM cu 3 bacuri pot fi asamblate spate în spate, formându-se un bloc de MeM folosite frecvent pe centrele de prelucrare H.

h

i

35

5.3. MENGHINE CU BACURI INDEPENDENTE PENTRU FIXAREA PIESELOR CU ÎNÎLŢIME MICĂ

ACŢIONATE MANUAL

De-

sta-

co

Forţe de fixare max. 22500N.

36

1 Cele două module sunt plasate pe un canal

T, se fixează modulul pasiv, se introduce piesa

de strâns între fălcile celor două module,

modulul activ este împins cu mâna până la

contactul cu piesa.

2. De fixează modulul activ pe masa MU

3. Se aplică o strângere uşoară asupra piesei

4. Se strâng şuruburile fălcilor celor două module,

astfel se asigură o aşezare corectă a piesei pe

masa MU.

5. Se aplică fprţa de fixare finală.

37

Forţe de fixare max. 45000N.

Modulele pot fi rotite faţă de direcţia canalelor T

38

5.4. MENGHINE H AUTOCENTRANTE CU BACURI PRISMATICE

Fig. 25. MeM cu actionare H, cu cilidri cu simplu efect

(1psi ≈ 0.7 bar, 1Lbs ≈ 4.5 N)

39

Fig. 26. MeM cu actionare H cu cilindri cu dublu efect

40

5.5. MENGHINE H MODULARE

Fig. 27. MeM MODULARE cu amplificare M-H [KURT]

5.5.1. Sistemul MOVELOCK [KURT]

41

http

://w

ww

.ste

vens

eng.

com Bacurile joase asigură o rigiditate

mărită menghinei de mașină.

Menghina poate cuprinde o gamă

largă dimensională de piese prin

poziționarea discretă a celor două

module: falca fixă și cea mobilă.

42

Fig. 28. MeM MODULARE cu actionare MANUALĂ

pentru piese de dimensiuni mici [KURT]

5.5.2. Sistemul MINILOCK [KURT]

43

5.5.3. Sistemul

SERALOCK cu

module de

fixare

WEDGELOCK

[KURT]

Fig. 29. MeM MODULARE cu actionare manuală pentru dispozitive paletizate multipiese [KURT]

Dispozitiv multipiese tip turn (tower)

44

5.6. BLOCURI DE MENGHINE

Fig. 30. Blocuri de 4 menghine paletizate [KURT] construite pe baza MeM cu trei bacuri

Dispozitiv tip turn (tower or tombstone)

45

Fig. 30 continuareFig. 31. Blocuri de 4 MeM cu

3 bacuri [KOM]

46

Fig. 32. Bloc de 6 MeM cu 3

bacuri [KOM]

Fig. 33. Bloc de 4 MeM cu 3 bacuri plasată pe o masă

rotativă [KOM]

47Fig. 34. Bloc de 4 MeM. Pe o faţă sunt fixate piese mici prin bride

Fig. 35 [PAR[

Bloc de Mem Instalat pe un

centru de prelucrare H

Fig. 36. Blocuri de 4, 6 MeM [PAR]

48

Fig. 37 [PAR] MeMMa cu trei bacuri

Detaliu

49