ANYAG- ÉS GYÁRTÁSISMERET II. FORGÁCSOLÁSELMÉLET

Átírás

1 - 1 - ZRÍNYI MIKLÓS NEMZETVÉDELMI EGYETEM BOLYAI JÁNOS KATONAI MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR FEGYVERZETTECHNIKAI TANSZÉK CSEH BÉLA főiskolai adjunktus ANYAG- ÉS GYÁRTÁSISMERET II. FORGÁCSOLÁSELMÉLET JEGYZET

2 ZRÍNYI MIKLÓS NEMZETVÉDELMI EGYETEM BOLYAI JÁNOS KATONAI MŰSZAKI FŐISKOLAI KAR FEGYVERZETTECHNIKAI TANSZÉK CSEH BÉLA főiskolai adjunktus ANYAG- ÉS GYÁRTÁSISMERET II. FORGÁCSOLÁSELMÉLET JEGYZET

3 - 3 - KÉSZÜLT A GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS A BIZTONSÁGTECHNIKAI SZAK NAPPALI ÉS LEVELEZŐ KÉPZÉSBEN RÉSZTVEVŐ HALLGATÓK SZÁMÁRA ÖSZZEÁLLÍTOTTA: CSEH BÉLA főiskolai adjunktus LEKTORÁLTA: SIPOS JENŐ főiskolai docens

4 - 4 - tanszékvezető TIPOGRÁFIAI SZERKESZTŐ: CSEH KRISZTIÁN

5 - 5 - TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS 9 1. Forgácsolási alapfogalmak A forgácsolás tényezői Forgácsolási módok Forgácsképződés folyamata A forgácsalakváltozási tényező Forgácsfajták Forgácsolási keményedés Forgácsolóerő A forgácsolóerő meghatározásának módszerei A forgácsolóerő meghatározása közvetlen erőméréssel Forgácsolóerő meghatározása teljesítménymérésből A forgácsolóerő meghatározása számítással.42 a., A tárgy hatása a forgácsolóerőre..45 b., A forgácsolási adatok hatása a forgácsolóerőre..47 c., A szerszám kiképzés hatása a forgácsolóerőre A forgácsolóerő meghatározása táblázatból vagy nomogramból Fajlagos forgácsteljesítmény Forgácsolási hő Forgácsolási hőmérséklet mérésének módszerei...59

6 A forgácsolási hőfok meghatározása számítással A forgácsoló szerszámok éltartama A forgácsoló szerszámok kopása A szerszám éltartamára ható tényezők A gazdaságos éltartam A megmunkált felület minősége A gazdaságos forgácsolási adatok meghatározása Esztergálás Esztergálás változatai Esztergakések Esztergakések típusai Esztergakések anyagai Esztergakések dolgozórészének kialakítása Esztergakések élalakjának és élezésének meghatározása Forgácselhelyezés, hűtés Csatlakozórész Szilárdsági méretezés Gazdaságossági kérdések Revolver- és automatakések Alakos kések A körkések méreteinek meghatározása Hasábos alakkések profiljának meghatározása Gyalulás Fúrás, süllyesztés, dörzsölés Fúrás Csigafúró Keményfémlapkás fúrók Mélyfuratfúrók Süllyesztők Dörzsárak.158

7 Menetmegmunkálás Furatban dolgozó menetmegmunkáló szerszámok Menetmegmunkálás palástfelületen A forgácsolási adatok meghatározása menetmegmunkáláskor Homlokmarás A forgácsleválasztás körülményei homlokmarásnál A betétkéses homlokmaró élszögeinek vizsgálata A kések befogása a marófejbe A homlokmaró fogszámának és átmérőjének meghatározása Palástmarás A forgácsleválasztás körülményei palástfelületen A palástmarók élszögei Horonymarók Martfogú palástmarók fogkiképzése Szereltmarók A marók befogásának módjai Forgácsolási adatok meghatározása palástmarónál Hátraesztergált marók A marfogú marók általános jellemzése A hátraesztergálási görbe megválasztása A hátraesztergálás mértékének meghatározása A vezérlőtárcsa alakjának meghatározása Az archimédesi spirális vezérlőtárcsa méreteinek meghatározása Profiltorzulások a hátraesztergált maróknál Egyenesfogú idommarók szelvényhelyesbítése Hátraesztergakés hátszöge egyenes vonalú marószelvények megmunkálásához A hátraesztergakés kiemelése A hátraesztergakés legkisebb szükséges hátszöge Üregelés A szerszám méretezése A szerszám részei..254

8 Köszörülés A forgácsleválasztás.261 FELHASZNÁLT IRODALOM 268 BEVEZETÉS

9 - 9 - A JEGYZET A FŐISKOLAI GÉPÉSZMÉRNÖK- ÉS BIZTONSÁGTECHNIKAI MÉRNÖKI-SZAK NAPPALI- ÉS LEVELEZŐRENDSZERŰ KÉPZÉSBEN RÉSZESÜLŐ HALLGATÓK SZÁMÁRA KÉSZÜLT. A gépalkatrészek jelentős részét forgácsolással munkálják meg. A gépgyártásban ma a forgácsolás a legelterjedtebb megmunkálási eljárás, mert a munkadarabbal szemben támasztott követelményeket (pl. alakhűség, felületi érdesség, méretpontosság) ezzel a megmunkálási eljárással lehet legjobban kielégíteni. A forgácsolás a megmunkálási eljárások között egyike a legköltségesebbeknek, ezért ha lehetséges helyettesítsük egyéb, olcsóbb eljárásokkal, pl. mélyhúzással, kivágással, hajlítással, hidegfolyatással stb.-vel. Sajnos a forgácsolást nem minden esetben lehetséges termelékenyebb és olcsóbb megmunkálási eljárással helyettesíteni. Ennek oka lehet a munkadarabbal szemben támasztott követelmény, gyártási darabszám és az adott körülmények. Tekintettel arra, hogy a forgácsolás a gépgyártásban nélkülözhetetlen megmunkálási eljárás, ezért szükséges a forgácsolás gazdaságosságát fokozni. A gazdaságos forgácsolás alapja a forgácsleválasztással kapcsolatos törvényszerűségek ismerete és felhasználása. A forgácsolási törvényszerűségek alapos ismerete nélkül nem képzelhető el a helyes szerszám, szerszámgép, készülék és technológia. Ebből következik, hogy a forgácsolási folyamat ismerete a gyártástechnológusok részére nélkülözhetetlen. A forgácsolás aránylag fiatal tudományág. A forgácsleválasztás változó hőhatások és a súrlódási viszonyok között lejátszódó összetett igénybevételt jelent a forgácsolási rendszerre. Ezért a folyamat minden tényezőre kiterjedő exakt meghatározása csak a fémfizika tudományának előrehaladásával valósítható meg. A forgácsolás tudománya zömében kísérleteken alapul, és a kísérleti eredményeket lehet matematikai formába önteni, melyek a gyakorlati számításokhoz szükségesek. E jegyzetben tárgyalt anyagrészek a műszaki gyakorlatban megengedhető elhanyagolásokkal rögzítik a jelenségeket. Forgácsolási kutatásokkal a múlt század második felétől kezdtek behatóban foglalkozni. A gyakorlat számára is hasznos első kutatási eredmények Thime-től származnak, aki a forgácsalakulással kapcsolatos

10 megfigyeléseit vonatkoztatja a forgácsolás folyamatára. A múlt század vége felé Taylor kutatásai alapján számítási képleteket dolgozott ki a forgácsolóerő és az éltartam meghatározására, a szerszám kialakításától függően. E jegyzet első fejezeteiben azoknak a közös jellemzőknek ismertetésével foglalkozom, amelyek minden forgácsolási módnál azonosak és értelemszerűen felhasználva érvényesek, majd külön-külön tárgyalom az egyes megmunkálási módokat. A forgácsoláselmélettel együtt ismertetem a szerszámtervezés és kialakítás alapjait. A JEGYZET ELKÉSZÍTÉSÉVEL ÉS KÖZREADÁSÁVAL AZ VOLT A CÉLOM, HOGY ELŐSEGÍTSEM ÉS BIZTOSÍTSAM A HALLGATÓK FORGÁCSELMÉLETI- ÉS GYAKORLATI ISMERETANYAGÁNAK EREDMÉNYES ELSAJÁTÍTÁSÁT. Budapest, 2000 január hó

11 FORGÁCSOLÁSI ALAPFOGALMAK 1.1. A FORGÁCSOLÁS TÉNYEZŐI A forgácsolás az anyagok alakításának (megmunkálásának) egyik módja. Ezen belül beszélhetünk fémek és nemfémes anyagok megmunkálásáról. Jelenleg csupán a fémek forgácsolással való megmunkálásával foglalkozunk. A forgácsolás olyan megmunkálási eljárás, amelynél a munkadarab kívánt alakját úgy érjük el, hogy a felesleges anyagot kisebb darabokban, alkalmas eszközökkel eltávolítjuk. A forgácsolás definíciójának elemzése alapján meghatározhatjuk a forgácsolásnál szereplő tényezőket. Ezek szerint a forgácsolásnál szereplő tényezők: a, munkadarab (tárgy), b, forgácsoló mozgások, c, szerszám és d, forgács. a, A munkadarab (a továbbiakban tárgy), amelyen a forgácsoló szerszámmal alakítást végzünk. A tárgy forgácsolás szempontjából lényeges ugyan, de részletesebb vizsgálata a Szerkezeti Anyagok Technológiája, részben pedig a Gyártástechnológia tárgykörébe tartozik. Így a munkadarabbal csupán oly mértékben foglalkozunk, amennyire a forgácsolás törvényszerűségeinek tárgyalásához feltétlen szükséges. A forgácsleválasztás következtében a tárgy alakja megváltozik. A tárgy felületét, melyet még a szerszám nem munkált meg megmunkálandó felületnek, ahol a szerszám éppen dolgozik forgácsolási felületnek, azt a felületet pedig, ahol a szerszám a forgácsot leválasztotta megmunkált felületnek nevezzük (1.1. ábra). b, A forgácsoló mozgás. Ahhoz, hogy a forgácsolás létrejöjjön, a tárgy és a szerszám relatív elmozdulása szükséges. A forgácsoló mozgás lehet

12 folytonos és szakaszos, valamint forgó és egyenes vonalú mozgás. A forgácsoló főmozgást végezheti a tárgy és végezheti a szerszám. Esztergáláskor például a főmozgás forgómozgás, végzi a tárgy; harántgyaluláskor a főmozgás szakaszos haladó mozgás, a szerszám végzi ábra A mellékmozgásokat szintén végezheti a tárgy és végezheti a szerszám. Kétféle mellékmozgás van, forgásvétel és előtolás irányú. A forgásvétel irányú mellékmozgás hatására a tárgy és a szerszám egymáshoz viszonyított helyzete megváltozik. A forgásvétel irányú mozgás általában szakaszos. A viszonylagos elmozdulás értéke megszabja a leválasztandó réteg vastagságát ábra Az előtolás irányú mellékmozgás is lehet folytonos és szakaszos. Előtoláson az egy fordulatra vagy kettős löketre megtett utat értjük, amelyet végezhet a szerszám vagy a tárgy (1.2. ábra). A mozgások jelölése a következő: A főmozgás sebessége: v (m/min); (m/sec). Előtolás irányú mellékmozgás: e (mm/ford); (mm/2 löket). Előtolásirányú mellékmozgás sebessége: S (mm/min). Fogásvétel: f (mm).

13 Az esztergálást véve alapul a főmozgás sebessége közelítőleg a munkadarab kerületi sebességével egyenlő. Az 1.2. ábra jelöléseivel: D n v 1000 ( m/ min). Az előtolás irányú mellékmozgás merőleges a főmozgás irányára és esztergáláskor a munkadarab egy fordulatára eső, a szerszám által megtett út. A fogásvétel irányú mellékmozgás merőleges az előbbi két mozgásra. Az előtolás és a fogásvétel nagysága megszabja a leválasztandó forgács keresztmetszetét (q). f D d 2 ( mm), q ef ( mm 2 ). c, Szerszám a forgács leválasztását végzi. Mérete, alakja és kiképzése függ a megmunkálás módjától és a munkadarab anyagából. A forgácsoló szerszámokat az alábbi szempontok szerint oszthatjuk fel: 1. Élek szerint: egyélű, kétélű, szabályosan többélű, szabálytalanul sokélű. 2. Anyaguk szerint: szénacél, ötvözött szerszámacél, gyorsacél, keményfém, kerámia és gyémánt. 3. Élszögcsoportok szerint. 4. Készítési módjuk szerint: tömör, tompán hegesztett, lapkás, betétes, élfelrakásos és

14 öntött stb. A szerszám dolgozó részének kiképzése nagymértékben hat a forgácsolási folyamatra. Az élek, lapok helyzetének meghatározása elsőrendű követelmény mind a gyártás, mind a felhasználás szempontjából. A forgácsoló szerszámok éleinek, lapjainak és szögeinek elnevezését az MSZ 1245 tartalmazza. A szerszám dolgozó részére vonatkozó elnevezéseket és meghatározásokat egyélű szerszámon (esztergakésen) mutatjuk be; a megállapítások értelemszerűen felhasználva minden forgácsoló szerszámra érvényesek. A szerszámon dolgozó részének egyes elnevezéseit a 1.3. ábra tartalmazza. Főél a szerszámnak az az éle, mely a forgácsolás zömét végzi. Ha a szerszám végzi a forgácsoló főmozgást, akkor ez az él a szerszám haladásának irányába néz. Ha a tárgy végzi a főmozgást, akkor a főél szembenéz a tárgy mozgásának irányával. A szerszám főéle a csúcsnál csatlakozik a mellékéllel. A mellékél a forgácsolásban alig vesz részt. A szerszám homloklapja az a felület, melyen a forgács elcsúszik. A szerszám hátlapja a főélen átmenő, a forgácsolt felület felé néző lap. A homlok és a hátlap metszésvonala képezi a szerszám főélét. A szerszámélszögeket célszerű olyan térbeli derékszögű koordinátarendszerben vizsgálni, amelynek kezdőpontja a szerszám csúcsa, a koordinátatengelyek iránya pedig egybeesik a forgácsolási mozgások irányával (1.4. ábra). A koordináta-rendszer (I) fősíkja az a sík, amely magában foglalja a főmozgást és az előtolás irányú mellékmozgást, és merőleges a fogásvétel irányára. A (II) fősík merőleges az (I) fősíkra, s magában foglalja a főmozgás és a fogásvétel irányú mellékmozgás irányát. A (III) fősík merőleges az (I) és (II) fősíkra, valamint a főmozgás irányára, és magában foglalja az előtolás és fogásvétel irányát. A három ismertetett fősík és a szerszám élei, lapjai által bezárt szögeket az MSZ 1245 szabvány tartalmazza. A továbbiakban azt a síkot, amely merőleges a főmozgás irányára és magába foglalja az előtolás és fogásvétel irányát, azon kívül átmegy a szerszám csúcsán, alapsíknak (A) nevezzük. Az alapsíkra merőleges az

15 ábra érintősík (E), mely átmegy a szerszám főélén. A szerszám élszögeinek egy részét a főélre merőleges metszetben vizsgáljuk. A metszősíkot fősíknak (F) nevezzük, amely merőleges az alapsíkra és az érintősíkra (1.5. ábra). A szerszám élszögeit az egyszerűség kedvéért olyan esztergakésnél vizsgáljuk, amellyel szabad forgácsolást végzünk. A szabad forgácsolás jellemzője, hogy a szerszám csúcsa nincs fogásban, vagyis a főél hosszabb, mint a munkadarab szélessége és csak a főél forgácsol (1.6. ábra). Az 1.6. ábrán vázolt megmunkálásnál is a szerszám élszögeit az előbbi meghatározás szerint, azaz a főmetszetben az alapsík és az érintősík felhasználásával vizsgáljuk ábra 1.6. ábra A szerszám hátszöge ( ) a hátlap és az érintősík által bezárt szög. A szerszám ékszöge ( ) a hátlap és a homloklap által bezárt szög. A szerszám homlokszöge ( ) a homloklap és az alapsík által bezárt szög. A homlokszög pozitív, ha a homloklap az alapsík alatt helyezkedik el,

16 < 90 o. A homlokszög nulla, ha + = 90 o. Negatív a homlokszög akkor, ha a homloklap az alapsík felett helyezkedik el: + 90 o. Az érintősík és a homloklap által bezárt szög a metszőszög (), azaz a hátszög és a homlokszög összege + =. Az 1.6. ábra alapján meghatározott szögek sem a szerszám gyártása, sem a megmunkálás szempontjából nem elegendők. Szükséges tehát kötött forgácsolásnál vizsgálni az esztergakés élszögeit, amelynél meghatározhatjuk mindazokat a szögeket, amelyek az egyélű szerszámoknál szükségesek. Egyenes nagyoló esztergakés elkészítéséhez több szögre van szükség, mint ezt az 1.7. ábra is mutatja. A szerszám elhelyezési szöge ( ) a főél és a előtolás iránya által bezárt szög, az alapsíkon mérve. A szerszám csúcsszöge ( ) a főél és a mellékél által bezárt szög, az alapsíkban mérve. A melléknél hátraköszörűlési szöge ( ) melléknél elhelyezési szöge a melléknél és az előtolás iránya által bezárt szög az alapsíkon mérve. A szerszám hátszöge ( ), homlokszöge ( ), ékszöge ( ), metszőszöge ( ) a főmetszetben (A metszet) határozandók meg. A mellékél hátszöge ( ) a mellékélre merőleges metszetben, a mellékélen átmenő az alapsíkra merőleges sík és a mellékél hátlapja által bezárt szög. A csúcssugár (r) a főél és mellékél metszésének lekerekítési sugara az alapsíkon lévő vetületen mérve. A szerszám csúcsmagassága (m) a szerszám csúcsa és a felfekvő felület közötti távolság. A csúcsmagasság könyökös szerszámoknál negatív értékű is lehet. A terelőszög ( ) a szerszám főéle és az alapsík által bezárt szög. A terelőszög ( ) is lehet pozitív és negatív értékű. Ha a főél a csúcs felé lejt, negatív, ha ellenkező lejtésű, akkor pozitív a terelőszög. (Értelmezése azonos a ( ) homlokszöggel.) Az 1.8. ábra nulla, b. pozitív terelőszögű szerszámot mutat. A terelőszöget mindig a főélre merőleges nézetben vizsgáljuk. A szerszámcélszögek ismerete szükséges a gyártás és a működés szempontjából. Előfordul, hogy működés közben a szögek eltérnek a gyártási szögektől. Ez az eltérés adódhat a működés sajátosságaiból vagy a beállításból. Az 1.7. ábrán felülnézetben látható szögek a következők:

17 ábra 1.8. ábra Tekintettel arra, hogy a beállításból számos hiba adódhat, ezért szükséges a beállításból adódó, működő és gyártási szögekkel foglalkozni. Ideális eset, ha a gyártási szögek azonosak a működő szögekkel. Az 1.9. ábrán egyszerű esetet vizsgálunk, amikor a beszúró esztergakéssel tárcsát esztergálunk. Az a, ábrán a szerszám csúcsa a munkadarab tengelyvonalában helyezkedik el. A b, ábrán a szerszám főéle a munkadarab középvonala felett helyezkedik el, a c, ábrán pedig a középvonal alatt. A b, és c, ábrán vázolt megmunkálásnál a működő szögek nem azonosak a gyártási szögekkel. Ennek oka, hogy az alapsík és az érintősík helyzete megváltozik. Jelöljük a gyártási szöget () és (), míg a működő szögeket (m) illetve (m) betűkkel.

18 Az 1.8.b. ábránál m = - és m = +. A c, ábránál m = + és m = -. Az 1.9. ábra alapján belátható, hogy a gyártási és működésbeli szögek közötti eltérés annál nagyobb, minél kisebb a megmunkálandó munkadarab átmérője ábra A forgács. A forgácsolás tényezői között a vizsgálat szempontjából fontos szerepe van a forgácsnak. A forgács képződéséből és alakjából messzemenő következtetéseket lehet levonni a forgácsolás folyamatára ábra A leválasztott forgács keresztmetszete a mellékmozgásoktól (forgásmélység) (f), előtolás (e), és a szerszámkiképzéstől függ. A forgácskeresztmetszet alakja és mérete befolyásolja a forgácsolás körülményeit.

19 Az ábrán különböző alakú szerszámmal leválasztott forgácskeresztmetszetek láthatók. A leválasztott forgácskeresztmetszet q e f 2 ( mm ) összefüggéssel számítható ki. Az ábrán olyan forgácsok vannak feltüntetve, amelyeknek keresztmetszete azonos, vagyis az előtolás és fogásmélység értéke egyenlő. Belátható, hogy a feltüntetett, azonos keresztmetszetű forgácsok leválasztása nem mehet azonos körülmények között végbe, mivel a különböző alakú forgácsok leválasztásakor a fogásban lévő szerszám főéle nem azonos hosszúságú. Legrövidebb élszakasz az 1.11a ábrán feltüntetett forgácskeresztmetszetnél, míg leghosszabb élszakasz az 1.11c forgácsalaknál van. A fogásban lévő élvonalhossz megszabja a nyírási hosszt, mely a forgácsolás szempontjából nem közömbös. A fentiek alapján q = ef számítási módszer forgácsoláselmélet szempontjából nem ad kielégítő eredményt. A számítások során a forgács elméleti méretét kell meghatározni az (ek) közepes és az (l) értékét ábra Az (ek) közepes forgácsvastagság a fogásban lévő élhossz egységnyi hosszára jutó átlagos forgácsvastagság. A közepes forgácsvastagság általában közvetlenül nem mérhető, csak kiszámítható. Az (l) a forgácsszélesség, amelynek nagysága azonos a fogásban lévő szerszámélhosszal. A forgács elméleti méretei alapján forgácskeresztmetszet: q e k l e f e k e f l q l

20 A forgács elméleti méreteinek meghatározásakor figyelembe kell venni azt a körülményt is, hogy a szerszám főéle és mellékéle rendszerint körívvel csatlakozik. Ha pontos számítást akarunk végezni, nem hagyhatjuk figyelmen kívül a mellékél szerepét sem. Az ábrán jól szemlélhető a fogásban lévő élvonal hossza egyszerű nagyolókéssel végzett megmunkáláskor. Ebben az esetben az előbbi definíció szerint a fogásban lévő élvonalhossz amely a főél egyenes szakaszából és a lekerekítésből adódik a következő összefüggéssel számítható ki: l f r(1 cos ) sin 2r 360 r arc sin e. 2r Az ábrán egyszerű megmunkálást tüntettünk fel, mégis a forgács elméleti méreteinek meghatározása kissé körülményes. Gyakorlati számítások során elhanyagolással élünk, és ezáltal a számítás nagyon egyszerűvé válik ábra A további számítások során a mellékél szerepét elhanyagoljuk, és csak a főéllel számolunk. Az ábrán vázolt forgácsolás esetén tehát: e k e sin, l f sin képletekkel határozzuk meg a forgács elméleti méreteit.

21 FORGÁCSOLÁSI MÓDOK A forgács leválasztásához többek között a tárgy és a szerszám viszonylagos elmozdulása szükséges. Attól függően, hogy a mozgásokat a tárgy vagy a szerszám végzi, továbbá a felhasznált szerszámélek számának figyelembevételével, különféle forgácsolási módokat kölünböztettünk meg. A legismertebb forgácsolási mód az esztergálás. Esztergáláskor a főmozgás forgó, végzi a tárgy; a mellékmozgásai egyenesvonalúak, végzi a szerszám. Általánosan használt szerszáma egyélű (1.2. ábra). Gyalulásnak változatai: hosszgyalulás, harántgyalulás, vésés. Hosszgyaluláskor az egyenesvonalú főmozgást végzi a tárgy, a mellékmozgásokat a szám. Harántgyaluláskor és véséskor főmozgást a szerszám, mellékmozgásokat a tárgy végzi. Mind a fő-, mind a mellékmozgás szakaszos és egyenes vonalú. Általánosan használt szerszáma egyélű (1.13. ábra). Fúráskor a főmozgás forgó, a mellékmozgás egyenesvonalú, jellemző szerszáma kétélű. Fúráskor általában mind a fő-, mind a mellékmozgást a szerszám végzi (1.14. ábra) ábra ábra ábra Maráskor a forgácsoló főmozgás forgó mozgás, a szerszám végzi; a mellékmozgások egyenesvonalúak, rendszerint a tárgy végzi. Általánosan használt szerszáma szabályosan többélű. A marásnak kétféle változatát különböztetjük meg, úgymint homlokmarást (1.15. ábra) és palástmarást (1.15b ábra).

22 ábra Köszörüléskor a főmozgás forgó, a mellékmozgások forgók vagy egyenesvonalúak. A főmozgást a szerszám, a mellékmozgásokat a szerszám vagy a tárgy végzi. Szerszáma szabálytalanul sokélű. A köszörülésnek három fő változatát különböztetik meg: palástköszörülést (1.16a ábra), síkköszörülést (1.16b ábra), furatköszörülést (1.16c ábra). Az ismertett forgácsolási módok összefoglalását az 1.1. táblázat tartalmazza. FORGÁCSOLÁSI MÓD FŐMOZGÁS MELLÉKMOZGÁS SZERSZÁMÉLEK SZÁMA Esztergálás Forgó Egyenes 1 Gyalulás Egyenes Egyenes 1 Fúrás Forgó Egyenes 2 Marás Forgó Egyenes 2-20 Köszörülés Forgó Egyenes vagy forgó

23 FORGÁCSKÉPZŐDÉS FOLYAMATA A forgácsolás feladata a tárgyról a felesleges anyagréteg gazdaságos eltávolítása, úgyhogy az megfelelő alakhűségű és felületi érdességű legyen, a működés feltételeinek igényei szerint. Ennek érdekében a felesleges anyag eltávolítása többféle módon történhet, de az általunk vizsgált módszereknek jellemzője, hogy a felesleges anyagot forgács formájában távolítják el. A fémek forgácsolása bonyolult fizikai folyamat. A forgács leválasztásakor elsősorban alakváltozás történik, amely kihat a tárgyra, szerszámra, de főképpen a forgácsra. Az alakváltozások jellege és mértéke függ a forgácsolás feltételeitől, pl. a tárgy fizikai és mechanikai tulajdonságaitól, a szerszám kialakításától, a forgácsolás sebességétől, a leválasztott forgács keresztmetszetétől stb. A forgácsolási jelenségek lényegének, belső összefüggéseinek magyarázatára a fémfizika és a képlékenységelmélet hivatott magyarázatot adni. A fémfizika jelenlegi állása mellett még ilyen bonyolult folyamatra határozott választ nem várhatunk. Ma általános törekvés a jelenségek megfigyelése, az okok és törvényszerűségek felderítése és ezeknek elméleti magyarázatot adni. A forgács kialakulásának vizsgálatára számos kísérleti módszert használnak, amelyek közül legismertebbek: a, A tárgy oldalfelületének megfigyelése. b, Filmfelvétel. c, Optikai feszültségvizsgálat. d, Mikrocsiszolat készítés.

24 A kísérleteket legegyszerűbb szabad forgácsolással végezni, mert így a főél munkája jól követhető. a., Az oldalfelület megfigyelés egyszerűen végrehajtható kísérlet. A tárgy oldalfelületét csiszolják és fényesítik, majd a fényes felületre négyzetes hálót karcolnak, vagy maratnak (2.1. ábra). Az oldalfelületre karcolt háló sűrűségétől függően nagy forgácskeresztmetszetet választanak le. A forgácsleválasztás következtében az eredetileg szabályos háló torzul, deformálódik. A háló deformációjából következtetések vonhatók le a deformáció mértékére, irányára, valamint a tárgyban keletkező feszültségek nagyságára vonatkozóan. b., A filmfelvétel költséges, de igen szemléltető vizsgálati eljárás. A kísérleteket rendszerint esztergapadon szabad forgácsolással végzik. Forgácsolás közben fényképezik a szerszámcél környékét. A filmezéshez különleges felvevőberendezés ( felvétel/sec) és erős fényforrás szükséges. A rövid expozíciós idő lehetővé teszi a forgácsképződési folyamat részleteinek megfigyelését is. c., Az optikai feszültségvizsgálatot sikerrel használják szilárdsági vizsgálatokhoz. Ha átlátszó anyagot (pl. üveget) terhelés közben polarizált fényben vizsgálunk, az anyagban keletkező feszültség (a kettős törés) hatására színváltozás lép fel. A színváltozásokból a tárgy anyagában létrejött feszültség nagyságára és elrendeződésére lehet következtetni (2.2. ábra) ábra 2.2. ábra

25 A kísérletekhez rendszerint celluloidlapot vagy szerszám vizsgálata esetén üveget használnak. Hátránya e módszernek, hogy fémek vizsgálatára nem alkalmas. d., Mikrocsiszolat módszerével a forgácstőben a maradó alakváltozások hatására létrejött anyagszerkezet-változások igen jól megfigyelhetők. A mikrocsiszolat készítésekor a forgácsolást hirtelen megszakítják. Így a forgács még a tárggyal összefügg. A forgácstövet a tárgyból kivágják és a metallográfia módszerével csiszolatot készítenek, amelynek alapján megállapítható az alakváltozást szenvedett réteg nagysága. Ezt a vizsgálati módot igen gyakran használják kutatások során a forgácsolási folyamat és a forgácstő vizsgálatára. A forgácsleválasztás úgy jön létre, hogy a szerszám a főmozgás hatására az anyagba hatol. A tárgy anyaga kezdetben rugalmas, majd maradó alakváltozást szenved. Az összenyomott anyag a szerszám homloklapja előtt megduzzad, majd leválik a tárgyról. Ez a folyamat ismétlődik, és a forgácselemek egy sík mentén elnyíródnak, leválnak a tárgyról. Ez a folyamat ismétlődik, és a forgácselemek egy sík mentén elnyíródnak, leválnak a tárgyról. A forgácselemek mindig a nyírási sík, azaz az iránysík mentén csúsznak el. Az iránysík az a sík, amelynek mentén a forgácselemek a szerszám éle előtt a forgácstőben elmozdulnak. Az iránysík a szerszám élénél kezdődik és azt magában foglalja (2.3. ábra). Az iránysík helyzete tehát függ a szerszám elhelyezésétől és élétől. Az iránysík jellemző a forgácsolásra, mivel nagysága megszabja a nyírt felületet. Forgácsoláskor az a cél, hogy a nyírási sík területe minél kisebb legyen, mert ezáltal csökken a nyírásra fordított erő is ábra 2.4. ábra Az iránysíkot az irányvonal hajlásszögével szokás jellemezni. Szabadforgácsolásnál képzeljünk el egy olyan síkot, amely merőleges a

26 szerszám élére és ez a sík felezi a fogásban lévő főélt. Az iránysík és a szerszám élére merőleges sík metszi egymást, amely metszésvonal az irányvonalat adja (2.4. ábra). Az irányvonal az iránysíknak és a forgács elméleti szélességét felező, a szerszám élére merőleges síknak a metszésvonala. Az irányvonalnak a főmozgás irányával bezárt szöge az irányvonal hajlásszöge (). Az irányvonal hajlásszögét általában szabadforgácsoláskor vizsgálják, mivel kötött forgácsolásnál a lekerekítési sugár hatása nagyon megnehezíti a számításokat. A szabadforgácsolásnál levont törvényszerűségek, relatív összehasonlításra, kötött forgácsolásnál is érvényesek. Az irányvonal hajlásszögének meghatározása méréssel szabadforgácsoláskor egyszerű. A leválasztott forgács mindig rövidebb, mint a munkadarab hossza (pl. gyalulás). A leválasztott forgács tehát rövidül, tömörödik, a szélességi és vastagsági mérete megnő a hosszúság rovására. Ha a szerszám homlokszöge = 0 0, = 0 0, = 90 0 (2.5. ábra), a kísérletet szabadforgácsolással, gyalulással végezzük, a beállított előtolást ismerjük és mérjük a forgács (h) méretét. Ebben az esetben az irányvonal hajlásszöge tg e h 2.1. Szabadforgácsoláskor, ha a 0 0 -nál, a számítást a 2.6. ábra alapján lehet elvégezni. Hol e tg ; b a a e tg ; b h ; cos Visszahelyettesítve tg e h e tg cos ;

27 Egyszerűsítve és rendezve e cos arc tg ; h sin 2.2. Erre az eredményre jutunk szabadforgácsolásnál akkor is, ha kal és e ek-val. A számításból látható, hogy az irányvonal hajlásszögének változását kedvezően befolyásolja a forgácsközépvastagság (ek) és a homlokszög () növelése. Kísérletek igazolják, hogy az irányvonal hajlásszögének növekedését legnagyobb mértékben a forgácsolási sebesség befolyásolja. Az irányvonal hajlásszögének változását a (v), (), (ek) függvényében a 2.7. ábrán tüntettük fel ábra 2.6. ábra Az () meghatározás levezetett számítás közelítő, mivel a (h) mérése nehézkes. Lényegesen pontosabb eredményt kapunk a forgácstő csiszolatának fényképéről egyszerű méréssel ábra.

28 A FORGÁCSALAKVÁLTOZÁSI TÉNYEZŐ Különféle anyag forgácsolásakor tapasztalható, hogy a leválasztott forgács hossza változik. A leválasztott forgács hosszát a megmunkálandó anyagon kívül befolyásolják a forgácsolási feltételek is. A forgács méreteinek változását a forgácsalakváltozási tényező jellemzi. A forgácsalakváltozási tényező ( ) a tárgyról leválasztandó réteg valamely elméleti méretének és a leválasztott forgács (ugyanazon) mért mértékének reciproka. A forgácsalakváltozási tényező értelemszerűen egynél mindig nagyobb szám, mert a forgács mindig deformálódik a leválasztandó anyaghoz képest. Minél kisebb a ( ) értéke, annál kisebb a forgácsdeformáció, azaz annál kedvezőbb a forgácsolás. A forgácsalakváltozási tényező az alábbi módszerekkel határozható meg: a, forgácshossz mérésével, b, forgácsvastagság mérésével és c, forgácskeresztmetszet mérésével.

29 a, A forgácshossz mérésekor mérik a leválasztandó forgács hosszát (L0). (Gyaluláskor a tárgy hossza, esztergáláskor a kerülete). Majd megmérik a leválasztott forgács hosszát (L). Ebből a forgácsalakváltozási tényező L L0 L ; A forgácshossz mérését csak összefüggő forgácsot adó anyagoknál és feltételeknél lehet megfelelő módon végrehajtani. b, A forgácsvastagság mérését mint az () meghatározásnál láttuk az elméleti forgácsközépvastagság meghatározása és a változott forgács (h) méretének mérésén alapszik. h e k. c, A forgácshossz mérése nehézkes, és eredménye függ attól, hogy külső vagy belső felületén mérjük-e a spirál alakú forgács hosszát. A forgácsvastagság mérése nem veszi figyelembe a (h)-ra merőleges irányú forgácsszélesség változását. Jóllehet a két módszer egyszerű, de nem ad minden esetben kielégítő eredményt. Ez az oka, hogy pontosabb méréseknél a forgácskeresztmetszet mérése alapján határozzák meg a forgácsalakváltozási tényezőt. Ismeretes a fogásmélység és előtolás-nagyság, melyből a forgácskeresztmetszet elméleti mérete q = ef = ekl kiszámítható. A leválasztott forgácsból keresztirányú metszeteket készítenek (3-4 db-ot), és meghatározzák az elméleti (q) keresztmetszethez képest megnövekedett (ql) forgácskeresztmetszetet. (A forgácskeresztmetszet területe meghatározható pl. nagyítva planimetrálással). A mért (ql) és a számított (q)-ból a forgácszsugorodási tényező q l q q ; A forgácszsugorodási tényező befolyásolja a megmunkált felület érdességét, azonkívül a nyírási sík nagyságát, ezen keresztül pedig a forgácsolóerőt.

30 FORGÁCSFAJTÁK A leválasztott forgács alakja, mérete függ a megmunkálandó anyagtól és a forgácsolás körülményeitől. Osztályozhatjuk a leválasztott forgácsot alakjuk szerint: 1. töredezett és 2. folyamatos forgácsra. 1. Töredezett forgácsról beszélünk akkor, ha a leválasztott forgácselemek nem alkotnak összefüggő forgácsot. Töredezett forgács keletkezik rideg anyagok megmunkálásakor. Szívós anyagok megmunkálásakor is keletkezhet töredezett forgács, ha a forgácsolási sebesség kicsi. Az anyagokról a forgácselemek a szemcsehatárok mentén vállnak le, így a megmunkált felület érdességét befolyásolja az anyag tulajdonságon túlmenően a forgács mérete is. A töredezett forgács kedvező tárolás, szállítás szempontjából, de kedvezőtlen felületi érdesség szempontjából. A forgácsolási körülmények helyes megválasztásával a felületi érdességet nagymértékben lehet csökkenteni. 2. Folyamatos forgács a szívós képlékeny anyagok megmunkálására jellemző. Folyamatos forgács keletkezésekor a forgácselemek összefüggő szalagot alkotnak. A leválasztott forgácsnak a szerszám homloklapjával nem érintkező oldalán a forgácselemek bizonyos esetekben szabad szemmel is jól láthatók. A folyamatos forgács lehet: a, lemezes forgács, b, folyó forgács és c, élsisakos forgács.

31 a., Lemezes forgács szívós anyagokra jellemző, de rideg anyagok megmunkálásakor is keletkezik egy bizonyos forgácsolási sebességnél és forgácsolási feltételeknél. A leváló forgácselemek a leválasztás következtében keletkező hő és nyomás hatására összehegednek és szalagot képeznek. b., Folyó forgács szívó és képlékeny anyagok nagy sebességgel való megmunkálásakor keletkezik. A folyóforgács is forgácselemekből tevődik össze, de szabad szemmel általában már nem lehet megkülönböztetni az elcsúszási síkokat. Forgácsolás szempontjából ez a forgácsforma a legkedvezőbb, mivel ennél kicsi a nyírási sík és így kicsi a leválasztáshoz szükséges erő is, jó felület mellett. A felületi érdesség szempontjából tehát törekedni kell a folyó forgács elérésére (simításkor nagy forgácsolási sebesség). c., Az élsisakos forgács szívós és képlékeny anyagok közepes sebességű megmunkálásakor keletkezik. A tárgyból anyagrészek tapadnak a szerszám élére, amely állandóan nő, és sisakszerűen körülveszi a szerszám élét. Az élsisak egy bizonyos nagyság elérése után a megnövekedett forgácsoló erő hatására leválik a szerszám éléről. A leváló élsisak nagyobbik része a forgáccsal távozik, a kisebb része pedig a tárgy felületébe nyomódik (2.8. ábra). Az élsisakképződés leválás után ismét megindul ábra Az élsisak anyaga megegyezik a tárgy anyagával, keménysége azonban lényegesen nagyobb a tárgy eredeti keménységénél. Mivel az élsisak a szerszám élén képződik, így átveszi a forgácsolás szerepét. Az állandóan változó nagyságú élsisak rendkívül rosszul forgácsol (változó homlokszög), amelynek következtében változik a forgácsolóerő, rezgések keletkeznek, és

32 romlik a megmunkált felület állapota. A megmunkált felületbe nyomódott élsisakrész is káros lehet felhasználás szempontjából. Az élsisakképződés csökkenthető vagy kiküszöbölhető a forgácsolási sebességeknél az élsisaknak nincs jelentős befolyása. Általában 8-70 m/min forgácsolási sebességnél keletkezik élsisak, a megmunkálandó anyag szakítószilárdságától függően. A szakítószilárdság növekedésével az élsisak kisebb forgácsolási sebességnél keletkezik. A folyó forgács (most ide értve az élsisakos forgácsot is) lehet szalag alakú vagy képződhet spirál alakban, a szerszám kiképzésétől és a forgácsolási feltételektől függően. A dolgozó egészsége, valamint a tárolás, szállítás szempontjából a szalag alakú folyó forgács kedvezőtlen. Valamivel kedvezőbb a spirál alakú forgács, de helyszükséglete ennek is nagy. A kedvezőtlen szalag alakú forgácsot törni kell, amely végezhető a szerszámon kiképzett forgácstörővel vagy a tárgy anyagának ötvözésével (pl. ólomötvözésű automata acél) FORGÁCSOLÁSI KEMÉNYEDÉS A maradó alakváltozás hatására a fémek tulajdonsága megváltozik pl. a deformált réteg keménysége megnő. Tekintettel arra, hogy forgácsoláskor mindig van maradó alakváltozás, így létrejön a keményedés is. Ezt a jelenséget forgácsolási keményedésnek nevezzük. Forgácsolási keményedés minden fém forgácsolásakor fellép, de elsősorban a szívós anyagokra jellemző, a rideg anyagok keményedése gyakorlatilag elhanyagolható. A keményedett réteg mélysége és keményedése függ a megmunkálandó anyagtól és a forgácsolás körülményeitől. Természetes tehát, hogy folyó forgácsot adó anyagoknál kisebb lesz a keményedés, mint élrátétes forgácsoláskor. Mint ahogy a forgácsformát, éppúgy befolyásolja a forgácsolási sebesség a felületi keményedést is. Növekvő sebességnél csökken a forgácsolási keményedés. Az előtolás nagyobb mértékben növeli a

33 forgácsolási keményedést, mint a fogásmélység. A forgácsolási keményedésre hatással van továbbá a szerszám homlok- és hátszöge. A forgácsolási keményedés mérését több módszerrel lehet végezni (mikrocsiszolat, röntgen, mikrokeménységmérés), melyek közül a mikrokeménységmérés terjedt el legjobban. Ennél a módszernél a forgácstőről csiszolatot készítenek, és g terheléssel, különböző helyeken mérik a keménységet. A kis terhelés lehetővé teszi az egyes pontok kéménységének mérését és így a forgácstő keménységének változása jól követhető. A forgácsolási keményedés hátrányos a további megmunkálás szempontjából, mivel újabb réteg leválasztásakor már keményedett részt kell forgácsolni, amely nagyobb erőt igényel, és jobban koptat. Hátrányos továbbá felületi érdesség szempontjából és a kifáradásos törés miatt. A forgácsolási keményedést csökkenteni kell, amely a forgácstő alakváltozásának csökkentését jelenti. 3. FORGÁCSOLÓERŐ

34 A forgács leválasztása erő hatására jön létre. A forgácsoláshoz szükséges erő ismerete fontos a szerszám, szerszámgép, munkadarab igénybevétele szempontjából, valamint a forgácsolási teljesítmény meghatározása miatt. A forgácsolóerő általában térbeli erő. A térbeli erő nagyságát és irányát nem ismerjük, de erre általában nincs szükség. Annál fontosabbak azonban a mozgások irányába eső összetevők, ezért az eredő erőt a fő- és a mellékmozgások irányába eső összetevőkre bontjuk. A forgácsolóerő mindig a szerszámra hat. A forgácsolóerővel egyező irányú és nagyságú, de ellentétes értelmű a tárgyra ható élnyomás. Az eredő forgácsolóerő (F) mozgásirányú összetevőkre bontását a 3.1. ábra szemlélteti. A főmozgás irányába eső összetevő a főforgácsolóerő (Ff), a mellékmozgások irányába eső összetevő fogásvétel irányú forgácsolóerőnek (Fm), illetve előtolásirányú forgácsolóerőnek nevezik (Fe). A forgácsolóerő komponenseinek ismeretében az eredő erő meghatározható ábra 3.2. ábra A forgácsolóerő vizsgálata legegyszerűbb szabadforgácsoláskor, mivel ennél a megmunkálásnál csak két összetevővel kell számolni és így minden összetevő síkban ábrázolható. Lemez gyalulásakor a 3.2. ábrán látható elrendezést kapjuk. Szabadforgácsolásnál az eredő erő egyszerűen meghatározható a főforgácsolóerő (Ff) és az előtolásirányú erő (Fe) ismeretében. F 2 F f F e 2.

35 Az eredő forgácsolóerő felbontható a homloklapra merőleges (N) és a homloklap síkjába eső (S) összetevőre. A két erő vektora megszerkeszthető a Thalesz-kör segítségével. Az (N) erő az az erő, mellyel a forgács a homloklaphoz nyomódik. A szerszám homloklapján a forgács elcsúszásakor (S) surlódási erő ébred, amelynek nagysága S = N. Az (S) erő a szerszámot a fogásból eltávolítani igyekszik. A súrlódási tényező, amely a szerszám homloklapja és a forgács között ébred, szintén meghatározható a 3.2. ábra alapján, ahol tg =. A () súrlódási tényező értéke forgácsolásnál lényegesen nagyobb, mint az általánosan használt súrlódási tényező. Forgácsolásnál a = 0,4-1,0; amely függ a szerszám és a tárgy anyagától, a forgácsolás sebességétől, a hűtéstől, illetve kenéstől stb. A szerszámra ható erőket szabadforgácsolásnál vizsgáltuk. Lehetőség van arra, hogy az előbbi megmunkálásnál vizsgáljuk a tárgyra ható erőket. A 3.3. ábrán a tárgyra ható főforgácsolóerőnek megfelelő élnyomás (Ef) és az előtolásirányú erőnek megfelelő (Ee) élnyomásból az eredő élnyomás (E) megszerkeszthető. Az eredő élnyomást célszerű a nyírási sík irányába és erre merőleges irányra felbontani, szintén a Thalesz-kör segítségével ábra Az iránysíkba eső (Eny) erő a forgácsot a tárgyról lenyírni igyekszik. A nyíróerőre merőleges irányú (Eö) erő a forgácsot és a forgácstövet tömöríti, melynek hatására a forgács megrövidül, és részben létrejön a felületi keményedés. A 3.2. és 3.3. ábrán feltüntetett összetevők meghatározása szabadforgácsoláskor egyszerűen elvégezhető, csupán a (Ff) és (Fe) ismerete (mérése) szükséges. Kötött forgácsoláskor ezeknek a tényezőknek kiszámítása igen körülményes és nehézkes lenne. Gyakorlatban csak

36 szabadforgácsolásra végeznek ilyen irányú számításokat és méréseket, amelynek eredményéből következtetnek a kötött forgácsolásra. Példa Határozzuk meg lemez gyalulásánál (szabadforgácsolás) a szükséges adatokat, ha e = 0,4 mm/kettőslöket =10 0, = 90 0, = 0 0. A leválasztott forgács vastagsága h = 0,65 mm. A tárgy anyaga A 60. Méréssel meghatároztuk a forgácsolóerőt Ff = 900 kp, Fe = 270 kp. A számítást a 3.4. ábra alapján végezzük. F F 2 f F 2 e 939 kp, tg F F f e ; ábra A 3.4. ábra alapján a súrlódási szög: = ; = ( + ) = 63 0, = Ennek ismeretében a súrlódási tényező = tg = 0,5095.

37 A forgács homloklapja között ébredő súrlódóerő, valamint a homloklapra ható (N) erő: N = Fcos = 836 kp, S = Ntg = 470 kp. Ahhoz, hogy az élnyomásból eredő tárgyra ható erőket meghatározzuk, szükséges az irányvonal hajlásszögének kiszámítása a 2.2. képlet alapján. (Példánknál az irányvonal hajlásszöge azonos a nyírási síkkal, mivel = 0 0, e = ek. arc ek cos tg 30 h e sin k 0. Az ábra alapján = + = Mivel F = -É, így Ény = Écos = 640 kp, Éö = Ésin = 686 kp. A forgácszsugorodás mértéke: h h e k 1, A FORGÁCSOLÓERŐ MEGHATÁROZÁSÁNAK MÓDSZEREI A forgácsolóerő számszerű meghatározása elengedhetetlen a szerszám, szerszámgép és a technológia méretezése szempontjából. Mivel a főforgácsolóerő a legnagyobb, azonkívül teljesítményfelvétel szempontjából is a legfontosabb, ezért általában ennek meghatározását helyezik előtérbe. Laboratóriumi vizsgálatok során természetesen törekednek mindhárom összetevő meghatározására és a mérési eredmények alapján számítóképletek kidolgozására. A forgácsolóerő általában a következő módon szokás meghatározni:

38 Közvetlen érőméréssel. 2. Teljesítménymérés alapján. 3. Számítással. 4. Táblázatok és nomogramok segítségével. A továbbiakban a felsorolt fő meghatározási módszerekkel foglalkozunk A FORGÁCSOLÓERŐ MEGHATÁROZÁSA KÖZVETLEN ERŐMÉRÉSSEL A forgácsolóerő meghatározásának legtermészetesebb módja megfelelő erőmérő berendezéssel való mérés. Az erőmérő berendezések alkalmasak lehetnek egy, kettő vagy három összetevő mérésére és így megkülönböztetünk 1-, 2- és 3-komponenses erőmérőt. Az eredő forgácsolóerőt általában nem mérik, mivel a három komponens nagyságának ismeretében meghatározható. A mérésekhez felhasználható erőmérő berendezések látszólagos egyszerűségük ellenére bonyolultak, mivel számos követelményt kell kielégíteniük. Ilyen követelmények például a szerszám kis lehajlása, külső súrlódástól lehetőleg mentes legyen, kis szórás dinamikus és statikus terhelésnél, karakterisztikáját küldő hatások ne változtassák meg (idő, hő, hűtőfolyadék, forgács), olcsó kivitel, egyszerű kezelés, többirányú felhasználás, egyszerű leolvasás stb. A fenti követelményeknek maradéktalanul eleget tenni csaknem lehetetlen. Számos erőmérő látott napvilágot, amelyeket több-kevesebb sikerrel használnak forgácsolási kutatásoknál. E jegyzetben csupán néhány főtípus mérési elveivel kívánok röviden foglalkozni, az esztergálás szemszögéből nézve. Általánosan használt erőtípusok mérési elvei: a, mechanikus, b, hidraulikus, c, villamos, d, maradó alakváltozáson alapuló.

39 a, Mechanikus mérési elv megvalósításakor általában rugólehajlást mérnek. A rugós erőmérők jól ismert kivitele Schallbroch-féle erőmérő, amelynek elvi elrendezése a 3.5. ábrán látható. Méréskor az 1 késre ható erő forgácsolóerő hatására a 2 késtartó a 3 csuklópont körül elfordul, a 4 rugó lehajlásának megfelelően, amelyet az 5. házba fogott 6. mérőóra érzékel ábra 3.6. ábra A rugós erőmérők előnye az egyszerű kivitel, könnyű kezelhetőség, széles méréshatár. Hátránya a kis pontosság, rendszerint egykomponenses, és nem készül regisztráló kivitelben. Igen elterjedt típus. b, Hidraulikus elven működő erőmérő vázlata a 3.6. ábrán látható. A forgácsolóerő az l csak körül elfordítja a 2 jelű késtartót, amely a 4 dugattyún keresztül a 3 hengerben lévő olaj nyomást megnöveli. A hengerben létrejött nyomás változását az 5 manométerrel lehet mérni. A hidraulikus erőmérőket sok helyen használják általában 2 és 3 komponens mérésére. Nagy előnye, hogy a manométer íróberendezéssel könnyen felszerelhető, és így a regisztrálás egyszerűen megvalósítható. Rezgésre kevésbé hajlamos, nem kényes, könnyen kezelhető. A hidraulikus erőmérők hátránya: nagy súly, kis nagyítás, az olaj viszkozitása változik (üzemi hőmérséklet) és költséges kialakítású. c, Villamos érzékelés elvén alapuló erőmérők az utóbbi években nagyon elterjedtek. A villamos mérési elv felhasználása lehetővé teszi az erőmérők építése területén a külső súrlódás kiküszöbölését. Az ilyen berendezések a rugalmas alakváltozás elvén alapulnak, ahol az elmozdulás kicsi, amelyet csak villamos úton tudunk érzékelni. A villamos elven működő érőmérőknek számos fajtája ismeretes, amelyek közül gyakran használják a kondenzátoros, induktív, szénellenállásos, folyadék ellenállásos, piezoelektromos, ellenállásbélyeges stb. mérési elveket.

40 ábra 3.8. ábra A 3.7. ábrán kondenzátoros erőmérő berendezés elvi vázlata látható. A késlehajlás következtében a kondenzátor lemezei közötti távolság csökken, és ennek hatására kapacitása megváltozik. A kondenzátor kapacitásának változását erősítőn keresztül galvanométerrel lehet érzékelni. d, Maradó alakváltozás elvén működő erőmérő elvi felépítése a 3.8. ábrán látható. Az 1 kés a 2 késtartóba lehajlik és a 3 etalonlemezre felfekszik, amely alatt a 4 golyó helyezkedik el. A forgácsolóerő hatására a golyó az etalonlemezbe nyomódik. A benyomódás nagyságából következtetni lehet a maximális forgácsolóerőre. Az etalonanyag vagy golyó átmérőváltoztatásával a forgácsolóerő széles határok között mérhető. Újabb pont mérésekor az etalonlemezt egy mérési helynek megfelelő távolsággal továbbítani kell. (a mérési eljárás a brinellezéshez hasonlít). A maradó alakváltozás elvén működő erőmérőberendezés egyszerű, könnyen kezelhető. Gyártható 1, 2 és 3 komponens mérésére alkalmas kivitelben. Hátránya, hogy a pillanatnyi erőt nem méri, a mérés szakaszos és nem regisztrálható. A felsoroltakon kívül még számos más elven működő erőmérőt használnak, amelyek ezekre az alaptípusokra vezethetők vissza. Jelenleg csak az esztergálásnál használt erőmérő-típusok ismertetésére szorítkozunk, de ezek a mérési elvek értelemszerűen felhasználhatók bármely megmunkálási módnál FORGÁCSOLÓERŐ MEGHATÁROZÁSA TELJESÍTMÉNYMÉRÉSBŐL

41 Erőmérő-berendezéssel az üzemek ritkán rendelkeznek, ezek általában laboratóriumi mérőeszközök. Forgácsolóerőt üzemi körülmények között egyszerűen meg lehet határozni a teljesítmény mérés alapján. A forgácsolóerő meghatározásakor ismert összefüggésből indulunk ki, amely szerint P f F f 75 v ( LE) A képlet helyes eredményt ad, ha az erőt kp-ban, a sebességet m/sec-ban helyettesítjük be. Mint az 1. fejezetben láttuk forgácsoláskor a köszörüléstől eltekintve a forgácsolási sebességet mindig m/min-ban adják meg. Ennek figyelembevételével a forgácsolási teljesítmény P f F f v 7560 ( LE) A 3.2. képletből a főforgácsolóerő: F f P v f ( kp) Lehetőség van arra, hogy a szerszámgép hajtómotorjának teljesítményfelvételét mérjük. A mért teljesítmény elektromos teljesítmény, P f Ff v ( kw) ,36 tehát a 3.2. képletbe való helyettesítéskor figyelembe kell venni, hogy 1 kw = 1,36 LE. Méréskor a bemenő teljesítményt mérjük, amelynek csak egy része forditódik forgácsolásra Pö = Pmotmotgép Ennek figyelembevételével a főforgácsolóerő F f ,36P v mot mot gép ( kp) 3.4.

42 A számítások során csak a főforgácsolóerőt vettük figyelembe, a mellékerőkkel nem számoltunk. A fogásvétel irányú elmozdulás nincs (vm = 0, tehát Pm = Fmvm = 0) így nem fogyaszt teljesítményt. Az előtolásirányú erő rendszerint kisebb a főforgácsolóerőnél, és az előtolás sebessége is nagyon kicsi. Az előtolásirányú teljesítmény tehát gyakorlatilag elhanyagolható, amelyet az alábbi példa is igazol. Példa Esztergáljunk D = 100 mm átmérőjű tengelyt e = 1 mm/ford előtolással n =100 percenkénti fordulatszámmal. A forgácsolóerő összetevőit méréssel határoztuk meg; Ff = 500 kp és Fe = 200 kp. A főmozgás sebessége v D n ,4m / min. A forgácsolási teljesítmény: P Az előtolás sebessége: f F f v ,5 ( LE) 3,5 1,36 kw ve = ne = 0,1 m/min 2,57 kw. Az előtoláshoz szükséges teljesítmény: P e F v e e ,0045 LE. Az előtoláshoz szükséges teljesítmény elhanyagolható a forgácsolás (főmozgás) teljesítményszükségletéhez képest A FORGÁCSOLÓERŐ MEGHATÁROZÁSA SZÁMÍTÁSSAL

43 A forgácsolóerőt csupán elméleti úton meghatározni mind a mai napig nem sikerült. A számítások során azokat a bonyolult jelenségeket nem sikerült képletbe foglalni, amelyek forgácsoláskor a forgácstőben lejátszódnak. Első közelítésre is könnyen belátható, hogy a forgácsolóerő meghatározásához felhasználható a szilárdságtan alapösszefüggése, mivel a forgácsolóerő nagyságát is befolyásolja a megmunkálandó anyag, valamint a leválasztandó forgácskeresztmetszet. Ennek alapján a forgácsolóóerő Ff = k q (kp) 3.5. összefüggéssel is meghatározható. (k) a fajlagos forgácsolóerő, kp/mm 2, (q) a leválasztandó forgács keresztmetszete, mm 2, A (k) fajlagos forgácsolóerő nagysága a megmunkálandó anyagtól függ. Számszerű értéke az 1 mm 2 forgács leválasztásához szükséges erő nagyságával egyenlő. A kísérletek igazolták, hogy a (k) fajlagos forgácsolóerő szívós anyagoknál a szakítószilárdság, rideg anyagoknál a brinell-keménység között összefüggés állapítható meg. A fajlagos forgácsolóerő és az anyag mechanikai tulajdonsága közötti összefüggés nem állandó, hanem függ a közepes forgácsvastagságtól (ek). Csökkenő közepes forgácsvastagságnál a fajlagos forgácsolóerő nő. Egyélű forgácsolószerszámmal végzett megmunkáláskor a (k) és az anyag mechanikai tulajdonsága között az alábbi közelítő összefüggés áll fenn: k = (2,5-4,5)(B) szívós anyagoknál, k = (0,5-1,0)(HB) rideg anyagoknál. A zárójelben lévő állandók kisebb értékei nagy előtolásoknál, a nagyobb értékek kisebb előtolásokkal használandók. A 3.5. összefüggéssel a forgácsolóerőt általában akkor szokták meghatározni, ha a közelítő értékkel is megelégednek vagy ha a segédeszköz nem áll rendelkezésre. Példa

44 Meghatározandó a főforgácsolóerő A 70. anyag esztergálásánál, ha ek = 0,5 mm, l = 4 mm. Ff = kq = kef = kekl, k = (2,5-4,5)B. Felvéve a fajlagos forgácsolóerőt k = 3B-re, így Ff = 3700,54 = 420 (kp). A 3.5. képlet pontossága a (k) fajlagos forgácsolóerő meghatározásának pontosságától függ. A (k) értékét ezért mérések alapján határozzák meg. A mért értékeket a megmunkálandó anyag és a forgácsközépvastagság függvényében adják meg. A 3.9. ábrán nomogram látható, amely tartalmazza a (k) értékeit különböző megmunkálási módokmnál. A fajlagos forgácsolóerő (k) a megmunkálandó anyagon és a forgácsközépvastagságon kívül még számos tényezőtől függ, pl. a szerszám

45 ábra ábra élszögeitől, hűtéstől stb. Ennek figyelembevételével a fajlagos forgácsolóerő meghatározására készített nomogram csak arra a forgácsolási feltételre ad helyes (k) értéket, amilyen körülmények között azt meghatározták. A kísérletektől eltérő forgácsolási feltételek esetére a k értékét módosítani kell. A ábrán meghatározott feltételek mellett felvett nomogram látható, amelynek adatai esztergálásra érvényesek. A ábrán lévő mérési eredményeket az alábbi felsorolt anyagoknál és feltételeknél határozták meg. A 3.5. képlet alapján, hogy a (k) értékét nomogram alapján határozzák meg, nem ad minden esetben kielégítő eredményt mert számos tényező figyelembevételét kizárja. Nem lehet pl. megfelelően figyelembe venni a forgács alakját (az előtolás, fogásvétel hatását) a forgácsolóerőre. Azokat a tényezőket, melyek a forgácsolóerő nagyságát lényegesen befolyásolják, három csoportba lehet sorolni:

46 a, munkadarab, b, forgácsolási feltételek és c, a szerszám kiképzése. A következő számításaink során ezeknek a tényezőknek a forgácsolóerőre kifejtett hatását figyelembe vesszük. a., A TÁRGY ANYAGÁNAK HATÁSA A FORGÁCSOLÓERŐRE Mindazok a tényezők, melyek az anyag mechanikai tulajdonságát befolyásolják, hatással vannak a forgácsolóerőre is. Így tehát összegezve megállapítható, hogy a forgácsolóerőt befolyásolja a tárgy anyagának szilárdsága, illetve keménysége, kémiai összetétele, szövetszerkezete, a forgácsolást megelőző hideg vagy meleg alakítása. A felsorolt tényezők figyelembevétele a számítóképletben igen bonyolult lenne. Ezért a forgácsolóerő kiszámítására szolgáló képletekben a meghatározott összetételű és állapotú anyagot egy Cf konstanssal veszik figyelembe. Ez a Cf anyagtól függő, állandó, meghatározott körülmények között 1 mm 2 forgács leválasztásához szükséges erő. A meghatározott feltétel egységnyi forgácskeresztmetszetre vonatkozik, amikor ek = 1 mm és l = 1mm-rel. A 3.5. képletnél a (k) érték is egységnyi forgácskeresztmetszet leválasztásához szükséges erő volt, de a feltételek nem voltak ilyen szigorúak. Míg a (k) fajlagos forgácsolóerő egyenlő a (Ff)-fel, ha a q = 1 mm 2 -rel, addig a Cf = Ff-fel, ha ek = 1 mm és az l = 1mm. Tehát a két egységnyi keresztmetszetű forgács leválasztásához szükséges erő értelemszerűen is és számszerűen is különbözik egymástól.

47 A (Cf ) értékét mindig kísérletileg határozzák meg szabványos szerszámmal. A kísérletek során kapott (Cf ) értékeit táblázatokba foglalják, amelyek csak egy adott anyagcsoportra és meghatározott szerszámkiképzésre, adott forgácsolási körülményekre érvényes. Például A 70 normalizált acél esztergálásakor gyorsacél szerszámot használtak, amelynél = 12 0 ; = 45 0 ; ek = 1 mm, l = 1 mm hűtés nélkül a Ff = 183 kp-ot mértek. Erre az esetre tehát Cf = 183 kp. A 3.1. táblázatban néhány acél és öntöttvas szabványos szerszámmal végzett esztergálásakor (Cf ) eredményeit tüntettük fel tájékoztatás céljából táblázat Mint a 3.1. táblázatból is látható, a (Cf ) értéke nő a szakítószilárdság növelésével. Öntöttvasnál a (Cf ) kisebb, mint acélnál, mert öntöttvas forgácsolásakor a képlékeny alakváltozásra fordított munka kisebb és kisebb a súrlódó erő nagysága is. b, A FORGÁCSOLÁSI ADATOK HATÁSA A FORGÁCSOLÓERŐRE Általános esetben forgácsolási adatoknak a forgácsolási sebességet (v), közepes forgácsvastagságot (ek) és a forgácsszélességet (l) nevezzük. A forgácsolási adatoknak a forgácsolóerőre kifejtett hatását kísérletekkel határozzák meg, és a mért értéket diagramokban ábrázolják. Állandó forgácskeresztmetszet (ek és l = állandó) mellett változó forgácsolási sebességgel felvett diagramot a ábrán mutatunk be. Mint az ábrából is kitűnik, a forgácsolóerő kis forgácsolási sebességeknél erős hullámzást mutat, amely részben az élrátétes sebességzónával magyarázható. Nagyobb forgácsolási sebességnél a forgácsolóerő gyakorlatilag már egyenletesnek tekinthető. Mivel a forgácsolóerő a sebesség függvényében erősen változik,

48 ábra ábra ábra számítóképletekbe ezt a változást nehéz figyelembe venni. Ezért a forgácsolóerő meghatározására alkalmas képletekben a forgácsolási sebesség nem szerepel. A képlet csak nagyobb forgácsolási sebességeknél teszi lehetővé a forgácsolóerő meghatározását, ahol a forgácsolóerő már nem változik lényegesen. Ha minden változót állandónak tartunk, csupán a forgácsközépvastagságot (ek) változtatjuk, akkor jellegére nézve a ábrán vázolt diagramot kapjuk. A főforgácsolóerő és a forgácsközépvastagság között parabolikus összefüggést találunk. A mérési eredményeket logaritmus koordináta-rendszerben ábrázolva, grafikusan is meghatározható az (ek) kitevője. Egységnyi forgácsszélesség esetén (l = 1mm) a főforgácsolóerő képlete F = C fe xp alakban írható. Az xp kitevő mint az ábrából is látható mindig kisebb egynél (xp 1). Acélanyagok esztergálásakor általában xp = 0,75. A forgácsszélesség (l) hatása a forgácsolóerőre a ábra jellegéhez hasonló. Ha a forgácsszélességet megkétszerezzük, akkor a főforgácsolóerő is megkétszereződik. Egységnyi forgácsvastagság esetén (ek = 1 mm) a forgácsolóerőre Ff = Cf l yp összefüggést kapjuk.

49 ábra A forgácsszélesség (yp) kitevője lényegesen nagyobb, mint az (xp). (Az (yp) rendszerint alig kisebb egynél). Ebből következik, hogy a főforgácsolóerő szempontjából vizsgálva, a forgácsteljesítmény növelésekor célszerűbb az (ek) mint az (l) növelése. A forgácsolási adatok figyelembevételével tehát a főforgácsolóerő meghatározható Ff = C fe xp l yp (kp) 3.6. összefüggéssel. c, A SZERSZÁMKIKÉPZÉS HATÁSA A FORGÁCSOLÓERŐRE A forgácsolóerő nagyságát befolyásolja a szerszám anyaga és kiképzése. A szerszám anyaga annyiban befolyásolja a forgácsolóerőt, amennyiben a súrlódási tényező ( ) értékét. A súrlódási tényező változásával változik a forgácsleválasztáshoz szükséges erő. A súrlódási tényező változásával előálló erőváltozás olyan kicsi, hogy gyakorlatilag számításoknál elhanyagolják. (kísérletekkel igazolták, hogy a gyakorlatban használt szerszámanyagoknál szélső esetben a főforgácsolóerő változása 5% alatti ingadozást mutat). A szerszám kialakítása lényegesen nagyobb mértékben befolyásolja a forgácsolóerőt, amelyet számítások során már nem lehet figyelmen kívül hagyni. A szerszám kiképzésénél (egyélű szerszámot véve alapul) szükséges vizsgálni: az elhelyezési szög,, a homlokszög,,

50 a hátszög,, a lekerekítési sugár, r és a szerszámkopás, hatását a forgácsolóerőre. A felsoroltakon kívül a szerszámnak egyéb jellemzői is befolyásolják a forgácsolóerőt, amelyet az esztergálás tárgyalásakor veszünk figyelembe. Az elhelyezési szög (), illetve az él alakja befolyásolja a fogásban lévő élvonal hosszát, ezáltal a forgácsolóerőt. A ábrán három különféle elhelyezési szögű esztergakés vázlatát mutatjuk be. Mindhárom késnél az előtolás és a fogásmélység azonos, így a leválsztott forgácskeresztmetszet (q) is azonos értékű. Belátható azonban, hogy a forgácsszélesség (l) és a közepes forgácsvastagság különböző. Ha figyelembe vesszük a forgácsszélességet (l), mely azonos a fogásban lévő élvonalhosszal, belátható, hogy a forgács nyírt hossza legkisebb az (a), ábrán és legnagyobb a (c) ábrán. Az elhelyezési szög hatását figyelembe vesszük számításaink során (1.I. fejezet), mikor az ek-t, illetve l-et meghatározzuk. e k e sin, l f. sin A homlokszög () hatásának vizsgálatakor kiindulhatunk abból, hogy minden forgácsolás ékhatáson alapul. Ennek alapján az ékszög () vizsgálata látszik célszerűnek. A kísérletek során a hátszöget állandónak tartva a homlokszög változtatásával változik az ékszög is. Ebből kiindulva a homlokszög hatását vizsgáljuk ugyan, de ez közvetlenül az ékszöget is befolyásolja. A ábrán vázolt szerszámok homlokszöge különböző, és ennek

51 ábra ábra következtében a vázolt esetben, ha a forgácsolási feltételek a homlokszög kivételével azonosak is, a forgácsolóerő nem lesz azonos nagyságú. A ábrán a homlokszög () hatását tüntettük fel a forgácsolóerőre. Az ábra alapján megállapítható, hogy a homlokszög növelése a főforgácsolóerő csökkenését eredményezi, és ez a változás közel lineáris. Gyakorlati számítások során 1 0 -os homlokszög-változásnál 1%-os erőváltozást vesznek figyelembe. Kísérletek során (C f) állandó, valamint a hatványkitevők meghatározásakor egy adott szerszámmal dolgozunk, és erre az esetre határozzák meg a szükséges adatokat. Abban az esetben, melyet a kísérletekhez használnak szabványos kiképzésű. Abban az esetben, ha a megmunkálás során más homlokszögű szerszámot használnak, a forgácsolóerő meghatározásakor a változást figyelembe kell venni, azaz a (C f) értékét módosítani kell. A módosító tényező (K ). A (K ) módosítótényezőt kiszámíthatjuk az 1 0 -hoz tartozó 1%-os erőváltozásból, vagy ezt képletben kifejezve: K 0 1 ; (0) a kísérleteknél használt szerszám homlokszöge: () a megmunkáláshoz használt (szabványtól eltérő) szerszám homlokszöge. A (K) helyesbítő tényezővel csak akkor módosítjuk a C f értékét, ha eltérünk a kísérleti feltételektől. A homlokszög (K) módosítótényezőjének figyelembevételével a főforgácsolóerő meghatározására alkalmas képlet Ff = C fe xp l yp K (kp). A szerszám hátszöge ( ) a gyakorlatban használt határokon belül kisebb mértékben befolyásolja a forgácsolóerőt, mint a homlokszög. A forgácsolóerő változását a hátszög függvényében a ábrán tüntettük fel. Szabványos szerszámok hátszögét úgy alakítják ki, hogy a forgácsolóerőt nem befolyásolja lényegesen. Hasonló mértékben befolyásolja a forgácsolóerőt a mellékél hátszöge ( ), valamint a terelőszög. Közelítő számításoknál az

52 (,, ), szögek hatását nem veszik figyelembe, különösen szabványos vagy ehhez közelálló szerszámkiképzés esetén ábra ábra A csúcssugár növelésével nő a fogásban lévő élvonalhossz, azaz a forgácsszelesség. A csúcssugár a ábrán vázolt jelleg szerint befolyásolja a főforgácsolóerő alakulását. Tekintettel arra, hogy a lekerekítési sugár hatása azonos a forgács szélességével (l), mely adatot az elhelyezési szög ( ) határoz meg, így a lekerekítési sugár hatását a forgácsszélesség meghatározásakor vesszük figyelembe. A csúcssugár és az elhelyezési szög hatását akkor vesszük figyelembe, ha nem az (ek)-val és (l)-lel számolunk. (l. esztergálás). Ilyenkor a módosítótényezőket, nevezetesen a (K ) és (Kr) értékeit táblázatokban adják meg, amelyet a számításoknál használnak fel. A szerszám kopása következtében a forgácsolóél romlik, és ez magával hozza a forgácsolóerő növekedését. A kopás következtében az egységnyi forgácskeresztmetszet leválasztásához szükséges erő megnő, tehát a kopás függvényében változik a (C f) értéke. A kopás hatását (K ) helyesbítőtényezővel szokás figyelembe venni. A helyesbítőtényezők értékei táblázatokban találhatók. A forgácsolóerő nagyságát a felsoroltakon kívül még számos tényező befolyásolja, de ezek hatását a gyakorlatban általában elhanyagolják. A helyesbítőtényezők, melyeket a kísérleti feltételektől való eltérés következtében kell használni, összevonhatók. Jelöljük a helyesbítőtényezők szorzatát (K)-val ( K = K K K Kr K ). Így a főforgácsolóerő képlete általános esetre, egyélű szerszámmal végzett megmunkálásnál

53 Ff = Cf ek xp l yp K (kp) A főforgácsolóerő meghatározására alkalmas képlethez hasonló összefüggéssel a mellékerők is meghatározhatók. Természetesen az anyagtól függő állandó, valamint a hatványkitevő nagysága minden összetevő meghatározására szolgáló képletnél változik. A fogásvételirányú erő Fm = Cfm ek xp l yp K ; 3.9 míg az előtolásirányú erő Fm = C fm ek xp l yp K képletekkel határozhatók meg. Az állandók és a hatványkitevők értékeit táblázatokban közlik (l. a további fejezetet). A mellékerőket ritkán szokták a közölt képletekkel számolni, általában megelégszenek közelítő eredménnyel, amelyet tapasztalati adatok alapján a következőképpen lehet meghatározni: Fm = (0,3-0,8) Ff, Fe = (0,1-0,4) Ff Példa Mekkora főforgácsolóerő ébred B = 65 kp/mm 2 szakítószilárdságú acél esztergálásakor, ha a tengely D1 = 57 mm, amelyet D2 = 47 mm átmérőre kell lemunkálni. A forgácsoláshoz használt esztergakés = 45 0, = 10 0 kiképzésű. A 3.1. táblázat alapján a C f = 163. Acél megmunkálásakor általában xp = 0,75 és yp = 1. A C f értékének méréséhez használt kés 0 = 15 0 volt. A tengely nagyolását e = 0,65 mm/ford előtolással végezzük. f D1 D2 2 4,5 mm, e k e sin 0,46 mm, f l 6,4 mm. sin

54 Ff = Cf ek xp l yp K (kp), A kísérleti feltételekből csupán a szerszám homlokszögének ( ) kiképzésében tértünk el, így ennek megfelelően a (C f)-t módosítani kell. F f K 0 1 1,05, ,46 0,75 6,4 1, ( kp) A FORGÁCSOLÓERŐ MEGHATÁROZÁSA TÁBLÁZATBÓL VAGY NOMOGRAMBÓL A számítások végrehajtása egyszerűségük ellenére is időt igénylő munka. A forgácsolóerő egyszerűbb meghatározása érdekében a gyakran előforduló adatok táblázatokba foglalják. A táblázat előnye, hogy csak meghatározott értékeket ad, így a leolvasás nem folytonos. A nomogramok használata kedvezőbb, mint a táblázatoké, és tetszőleges adatokra is adnak megfelelő értékeket. A forgácsolási segédletekben általában a vonalsereges nomogramokat használják. E nomogramok kezelése egyszerű. Hazánkban forgácsolási számítási segédletként főleg a Forgácsolási Országos Normaalapok gyűjteményét használják. Mint a címből is kitűnik, normák megállapításához készült, így a forgácsolási adatok meghatározásán kívül tartalmazza a gépi és a mellékidőket is. A gyűjteményben található adatok anyagfajtánként és géptípusonként vannak rendezve, gyorsacél és keményfémmel végzett megmunkálások esetében FAJLAGOS FORGÁCSTELJESÍTMÉNY A forgácsolás egyike a legköltségesebb megmunkálási eljárásoknak. A forgácsolásra fordított költségek számos tényezőkből tevődnek össze. A költségek egy részét a forgácsolásra fordított idő és teljesítmény képezi. Forgácsoláskor mindig egy adott réteg (ráhagyás) leválasztása a feladat. Nem közömbös tehát, hogy az adott ráhagyást mennyi idő alatt és milyen

55 teljesítmény-ráfordítással választják le. Az időegység alatt leválasztott forgácsmennyiség már némi összehasonlítási alapot ad a forgácsolásról. Az egy perc alatt leforgácsolt anyag mennyiségét külön jelölik (V) és fajlagos forgácstérfogatnak nevezik. Az 1 perc leválasztott anyag mennyisége függ a forgácsolási sebességtől, előtolástól és a fogásmélységtől, vagyis V = qv Ha csupán a forgácsolásra fordított időt vennénk figyelembe, nem kapnánk megfelelő összehasonlítási alapot. Forgácsoláskor a kitűzött feladatot nem csak gyorsan, de kis teljesítményráfordítással is kell végezni. Vizsgálni kell tehát, hogy a forgács leválasztására hány ((kw; LE) teljesítményt fordítottunk. Az összehasonlítási alap a fajlagos forgácsteljesítmény (Vf), amely nem egyéb, mint 1 LE teljesítménnyel 1 perc alatt leválasztott forgácsmennyiség; azaz V f V P f 3 cm / min ( ); LE A szükséges helyettesítések elvégzése után megkapjuk a (Vf)-et. Mivel V 4500 Vf ; Pf k Ff v Pf k q v 4500 Ff = kq és a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény, Mint a képlet igazolja, a fajlagos forgácsteljesítmény a fajlagos forgácsolóerőtől függ. A fajlagos forgácsolóerő mint ismeretes függ a megmunkálandó anyagtól és a közepes forgácsvastagságtól. Összehasonlítás kedvéért néhány adatot közlünk A 60. jelű acél megmunkálására esztergáláskor V f 3 cm ( ); LE min e k (0,1 3) mm, maráskor V f 3 cm ( ); LE min e k (0,02 03) mm,

56 köszörüléskor V f 3 cm 0,5 5 ( ); LE min e k (0,0002 0,003) mm. Mint a közölt adatok is bizonyítják, a fajlagos forgácsteljesítményy egy adott anyag megmunkálásakor jelentős mértékben függ a közepes forgácsvastagságtól. Ennek alapján a termelékenység fokozása érdekében célszerű az előtolást növelni. Példa Határozzuk meg a fajlagos forgácsteljesítmény értékét a fejezetben közölt példa alapján, ahol k = 3B-vel számoltunk. V f ,4 3 cm ; LE min 4. FORGÁCSOLÁSI HŐ

57 Forgácsoláskor tapasztalható, hogy a szerszám éle, valamint a forgács felmelegszik. Számos esetben szabad szemmel is megfigyelhető, hogy a leváló forgács a hő hatására elszíneződik, vagy pl. köszörülésnél izzó állapotban válik le a munkadarabról. A forgácsolási hő vizsgálata elsősorban a szerszám éltartóssága érdekében történik. A forgácsolási hő káros lehet olyakor a munkadarab szempontjából is (hődeformáció). A forgácsolási hő a forgácsolásra fordított munkából keletkezik. E tárgyban végzett vizsgálatok igazolják, hogy a forgácsolásra fordított munka csaknem teljes egészében hővé alakul át. Mint ismeretes, forgácsoláskor a leválasztandó réteg deformálása, valamint a súrlódás legyőzésére kell munkát fordítani. A forgácsolási hő tehát a forgács leválasztásához szükséges rugalmas alakváltozásokból, maradó alakváltozásokból és a súrlódásból képződik. Rideg anyagok megmunkálásakor (pl. öntöttvas) a maradó alakváltozások gyakorlatilag elhanyagolhatók, így kevesebb hő képződik, mint szívós anyagok forgácsolása esetén. Kevesebb hő keletkezik rideg anyagok megmunkálásakor azért is, mert a súrlódás lényegesen kisebb, mint pl. acélok megmunkálásakor. A fentiekből következik, hogy a súrlódási hőt csökkenteni lehet a súrlódás csökkentésével, valamint az alakváltozásokra fordított munka csökkentésével. A súrlódás csökkentését részben el tudjuk érni forgácsoláskor (pl. hűtés, anyagötvözés), míg az alakváltozásokra fordítandó munka gazdaságosan lényegesen nehezebben szabályozható. A forgácsoláskor keletkezett Q hőmennyiség elvezetése a 4.1. ábrán vázoltak szerint megy végbe. A forgácsolási hő elvezetődik tehát a forgácsba (Qf), a szerszámba (Qsz) a tárgyba (Qt) és a környezetbe (Qk). A forgácsoláskor keletkezett összes hőmennyiség tehát: Q = Qf + Qsz + Qt + Qk (kcal). 4.1.

58 A 4.1. ábra acél forgácsolására vonatkozik, amely arányaiban is szemlélteti a forgácsolási hő megoszlását. Ez az ábra átlagos hőeloszlást mutat, amelyet befolyásol a munkadarab anyaga, szerszámanyaga és a forgácsolás körülményei. A forgácsban távozó hőmennyiség a legnagyobb, amelynek vizsgálatával nem kell foglalkozni, mivel ez a továbbiakban nem befolyásolja a forgácsolás lefolyását ábra Forgácsolás szempontjából leglényegesebb a szerszám által elvezetett hő, mivel ez a hőmennyiség közvetlenül befolyásolja a szerszám élettartamát. A munkadarab által elvezetett hő, a forgácsolás szemszögéből vizsgálva nem jelentős, de fontossága nem lebecsülendő a munkadarab pontosságának szemcseszerkezet változásának szempontjából. Szükséges azonban a forgácstőben lejátszódó hőjelenségekkel foglalkozni. Mérjük meg a forgácstő és a szerszám egyes pontjainak hőmérsékletét és az azonos értékű pontokat kössük össze egymással, megkapjuk a 4.2. ábrán feltüntetett hőeloszlást. Ha a vizsgálatainkon külön mérnénk a súrlódásból adódó hőt, kapnánk a II. jelű görbét, ha csupán az alakváltozásból keletkező hőt mérnénk, akkor I. jelű görbe adódna. Természetesen a szerszám szempontjából a két vizsgálati úton kapott görbét összegezni kell, és ez az eredő hőeloszlási görbe képezi a továbbiakban a vizsgálat alapját. Látható, hogy a tárgy felé forgácsolási hő csökken, ennek oka, hogy a tárgy tömege a forgácstőben keletkező hőt elvezeti. A 4.2. ábrán

59 feltüntetett jellegű görbét úgy kapjuk, ha a forgácstövet forgácsolás közben egy adott időpillanatban vizsgáljuk. A forgácsolási folyamat szempontjából szükséges a szerszám hőfokának változását is vizsgálnunk, az idő függvényében. Erre a vizsgálatra kapjuk a 4.3. ábrát. Az ábrán feltüntetett görbe vizsgálatából kiderül, hogy a forgácsolás kezdetén a szerszámél hőfoka gyorsan emelkedik, majd az egyensúlyi állapot elérése után lassan melegszik tovább. A 4.3. ábrán feltüntetett jellegű görbe acél megmunkálásakor folyamatosan végzett külső hosszesztergálásból adódik. A forgácsolási hő hatásával a későbbiekben (V. fejezet) még foglalkozunk a szerszám éltartama szempontjából ábra 4.3. ábra A továbbiakban vizsgáljuk meg azokat a módszereket, melyekkel a forgácsolási hőfokot meg tudjuk határozni. Erre két módszer kínálkozik: a méréssel és a számítással való meghatározás. Célunk általában az, hogy a szerszámél hőfokát határozzuk meg, azaz a szerszám legmelegebb pontját FORGÁCSOLÁSI HŐMÉRSÉKLET MÉRÉSÉNEK MÓDSZEREI

60 következők: A forgácsolásnál felhasználható hőmérséklet mérési módszerek a kaloriméteres, hőelemes, optikai, metallográfiai és hőjelző-festékes ábra Ezeket az általánosan elterjedt módszereket a következőkben jellemezhetnénk: A kaloriméteres módszernél a leválasztott forgácsot kaloriméterbe vezetik. A forgács hője a kaloriméterben lévő folyadékot felmelegíti, és így a folyadék hőfokváltozásából, valamint a bevezetett forgácsmennyiségből meg lehet határozni a forgácsoláskor keletkezett hőmennyiséget. Ennél a módszernél lényeges, hogy a forgács elvezetése közben hőfokát ne változtassa. Ebből következik, hogy ez a módszer ott használható sikerrel, ahol az egész megmunkálást kaloriméterben tudjuk elvégezni (pl. fúrás; 4.4. ábra). A mért hőmennyiségből következtetni lehet a szerszámél hőfokára. A hőelemes hőmérsékletmérési módszerek között a mesterséges, félmesterséges és a természetes mérési módszerek terjedtek el. Mindhárom módszer a fizikából ismert termoelem elvén alapul. Ha különböző anyagú két fémrudat egyik végén összeforrasztunk és melegítjük, a rudak másik végein, amelyet állandó

61 hőmérsékleten (hidegpont) tartottunk, feszültségkülönbség mérhető. A hidegpontnál mért feszültség arányos a melegítés hőfokával. A mesterséges hőelemes módszernél (4.5. ábra) a szerszám forgácsoló részének környezetében egy furatban helyezik el a termoelemet. A szerszám különböző pontjain elhelyezett mérőelemekkel, tehát mérhető a hőeloszlás. Hátránya azonban ennek a módszernek, hogy a legmelegebb pont hőfokának meghatározására nem alkalmas, azonkívül a legerősebben igénybevett helyen gyengíti a szerszámot. Ennél a módszernél interpolálással lehet következtetni a szerszámél hőfokára. A félmesterséges hőelem részben kiküszöböli az előtti eljárás hibáját (4.6. ábra), mivel a késbe a termoelem egyik szárát a kés képezi. Ezzel a módszerrel közelebb lehet jutni a legmelegebb ponthoz, de a szerszámél hőmérsékletét ezzel a módszerrel sem lehet közvetlen méréssel meghatározni ábra 4.6. ábra A természetes hőelemes mérési módszer kiküszöböli az előbbiekben ismertetett hőmérsékletmérési módok hibáját, mivel a termoelem mindkét szára részt vesz a forgácsolásban. A természetes hőelemes módszer két változatát használják: az egykéses és a kétkéses

62 mérési módszert. Az egykéses mérési módszernél a termoelemet a munkadarab és a vele kapcsolatban lévő forgácsoló szerszám képezi (4.7. ábra). Ennél a módszernél szigetelni kell mind a tárgyat, mind a szerszámot a szerszámgéptől, és gondoskodni kell a tárgy áramvételéről. A tárgyról az áramvételt meg lehet valósítani kefékkel, vagy ennél megbízhatóbb a tárgyra szerelt higanyba mártott tárcsával való áramvétel. A termoelem melegpontja a szerszám és a tárgy érintkezésénél van, ahol a nagy nyomás és az állandó fémes kapcsolat helyettesíti az összeforrasztást. Ez a mérési módszer igen egyszerűnek tűnik és jól használható a forgácsolási kutatásoknál. Hitelesítéskor mindig az adott munkadarabot kell hitelesíteni a megmunkáláshoz használt szerszámmal. A munkadarab anyagának változása esetén a hitelesítést újból el kell végezni. Ezzel a mérési módszerrel a fogásban lévő él átlagos hőmérsékletét lehet meghatározni. A kétkéses hőmérsékletmérési módszer elvi felépítése a 4.8. ábrán látható ábra 4.8. ábra A termoelem két szárát a két kés képezi, amely teljesen azonos kiképzésű. Biztosítani kell továbbá, hogy a két szerszámon forgácsolás közben azonos hőfok keletkezzék, amelyet úgy lehet elérni, hogy a két szerszám teljesen azonos kiképzésű és azonos forgácsolási feltételek mellett (e, f, v, hűtés) dolgozik. A melegforrasztási hely ennél a megoldásnál széjjel lett húzva, így az áramkör a két kés között a munkadarabon keresztül záródik. A hidegpont a késszárak vége, melyhez a millivoltmérőt kapcsolják. Ennél a megoldásnál a két kést kell egymástól és a szerszámgéptől szigetelni.

63 Követelmény, hogy a termoelem két szára különböző anyagból készüljön, ezért gyakorlatban rendszerint az egyik kést tömör keményfémből, a másikat gyoracélból készítik. A kétkéses hőmérsékletmérési mód használható a gyorsacél lágyulási hőfokáig (a gyakorlatban némi biztonsággal 550 O C-ig). Ennél nagyobb forgácsolási hőmérséklet mérésére az egykéses módszer használható eredményesen, oly módon, hogy a szerszámot tömör keményfémből készítik. A kétkéses hőmérséklet mérési módszernél a hitelesítést elegendő csupán a két késre elvégezni, a mérési eredményt a munkadarab anyaga nem befolyásolja, mivel csupán az elektromos vezető szerepét tölti be. Forgácsolási kutatásoknál a kétkéses mérési módszer terjedt el legjobban, amely egyszerű kezelhetőségének és viszonylag pontos eredményének tudható be. Az optikai módszernél a szerszám, a forgács vagy a tárgy egy pontjáról kiinduló hősugarak kondenzorlencsék segítségével összegyűjtik, és egy termoelem meleg forrasztási helyére összpontosítják. A másik optikai hőfokmérési módszer lényege, hogy egy égő izzó szálát azonos színűre hevítik a mérendő pont színével, amely a hő hatására színeződött el. Ebből következik, hogy ez a mérési módszer csak ott használható, ahol hő következtében jól megfigyelhető színváltozások jönnek létre (gyakorlatilag 600 O C felett). Az ismertetett két optikai módszert a kohászatban általánosan használják, és pirométernek nevezik. Forgácsolási vizsgálatokhoz ezek a módszerek ritkán jöhetnek számításba. A metallogáfiai hőmérsékletmérés azon alapszik, hogy a forgácsoláskor fellépő hő a szerszámban szövetszerkezeti és keménységi változásokat hoz létre. A vizsgálat menete, hogy a szerszámmal meghatározott ideig forgácsolnak, majd a szerszám vizsgálandó részéről mikrocsiszolatot készítenek, majd mérik a mikrokeménységet, és vizsgálják a szövetszerkezetet. A vizsgálat eredményeiből lehet következtetni a szerszámon fellépő maximális hőmérsékletre. Ez a vizsgálati módszer kissé hosszadalmas és roncsolásos vizsgálat, ezért inkább ellenőrzéskor használják. Hőjelző festékkel hőmérsékletmérés igen egyszerűen végrehajtható, pontossága és használhatósága azonban eléggé korlátozott. A mérési módszer azon alapszik, hogy egyes festékanyagok a hő hatására színüket megváltoztatják. Ezek festék, kréta, ceruza formájában kerülnek forgalomba (Thermocolor) és viszonylag szűk hőfokhatároknál változtatják meg színüket. E mérési módszernél vizsgálandó szerszámot adott festékkel bekenik, és

64 figyelik az elszíneződés pillanatát. Ezzel a módszerrel több pontot mérnek, és a szerszám bizonyos helyének hőmérsékletét a forgácsolási adatok változásának függvényében meg lehet határozni. Sajnos ez a módszer nem alkalmas a szerszámél és környezetének mérésére, mivel ezt a részt a forgács eltakarja, és egyben a festéket a szerszám homlokfelületéről el is távolítja. A fentiek miatt a hőjelző festék felhasználása a szerszámnak a munkadarabbal nem érintkező részének vizsgálatára terjedhet ki, emiatt felhasználása szűk területre korlátozódik. A fenti vizsgálati módszerek alkalmasak arra, hogy következtetéseket vonhassunk le a forgácstőben lejátszódó hőjelenségekre a szerszám éltartam szempontjából. A hőmérséklet-méréseket rendszerint csak laboratóriumi körülmények között végzik, amelynek alapján számítási képleteket dolgoznak ki a gyakorlat számára A FORGÁCSOLÁSI HŐFOK MEGHATÁROZÁSA SZÁMÍTÁSSAL A forgácsolási hőfok nagyságának kiszámítása elméleti alapon rendkívül körülményes munka, amellett a számítások hitelességét a kísérletek nem igazolták megfelelő módon. Elméleti alapokon végzett számításoknál az energia megmaradásának törvényéből indulnak ki. Gyakorlati számításokhoz a kísérletek alapján felállított tapasztalati képletek létrehozásakor a forgácsolóerő kiszámításánál látott gondolatmenetet használják fel, és vizsgálják a tárgy, a forgácsolási adatok (ek, l, v) szerszámkiképzés és a forgácsolási feltételek hatását a forgácsolási hőre. A tárgy anyagának változása annyiban befolyásolja a forgácsolási hőmérsékletet, amennyiben befolyásolja a rugalmas és a maradó alakváltozáshoz szükséges munkát. Ebből következik, hogy nagyobb szakítószilárdságú anyagok forgácsolásakor általában nagyobb a forgácsolási hő is. A forgácsolási hőnek az anyagtól függő változását mindig kísérletileg állapítják meg. Tájékoztatás miatt feltüntettük a 4.9. ábrát. A I. jelű görbe alumínium, a II. jelű görbe acél forgácsolásakor a szerszám élén keletkezett hőfokot mutatja, a forgácsolási sebesség függvényében. A ábrából kitűnik az is, hogy a forgácsolási hő és a sebesség között parabolikus összefüggés van, melyet a forgácsoló-erő kiszámításánál tapasztalati módszerrel lehet

65 meghatározni. Így a kísérletek alapján a munkadarab anyagának és a sebesség változásának figyelembevételével írható, hogy Q = CQ1v a (C O ). A kísérletek azt igazolták, hogy B = 75 kp/mm 2 szakítószilárdságú acél esztergálásakor a sebesség kitevője általában a = 0, ábra A közepes forgácsvasatagság (ek) növelésével a forgácsolási hő is növekszik, de kisebb mértékben mint a forgácsolási sebesség növelésével. A forgácsközépvastagság növelésével némileg javul a hőelvezetés. A ábrán a forgácsolási-hő (ek) között ábrázoltuk, acél forgácsolása esetén. Az (ek) hatásának figyelembevételével a forgácsolási hő meghatározására szolgáló képlet Q = CQ2v a ek b alakban írható. A forgácsszélesség hatása a forgácsolási hőre a ábrán látható. Megállapítható, hogy a forgácsolási adatok közül a forgácsolási hőre legkisebb befolyása a forgácsszélességnek (l) van. Ennek oka, hogy azonos forgácskeresztmetszet leválasztása esetén, ha növeljük a fogásban lévő élvonalhosszt (l), növekszik a hő elvezetésére szolgáló szerszámacél hossza. A forgácsszélesség figyelembevételével a forgácsolási hőfok meghatározására alkalmas összefüggés, amely a forgácsolási adatokat tartalmazza a következő alakban írható: Q = CQv a ek b l c (C o ). 4.2.

66 A szerszám kiképzése is befolyással van a forgácsolási hőfok nagyságára. Ezen belül is elsősorban a szerszám elhelyezési szöge ( ) és a csúcssugár (r) befolyásolja a mért értékeket. A szerszámelhelyezési szögének hatásával nem kell abban az esetben számolni, ha a képletben szereplő (ek)-val és (l)-lel számolunk, mivel ennek meghatározásában az () szerepel ábra ábra ábra Ugyanez mondható a szerszám lekerekítési sugarára (r), mivel ez az adat a forgácsszélességben (l) foglaltatik. A () és az (r) hatását csak abban az esetben kell figyelembe venni, ha (e)-vel és (f)-fel számolunk. Ebben az esetben a (CQ) értékét módosítanunk kell, amelyet helyesbítő tényezővel ( K ) és (Kr) kell figyelembe venni. A szerszámból kifolyólag csökkenthető a szerszámél hőfoka a szárkeresztmetszet növelésével is. A szárkeresztmetszet növelésével javul a hőelvezetés. A forgácsolási hőmérséklet hatásosan csökkenthető hűtőfolyadék felhasználásával. A hűtőközeg hozzávezetésének nemcsak az az előnye, hogy csökkenti a szerszámél hőfokát, hanem a hűtőközegtől függően bizonyos kenőhatást is fejt ki a forgács és a szerszám homloklapja között. A ábrán kitűnik, hogy a hűtőfolyadék mennyiségét csak egy bizonyos határig célszerű növelni, mert a további növelésnek gyakorlatilag lényegesen nagyobb

67 hűtőhatása nincs. Az optimális hűtőfolyadék anyagát és mennyiségét az adott forgácsolási feltételekre kísérletileg célszerű meghatározni. A hűtőfolyadék hatását is módosítőtényezővel (Kh) veszik figyelembe a számítások során. Ha a módosítótényezők szorzatát (K)-val jelöljük, akkor a forgácsolási hőmérséklet meghatározására alkalmas képlet Q = CQv a ek b l c K (C o ) 4.3. alakban írható. Természetesen módosítótényezővel csak abban az esetben kell számolni, ha eltérünk a kísérleti feltétektől. Példa Meghatározandó a forgácsolási hőmérséklet nagysága B = 75 kp/mm 2 szakítószilárdságú acél esztergálásakor. Az esztergálásnál beállított technológiai adatok: v= 45 m/min, e = 0,6 mm/ford, f = 2,5 mm és a szerszám elhelyezési szöge = 30 o. A szerszám kiképzése szabványos, amellyel hűtés nélkül forgácsolunk. A forgácsolási hőmérséklet Q = CQv a ek b l c Táblázatból: CQ =140; a = 0,4; b = 0,25; c = 0,1, ek = esin = 0,425 mm, f 2,5 2,5 L 5 mm o sin sin sin 30 Q = ,5 0,425 0,25 5 0,1 = 565 C o. 5. A FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK ÉLTARTAMA

68 A szerszám éle forgácsolás közben kopik, ezért forgácsolóképessége csökken. A kopás mértékét befolyásolja a megmunkálandó anyag, szerszámanyag, és a forgácsolás körülményei. A forgácsoló szerszámot, amikor munkakörülményei a kopás következtében nagymértékben leromlottak, újra kell élezni. A forgácsolás gazdaságossága érdekében szükséges vizsgálni, hogy a két élezés között a szerszám mennyi időt töltött el forgácsolásban. Azt az időt, amelyet a szerszám a két élezés között forgácsolással tölt el, éltartamnak nevezzük, és (T)-vel jelöljük. Az éltartam időt mindig percekben fejezzük ki. A forgácsolással eltöltött időt az 5.1. ábra alapján is vizsgálhatjuk. Az a, ábrán az időtengelyen a munka kezdetét tüntettük fel, majd ezt követően a szerszám befogásával eltelt időt mindaddig, míg a szerszám forgácsolni kezd. Vastag vonallal azt az időt, amelyet a szerszám forgácsolással eltöltött (Ta). Tételezzük fel, hogy a szerszám itt eléletlenedett, és újraélezés végett ki kellett fogni a szerszámgépből. A 5.1a ábrán a szerszám megszakítás nélkül dolgozott, egészen az eléletlenedésig. A gyakorlatban ilyen megmunkálást ritkán végzünk, mivel egy szerszámmal általában több munkadarabon forgácsolunk mindaddig, míg a szerszám eléletlenedése bekövetkezik. A 5.1b ábrán vastag vonallal ezeket a részidőket tüntettük fel, ahol a T = t1 + t2 + + tn-nel egyenlő ábra Megmunkálás közben a szerszám eléletlenedését több tényező jelzi, így pl. a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény, az előtolásirányú és fogásvételirányú forgácsolóerő megnő, romlik a megmunkált munkadarab felülete, emelkedik a szerszámél hőmérséklete stb. A forgácsoló szerszámot gazdasági szempontból csak olyan mértékig szabad használni, melynél az élezéskor leválasztandó anyagmennyiség még optimálisnak mondható. Ezért lehetőleg kerülni kell, hogy a szerszám eléletlenedés következtében leégjen vagy kicsorbuljon. A szerszám eléletlenedhet csorbulás, törés vagy leégés

69 következtében, amely gondtalan kezelésből vagy üzemeltetésből adódik. Ez rendellenes tönkremenésnek nevezhető, amellyel számolni nem tudunk. Forgácsolás szempontjából a szerszáméltartamot a kopás szabja meg, melynek jellege és lefolyása döntő fontosságú az éltartam szempontjából A FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK KOPÁSA A forgácsoló szerszámok kopását és annak lefolyását nem lehet azonosítani a gépelemeknél ismert kopásokkal. Ennek oka, hogy a forgácsoló szerszámok nagy hőmérsékleten, nagy felületi nyomással érintkeznek a munkadarabbal. A kopás mértékét kenőanyag felhasználásával közel sem tudjuk olyan mértékben csökkenteni, mint a gépelemeknél. A súrlódási tényező gépelemeknél = 0,1, forgácsolásnál viszont = 0,4-1,0 értékű, amely szintén bizonyítja, hogy a szerszámkopás tanulmányozásakor számos különleges jelenséget kell figyelembe venni. A forgácsoló szerszámok kopásának általában öt típusát szokás figyelembe venni: a; hátkopás, b; homlokkopás, c; kráteres kopás, d; élkopás és e, csúcskopás (5.2. ábra). Egy forgácsoló szerszámon egyidőben a felsorolt kopások valamelyike megtalálható, azonban egy bizonyos forgácsolási feltételekre egy adott kopásfajta a jellemző. A jellemző kopástípus főleg a tárgy és a szerszám anyagától, valamint a megmunkálás módjától és feltételeitől függ. A hátkopás mérése csaknem minden forgácsoló szerszámmal és forgácsolási feltételeknél alkalmas a kiértékelésre. Természetesen a hátkopás is bizonyos feltételek mellett jellemző a megmunkálásra. Elsősorban hátkopás keletkezik rideg anyagok megmunkálásakor, amikor is a forgács elcsúszása a homloklapon lényegesen könnyebb feltételek mellett történik, mint szívós anyagok megmunkálása esetén. Kráteres kopás főként szívós anyagok gyorsacéllal végzett megmunkáláskor lép fel, amikor a leváló forgács szalag vagy spirál alakú. Élkopás főként műanyagok megmunkálásakor lép fel, csúcskopás pedig akkor következik be, hogyha az adott megmunkálási feltételeknél a lekerekítési

70 sugár kicsi. A felsorolt kopástípusok egy adott szerszám esetében az 5.2. ábrán láthatók ábra 5.3. ábra A szerszám éltartamának meghatározására általában a hátkopást, illetve a homlokkopást, kráterkopást mérik. Ez a két kopás rendszerint együtt jelentkezik, és hatásuk a szerszám elhasználódására közel azonos. A kétféle kopást egy adott szerszámon az 5.3. ábrán tüntettük fel; a kiértékelésnél a kráter szélességét, ritkábban a mélységét, míg hátkopásnál a hátkopás nagysága () lesz a jellemző a szerszám éltartamára. Éltartam-vizsgálatoknál kiértékelésre általánosan elfogadott a szerszám hátkopásának mérése. Ez azzal magyarázható, hogy a hátkopás mérése viszonylag egyszerűbb és megbízható eredményt ad, míg a kráterkopás mérése meglehetősen nehézkes. Egy adott munkadarab és a szerszámanyag esetén a még gazdaságosan megengedhető kopás mértékét minden esetben kísérletekkel célszerű meghatározni, a kopásgörbe alapján. A kopásgörbe alakja jellemző egy adott munkadarab és a szerszámanyag esetén a szerszám éltartamára. A kopásgörbe jellege az 5.4. ábrán látható. A vázolt kopásgörbét három szakaszra lehet bontani. Az első szakasz a kezdeti kopás szakasza, amikor az újonnan élezett szerszámról

71 forgácsolás közben lekopnak az élezésből adódó mikroegyenlőtlenségek (bekopás szakasza). Az ábrán megfigyelhető, hogy a kezdeti kopás szakaszában intenzív kopás mérhető ábra. Az egyenletes kopás szakaszát a már bekopott szerszám további kopása jellemzi, ahol a kopás növekedésének intezitása lényegesen kisebb mértékű, mint a kezdeti kopás szakaszában. Ebben a szakaszban a forgácsolási időhöz képest viszonylag kis mennyiségű anyag kopik le a szerszámról. A forgácsolás szempontjából kedvező, ha a szakasz meredeksége kicsi. Az egyenletes kopás szakasza végén megnő a súrlódó felület nagysága és ennek következtében a forgácsolási hő. A megnövekedett igénybevétel hatására a szerszám erősen kopik és rohamosan bekövetkezik a szerszám teljes eléletlenedése. Ez a túlkopás szakaszában történik, ahol kis időváltozáshoz nagy kopásnövekedés tartozik. A kopásgörbe alakjából következik, hogy a szerszámot csak addig szabad használni, amikor még az újraélezéssel kevés anyagot kell eltávolítani. Az újraélezés legcélszerűbb az egyenletes kopás szakaszának végén, illetve a túlkopás szakasz kezdetén végrehajtani. Ehhez a ponthoz (m) megengedett hátkopás tartozik, amely időpillanatban a szerszám éltartama szempontjából a forgácsolást abba kell hagyni; az ehhez a ponthoz tartozó időt nevezzük éltartamnak (T) A SZERSZÁM ÉLTARTAMÁRA HATÓ TÉNYEZŐK

72 A szerszáméltartam a forgácsoláselmélet egyik legfontosabb része, és a gazdaságos megmunkálás szempontjából döntő forgácsolási jellemző. Meghatározása igen költséges anyag- és időigényes feladat. A szerszáméltartam idejét befolyásolja minden forgácsolással kapcsolatos tényező. Ezeknek a tényezőknek részletes vizsgálata túl messzire vezetne, ezért az éltartam-meghatározások során csupán a legfontosabb befolyásolótényezők vizsgálataival foglalkozunk. Ezek között is elsősorban a forgácsolási adatokat (v, ek, l) és a szerszámkiképzés hatását vizsgáljuk egy adott munkadarab és szerszámanyag esetén. Az éltartam és a forgácsolási sebesség közötti összefüggés Az éltartam és a forgácsolási sebesség közötti összefüggést minden esetben kísérleti úton állapítják meg. Meghatározott körülmények között v1 sebességgel forgácsolnak, és mérik a (m) értékhez tartozó forgácsolási időt, azaz a T1 éltartamot. Míg minden egyéb forgácsolási tényezőt állandónak tartanak, egy változott v2 sebességnél mérik a T2 időtartam-időt. Több összetartozó v-t ismeretében megszerkeszthető az 5.5. ábrán látható éltartam-forgácsolási sebesség (T-v) diagramja. Az összetartozó mérési pontok összekötéséből hiperbola adódik, melyet logaritmikus koordinátarendszerben ábrázolnak. A logaritmus tengelybeosztású diagramban való ábrázolás lehetővé teszi az egyszerűen végrehajtható grafikus kiértékelést. Az egyenlőszárú hiperbola egyenlete mint ismeretes v 1 x y míg az n-ed fokú hiperbola egyenlettel jellemezhető. Az 5.4. ábra, vagyis az éltartam-forgácsolási sebesség összefüggés az n-ed fokú hiperbola egyenletéhez hasonlóan 1 n x C T m v 5.1.

73 ábra képlettel jellemezhető. Ez az összefüggés csupán egy adott forgácskeresztmetszetre és forgácsolási feltételre érvényes, amikor a sebességet változtattuk. A gyakorlatban általában előre meghatározott (T) éltartamhoz tartozó forgácsolási sebességet kell meghatározni, amely az 5.1. képletből a következő alakban írható C v m T 5.2. A képlet elemzéséből, valamint a kísérleti feltételekből következik, hogy a képletben szereplő állandó (C) értéke azonos az egyperces éltartamhoz tartozó forgácsolási sebességgel. A képletben szereplő (m) kitevő nagysága az 5.5. ábra alapján szintén könnyen meghatározható, mivel az (m) nem egyéb, mint az egyenes iránytangense m tg lg V lg T n 1 lg v lg T 1 n Az (m) kitevő nagysága a munkadarab és a szerszám anyagától függ, és mindig jóval kisebb egynél, pl. acél gyorsacéllal végzett esztergálása esetén általában m = 0,125. Gyakorlatban számos esetben előfordul, hogy ismert sebességhez tartozó éltartamidőből kell meghatároznunk egy elérendő éltartamhoz tartozó forgácsolási sebességet. Jelöljük az ismert éltartamot (T0), az ismert forgácsolási sebességet (v0)-val. Tételezzük fel, hogy a megmunkálás során

74 valamilyen okból kifolyólag (x munkadarab gépideje) (T1) éltartamidőt kell elérni. Ehhez tartozó forgácsolási sebességet (v1) megkapjuk: v 1 T 0 v0 T 1 m 5.4. összefüggéssel. Mint az 5.5. ábrából, valamint a képletekből is kiderül, viszonylag kis sebességváltozáshoz nagy éltartamváltozás tartozik. A forgácsolási sebesség változását, valamint az ehhez tartozó éltartamváltozást az alábbi példával is igazolhatjuk. Példa Milyen forgácsolási sebességet kell beállítani esztergáláskor ahhoz, hogy 60 perces éltartamot kapjunk, ha ismerjük, hogy adott körülmények között 20 perces éltartamhoz 23 m/min forgácsolási sebesség tartozik. m 0,125 T 0 20 v1 v m/ min. T 1 60 A közepes forgácsvastagság és a forgácsszélesség hatása az éltartamra. A szerszám éltartamát nagymértékben befolyásolja a leforgácsolt forgácskeresztmetszet. Az (ek) közepes forgácsvastagság éltartamra gyakorolt hatásának vizsgálatát is kísérletekkel célszerű meghatározni. A (T-ek) összefüggés meghatározására végzett kísérleteknél minden egyéb forgácsolási tényezőt állandónak véve megkapjuk az 5.6. ábrán vázolt diagramot. A kísérleti pontok összekötésekor tapasztalható, hogy a (T-ek) görbe két szakaszból áll. Az egyes görbeszakaszok szintén hiperbolák. A két görbe metszéspontja a simítás és a nagyolásnál használt (ek) értékénél van. Ha a (T-ek) görbét is logaritmikus tengelybeosztású diagramban ábrázoljuk, egyeneseket kapunk. Tekintettel arra, hogy a (T-ek) összefüggés két görbéből tevődik össze, így az (ek) kitevője (az egyenesek irány tangense) különböző nagyságú lesz simításkor és nagyoláskor.

75 Az 5.6. ábrából látható, hogy az (ek) növelésével az éltartam csökken, amely annak tudható be, hogy az (ek) növelésével nő az egységnyi élhosszra jutó terhelés, mely magával hozza a forgácsolási hő növekedését is. Mind az élvonalterhelés, mind a forgácsolási hő növekedése intezívebb kopást eredményez, és ennek következtében csökken a szerszám éltartama. Az 5.6. ábrán feltüntetett görbére is ugyanúgy, mint a forgácsolási sebességek hatásának vizsgálatakor hiperbolikus összefüggés írható fel, mely szerint v C ' yv e k. A képletben szereplő (y) kitevő gyorsacél szerszámmal acél esztergálásakor pl. ha ek 0,2 mm; yv = 0,33, ha ek 0,2 mm; yv = 0,66. A forgácsszélesség (l) befolyását az éltartamra az 5.7. ábrán tüntettük fel. A kísérleteket a T-l összefüggés meghatározásakor is az előbbiekkel azonos feltételek mellett végeztünk, változó csupán a forgácsszélesség volt. A kiértékelés az előbbieknek megfelelően elvégezve az eredményt C'' v xv l összefüggéssel jellemezhetjük ábra 5.7. ábra Mint az 5.7. ábrából, valamint a képletből is kitűnik az (l) változása kedvezőbben befolyásolja a szerszám éltartamát, mint a (v) vagy az (ek) változtatása. Ennek az a magyarázata, hogy (L) növelésével csökken az

76 egységnyi élhosszra eső terhelés, és javul a forgácsoláskor keletkezett hőelvezetés. Az (x) kitevő nagysága acélnak gyorsacélszerszámmal való esztergálása esetén: x = 0,25. A forgácsolási sebességet a forgácsolási adatoktól és a szerszám éltartamától függően az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg: v T C'' m yv xv ek l ( m/ min); 5.5. A gyakorlat során a szerszáméltartam idejét nem célszerű változtatni. Számítással kimutatható, hogy a szerszám éltartamának optimális értéke van, ha a költségtényezőket is figyelembe vesszük. Természetesen ez a gazdaságos éltartamidő más lesz gyorsacél és más lesz keményfémlapkás szerszámok esetén. A gyakorlat során ezekkel a gazdaságos éltartamidőkkel dolgoznak, és ezektől csak indokolt esetben térnek el. Így pl. a gazdaságos éltartamidő, amelyet (T0)-lal jelölnek, gyorsacél kések esetén 60 min, míg keményfémlapkás késeknél: 150 min. Ezek az értékek nagyoló esztergálásra vonatkoznak. Ha figyelembe vesszük a gazdaságos éltartamidőt, amelytől eltérni nem célszerű, akkor ehhez kell meghatároznunk a beállítandó forgácsolási sebességet, amely (T0) éltartamot eredményez. Az 5.5. képlet a következő alakban is írható: C''' v T m 0 e 1 yv k l xv Tekintettel arra, hogy a C adott anyagnál (tárgy és szerszámanyag) állandó azonkívül állandó a gazdaságos éltartam idő (T0) is, célszerű tehát a C''' T m 0 állandókat összevonni. Ezt az összevont értéket a tárgy, valamint a szerszám anyagától és típusától függően szokták meghatározni és táblázatban közölni. Azaz az állandót: C v0-lal jelölik, vagyis C''' T C m v 0 0.

77 Ezzel az 5.5. összefüggés a következő alakban írható: v e C' v 0 y x k vl v. m / min 5.6. Ez az összefüggés a forgácsolási sebességre a forgács keresztmetszettől függően csak akkor ad megfelelő eredményt, ha a gazdaságos éltartamhoz tartozó forgácsolási sebességet kell meghatározni. A gyakorlatban előadódik, hogy valamilyen oknál fogva a gazdaságos (T0) éltartamidőt meg kell változtatni. A gazdaságos éltartamidőtől való eltérés esetén a (C v0) értéket is módosítani kell. A módosítást a változott éltartamidőnek megfelelően kell végrehajtani. Ez a módosítótényező tehát a gazdaságos éltartamidőből (T0) és a szükséges (T1) éltartamidőből a következő módon határozható meg: K T T T 0 1 m. Ezzel tehát a forgácsolási sebesség meghatározására alkalmas képlet alakja: v e C' v 0 yv xv k l K T ( m / min) Ez az összefüggés alkalmas egy adott anyag, adott forgácsoló szerszámmal, tetszőleges forgácskeresztmetszet leválasztása esetén, a kívánt éltartamidőhöz tartozó forgácsolási sebesség meghatározására. A felsorolt forgácsolási adatokon kívül még számos tényező befolyásolja az éltartamot, pl. a tárgy anyaga, a szerszám kiképzése és a forgácsolás körülményei. A tárgy anyagának befolyása az éltartamra A szerszám éltartamát éppúgy mint a forgácsolóerőt és a forgácsolási hőt befolyásolja a megmunkálandó munkadarab anyagának szakítószilárdsága, illetve brinell keménysége. Növekvő szakítószilárdság és

78 C' v a ab, illetve v C' HB b ( m / min). keménység mellett, egyébként azonos körülmények között forgácsolva, a szerszám éltartama csökken. A szerszám szakítószilárdságának hatását az éltartamra a következő módon vehetjük figyelembe: A képletben szereplő hatványkitevő, ab1-nél. A képlet elemzéséből belátható, hogy öntöttvas forgácsolásakor kisebb sebesség engedhető meg, mint acélok megmunkálása esetén. Ez részben betudható az öntöttvas rosszabb hővezetőképességének, valamint a nagyobb koptató hatásának. A megmunkálandó anyag hatását az 5.7. képletben szereplő (C v0) meghatározásakor már figyelembe vettük. Ugyanis ez a (C v0) állandó mindig a megmunkálandó anyag és a szerszámanyag függvénye. Ezek a (C v0) értékek minden anyagféleségre, mind gyorsacél, mind keményfémlapkás szerszámra táblázatokban találhatók. Az anyag módosítótényezőjével (Km) csak abban az esetben kell számolnunk, ha a megmunkálandó anyag nem azonos a kísérleti anyaggal. Ilyen éltérések adódhatnak kovácsolt revésfelületű munkadarabnál, szövetszerkezetben beálló változások miatt, valamint kérges öntvényeknél stb. Ezeknek az eltéréseknek összességét vettük figyelembe a (Km) módosítótényezővel. A szerszám anyagának hatása az éltartamra A szerszám anyagának hatását az éltartamra már az előbbiekben tárgyaltuk. A (C v0) állandó mindig egy adott szerszámanyagra vonatkozik. A szerszám módosítótényezőjével a szerszámanyagra vonatkozik. A szerszám módosítótényezőjével a szerszámanyag szempontjából csak akkor számolunk, ha eltérünk a kísérletnél használt szerszámanyag minőségétől. A szerszámkialakítás szempontjából a homlokszög, a hátszög, a lekerekítési sugár, az elhelyezési szög és a homloklap kiképzése jelentős hatású a szerszám éltartamára. A homlokszög hatását az éltartamra az 5.8. ábra szemlélteti. A kísérletek során a (T-) görbe alapján meghatározzák adott körülmények között az optimális homlokszöget. Ez különféle a szerszám és munkadarab anyagának megfelelően. Ezeket az optimális homlokszögeket szabványosították, és az éltartam képletében szereplő állandókat és

79 hatványkitevőket erre az optimális homlokszögre határozták meg. Így tehát (K) módosítótényezővel csak abban az esetben számolunk, ha eltérünk a kísérleteknél használt, illetve szabványosított homlokszögektől. A homlokszög csökkenésével, mint ez az 5.8. ábrából látható, csökken az éltartam. Ez annak tudható be, hogy a homlokszög csökkenésével nő a szerszám ékszöge, ezáltal nő a forgácsolásra fordított munka, valamint a forgácsolási hő. A megnövekedett hő hatására tehát csökken a szerszám éltartama. Az optimális homlokszögtől való eltérés abban az esetben is, ha a szerszám homlokszöge nő, csökken az éltartama. Ez azzal magyarázható, hogy növekvő homlokszögnél csökken ugyan a forgácsolásra fordított munka, ezáltal csökken a fejlődő hőfok is, de jelentősen csökken a hő elvezetésére alkalmas szerszámkeresztmetszet és így relatíve a szerszámél hőfoka emelkedik, amelynek hatására csökken a szerszám éltartama ábra 5.9. ábra A szerszám hátszögének befolyása az éltartamra jellegére nézve hasonlít a (T-) görbe jellegére mint ez az 5.9. ábrán is látható. Csökkenő hátszög esetén nagyobb a hátlap és a munkadarab között a rugalmas deformáció, ezáltal nagyobb súrlódási hő is. Az optimális értékű hátszögnél, nagyobb kiképzés esetén is csökken a szerszám éltartama, melynek az a magyarázata, hogy adott forgácsolási feltételek esetén csökken a hőelvezetésre szolgáló szerszám-keresztmetszet. A (T-) kísérleteknél is az optimális hátszögre határozzák meg az éltartam képletben szereplő tényezőket, amelyekkel ugyanúgy mint a homlokszög kiképzésénél, csak abban az esetben kell a (K) módosítótényezővel számolni, ha eltérünk a kísérletnél használt, illetve szabványosított szerszámhátszögek értékétől. A szerszám főélének elhelyezési szöge jelentős mértékben befolyásolja a szerszám éltartamát, mint ez az ábrán jól látható. Ha azonos keresztmetszetű forgácsot választunk le két különböző elhelyezésű szögű

80 késsel, abban az esetben változik a forgácsközépvastagság és a forgácsszélesség. Míg az 5.10a ábrán nagyobb (ek)-val dolgozunk, addig az 5.10b. ábra szerint kisebb (ek) adódik. A szerszám éltartama javul, ha fogásban lévő elvonalhossz nő, azaz az egységnyi élhosszra eső terhelés csökken ábra Az elhelyezési szög hatását már figyelembe vettük az éltartam meghatározására szolgáló képletnél, mivel (ek)-val és (l)-lel számolunk. Számítások során az elhelyezési szög módosító tényezőjével (K) csak akkor kell számolnunk, ha előtolással (e) és fogásmélységgel (f) számolunk. A csúcssugár a szerszám éltartamát olyan mértékben módosítja, mint ahogyan a közepes forgácsvastagságot, illetve forgácsszélességet. Csökkenő csúcssugár esetén csökken a szerszám éltartama, növekvő csúcssugárnál nő a fogásban lévő élvonal hossza, ezáltal csökken az egységnyi élhosszra eső terhelés, mely az éltartam növekedését eredményezi. A csúcssugármódosító tényezővel (Kr) is csak abban az esetben számolunk, ha eltérünk a kísérletnél használt szerszám kiképzésétől, illetve a szabványosított szerszámtól. A homloklap kialakítása nagymértékban befolyásolja az éltartamot, mint ez az ábrából is kitűnik. Belátható, hogy az 5.11a ábra szerinti kialakításnál a szerszám hőelvezetése rosszabb mint a b jelű ábra szerinti kiképzésnél, ami az éltartam szempontjából jelentős. A szerszám homlokszögének hatását is, mint láttuk, a kísérleteknél figyelembe vettük, mivel a szerszám kiképzése a kísérleti feltételek között a képletben érvényesül. A szerszám szárkeresztmetszete befolyásolja a forgácsoláskor keletkező hő elvezetését. Nagyobb késszár-keresztmetszet esetén javul a hőelvezetés, ezáltal nő a szerszám éltartama.

81 A felsoroltakból látható, hogy a szerszám éltartamát számos tényező befolyásolja, melyekkel adott esetben számolni kell. Számításoknál csak a kísérlettől való kiképzésbeli eltéréseket veszik figyelembe. A szerszám kiképzéséből adódó módosítótényező szorzatát (ahol az egyes kialakításból adódó módosítótényezők táblázatokban megtalálhatók) (KSZV) módosítótényezővel lehet figyelembe venni ábra A hűtés hatása az éltartamra A forgácsoláskor keletkezett hő elvezetése nagymértékben javítható hűtő folyadék hozzávezetésével. Ez a forgácsolás szempontjából kettős jelentőségű, részben azért, mert csökkenti a keletkezett hőmennyiséget, részben pedig azért, mert bizonyos kenőhatást fejt ki. Ezek a hűtőkenőfolyadékok a megmunkálás jellegétől függően lehetnek vizes oldatok és olajok. A vizes oldatok igen jó hűtőképességükkel nagy mennyiségű forgácsolási hő elvezetésére alkalmasak. A korrózió elkerülése végett a vízhez olajokat vagy elszappanosítható zsírokat és szódát adagolnak. A vizes oldatokat rendszerint nagyoló megmunkálásoknál és olyan helyeken használják, ahol nagy a forgácsolási hő. Az olajok lehetnek növényi vagy ásványi eredetűek. Főként simító megmunkálásoknál használják, mivel ezeknek általában a kenőhatásuk érvényesül jobban a hűtő hatás rovására. A megfelelő hűtő-kenőanyag hozzávezetése az ábrának megfelelően hatásos. Kétségtelen, hogy a forgács és a homloklap közé, ahol legnagyobb a súrlódás, a hűtő-kenőanyag bejutása kétséges, de nagymértékben csökkenti a forgács deformációra fordított munkát és ezáltal a hőfejlődést. A hűtő-kenőfolyadék minőségét és mennyiségét a anyag és a

82 ábra megmunkálás feltételei szabják meg. Legcélszerűbb adott megmunkálás esetén kísérletileg meghatározni a felhasználható hűtő-kenőanyag minőségét és mennyiségét. A szívós anyagok megmunkálásakor a hűtőanyagok szerepe lényegesebb nagyobb éltartam szempontjából, mint rideg anyagok megmunkálásakor. Kísérletek szerint az optimális folyadékmennyiség a megmunkálás módjától és körülményeitől függően VF = l/min. Hűtő-kenőfolyadék hozzávezetésével a forgácsolási sebesség (változatlan éltartam mellett) acélok forgácsolásakor kb %-kal, öntöttvas megmunkálásakor pedig kb. 5-10%-kal növelhető a hűtés-kenés nélkül végzett forgácsoláshoz képest. A hűtő-kenőfolyadék sebességnövelő hatását (Kh) helyesbítőtényezővel vehetjük figyelembe. Összefoglalva az éltartammódosító tényezőket, megállapítható, hogy a számításra alkalmas képlet a módosítótényezők figyelembevételével a következő alakban írható: v e C' v 0 yv xv k l K T K K ' m / min. A képletben szereplő (K ) módosítótényezővel jelöltük a felsorolásban nem szereplő, de a kísérleti feltételektő eltérő esetleges változásokat, melyeket a számítások során figyelembe kell venni. Példa K av K SZV h 5.8. Megmunkálandó A 50 minőségű szerkezeti acélból készített tengely. A forgácsolást takarékgyorsacél szerszámmal, hűtéssel végezzük. A munkadarabot D = 145 mm átmérőről d = 139,4 mm-re esztergálni. A

83 szerszám elhelyezési szöge = 45 o, a beállítandó előtolás 0,4 mm/ford. Mekkora fordulatszámot kell beállítani, ha a kívánt éltartam 110 min. Táblázatból C v = 35,5; m = 0,125; Kh = 1,18; yv = 0,66; xv = 0,25, takarékgyorsacélra a KSZ = 0,8. A beállítandó fordulatszám: 1000 v n D ( f / min). A képletben ismeretlen a forgácsolási sebesség. C' v K yv xv T KSZKh ek l v. A behelyettesítéshez szükséges adatokat előbb ki kell számítani. ek = esin =0,28; 1 f D d 3,9. sin 2 sin mm A megadott C v0 táblázati érték 60 min éltartamra vonatkozik, de nekünk adott esetben a 110 min éltartamhoz tartozó C v0 értékre van szükségünk. C v110 = Cv60KT, K T T T m 0, ,926. Az adatokat behelyettesítve az éltartam képlete: 35,5 v110 0,9266 0,8 1,8 53 m/ min. 0,66 0,25 0,28 3,9 A beállítandó fordulatszám:

84 n 145 3, ford / min A GAZDASÁGOS ÉLTARTAM A forgácsolás gazdaságosságát legnagyobb mértékben a szerszám éltartama befolyásolja. A forgácsolási sebesség növelésével csökken a megmunkálás gépi ideje, viszont nő a szerszámélezések száma, aminek következtében megnő az egy darab előállításhoz szükséges szerszámköltség. Abban az esetben, ha a szerszám éltartamát növeljük, nő a gépi idő, ami a gyártmány átfutási idejét késlelteti. Keresni kell tehát azt a minimális költséget, melynél a tartam az, amikor a forgácsolással kapcsolatos költségek minimálisak. A forgácsolással közvetlenül kapcsolatos költségek három részből tevődnek össze. 1. A forgácsolással eltöltött idő (gépi idő, tg). 2. A tárgy ki- és befogásához, beállításához szükséges idő (mellékidő tm). 3. A szerszám cseréjével és élezésével, továbbá köszörülési veszteségével kapcsolatos idő (szerszámkezelési idő, tsz). A szerszám élezésével kapcsolatos költségeket, valamint értékcsökkenését időben is kifejezhetjük, ha osztjuk a rezsibérrel. A számítások elvégzése után a költség- éltartam csökkentése esetén a költségek erősen emelkedő tendenciát mutatnak. Szükséges tehát, hogy lehetőleg mindig a gazdaságos éltartamidőhöz tartozó forgácsolási sebességgel dolgozzunk, és ha ezt valami folytán nem lehet az adott esethez beállítani, akkor a görbe alakulása szerint kedvezőbb a hosszabb éltartamhoz tartozó kisebb forgácsolási sebesség beállítása. Az éltartam tárgyalása során említett gazdaságos éltartamidő, amely gyorsacél szerszámoknál T0 = 60 min., míg keményfémlapkás szerszámokra T0 = 150 min., ezzel az eljárással lettek meghatározva. Ezek a gazdaságos éltartamidők esztergakésekre vonatkoznak, de ha bonyolultabb szerszámmal vagy beállítással dolgozunk, akkor természetesen az említett értéktől a

85 gazdaságos éltartamidők eltolódnak. Így pl. esztergáló automatákon a T0 = 480 min., míg különleges alakos esztergakéseknél a T0 = 120 min. gazdaságos éltartamidőt állapítottak meg. Megmunkálások során az adott lehetőségek határán belül a gazdaságos éltartamidőhöz tartozó forgácsolási sebesség beállítása célszerű ábra

86 A MEGMUNKÁLT FELÜLET MINŐSÉGE A forgácsolással előállított munkadarabok alakhűségén és méretpontosságán kívül a felülettel szemben is követelményeket támasztanak. A munkadarab felületi érdessége befolyásolja az alkatrész éltartamát, működési körülményeit, korrózióállóságát, kifáradási határát, valamint az illeszkedés jellegét. Forgácsoláskor geometriailag helyes alakú munkadarabok előállítására törekszünk, azonban a gyártási körülmények miatt mind az anyagi, mind az alaki követelményeknél engedményeket kell tennünk. A megmunkált felület anyaga eltér a tárgy belső anyagától a forgácstőben létrejövő deformációs jelenségek miatt. A végső felület elérésekor törekszünk a forgácsdeformációt és a hőhatást csökkenteni, azáltal, hogy kis forgács-keresztmetszeteket választunk le. A megmunkált felület alakja is eltér az ideálisan elérhető felület alakjától. Az eltérés makrogeometriai vagy mikrogeometriai jellegű lehet. A makrogeometriai hibák rendszerint nem a forgácsolás körülményeiből keletkeznek (anyaghiba, külső sérülés), míg a mikrogeometriai jellegű eltérések a forgácsolás körülményeitől függnek. A felületi érdesség mérőszámának meghatározásával és a felület érdesség megadásával, valamint mérésével a kézikönyveken kívül az MSZ 4721, MSZ 4722 szabványok is foglalkoznak. Az érdesség mérőszámaként az átlagos érdesség (Ra) vagy ma már ritkábban a simasági mérőszám (hq) értéket használják. Az érdesség mérőszámát mindig mikronokban adják meg. A forgácsolt felület vizsgálatakor megállapíthatjuk azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják a felület állapotát. Sok esetben szabad szemmel is látható, hogy a szerszám kiképzése nyomot hagy a megmunkált felületen, és így a felület a szerszám csúcsának megfelelő alakú és ezáltal eltér az ideális felülettől. Eltér a megmunkált felület azért is, mert a szerszám élezéséből adódó egyetlenségek nyomot is hagynak a megmunkált felületen. A megmunkálási rendszer (tárgy, szerszámgép, szerszám) nem kellő merevsége minden esetben kimutatható, amelyet jól tükröz a megmunkált felület egyenetlensége. A forgács a szemcsehatárok mentén válik le a szerszám éle előtt, és így az anyag állapota (szemcseszerkezete) is befolyásolja az elérendő felület érdességét.

87 A felületi érdesség a fentieken kívül jelentősen befolyásolja az előtolás, fogásmélység és a forgácsolási sebesség. Az előbb felsorolt tényezők hatását számszerűleg igen nehéz meghatározni, azonban a szerszámkiképzéstől és a forgácsolási adatoktól függően, bizonyos esetekben, az elméleti felületi egyenetlenség kiszámítható. Forgácsoljunk teljesen azonos feltételek mellett, de különböző kialakítású szerszámmal. A nagy lekerekítési sugarú forgácsoló szerszámmal megmunkált felület nagyított vázlata a 6.1. ábrán látható. Erre az esetre az elméleti felületi egyenetlenség a következőképpen határozható meg: Re = r-x x 2 r 2 e ( ) 2 2 R e r r 2 2 e 4 R e r 2 R 2 e 2 R e r r 2 r 2 2 e. 4 Az Re mint kis mennyiség elhanyagolható. Így az elméleti érdesség-magasság: 2 e R e r Abban az esetben, ha az előtolás nagy a lekerekítési sugárhoz képest, tehát a megmunkált felületen a szerszám elhelyezési szögei (, ) érvényesülnek a 6.2. ábrán vázolt jellegű felülette kapjuk, amelynek alapján az elméleti érdesség magasság: R a ; tg e = a +b, b, tg e R e e Re Re R tg tg e 1 1. tg tg

88 és végül R e e tg tg tg tg ( mm) A 6.1. és a 6.2. képlet alapján megszerkeszthető a 6.3. ábrán feltüntetett diagram. Az Ra e diagram alapján megállapítható, hogy adott előtolás mellett melyik összefüggésből számítható ki az elméleti egyenetlenség-magasság. Az elméletileg kiszámított egyenetlenség-magasság mindig kisebb annál, amit gyakorlatilag el lehet érni. A számítások során ugyanis nem vettük figyelembe az egyéb befolyásoló tényezőket (élállapota, gép merevsége, a tárgy szemcseszerkezete), melyek rontó tényezőként hatnak az elérhető felületi érdességnél. Az elméleti és az átlagos érdesség között közelítőleg az alábbi összefüggés adódik 6.1. ábra 6.2. ábra RZ = (2,5 4,5) Ra 6.3. A kisebbik szorzótényező nagyolásakor, a nagyobb simításkor használandó. A fogásmélység befolyása a felületi érdességre gyakorlatilag elhanyagolható. A szerszámkialakításból eredő hatás főként az elhelyezési szögből, a mellékél elhelyezési szögéből, a hátszögből és mint láttuk a lekerekítési sugárból adódik. Mind a fő-, mind a mellékél elhelyezési szögének hatása a 6.2. ábrán látható. A homlokszög növelésekor a megmunkált felületi érdesség csökken. A homlokszög befolyása a felületi érdességre a forgácstő deformációja következtében jön létre. A hátszög növelésével a megmunkált felület érdessége csökken. A felület javulása azzal magyarázható, hogy a forgácsolt felület és a hátlap között kisebb rugalmas alakváltozás, amely javítótényezőként hat a felület állapotára.

89 ábra 6.4. ábra A vizsgált tényezőkön kívül jelentős befolyása van a forgácsolási sebességnek a felület érdességre. Az Ra v közötti összefüggés a 4. ábrán látható. Amint az ábrából kitűnik egy bizonyos forgácsolási sebességnél érdes felületet kapunk. Ez a sebességi zóna jelenlétével magyarázható, amikor is a forgácsolás körülményei rendkívül rosszak. Simító megmunkálást mindig nagy sebességgel kell végezni, ahol a felület állapota már megfelelő. Abban az esetben, ha valamilyen oknál fogva a nagy sebesség nem állítható be (pl. menetvágás), a forgácsolást kis sebességgel kell végrehajtani, ahol ismét jó felületet kapunk. 7. A GAZDASÁGOS FORGÁCSOLÁSI ADATOK MEGHATÁROZÁSA Az előírt forgácsolási feladatot a lehetőségekhez képest minimális költségfordítással kell végrehajtani. A gazdaságos éltartam meghatározásával az 5. Fejezetben foglalkoztunk, míg e fejezetben a forgácsolási adatok (e, f, v) vizsgálata a cél, mind nagyoláskor, mind simításkor. Nagyoló megmunkáláskor a felesleges anyagréteg (ráhagyás) gyors eltávolítása a cél. Legfontosabb költségtényező a gyártással eltöltött idő. Ennek a költségtényezőnek egyik fontos összetevője a fajlagos forgácstérfogattal V = qv = eklv (cm 3 /min) 7.1. fejezhető ki. Nagy fajlagos forgácstérfogat leválasztása tehát nagy előtolással, nagy fogásmélységgel és nagy sebességgel valósítható meg. Nem hagyható C' v v 0 m/ min yv xv e l k

90 figyelmen kívül azonban olyan lényeges adat, mint a szerszám éltartama, amely adat a költségek szempontjából a legjelentősebb. A fajlagos forgácstérfogat és az éltartam összefüggéseinek egybevetése alapján eldönthető, hogy mely adat növelése célszerűbb. A szerszám éltartamképletét v e C' v 0 yv xv k l K ( m / min), behelyettesítve a fajlagos forgácstérfogat képletébe v ekl e C' v0 1 yv 1 xv C' yv xv v0ek l k l 7.2. A kapott összefüggés szerint eredményt akkor kapunk, ha azt a tényezőt növeljük, amelyiknek kitevője nagyobb. Az 5. fejezetből ismerjük, hogy xv yv 1. Ezek szerint (1-xv) (1-yv), tehát a fajlagos forgácstérfogat és az éltartam szempontjából a forgácsszélesség növelése kedvezőbb. Gyakorlati számítások során a gazdaságos forgácsolási adatok meghatározását a forgácsszélesség meghatározásával célszerű kezdeni. A forgács szélességének növelése nem tetszőleges, mivel ennek határt szab a ráhagyás. A ráhagyást lehetőleg egy fogással kell leválasztani. A 7.2. képlet szerint növelni kell a közepes forgácsvastagságot is. A forgácskeresztmetszet növelésének határt szab a forgácsolóerő növekedése. Mielőtt tehát a forgácsközépvastagságot megválasztanánk, szükséges számításokat végezni a megengedhető forgácsolóerőre a tárgy, szerszám és a teljesítmény szempontjából. A tárgy szempontjából megengedhető az az erő, amelynél a deformáció nem lépi túl a nagyolásra megengedett töréshatárt (IT 13). A szerszám szempontjából még megengedhető az a forgácsolóerő, melynek hatására a keletkező feszültség nem lépi túl a megengedett feszültséget.

91 A szerszámgép szempontjából részben a megengedett igénybevételt nem szabad túllépni, részben megszabja a forgácsolóerőt (ill. nyomatékot) a szerszámgép motorteljesítménye. A megengedhető forgácsolóerőt a rendszer leggyengébb tagja szabja meg, amelynek ismeretében a közepes forgácsvastagság e k xp C' f F f l K ( mm). összefüggéssel határozható meg. A forgácsszélesség és forgácsvastagság ismeretében a gazdaságos forgácsolási sebességet kell kiszámítani, v e C' v 0 yv xv k l K ( m / min), majd a forgácsoláshoz szükséges teljesítményt. P f F v f ( LE) F v f ,36 ( kw); Nagyoló megmunkálásra a gazdaságos forgácsolási adatok számítását a következő sorrendben célszerű végezni. 1. A forgácsolási mód megválasztása (gyártmányrajz alapján). 2. A szerszám alakjának és anyagának megválasztása. 3. A forgácsszélesség meghatározása (ráhagyásból). 4. A megengedhető forgácsolóerő (tárgy, szerszám, szerszámgép) szempontjából. 5. A közepes forgácsvastagság meghatározása. 6. A gazdaságos éltartamhoz tartozó forgácsolási sebesség kiszámítása. 7. A forgácsolás teljesítmény-szükségletének számítása. Simító megmunkáláskor a számítás menete kissé változik, mivel nem a nagy mennyiségű anyag eltávolítása a cél, hanem a megmunkált felület minősége. Számítás menete a következőképpen foglalható össze:

92 A forgácsolási mód megválasztása a felületi érdesség előírásainak szemelőtt tartásával. 2. A szerszám alakjának és anyagának megválasztása. 3. A ráhagyásból és a szerszám alakjából a forgácsszélesség meghatározása. 4. Az előírt felületi érdességből, a szerszám alakjából a felhasznált szerszámanyagra gyakorlatilag megengedhető nagy forgácsolási sebesség mellett a közepes forgácsvastagság (ek) meghatározása. 5. Az ismert összefüggéssel a gazdaságos éltartamhoz tartozó forgácsolási sebesség meghatározása. 6. Az ismert adatok alapján a forgácsolóerő és a teljesítmény kiszámítása. A nagyolásra és simításra közölt számítási módszer értelemszerűen minden forgácsolási módra érvényes. A számításokat művelettervezéskor kell elvégezni a gyártandó darabszám figyelembevételével. A számítások sok esetben egyszerűsíthetők számítási segédeszközök felhasználásával. Hazánkban a Forgácsolási Országos Normaalapok sorozatot használják általában a forgácsolási adatok kiszámításához.

93 ESZTERGÁLÁS A előző fejezetekben tárgyalt általános forgácselmélet esztergálásra is érvényes, mivel az általános törvényszerűségeket éppen esztergálásnál határozták meg. E fejezetben az általános törvényszerűségek esztergálásra vonatkozó részét tárgyaljuk. Az esztergálás olyan forgácsolási mód, melynél a főmozgás forgó, a mellékmozgások egyenesvonalúak, jellegzetes szerszáma egyélű. A főmozgást általában a tárgy, a mellékmozgásokat a szerszám végzi. Esztergáláskor az elméletileg leválasztandó forgácskeresztmetszet q = ef =ekl. A 8.1. ábra szerint egyenesélű esztergaakés esetében

94 l f sin 1. és e k q l e sin. 2. Mint az 1. fejezetben láttuk az (l) és az (ek) elméleti forgácsméretek. Az esztergálásra készített műveleti utasításokban az előtolást és a fogásmélységet kell megadni, mint beállítandó adatokat. Az elméleti méreteket a gyakorlati követelményeknek megfelelően módosítani kell. A 3. fejezetben a forgácsoló erőre Ff = C fek xp l yp K összefüggést kaptuk. Ez az általános összefüggés minden forgácsolási módra érvényes. Esztergáláskor az általánosan használt képletbe behelyettesítjük a 1. és 2. összefüggéseket. F f C' p e xp sin xp f K. yp sin Az egyszerűsítéskor figyelembe vesszük, hogy a forgácsszélesség (l) kitevője yp = 1, és ezzel esztergáláskor a forgácsolóerő meghatározására a következő összefüggést kapjuk: F f xp sin C' p e sin xp f K ábra

95 A 2. összefüggés szerint az elhelyezési szög változása következtében a számítás kissé bonyolulttá válik. Ha figyelembe vesszük, hogy a gyakorlatban nagyoláskor általában =45 o -os elhelyezési szögű szerszámmal dolgoznak, akkor erre az esetre a 3. képletben szereplő állandók összevonhatók. xp sin sin 1 (sin ) 1 xp. A Cp tehát egyenlő a főforgácsolóerővel, ha a szerszám elhelyezési szöge =45 o, e=1 mm, f=1mm és a módosítótényezők szorzata K=1. 1 C (sin 45 ) C 1 o 1 xp p 4. A 4. összefüggés alapján a főforgácsolóerő esztergálás esetében F f C p e xp f K (kp). 5. A 5. összefüggés =45 o -os elhelyezési szögű késnél ad megfelelő eredményt. Ha a szerszám elhelyezési szöge 45 o -tól eltér, a (Cp) értéket módosítani kell. A 5. képletben szereplő (Cp) állandó számértékére nézve egyenlő a főforgácsoló erővel, abban az esetben, ha forgásmélység f=1 mm, előtolás e=1 milliméter a szerszám elhelyezési szöge =45 o és a módosítótényezők szorzata K=1. (Cp) értéket általában kétféle módon közlik. Táblázatokban megadják a használatos anyagokra a (Cp) értékét, vagy egy etalon anyagra határozzák meg a (Cp) nagyságát, és megadják minden más anyaghoz a módosító tényező (Km) számszerű értékét. Etalon-anyagként általában A 70 acélt választják. A forgácsolási erőállandó (Cp) értékére acél esztergálásakor a 1. táblázat tartalmaz tájékoztató adatokat táblázat

96 A másik módszer szerint az etalonanyagra meghatározzák a (Cp) állandó értékét, és megadják (Km) helyesbítőtényezőket. Erre vonatkozó adatokat mind acélra, mind öntöttvasra a 2. táblázat tartalmaz táblázat Kísérletek során a (Cp) állandó és a hatványkitevő értékei B=75 kp/mm 2 szakítószilárdságú ötvözetlen acélra vagy HB=190 kp/mm 2 keménységű öntöttvasra határozzák meg. Ezekre vonatkozó (Cp) értékek alapértékek, melyeket a megmunkálandó anyag szerint módosítani kell. A módosítótényező értékei megtalálhatók a 2. táblázatban számítással határozhatók meg. Acélanyagra míg öntöttvasra K Km m np B, 75 np HB 190 A számlálóban a B, illetve HB a megmunkálandó anyag szakítószilárdságát, illetve Brinell-keménységét kell behelyettesíteni, addig a nevezőben az etalonanyag szakítószilárdsága illetve, Brinellkeménysége szerepel. A hatványkitevő értéke np=0,35, ha a B=55 kp/mm 2 és np=0,75 B nagyobb, mint 55 kp/mm 2. Rideg anyagoknál np=0,55. Az előtolás hatványkitevője általában xp=0,75, míg az (f) kitevője általában 1. A 5. képletben a (K) módosítótényező mindazoknak a módosítótényezőknek szorzatát jelenti, melyeket a számítások során figyelembe kell venni. Ebben a módosítótényezőben szerepel a homlokszög (Ky) helyesbítőtényező nagysága is. A homlokszög módosító tényezőjét a 3.

97 fejezetben ismertetett módon vagy táblázatokból határozhatjuk meg. A (Ky) módosító tényező értékeire vonatkozó adatokat a 3. táblázat tartalmaz táblázat A csúcssugárnak a forgácsoló erőre gyakorolt hatását akkor kell helyesbítőszorzóval (Kr) figyelembe venni, ha eltérünk a szabványos csúcssugár értéktől. Kísérletek során használt szerszám csúcssugara mind acél, mind öntöttvas megmunkálásakor általában r=2 mm. A 5. képlet csak 45 o -os elhelyezési szögű szerszám használatakor ad kielégítő eredményt, míg ettől eltérő elhelyezési szögnél a (Cp) értékét (K ) helyesbítőszorzóval kell módosítani. A 3. képletből következik, hogy a (K ) helyesbítőtényező az alábbi összefüggéssel is meghatározható K o sin 45 sin 1 xp A (K) helyesbítőtényező értékeire a 9.4. táblázatban tájékoztató értékek találhatók táblázat A forgácsoláshoz szükséges erő a szerszám kopásától is függ. A táblázati adatok a biztonság okáért kopott szerszámra vonatkoznak, míg újonnan élezett szerszámoknál a fesorolt képletekkel és módosítótényezőkkel meghatározott forgácsolóerő a valóságban kisebb. A főforgácsolóerő számítóképletében (K) a módosítótényezők szorzatát jelenti, azaz:

98 K=KmK KrK K Kp. A képletben szereplő (K ) módosítótényező az előbbi felsorolásunkban nem szerepel. Ebben a (K ) módosítótényezőben a felsoroltakon kívül és azoktól eltérő tényezőt kell figyelembe venni, amely a forgácsoló erőt befolyásolhatja. (Hűtés, megmunkálandó anyag felülete stb.) A mellékerők a főforgácsolóerőhöz hasonló módon határozhatók meg. Fm=Cpmf ypm e xpm K, Fe=Cpef ype e xpe K. Az állandók és hatványkitevők értékei kézikönyvekben megtalálhatók. A pontosabb számításokra akkor van szükség, ha a 3. fejezetben ismertetett empirikus összefüggés az adott körülmények között nem ad kielégítő eredményt. Példa Készítendő egy válas tengely, melynek anyaga A 60 és ezt f=2,5 mm fogásmélységgel e=0,5 mm/ford. előtolással =90 o -os elhelyezési szögű késsel kell megmunkálnunk, amely kés csúcssugara r=1 mm. A szerszám egyébként szabványos kiképzésű. A főforgácsolóerőt a 5. képlet alapján határozzuk meg, ahol Ff=Cpe xp fk. A módosítótényező, Km, K és Kr. A szükséges adatok a közölt táblázatokból a következők: 2. táblázatból: Cp=200 az etalonanyagra, p=0,75, a Km=0,89, a 4. táblázatból K =0,9 a Kr=0,93. A fenti adatokat behelyettesítve a főforgácsolóerő meghatározására alkalmas képletben megkapjuk az adott esetben a szerszám élén fellépő főforgácsolóerőt. F=200,5 0,75 2,50,890,920,93=226 kp. A mellékerők a 3. fejezetben közölt empirikus összefüggésekkel határozhatók meg. Fe=0,3226Ff=78 kp,

99 Fm=0,6226Ff=136 kp. A főforgácsolóerő ismeretében meghatározható a (k) fajlagos forgácsolóerő is. F f k kp/ mm 2. e f 0,5 2,5 A gazdaságos forgácsolási sebesség kiszámítása esztergáláskor A gazdaságos forgácsolási sebességet C' v e vo yx xv k l összefüggéssel határozzák meg. Esztergáláskor a forgácsolóerő kiszámításához hasonlóan egyszerűsítéseket vezethetünk be a gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározására is. Az (ek) helyébe az előtolás, míg a forgácsszélesség helyett a fogásmélység értékét kell behelyettesíteni. Így esztergálásra v C' vo e yv 1 f xv sin sin xv yv 6. összefüggést kapjuk. A képletben szereplő állandó és hatványkitevők értékeit is általában =45 o -os szerszámmal határozzák meg, így a számítás egyszerűsíthető és a módosító tényezőre: C' vo sin sin xv yv o o C' vo 1 (sin 45 o ) yvxv 7. összefüggést kapjuk. Ennek figyelembevételével a gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározására alkalmas képlet hosszesztergálás esetére a következő alakban írható: Cvo v yv e f xv m/ min. 8.

100 A 8. képletben szereplő (Cvo) állandó értéke 1 mm-es előtolással, 1mm-es fogásmélységgel egy adott anyag és szerszám esetében =45 o -os főél elhelyezési szögű, szabványos kialakítású szerszámmal végzett megmunkálás esetében egyenlő a gazdaságos éltartamidőhöz (60 vagy 150 min) tartozó forgácsolási sebesség értékével. A tárgy anyagának hatása az éltartamra A (Cvo) állandó értékét, a (Cp) erőállandóhoz hasonlóan, táblázatosan megadják minden anyagra, vagy egy etalonanyagra adják meg, és közlik az anyagtól függő módosítótényezőket. A (Cvo) értékeire, valamint a hatványkitevő értékeire a 5.táblázatban találunk irányértékeket. A táblázatban szereplő anyagtól eltérően a (Cvo) értékét módosítani kell. A (Kmv) helyesbítőtényező ötvözetlen acél és öntöttvas megmunkálásakor gyorsacél szerszámra a 6. táblázat tartalmaz irányértékeket táblázat A módosítótényezők számszerű értéke ha (a) nagyobb mint 45 kp/mm 2 szakítószilárdságú acél gyorsacél szerszámmal történő megmunkálásakor a K mv keményfémlapkás szerszámmal a 75 B 1,75, K mv 75 B 1,5, míg öntöttvas esztergálásakor: K mv 190 1, 7. HB

101 A munkadarab szakítószilárdságán és Brinell-keménységén kívül a szerszám éltartamát az előzetes megmunkálás is befolyásolja. Kérges, illetve revés felületű munkadarabok esztergálásakor a táblázati értékek érvényesek, de ha a munkadarab felületét már előmunkálták, akkor Kmv=0,8-0,9-es szorzóval kell beszorozni. Vagy például hidegen hengerelt acélnál a módosítótényező Kmv=1,1 tényezővel módosítani kell a Cvo értékét. A szerszám éltartamát befolyásolja a késszár keresztmetszete is. Növekvő szárkeresztmetszettel javul a hőelvezetés, ezáltal nő az éltartam is. A szerszám méretétől, előállítási költségek és megmunkálási feltételek szerint változhat a szerszám gazdaságos éltartama (pl. automatákon T=480 min). A változott éltartamidő meghatározott módon kiszámítható. K T T T o

102 táblázat A szerszám hatását elsősorban a (Cvo) állandóban vesszük figyelembe. Az R2 jelű gyorsacélra, illetve A minőségű keményfémre vonatkozó éltartam (m) hatványkitevő értékei a 7. táblázatban található.

103 táblázat A főél elhelyezési szögének hatását is figyelembe kell venni az éltartam kiszámítása során, ha eltérünk a kísérletnél használt =45 o -os elhelyezési szögű késtől. A (K v) módosítótényező értékeit 8. táblázat tartalmazza táblázat A szerszám csúcssugarának változása befolyásolja a forgácsszélességet, és ezáltal az éltartamot. A csúcssugár befolyását az éltartamra a Krv módosítótényezővel veszik figyelembe (8.9. táblázat) táblázat A homloklap kiképzése a szerszám éltartamát befolyásolja mivel a hőelvezetés is változik. Az ismertetett számítási mód sík homloklapú szerszámra érvényes. Kettős homloklap (negatív élszalag) kiképzésekor az éltartam a sík homloklapú szerszámhoz képest növekszik, amelyet Kkv=1,15 módosítótényezővel vesznek figyelembe. A gazdaságos éltartam meghatározására alkalmas számítási képlet: v C e f vo yv xv K r K mv K v K rv K v. 9.

104 A képletben szereplő (Kv) a felsorolásban nem tárgyalt módosítótényezők szorzatát jelenti, melyet adott esetben figyelembe kell venni. A főforgácsolóerő és a gazdaságos forgácsolási sebesség ismeretében a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény az ismert összefüggéssel meghatározható: P f F fv v LE. 10. A megmunkált felület elméleti érdessége közelítően 2 e R e 8r 11. összefüggéssel határozható meg. Példa Mekkora fordulatszámot kell a gépen beállítani, ha A 60 minőségű acélt munkálunk meg D=60 mm átmérőről D1=53 mm átmérőre, 0,5 mm/ford előtolással R2 minőségű gyorsacél késsel, hűtő-kenőanyag hozzávezetésével. A szerszám főélének elhelyezési szöge, =60 o, csúcssugara, r=1 mm sík homloklapú és szabványos kiképzésű. Valamilyen oknál fogva a kívánt éltartam T=70 min v n. D A képletbe a gazdaságos éltartamhoz tartozó forgácsolási sebességet kell behelyettesíteni, amelyet a 9. képlettel határozhatunk meg. C e f vo. 70 K yv xv T KmvK Krv A 5. táblázatból: Cvo=Cv60=31,6; yv=0,66; xv=0,25, v

105 Kmv=1,29 (6. táblázatból) K v=0,84 (8. táblázatból), Krv=0,94 (9. táblázatból), K T m T0. T ahol m 0,125 (7. táblázatból), K T ,125 0,98. v 70 0,5 31,6 3,5 0,66 0,25 0,98 1,29 0,84 0,94 36,6 m / min. Ennek alapján a beállítandó fordulatszám: ,6 n 195 ford 60 / min ESZTERGÁLÁS VÁLTOZATAI Esztergáláson a legtöbb esetben külső hosszesztergálást értenek, jóllehet esztergálással más típusú felületek is megmunkálhatók. Ilyen megmunkálás például a síkesztergálás vagy keresztesztergálás, furatesztergálás, beszúrás, menetesztergálás stb. A felsorolt megmunkálásokat az esztergálás változatainak nevezik. Az esztergálás változataira a hosszesztergálásnál megállapított törvényszerűségek értelemszerűen alkalmazhatók. A forgácsolóerőre levezetett számítási módszer az esztergálás összes változatára érvényes, és kellő pontosságú eredményt ad. A szerszáméltartam kiszámításakor figyelembe kell venni azonban azokat a feltételeket, amelyek eltérnek a külső hosszesztergálástól. A számítások során természetesen mindig a levezetett éltartam képletből indulunk ki, amelynek alapján a kapott értéket az adott feltételeknek megfelelően módosítjuk. Keresztesztergáláskor a forgácsolási sebesség változik a v 1 D1 n 1000

106 értéktől a v 2 D2 n 1000 értékig (2. ábra). Belátható, hogy helytelen lenne mind a (v1) minimális, mind a (v2) maximális forgácsolási sebesség beállítása. A beállítandó forgácsolási sebességet keresztesztergálásra megkapjuk, ha a külső hosszesztergálási képletből meghatározzuk a gazdaságos forgácsolási sebességet, és azt megszorozzuk a keresztesztergálás módosítótényezőjével. A módosítótényező értéke függ az előtolás irányától (középponttól vagy középpont felé), a furat és a külső átmérő arányától, valamint a szerszám anyagától és típusától. Növelhető a kerületi sebesség akkor, ha v2 v1 v ábra a viszonyszám nagy; például acélt gyorsacél szerszámmal esztergálva 0,8-1,0 viszonyszám mellett a módosítótényező 1,2-1,7 a szerszám típusától függően. A tárcsa esztergálásakor beállítandó maximális sebesség, ha középponttól a kerület felé esztergálunk vk=(1,2-1,6)v 12. Kerülettől a középpont felé esztergálva lényegesen kedvezőtlenebb a helyzet így a beállítandó maximális kerületi sebesség

107 vk=(1-1,1)v. 13. A (v) a külső hosszesztergálásra meghatározott forgácsolási sebesség. Példa A 42 anyagú tárcsát esztergálunk f=4,25 mm, e=0,4 mm/ford előtolással, gyorsacél szerszámmal, hűtéssel. A tárcsa külső átmérője D2=180 mm, furata D1=30 mm. Mekkora fordulatszámot kell beállítani 60 perces éltartamhoz Kh=1.2. táblázatból. Cvo 51 v60 Kh 1,2 77,5 m/ min. y x 0,66 0,25 e f 0,4 4,25 Egyenes nagyoló esztergakéssel a középpont felől esztergálva a viszonyszám: v v v A beállítandó kerületi sebesség a 12. alapján 2 D D D 2 0,83. vk=1,25v60=1,2577,5=97 m/min. A fordulatszám: 1000 v n D ford / min. Furatesztergáláskor a szerszám sokkal kedvezőbb körülmények között végzi a forgácsolást mint külső hosszesztergáláskor (3. ábra). A szerszám jobban felmelegszik, a szárkeresztmetszet kevesebb hőt tud elvezetni, azonkívül a hűtőfolyadék hozzávezetése is nehézségekbe ütközik. Ez az oka, hogy furatesztergáláskor a külső hosszesztergáláskor képletével meghatározott gazdaságos forgácsolási sebességet csökkenteni kell. A módosítótényező függ a megmunkálandó furat átmérőjétől és a furat mélységétől. Furatesztergáláskor a beállítandó forgácsolási sebesség vt=(0,8-0,9)v. 14.

108 A 0,8-as módosítótényezőt kisátmérőjű ( 75 alatt) furatoknál használják. Furatkéseket a fellépő forgácsolóerő alapján kihajlásra ellenőrizni kell, mert normál körülmények között a Fm mellékerő a furatkést hajlításra veszi igénybe. Beszúráskor és leszúráskor a szerszám csúcsai fokozottabb forgácsolási igénybevételnek vannak kitéve (4. ábra). A szerszám két sarokpontjának hőelvezetése gyenge, és még a szerszám hőelvezetését is kedvezőtlenül befolyásolja a szár felé elvékonyodó dolgozórész. Beszúráskor a forgácsolási sebesség a külső hosszesztergálás eredményéből 8.3. ábra 8.4. ábra 8.5. ábra vb=(0,25-0,35)v 15. összefüggéssel határozható meg. (Nagy előtolásoknál a kisebb értékkel kell számolni.) Menetesztergáláskor is a szerszám kedvezőtlen körülmények között dolgozik, mivel a csúcsszöge metrikus menet megmunkálásakor =60 o. Igen gyakran még az =60 o -os csúcsszög éltartam adta lehetőséget sem lehet kihasználni, a szerszám kiemelése miatt. A szerszám szabad kifutása esetén a menetvágás forgácsolási sebessége

109 vm=(0,5-0,6)v 16. A forgácsolási sebesség (v) meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a menetet több (i) fogással munkáljuk ki, így az előtolás e h i értékű. Gyakoribb eset, hogy a szerszám kifutására csak beszúrás van (5. ábra). A beszúrás szélessége rendszerint (1,5-2)h, amely út megtétele alatt a szerszámot ki kell emelni. A késkiemelés rendelkezésére álló idő: ahol így 2h t, v e ve=nh, 2h t n h 2. n A kiemeléshez rendelkezésre álló idő nem a forgácsolási sebességtől függ, hanem a fordulatszámtól. Kifutásos menetvágáskor mindig a fordulatszám a döntő. A késkiemelés ideje általában 0,5-1 sec. A beállítandó fordulat kifutásos menetvágáskor 2 n ford / min. t 17.

110 ESZTERGAKÉSEK Az esztergálás jellegzetes szerszáma egyélű. Az MSZ 1264 az egyélű gépi fémforgácsoló szerszámok meghatározásával foglalkozik. Ebbe a csoportba sorolja még a revolver és automatakéseket, a gyalukéseket és a vésőkéseket. Az esztergakés fő részei a szerszám szára és a szerszám dolgozórésze, a fej. Az esztergakést jobbos, illetve balos kivitelben. Készítenek egyenes és hajlított esztergakéseket, valamint vékonyított késeket, mint ez a 6. ábrán látható. A szabványos esztergakések fajtáit a 7. ábrán tüntettük fel. A 7. ábrán vázolt kések szabványos elnevezései a következők: 1. Egyenes nagyoló esztergakés. 2. Hajlított nagyoló esztergakés. 3. Hajlított oldalazó esztergakés. 4. Előretolt élű esztergakés. 5. Egyenes simító esztergakés. 6. Hajlított simító esztergakés. 7. Széles simító esztergakés. 8. Beszúró esztergakés. 9. Átmenő lyukkés. 10. Fenéklyukkés. 11. Fenék simító lyukkés. 12. Beszúró lyukkés.

111 ábra 8.7. ábra 8.8. ábra ESZTERGAKÉSEK TÍPUSAI

112 A 7. ábrán feltüntetett késeket rendeltetésük szerint is csoportosíthatjuk. a., nagyoló, b., simító, c., beszúró-leszúró, d., lyuk és e., alakos kések. a., Nagyoló esztergakések készülnek egyenes és hajlított kivitelben. A hajlított kivitelű nagyoló esztergakés előállítása drágább, de többirányú felhasználási lehetősége van, mint az egyeneskésnek. A nagyolókések elhelyezési szöge nagymértékben befolyásolja a forgácsolóerőt és az éltartamot. Általában =45 o -os elhelyezési szögű nagyolókést használnak, míg vállas tengelyek megmunkálásához előretolt élű esztergakést =90 o -os elhelyezési szöggel. b., Simítókések. Használják a hegyes simítókést kis előtolásoknál (egykét tized mm), míg gépi idő csökkentése érdekében a széles simítókés használata kedvező. A széles simítókés 1-3 mm előtolással dolgozik, pontos beállítás és merev munkadarab megmunkálása esetén. c., A beszúró és leszúró esztergakések általában levékonyított fejjel készülnek. Szilárdsági tulajdonságuk ennek megfelelően kisebb, mint a nagyoló- vagy simítókéseké. A beszúrókések szilárdságának növelése miatt a mellékél elhelyezési szögeket kicsire képezik ki (8. ábra). A lehajlás irányába eső méretet olykor megnövelik, ezek a szakállas leszúró esztergakések (9. ábra). d., Lyukkéseket is készítik nagyoló és simító kivitelben. A nagy késkinyúlás miatt a lyukkések általában hajlamosak a rezgésre. Méretezéskor figyelembe kell venni a forgácsolóerő összetevőinek irányát. e., Alakos kések kiképzését mindig a megmunkálandó felület szabja meg. Ezek a szerszámok rendszerint nincsenek szabványosítva (kivéve a menetkést). A szerszám élalakját mindig számítással vagy szerkesztéssel határozzák meg.

113 ábra ESZTERGAKÉSEK ANYAGAI Minden szerszámnál törekedni kell a jó forgácsolási viszonyokat biztosító anyag felhasználására. Az esztergakések forgácsoló része ma főleg gyorsacélból és keményfémből készül. Kisebb igénybevételek esetén készítenek esztergakéseket ötvözetlen vagy ötvözött szerszámacélból is. A fémes szerszámanyagok mellett felhasználják esztergakések gyártásához a kerámialapkát és a gyémántot is. A különféle anyagból készült esztergakéseket a száron betű vagy betű és színjelzéssel látják el. A felhasznált szerszámanyagok lehetnek gyorsacél (R1, R2, R3) zsugorított keményfém (A, B, C, N, K), öntött keményfém (S) és wolfram ötvözésű szerszámacél. Ezek jelölése a következő: R1=T A zöld N kék R2=U B fehér K sárga R3=W C piros S barna W7=Z ESZTERGAKÉSEK DOLGOZÓRÉSZÉNEK KIALAKÍTÁSA A szerszámfej kialakítása az élszögek megválasztásával kezdődik. A legfontosabb élszögek (,, ) szabványosítva vannak, míg a munkadarab alakját befolyásoló elhelyezési szögeket (, ) a megmunkálás feltételeinek megfelelően alakítandók ki.

114 A szabványosított homlokszög (), hátszög () és terelőszög () a megmunkálandó anyagtól függően 5 csoportba van osztva, mint ezt a 10. táblázatban látható. Az esztergakésekre fajtánként szabvány van, ahol egyéb élszögekre ajánlott értékek vannak. Gyorsacél szerszámot függetlenül attól, hogy lapkás vagy tömör egyszeres hátlappal köszörülik meg, mivel mindkét fém köszörülése alumíniumoxid-koronggal történik (10a ábra). Keményfémlapkás szerszámok élezésekor a keményfémet szilíciumkarbiddal, míg a szerszám szárat alumíniumoxid-koronggal köszörülik. Ennek megfelelően kettős hátlapot kell kiképezni (10b ábra). Keményfémlapka finomélezése gyémántszemcsés köszörűkoronggal igen jól végezhető. Gyémántszemcsés köszörűkoronggal csak az él környékét élezzük, míg a többi részt szilíciumkarbid, illetve a szénacél szárat alumíniumoxid szemcséjű köszörűkoronggal. Gyémántszemcsés élezéskor három hátszöget köszörülnek a szerszámra (10c ábra). A homloklap kialakításakor a forgácsolandó anyag tulajdonságait kell figyelembe venni. Szívós anyagok (acélok) megmunkálásakor gyakran köszörülnek a szerszám homloklapjába forgácstörő hornyot, míg rideg anyagok megmunkálásakor forgácstörésről nem kell gondoskodni, így a homloklap sík felületű. Keményfémlapkás szerszámok kialakítását úgy kell elvégezni, hogy a lapka inkább nyomó- mint hajlító igénybevételt szenvedjen. Ennek megfelelően kemény, rideg anyagok megmunkálásakor gyakran negatív élszalagot köszörülnek a szerszám homlokfelületére táblázat

115 ábra ESZTERGAKÉSEK ÉLALAKJÁNAK ÉS ÉLEZÉSÉNEK MEGHATÁROZÁSA Az esztergakések általában egyenesélű szerszámok. Alakos felületek megmunkálásához készített szerszámok élalakját számítással vagy szerkesztéssel határozzák meg (I. (.4. fejezet). A hátszög kiképzése, mint láttuk, többféle lehet: egyszeri, kettős és hármas élezésű ábra A homloklap köszörülése végezhető a főéllel párhuzamosan (11a ábra) és a főélre merőlegesen (11b ábra). Lapkás kivitelű esztergakések gyártásakor figyelembe kell venni az élezésből adódó fogyásirányt. Célszerű a lapkát előre a fogyásiránynak megfelelően elhelyezni. A szerszámgyárak a forgalomba kerülő lapkás szerszámokat, acél megmunkálásához, alapkiképzéssel látják el, amelynél

116 =15 o, Ennél kisebb homlokszög beköszörülése esetén a kívánt homlokszöget csak keskeny sávon képezik ki FORGÁCSELHELYEZÉS, HŰTÉS Az esztergakések nyitott forgácstérrel dolgozó szerszámok, így a megmunkálás ideje alatt forgácstárolásról nem kell külön gondoskodni. A hűtőfolyadék hozzávezetés nem kíván különös kialakítást, mivel a szabad hozzávezetés feltételei megvannak. A hűtőfolyadék minőségét a megmunkálandó anyag és a forgácsolás feltételei szabják meg. Acélok gyorsacélszerszámmal végzett forgácsolásakor az optimális hűtőfolyadék mennyisége liter/min. Keményfémlapkás szerszámoknál hűtőfolyadékot általában nem használnak CSATLAKOZÓRÉSZ Esztergakések csatlakozórésze a késszár. Leggyakrabban a négyszög keresztmetszetű késszárat használják. A megmunkálás jellegétől és feltételeitől függően a 12. ábrán feltüntetett szárkeresztmetszetek megfelelő választékot biztosítanak. A késszárak szabványosítva vannak (MSZ 1248) ábra SZILÁRDSÁGI MÉRETEZÉS

117 Az esztergakések szilárdságra méretezik, és merevségre ellenőrzik. Méretezés a megfelelő szárkeresztmetszet meghatározására irányul. A kést befalazott konzolos tartónak tekintik, amelyre az eredő forgácsolóerő hat. Méretezéskor a forgácsolóerő (eredőerő) három összetevőjével (Ff, Fm, Fe) számolnak. A három erő összetett igénybevételt jelent a szerszámra. A szerszám szárában hajlító-, csavaró- és nyomófeszültség ébred. Az összetett igénybevételre való méretezést gyakorlati számításoknál elhagyják, és megelégszenek a főforgácsolóerő alapján a hajlításra való méretezéssel. A késszár kinyúlása a befogás helyétől általában L=(1,5-2)h. A késszárat olyan befalazott tartónak tekintik, melynek végén a Ff koncentrált erő hat. A szilárdsági méretezés ilyen egyszerűsítéssel és elhanyagolással a 13. ábra alapján elvégezhető M=FfL=Kh. A megengedett hajlítófeszültség nagyságát általában h=20 kp/mm 2 -ra választják. A szilárdságra méretezett késszárat lehajlásra ellenőrzik a F f L 2 3IE összefüggéssel. A megengedett lehajlás nagyoláskor: 0,1-0,2 mm, míg simításkor =0,01-0,02 mm. Ennél nagyobb lehajlás esetén rezgések keletkezhetnek. Keményfémlapkás késeknél a szár szilárdsági méretezésen kívül a lapkát élnyomásra is ellenőrizni kell. F 3a 2 l f. (a) a keményfémlapka vastagsága mm, (l) a forgácsszélesség (fogásban lévő élvonalhossz) mm.

118 ábra GAZDASÁGOSSÁGI KÉRDÉSEK Az esztergakések a szerszámanyagokkal való takarékosság és a célszerűség szempontjainak fegyelembevételével készülnek a., tömör, b., tompán hegesztett, c., lapkás és d., betétes kivitelben. Ritkán lehet találkozni felrakott élű esztergakésekkel is. a., Tömör (egydarabból) kivitelben esztergakéseket ötvözetlen és ötvözött szerszámacélból készítenek. Gyorsacélból csak kisméretű késeket szokás gyártani. b., Tompán hegesztett esztergakések forgácsolórésze gyorsacélból készül, amelyhez A 60 anyagból készült szárat hegesztenek. A gyorsacél hossza a kés teljes hosszánál általában 1/3-1/4-es. c., Lapkás esztergakéseket igen széles körben használják. A lapkás kések gyártásakor a forgácsoló szerszámanyagból készített lapka a szerkezeti acélszárra felerősíthető 1. hegesztéssel, 2. forrasztással, 3. ragasztással és 4. mechanikusan.

119 A gyorsacéllapkát A 60-as késszárra hegesztik. Az előkészített késszáranyagra a 14. ábrán látható módon tompahegesztéssel felerősítik a gyorsacéllapkát. Az így felhegesztett lapkát a homlokszögnek megfelelően bekovácsolják, majd a késfejet és a késszárat a megfelelő alakra előmunkálják. Edzés és megeresztés után az élszögeket beköszörülik, és megmunkálják az esztergakés felfekvő felületét. Végül a késszár festése és szabványos jelölése következik. 2. Forrasztással elsősorban keményfémlapkás késeket gyártanak. A keményfémlapkát A 60 vagy gyakrabban a nagyobb szilárdságú A 70 anyagból készült késszárra forrasztják. A keményfémlapka hőtágulási együtthatója =5,510-6, míg az acélé = A nagy hőtágulási együtthatók közötti különbség kiegyenlítéséről is gondoskodni kell a forraszanyag megválasztásakor. A forraszanyagnak biztosítani kell a szilárd kapcsolatot a lapka és a késszár között. A forraszanyag olvadáspontja ne legyen lényegesen magasabb, mint a szerszám élén fellépő hőfok maximális értéke. A fentiek figyelembevételével a forrasztást általában vörösrézzel végzik. A keményfémlapkás kések gyártása a következőképpen történik. A késszár rendszerint méretre hengerelt acél. Darabolás után a lapka fészkét előmunkálják. Az előmunkált késszárat C o -ra előmelegítik (célszerű kétrészes, tokos kemencében végezni), majd a lapka felfekvő felületét mechanikusan (pl. drótkefe) megtisztítják a durva szennyeződésektől. A megtisztított felfekvő felületre dezoxidáló szert (boraxport) hintenek, és erre helyezik a forrasztó anyagot. Forraszanyagnak rendszerint acélszitára galvanizált elektrolitrezet használnak. A forraszanyagra ismét bóraxot szórnak, és erre helyezik a felforrasztandó keményfémlapkát (15. ábra). Az így előkészített késszárat felmelegítik 1100 C o -ra, hogy a vörösréz megolvadjon. A vörösrezet megolvadása után a kemencéből kiemelik, és a lapkát hegyes végződésű (tűszerű) szerszámmal helyére igazítják, és szorítva tartják mindaddig, míg a forraszanyag megdermed. Ennek megtörténte után a kést faszéndarába helyezve hagyják hűlni. Lehűlés után a késszár felfekvő felületét megmunkálják, beköszörülik az élszögeket és a szabványnak megfelelő jelöléssel látják el. 3. Ragasztással csak keramikus lapkát szoktak erősíteni a késszárhoz. A különleges ragasztóanyag C o -on lágyul. Mivel a kerámialapka igen

120 rossz hővezető, így az él hőfoka csak kismértékban befolyásolja a tőle távolabb lévő ragasztott felület hőfokát. 4. Mechanikusan gyorsacél-, keményfém-, kerámia- és gyémántlapkát erősítenek a késszárhoz. A mechanikus kések nagy előnye, hogy elmarad a hegesztéssel, forrasztással, ragasztással kapcsolatos, olykor kényelmetlen művelet, a lapka cserélhető, általában kedvezőbb az éltartam, ezzel szemben drágább a késszár elkészítése és helyszükséglete is nagyobb. A mechanikus lapkafelerősítés lehet rugalmas és merev. A rugalmas lapkafelerősítésre mutat példát a 16. ábra. A lapkát a forgácsolóerő tartja a helyén; a rugó csak a szállítás közbeni kiesését akadályozza meg. Eléletlenedéskor csak a lapkát köszörülik, a megrövidült lapkát előtolják, és mögé egy lemezt helyeznek. Rugalmas megfogásssal a lapka befeszülése elkerülhető, és ezáltal éltartama kedvezőbb. A merev megfogásra számos megoldás ismeretes. Követelmény, hogy a késszár és a lapka felfekvő felületei köszörülve legyenek. Kedvező, ha a lapka befogására készült mechanikus késszár lehetővé teszi a lapka és a forgácstörő utánállítását. Erre példa a 17. ábrán látható ábra ábra A gyémánt befogására különleges mechanikus késszárakat készítenek (18. ábra). A mechanikus lapkafelerősítésű késszárakkal szemben követelmény a megfelelő szilárdság, merevség és kopásállóság. Ezért a késszárakat A 70 vagy C 60-as anyagból nemesítve készítik.

121 d., Betétes szerszámok rendszerint oldható kötéssel kapcsolódnak a késtartóhoz. Rendszerint furatmegmunkáláshoz készítenek betétkéseket, de használjuk esztergáláshoz és véséshez is. A betétkés rendszerint kisméretű esztergakés, amely készül tömör kivitelben szerszámacélból vagy gyorsacélból, de készíthető keményfémlapkás kivitelben is. Esztergakések tervezésekor mindig a szabvány irányelveiből kell kiindulni, mely a gyártók és felhasználók sokéves tapasztalatát tartalmazza. Ha lehet mindig szabványos szerszámmal dolgozzunk. Ha a szabványos szerszám nem használható, akkor a szerszámtervezéskor törekedni kell a könnyű gyárthatóságra az adott üzem adottságainak figyelembevételével. Az eddigiekben összefoglaltuk az esztergakés tervezésénél követendő szempontokat. Ezek az irányelvek minden forgácsolószerszámra érvényesek. E jegyzet további részében a szerszámtervezés általános szempontjait nem tárgyaljuk, jóllehet tervezéskor betartandók REVOLVER- ÉS AUTOMATAKÉSEK A szerszám kialakításának és a forgácsolási adatok meghatározásának eddig ismertetett módszere érvényes revolver- és automatakésekre is. A revolver- és automatakések általában csak a méretben térnek el az esztergakésektől, a megmunkálandó gép sajátosságainak megfelelően. Hazánkban 6-féle revolveresztergakést szabványosítottak (19. ábra MSZ 1952). Használnak gyorsacél és keményfémlapkás revolvereszterga-késeket négyzet vagy kör keresztmetszetű szárral is. A gyorsacélkések tömör, minden oldalán köszörült kivitelben készülnek. A revolvereszterga-kések általában rövidebbek az esztergakéseknél. Az automatakéseket hazánkban nem szabványosították. Kialakításuk a gép típusától és az elvégzendő munkától függ. Az automatakések általában tömör, gyorsacél, négyszög keresztmetszetű szárral készülnek, ritkábban keményfémlapkás kivitelűek. Hosszuk általában nagyobb az azonos kersztmetszetű esztergakések hosszánál. Tekintettel arra, hogy a revolver- és automatakések beállítási ideje hosszabb az esztergakések beállítási idejénél, ezért revolverkések szokásos éltartamideje T=240, míg automatakések éltartamideje T=480 min.

122 ábra ábra ábra ábra 8.4. ALAKOS KÉSEK Alakos késeknek nevezzük azokat az egyélű forgácsoló szerszámokat, melyeknél a főél alakja egy meghatározott metszetben a tárgy kívánt profiljának ellentétje (negatívja). Alakos kések fő felhasználási területe a tömeggyártás, ahol a munkadarab pontos és azonos alakú profilját kell

123 biztosítani. Használják egyedi vagy kissorozat gyártásban is, ahol a tárgy alakjának elkészítése egyéb megmunkálással nehezen valósítható meg. Alakos késekkel egyenes alkotójú munkadarabokat vagy forgásidomokat munkálnak meg. Használjuk esztergáláshoz, gyaluláshoz és véséshez. Leggyakrabban esztergáló megmunkáláshoz használják. Az alakos kés legegyszerűbb kivitele a klasszikus értelemben vett esztergakés, melynek élalakját a kívánt formára köszörülték (pl. menetkések). Alakos késeknél követelmény, hogy újraélezéskor az él alakja, valamint az élszögek ne változzanak. A szokásos esztergakés-típusoknál ez nehezen érhető el. Sorozatgyártásban a hasábos és a körkéseket használják. Hasábos kések egyenes alkotójú szerszámok. Élezésük a kopás jellegétől függetlenül mindig homloklapon történik. A hasábos kések hátszögét úgy biztosítják, hogy a munkadarabhoz képest megdöntik, míg a homlokszöget beköszörülik. A hasábos kések a munkadarabhoz viszonyított előtolási irány szerint lehetnek radiálisak és tangenciálisak. Radiális hasábos késeknél az előtolás iránya a tárgy sugárirányában van (20. ábra) ábra Tangenciális késeknél az előtolás érintőleges a tárgyhoz képest (21. ábra), míg a radiális hasábos késnél a szerszámélszögek megmunkálás

124 közben nem változnak, addig a tangenciális hasábos kés élszögei a munkadarab átmérőjének függvényében változnak. Forgácsolás folyamán a kés hátszöge csökken, homlokszöge nő. Sok esetben mind az előállítás, mind a felhasználás egyszerűbb tárcsa alakú késekkel. Ezeket a késeket körkéseknek nevezik ábra KÖRKÉSEK MÉRETEINEK MEGHATÁROZÁSA Ahhoz, hogy a körkés megfelelő hátszögét biztosítsuk, késfelemelést kell alkalmazni. A körkés és a munkadarab tengelye közötti magasságkülönbség (e) megszabja a hátszög nagyságát. A 22. ábrán megszerkeszthető a szerszám kerületén (A) pontban a hátszög a tárgy és a szerszámhoz rajzolt érintők által. Gyakorlatilag a megmunkálás feltételeinek megfelelően felveszik a szerszám hátszögét (=6 o és 12 o közötti értékre), amelyből a késfelemelés mértéke e=rsin. A képletből, valamint a 22. ábrából látható, hogy a hátszög változik a sugár függvényében. Egy adott szerszámnál kisebb sugárhoz nagyobb hátszög

125 tartozik. Ez a hátszögváltozás nem lehet nagy értékű és bizonyos határok közé szorítjuk. A 23. ábrán az A pontban (), míg a C pontban (1) hátszög adódik. Az A és C pontban a hátszögek közötti különbség a (), azaz a megengedett hátszögváltozás ábra ábra A körkés az AO1C háromszögből sinus-tétellel számíthatjuk ki. R m o, sin 180 sin ebből a körkés sugara: sin( ) R m. sin 18. A körkés homlokszögét is a megmunkálandó anyag mechanikai tulajdonságától függően kell meghatározni. Az előbbi számítás csak arra az esetre érvényes, ha a szerszám homlokszöge =0 o. A körkésre munkálandó profil sugárirányú metszetben nem azonos a munkadarabba munkálandó profil sugárirányú metszetével. A profiltorzulás oka részben a késfelemelés (hátszög, ), részben pedig a pozitív homlokszög kiképzése. A 24. ábrán ABO1 háromszög alapján o R sin 180 m' sin.

126 Ebből a körkés sugara, ha figyelembe vesszük, hogy 2=1+, valamint azt, hogy az előző számításaink során 1=+, így írható, hogy =2- és ennek figyelembevételével a sin( ' ) R m'. sin( ) 19. A képletben szereplő () és (m ) értékét nem ismerjük. Az AO2B háromszögből Q m o sin(180 ), sin és ebből m sin sin. Q ábra A (m ) értékét még nem ismerjük. A 24. ábra alapján m =AB, míg

127 AB' m. cos Az (m) a munkadarabba munkálandó profilmélység, mely a gyártmányrajzból ismert. Ezzel a szerszám sugara R m cos sin( ' ). sin( ' ) A körkés gyártásához szükséges a szerszámra munkálandó m profilmélység. A 24. ábrából a szerszám r sugara meghatározható: Az O1B C háromszögből r 2 O C 1 2 B' C az ACO1 háromszögből CO1 Rsin( ). 22. mivel B' C AC AB' 23. és AC Rcos( ). 24. Ismeretlen még az AB, melyet a következőképpen fejezhetünk ki: AB' DB' DA. 25. Az O2DB háromszögből DB =Q cos míg az O2DA háromszögből DA=q cos. Visszahelyettesítve a 25. képletbe AB' Q cos q cos. 26. A 26. eredményt a 23. képletbe helyettesítve kapjuk B' C Rcos( ) ( Qcos qcos ). 27.

128 A értéke kifejezhető az O2AB háromszögből sinus-tétellel q Q sin, sin(180 ) ebből q sin Q sin. 28. A levezetés során kapott 27. és 28. összefüggéseket visszahelyettesítve a 21. Egyenletbe a körkés kis sugarára kapjuk az alábbi képletet: r 2 2 R sin ( ) 2 R cos Qcos qcos. Ezzel a körkés mérteinek a számításához minden összefüggés rendelkezésünkre áll. A körkés profilja kiszámítható és szerkeszthető. A szerkesztés egyszerű, nem ad minden esetben kielégítő pontosságot (25. ábra). Profiltorzulás csak sugárirányban van, míg tengelyirányú torzulás nincs. A profilszerkesztést szeres nagyításban szokás elvégezni, mert a rajzról mért méretek gyártási méretként szerepelnek. Mind a számítást, mind a szerkesztést nem elegendő csupán a körkés (R) és (r) sugarára elvégezni, hanem a közbeeső pontok meghatározása is szükséges. Annál több pontra kell az (r1), (r2), (r3)-(r4) sugarakat meghatározni, minél bonyolultabb a profil. A körkés átmérőjének megválasztásakor gondolni kell a hátszögváltozás () meghatározásán kívül arra, hogy nagy átmérőknél a szerszám megfogása nehézséget jelent, mivel a főforgácsolóerőből nagy nyomaték ébred. A körkés méretének megválasztásához vannak ajánlott értékek az MSZ 1721 szabványban, amely szerint a D=32-80 mm közötti értékű, míg a vastagsági (tengelyirányú) mértéke (0,15-0,7) D. A körkés befogására különleges késtartót használnak, mely lehetővé teszi az élezéskor bekövetkező méretváltozás finom utánállítását. A körkés élezését mindig a homloklapon kell végrehajtani, az eredeti homlokszögnek megfelelő értékűre. Az eredeti homlokszögtől való eltérés profiltorzulást eredményez. A körkések anyaga ötvözött szerszámacél vagy gyorsacél.

129 ábra HASÁBOS ALAKKÉSEK PROFILJÁNAK MEGHATÁROZÁSA Hasábos kések lényeges része a szerszámra munkálandó profil meghatározása. A hasábos késekre munkálandó profil és a munkadarab profilja nem azonos még =0 o esetén sem, mivel a kívánt hátszöget a hasábos kés megdöntésével érik el. A hasábos kések profilja is szerkeszthető, mint ez a 26. ábrán látható. Ha a hasábos kés homlokszöge 0 o, akkor a szerszámra munkálandó profilmélység m =m cos képlettel határozható meg. A forgácsolási tulajdonságok javítására a homlokszöget célszerű 0 o -nál nagyobbra kiképezni. A pozitív homlokszögű hasábos kés profiltorzulásának kiszámítását a 27. ábra alapján lehet elvégezni. Meghatározandó az m, amely m' ' CD,

130 míg a CD OD OC ábra ábra Az ODB háromszögből OD=Q cos(+), míg az OCA háromszögből OC=q cos. A képletben ismeretlen szöget az OAB háromszögből =180-(180-)+=- és a q Q sin, sin(180 ) sin q Q sin, ugyancsak a OAB -ből határozhatjuk meg. A kapott értékeket visszahelyettesítve a bemunkálandó profilmélységre kapjuk, hogy m =Q cos(+)-q cos.

131 A hasábos késeket különleges késtartóba fogják be. A késtartónak a merev befogáson kívül biztosítani kell az élezésből adódó méretváltozás utánállítását. A hasábos késeket ötvözött szerszámacélból, gyorsacélból, vagy keményfémlapkás kivitelben gyártják

132 GYALULÁS Gyalulásnál mind a fő-, mind a mellékmozgások egyenesvonalúak és szakaszosak, az általánosan használt szerszám egyélű. A gyaluláskor a forgácsolási adatokat ugyanúgy határozzuk meg, mint esztergáláskor. A leválasztott forgácskeresztmetszet alakja azonos az esztergálásnál ismert forgácséval. A forgácsolási sebesség kiszámításakor figyelembe kell venni, hogy gyaluláskor a főmozgás sebessége nem állandó. A sebességváltozás függ a szerszámgép főhajtóművének típusától. A gyalulásnak 3 változata van: hosszgyalulás, harántgyalulás és vésés. Hosszgyaluláskor a tárgy végzi a forgácsoló főmozgást. Forgácsolás szempontjából a gyalulás végtelen sugarú esztergálásnak tekinthető. Harántgyalulásnál főmozgást a szerszám végzi. Harántgyaluláskor a főmozgás munkalöketének sebessége rendszerint lényegesen kisebb, mint az üresjárat sebessége. Ebből következik, hogy a munkalöket sebessége kisebb mértékben ingadozik, mint az üresjárat sebessége.

133 Számítások során az egyszerűség kedvéért átlagos, azaz közepes forgácsolási sebességgel számolunk. A 1. ábra alapján a közepes forgácsolási sebesség 2Ln v k 1000 m/ min. (n) a percenkénti kettőslöketek száma, (L) a szerszám úthossza (lökethossz). A beállítandó közepes forgácsolási sebességet a gazdaságos forgácsolási sebesség képletével határozzuk meg. C v y e f vo x K. A gyalulás törvényszerűségéből következik, hogy a szerszám ütésszerű igénybevételt szenved, azonkívül a gépen is nagy az alternáló tömeg. Ezek figyelembevételével a számítással meghatározott forgácsolási sebességet csökkenteni szokás. A gyakorlatban v=60 m/min sebességet általában sohasem lépik túl ábra A forgácsolóerő Ff=Cpe xp fk esztergálásnál ismertetett képlettel határozható meg. A felületi érdesség ugyancsak

134 H e 2 e, 8r illetve H e tg tg, tg tg az esztergálásnál ismertetett módon kiszámítható. A gyalukések elvi felépítése megegyezik az esztergakésekével, és méretezése ugyanúgy végzendő. Használnak egyenes és könyökös gyalukéseket (2. ábra). A könyökös gyalukések berezgésre kevésbé hajlamosak, mint az egyenes kések. A forgácsolóerő hatására ugyanis a kés lehajlik, és ezáltal a fogásmélység és ezzel együtt a forgácsolóerő megnő. Ezt a hátrányt küszöbölik ki könyökös késsel. A gyalukéseket készítik szénacélból, ötvözött szerszámacélból, gyorsacélból tompánhegesztve vagy lapkásan. A gyorsacél forgácsolórésszel kiképzett gyalukéseket az MSZ 1915 tartalmazza. Ritkán használnak keményfémlapkás gyalukéseket is. Az ütésszerű igénybevétel miatt legjobban a C minőségű lapka felel meg, de ez is csak gondos használat mellett adja a megfelelő eredményt. Gyalugépeken simításkor gyakran használnak széles simítókéseket a termelékenység fokozására. Alakos felületek megmunkálásához hasábos kést használnak. 2.ábra

135 ábra Vésés. Mozgások szempontjából azonos a harántgyalulással. A forgácsolási adatok meghatározása ugyanúgy történik, mint gyaluláskor, illetve esztergáláskor. A vésőkés munkakörülményei és a szerszámgép felépítése miatt a forgácsolási sebességet a gyaluláshoz viszonyítva csökkentik. Vésőkésekkel főként belső felületeket munkálnak meg. Méretezéskor figyelembe kell venni, hogy a főforgácsolóerő a szerszámot kihajlásra veszi igénybe. A szerszám alakját és méretét rendszerint a megmunkálandó felület határozza meg. A 3. ábrán a vésőkés elrendezésére vonatkozó ábra látható. A szabványos vésőkések típusait az MSZ 1939 tartalmazza. A vésőkések anyaga szénacél, ötvözött szerszámacél vagy gyorsacél tömör, tompánhegesztett, illetve lapkás kivitelben.

136 FÚRÁS, SÜLLYESZTÉS, DÖRZSÖLÉS FÚRÁS Esztergálás után leggyakoribb megmunkálási mód a fúrás. Jellemzője, hogy a szerszám végzi a forgó főmozgást és az egyenesvonalú előtoló mellékmozgást. A fúrás jellegzetes szerszáma kétélű. A fúrószerszámok legegyszerűbb és legrégibb kivitele a laposfúró vagy szívfúró (1. ábra). A laposfúró előnye, hogy egyszerű, olcsó, könnyen előállítható. Ezen előnyök mellett számos hátrányával találkozunk. Ilyen hátrány, hogy a laposfúró nagyon kis teljesítményű szerszám. A kedvező élszögeket szerkezeti sajátosságai miatt nem tudjuk kialakítani. Az élek által leválasztott forgácsot a szerszám nem hozza ki a furatból, tehát a forgács eltávolításáról külön kell gondoskodni. E lényeges hátrányok miatt ma már alig használt szerszámfajta; csupán egyes különleges megmunkáláshoz, mint pl. alakos süllyesztésre, de mindig kis furatmélységek esetén. A laposfúrót készítik egy darabból, de készül különösen alakos süllyesztőknél szerelt kivitelben is.

137 ábra

138 CSIGAFÚRÓ Ma furatok készítésére csaknem kizárólag a csigafúrót használják, mert számos olyan előnye van, amely elterjedését indokolttá tette. Ezeket az előnyöket a következőkben foglalhatjuk össze: a., Utánköszörüléskor sem a szerszám átmérője, sem az élszögek nem változnak. b., A leválasztott forgács a szerszám hornyain át jól távozik. c., Pontos helyzetű furatok készítésére alkalmas, mert perselyben vezethető. A csigafúrót általában közepes mélységű furatok készítésére használják. A kétélű csigafúró általános felépítése a 2. ábrán látható. A csigafúró olyan forgácsoló szerszám, amellyel tömör anyagba furatot készítünk, vagy már meglevő furatot nagyobb átmérőre felfúrunk. A csigafúró részei: 1. Dolgozórész a csigafúró horonnyal ellátott része, amely a forgács eltávolítását biztosítja. 2. Forgácsolórész, mely a szerszám vágóéleit tartalmazza. 3. Nyak, mely a dolgozórészt köti össze a befogórésszel. Rendszerint ezen a részén tüntetik fel a szerszám adatait. A nyakrész levékonyítása néha el is marad. 4. Szár vagy befogórész, amely lehetővé teszi a szerszámgépbe való befogást. A befogási módtól függően készülhet a fúró hengeres, kúpos, esetleg négyszögletes szárvégződéssel. 5. Menesztő, melyet néhány esetben a nyomatékadás biztosítása érdekében hengeresszárú fúrón képeznek ki. A csigafúrónál a szerszámélszögek meghatározása lényegében megegyezik az esztergakés élszögeinél tanultakkal. A különbség csupán a szerszám felépítése és munkakörülménye miatt van. A szerszám élszögeit a 3. ábrán tüntettük fel. A csigafúrónak két főéle van, és helyesen élezett fúrónál mindkét él azonos körülmények között dolgozik. A fúró helytelen köszörülése akkor áll

139 elő, ha a () értéke a két élnél nem azonos. Ilyen esetben az egyik él hosszabb, és a két él terhelése nem azonos. Ennek következtében lényegesen nagyobb méretű furatot kapunk, mint a szerszám átmérője. A helytelen élezés a szerszám éltartamát is károsan befolyásolja, mert a forgácsolás zömét a mélyebben fekvő él végzi, és ezáltal éle idő előtt tönkremegy. Helyesen élezett csigafúróknál, megmunkálás közben, mindkét hornyon keresztül azonos méretű és alakú forgács távozik ábra ábra

140 A szerszám egyik legfontosabb szöge a csúcsszög. Megmunkálás közben szerepe a ()-hoz hasonló. A csúcsszög nagysága mindig a munkadarab anyagától függ. Értéke általában 2=90 o -130 o között van. A kisebb értékek a keményebb, a nagyobbak a lágyabb anyaghoz tartoznak. A csúcsszöget kereskedelmi fúróknál ritkán változtatják, mert olyan értékre köszörülik, amely csaknem minden anyaghoz megfelel. A 2 értéke általában 118 o. A forgács eltávolítására hornyokat képeztünk ki. Ezek a hornyok csavarvonalszerűen helyezkednek el a szerszámon. A csavarvonal hajlásszögét ()-val jelöljük. Az () a csigafúró tengelye és a szalagél síkban kiterített vonala által bezárt szög. A 3. ábrán jól érzékelhető, hogy a csavarvonal hajlásszöge az átmérő függvényében erősen változik. Legnagyobb az () a kerületen és az átmérő csökkenésével az () is csökken. A csavarvonal hajlásszöge befolyásolja a szerszám szilárdságát. Kemény anyagok megmunkálásánál értéke kicsi, lágy anyagok megmunkálásánál nagy. A csavarvonal hajlásszöge () az átmérő függvényében tetszőleges helyen meghatározható tg D h összefüggésből, ahol (h) a horonyemelkedése (menetemelkedés), amely egy szerszámon állandó értékű. Az () növelésével nő a csigafúró homlokszöge, mivel a homloklapot a horony képezi. A csavarvonal emelkedési szög növelésével csökken a szerszám merevsége. Kis átmérőjű fúrók merevségét azáltal is növelik, hogy az () értékét kicsire választják táblázat

141 A csigafúró csúcsszögét és horonyemelkedési szögét úgy kell megválasztani, hogy az éltartam, forgácsolóerő és merevség szempontjából optimális értékeket adjon. A gyakorlatban kialakult optimális értékeket a 1. táblázat tartalmazza. A csigafúró hornyai általában jobb menetemelekdésűek. Egyes esetekben azonban balmenetű horonnyal is készítenek csigafúrókat (automatákon történő fúrás). A szerszám homlokszögét () mindig az élre merőleges metszetben határozzuk meg. A homlokszöget az alapsík és a vizsgált ponthoz rajzolt érintő zárja be. A homlokszög értéke az () függvénye, mert a homloklapot a horony képezi. A () értéke függ az ()-tól, ezért az átmérő függvényében változik. Legnagyobb a homlokszög a kerületen, az átmérő csökkenésével a homlokszög is csökken. A keresztélen a () negatív értékű. A homlokszög értékét mindig a megmunkálandó anyagtól teszik függővé. A hátszöget () tengelyirányú metszetben határozzuk meg, mert így jobban megközelítjük a működő hátszöget. Az ()-át az érintősík és a vizsgált ponthoz rajzolt érintő zárja be. A hátszög is változik az átmérő függvényében, melynek oka, hogy előtolás menetemelkedési szöge is változik. Ennek megfelelően az élezést, amely mindig hátlapon történik, kúpfelület mentén hajtják végre. A csigafúró hátszöge a kerület felé csökken. Értékét a munkadarab anyagától tesszük függővé. A forgácsolóerő meghatározása fúráskor A csigafúró lényegesen kedvezőtlenebb körülmények között dolgozik, mint az esztergakés. A hőelvezetés is rosszabb a szerszám viszonylag kis keresztmetszete miatt, azonkívül a távozó forgács is melegíti. Ezért a közepes forgácsvastagság fúrásnál általában kisebb, mint esztergálásnál. Ez viszont magával hozza a fajlagos forgácsolási erő növekedését. A forgácsoló erő meghatározásánál az esztergálásnál tanult képletből indulunk ki. Az egy élre jutó forgácsolóerő: Ff1=kq1. A 4. ábra alapján az egy él által leválasztott forgács keresztmetszete:

142 q1=ek1l, ábra ahol D l ; 2sin e k1 e sin. z A képletben szereplő (e) fordulatonkénti előtolás, mm/ford.; (z) forgácsoló élek számát jelenti. Visszahelyettesítve az egy él által leválasztott forgácskeresztmetszetre kapjuk, hogy q 1 e k1 l D e sin 2 sin z D e. 2 z Az egy élre eső forgácsolóerő tehát F f 1 k q 1 D e k. 2 z 2. A fúróra ható teljes forgácsolóerő

143 Ft=zFf1 Fúrásnál általában a nyomatékot szokás meghatározni. A fúráshoz szükséges nyomaték a 5. ábra alapján k D e 1 D 1 M M Ff cmkp z A szerszám éleinek száma általában kettő. Ennek figyelembevételével a következő képletet kapjuk: M k e D 80 2 cmkp. 3. A fúráshoz szükséges teljesítményt D/2-nél adódó közepes forgácsolási sebességgel határozzuk meg P t Ft v 1 kw, ,36 ahol F t 2 Ff 1; v1 D n Ezzel a fúráshoz szükséges teljesítmény: P f k e D D n 2z k e D n ,36 kw 4. Az előtolásirányú erő lényegesen nagyobb, mint az eddig tanult forgácsolási módoknál. Ennek oka a keresztél. A keresztél rendkívül rossz forgácsolási viszonyok mellett dolgozik, mert itt a homlokszög nagymértékben negatív értékű. A nyomaték értékét csak kismértékben befolyásolja, de az előtolás irányú erőnél lényeges szerepe van. Az előtolásirányú erőt főforgácsolóerőből empirikus összefüggéssel szokás meghatározni; eszerint a Fe=0,9Ff kp. 5.

144 Az előtolás teljesítménye olyan kicsi, hogy számításaink során elhanyagolhatjuk Pe=(0,01)Pf. A forgácsolóerő kiszámításához szükséges a fajlagos forgácsolóerő (k) ábra ismerete. A fajlagos forgácsolóerőt kísérletileg határozzák meg, amelyet táblázatokban vagy nomogramokban közölnek. Irodalmi adatok alapján a fajlagos forgácsolóerő értéke a 6. ábrán feltüntetett nomogram alapján határozható meg. Az egyes eredményeket az alább felsorolt anyagféleségeknél határozták meg. 1. csapágybronz, 2. alumíniumötvözet, 3. automata-sárgaréz, 4. kemény öntöttvas, 5. temperöntvény, 6. rozsdamentes acél, 7. hidegen húzott Cr-Ni, 8. Csavar-automataacél C=0,2%, és hidegen húzott CrV, 9. A 42, 10. lágyított vörösréz, 11. szénacél C=1%. A nyomaték csavarásra, az előtolás irányú erő pedig kihajlásra veszi igénybe a szerszámot. Tervezésnél tehát törekszünk a szerszámnak nagy keresztmetszetet biztosítani. Ezt a forgács elvezetésére kimunkált horony gátolja. A szerszám szilárdságát befolyásolhatjuk a lélekvastagsággal. Lélekvastagságnak nevezzük annak a képzeletbeli hengernek az átmérőjét (A), melynek palástfelülete a forgácselvezető hornyokat érinti (3. ábra). A

145 lélekvastagság függ a szerszám átmérőjétől. A gyakorlat ugyanis azt mutatja, hogy a kisebb méretű fúrók általában törnek, míg nagyobb méretűek kopás következtében életlenednek el. Ezért kisebb méretű fúróknál szilárdságnövelés érdekében nagyobb lélekvastagságot képezünk ki, mint a nagyobb méretű fúróknál. A lélekvastagság általában A=(0,15-0,25)D, amelyet még a megmunkálandó anyag is befolyásol.

146 ábra A lélekvastagság a szerszám hossztengelye mentén nem állandó, mert a fúrási mélység növekedésével a súrlódás és ezáltal a nyomaték is nő. Ennek ellensúlyozására a lélekvastagság a befogórész felé vastagabb. A kúposság függ a szerszám méretétől 3-ig 0,8-1 mm/100 mm-re, 3-től 1,4-1,8 mm/100 mm-re. A szerszám palástfelülete nem hengeres, hanem hátrafelé kúpos. Legnagyobb átmérő a szerszám élénél és a befogórész felé csökken. Természetesen csak kis kúposságot engedünk (0,03-0,1 mm/100 mm-en), a beszorulás elkerülése végett. A csigafúrót pontos helyzetű fúrásoknál

147 perselyben vezetjük. A perselyben való vezetés előfeltétele, hogy a csigafúrók megfelelő méretpontossággal készüljenek. Fúró gyártási tűrése h7-h8. A szerszám nem teljes keresztmetszetében készül hengeres kivitelben, hanem a súrlódás csökkentése érdekében szalagot munkálunk ki. A szalag szélessége 0,5-2,5 mm, magassága 0,15-0,8 mm a szerszám méretétől függően. A szerszám befogórésze általában hengeres vagy kúpos. Minkét esetben a nyomatékot súrlódással visszük át. A hengeres szárú fúrót tokmányba fogjuk be, ahol az átvihető nyomatékot a szorítóerővel biztosítjuk. Kúpos befogás mindig önzáró kúppal történik. Az önzáró kúpok használata nagyon előnyös, mert jó központosítást és gyors befogást tesznek lehetővé, azonkívül a nyomaték átviteléről sem kell külön gondoskodnunk. A kúppal átvihető nyomaték függ a kúposságtól és az előtolás irányú erőtől. A kúppal átvihető nyomatékot számítással a 7. ábra alapján határozzuk meg d k D d, 2 F N Fe, 2sin F A F N Fe, 2sin M dk Fe. 2 sin A kúpokat is, mint minden gyártmányt, tűréssel készítik. Az elméleti félkúpszögtől a megengedett eltérés belső kúpoknál 3, külső kúpoknál 2. A tűrések figyelembevételével az előbb meghatározott átvihető nyomaték némiképpen csökken. M 0,8 F e dk. 2 sin

148 Nagy átmérőjű furatok készítésekor az élőtolásirányú erő csökkentése érdekében kisebb átmérőjű fúróval előfúrnak. Felfúráshoz szükséges nyomaték M felf. M teli 2 d 1 2 összefüggéssel határozható meg ábra A gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározása fúráskor Az eléletlenedést a csigafúrónál is a hátkopás mértéke szabja meg. Élezésük mindig a hátlapon történik. Éltartam meghatározását az esztergáláshoz hasonlóan lehet elvégezni. A számításokhoz szükséges képletek a 2. táblázatban találhatók. A 2. táblázatban feltüntetett képletekben szereplő (Cv) állandó és (nv) hatványkitevő értékeire néhány tájékoztató adatot közlünk. Automataacél Cv=540 nv=0,9 Acél HB= kp/mm 2, Cv=360 nv=0,9

149 Ötvözött szerkezeti acél HB= kp/mm 2, Cv=306 nv=0,9 Nehezen megmunkálható szerszámacél HB= kp/mm 2, Cv=270 nv=0,9 Rozsdamentes hőálló acélok HB= kp/mm 2, Cv=1,15 Silumin, alumínium Cv= 14,3 Öntöttvas Cv=4000 nv=1, táblázat A csigafúró gazdaságos éltartamideje általában kisebb, mint az esztergakésé. Ennek oka az általánosan használt szerszámanyag ára, valamint az élezésből adódó költségek. A szokásos éltartamidőre acél és öntöttvas megmunkálásakor a szerszám átmérőjétől függően a 3. táblázat tartalmaz irányértékeket.

150 Csigafúró élezésének módjai A csigafúró forgácsolási viszonyait különböző élezési módszerekkel kedvezően lehet befolyásolni. A gyakorlatban használt élezési módszerek a kettős élezés, a keresztélcsökkentés és a szalagkeskenyítés. A kettős élezést (8. ábra) nagyobb méretű csigafúróknál (D12 mm) éltartamnövelés érdekében végeznek. A (2) általában 118 o míg az (21) o, a b=0,2 D használják acél és öntöttvas megmunkálására. Keresztél csökkentése (9. ábra) esetén kisebb előtolásirányú erő ébred. Szalagkeskenyítés (10. ábra) a forgácsolási nyomaték szempontjából kedvező. A forgácsolóél közelében a szalagon =6-8 o -os hátszöget képeznek ki ld=1,5-4 mm hosszon. A csigafúrók anyaga szénacél, ötvözött acél és gyorsacél. Kis átmérőjű csigafúrókat gyorsacélból gyártani nem szoktak, mivel a megfelelő forgácsolási sebesség nehezen biztosítható. Csigafúrók hornyait általában alakmarókkal forgácsolják ki. Kis átmérőjű csigafúrókat gyártanak mángorlással. Megfelelő alakra hengerelt acélból csavarással is lehet csigafúrót előállítani forrasztott vagy hegesztett befogórésszel ábra ábra ábra KEMÉNYFÉMLAPKÁS FÚRÓK A forgácsolási teljesítmény növelése érdekében gyártanak keményfémlapkás fúrókat is. Ezek a szerszámok nagy forgácsolási sebességgel és kis előtolással dolgoznak. A keményfémlapkás fúrókat kemény és erősen koptató anyagok megmunkálásához használják, lágy anyagok

151 megmunkálásához nem használhatók, mivel a megfelelő homlokszöget nem lehet kialakítani, azonkívül a nagy forgácsolási sebesség beállítása lenne szükséges. A keményfémlapkás fúrók egyszerű esetben készíthetők úgy, hogy az ötvözött acélból vagy gyorsacélból készült csigafúróba forrasztják a keményfémlapkát (11. ábra). Hátránya a megoldásnak, hogy a csigafúró merevsége sok esetben nem kielégítő ábra ábra ábra Kis mélységű furatok (l=3d) megmunkálásához merev, egyszerűen előállítható, egyeneshornyú keményfémlapkás fúrókat gyártanak (12. ábra). Ezt a szerszámot főként kemény rideg anyagok fúrásához használják. A csavarvonalú horonnyal ellátott csigafúrót kemény összefüggő forgácsot adó anyagok megmunkálására gyártják (13. ábra). Példa

152 Meghatározandó a beállítandó fordulatszám, valamint a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény A 42 minőségű anyag D=30 mm átmérőjű fúróval való megmunkálása esetén. Előtolás Országos Normaalapok ajánlása szerint e=0,25 mm/f. A 2. képlet szerint az egy élre jutó főforgácsolóerő F f 1 k e D. 2 z A csigafúró szabványos kétélű szerszám. A képletben szereplő (k) fajlagos forgácsolóerő értékét a forgácsközépvastagság függvényében adják meg. Ennek értéke: o e sin 0,25sin59 ek1 0,107 mm. 2 2 A 6. nomogramból k=400 kp/mm 2. F f k e D , kp. 4 4 Az előtolásirányú erő a 5. képlet szerint Fe=0,9 Ff=0,92750=1350 kp. A fúráshoz szükséges nyomaték a 3. képlet alapján: M k e D , cmkp. 80 v T C D e HB 0,4 v 0,2 0,5 nv. A gazdaságos forgácsolási sebességet a 2. táblázatban található képlettel határozhatjuk meg. A gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározására szolgáló v 30 0,2 0, ,5 0, ,9 16,5 m/ min.

153 képletben az éltartamidő a 3. táblázatból T=30 min. Az állandó és hatványkitevő értéke: Cv=360; nv=0,9; HB=140 kp/mm 2 A gépen beállítandó fordulatszám: 1000 v n D , ,14 ford / min. A forgácsoláshoz szükséges teljesítmény a 4. képlet alapján P 2 k e D n , ,75 LE 2,022 kw Az előtoláshoz szükséges teljesítmény: Fe ve Pe 4500 Fe ne ,25 0,0132 LE 0, kw, Pö=Pt+Pe=2,75+0,01=2,76 LE2,032 kw MÉLYFURATFÚRÓK A kétélű csigafúró szokásos formájában mély furatok készítésére nem alkalmas, mert a forgácseltávolítás nincs biztosítva. A szerszám hűtése is komoly gondot okoz, mert hűtőfolyadék nehezen jut a szerszám éléhez. Mély furatok készítésére használnak ugyan hosszabbított szárú kétélű csigafúrókat, de ezeknél fennáll az a veszély különösen helytelenül élezett fúróknál -, hogy a szerszám nem tartja irányát, félre fúr. Ilyen esetekben a forgácseltávolítás szerszámkiemeléssel történik. Mélyfuratoknak általában az átmérő ötszörösénél mélyebb furatokat nevezik (l=5d). Ilyen furatok készítésére speciális szerszámokat, mélyfuratfúrókat használnak. A mélyfuratfúróknak két fő típusát különböztetik meg: 1. csőfúró és 2. koronafúró.

154 Csőfúró A csőfúró egyélű forgácsoló szerszám, melynél a szerszám csúcsa nem esik egybe a középvonallal (14. ábra). A szerszám hátlapján furatot találunk, amely furaton a hűtőfolyadékot vezetik nagy nyomással a szerszám éléhez. A nagynyomású hűtőfolyadéknak kettős szerepe van: a forgácseltávolítás és a hűtés. A forgács a szerszám hossztengelye mentén kimunkált horonyban távozik, melyet a nagynyomású hűtőfolyadék visz magával ábra A szerszámnak csupán a forgácsoló része készül jobb szerszámanyagból, míg a szárat csőből képezik ki, forgácselvezető-horony behengerlésével. A forgácselvezető-horony mérete igen fontos, mert csak kellő méretű hornyon keresztül tud a forgács zavartalanul távozni. Jó forgácsteret kapunk, ha a -t o -ra választjuk. A forgács leválasztása igen kis értékű előtolások mellett történik. (e=0,1-0,25 mm/ford.). A forgácsoló főmozgást a tárgy végzi, míg az előtolásirányú mellékmozgást a szerszám. A szerszám dolgozó része rendszerint gyorsacélból készül, de nagyobb teljesítmény elérésére készítünk keményfémlapkás csőfúrót is. A súrlódó felületek csökkentésére a szerszám vezetése három élen történik. Tömör kivitelben készült csőfúrónál aláköszörüléssel, keményfémlapkás fúróknál keményfémbetétekkel biztosítják a három élen való felfekvést (15. ábra). A szerszám egyenesbe vezetését azáltal biztosítják, hogy a forgácsoló élet a szimmetriatengely egyik oldalán képezik ki. Az előtolásirányú erőnek a szerszám tengelyére merőleges komponense a szerszámot a W oldalon a furat falához szorítja, és azáltal az egyenesben vezetést biztosítja (16. ábra). Beszorulás elkerülése érdekében a szerszámot hátrafelé kúposra készítik. A kúposság 0,1-0,3 mm/100 mm-es hosszon. A szokásos élszög értékek =5-8 o, =8-10 o,

155 míg a W élen 20 o -ig. A csőfúró az átmérőjének megfelelő anyagot apró darabokra forgácsolja, és ez különösen nagy átmérőknél gazdaságtalan. Ezért használata csak kisebb furatoknál ajánlatos 6-60-ig ábra ábra ábra Koronafúró Nagyobb átmérőjű mélyfuratok készítéséhez a koronafúrót használjuk. Ez a szerszám nem forgácsolja el az átmérőjének megfelelő anyagmennyiséget, hanem az anyagban gyűrű alakú furatot készít. A magrész megmarad, amelyet átfúrás után a szerszám szárából eltávolítanak. A koronafúró szabályosan többélű szerszám (17. ábra). A forgácsoló éleket csőszerű testre képezik ki. A szerszám szára cső, melynek hossza a furat mélységétől függ. A szerszám egyenesben vezetését a fogak között elhelyezett vezetőszárnyak biztosítják.

156 A furat fala és a szerszám palástfelülete között történik a hűtőfolyadék hozzávezetése. A forgácsot a távozó hűtőfolyadék a szerszám belső furatán távolítja el. Lényeges, hogy apró forgácsot kapjunk, mert így a forgácseltávolítás biztosítva van. A hűtőfolyadék hozzávezetése nyomással történik. A koronafúrót 60 mm feletti furatok készítésénél használják. A forgácsoló élek készülhetnek gyorsacélból vagy keményfémből. A forgácsoló főmozgást itt is a tárgy végzi SÜLLYESZTŐK A süllyesztők furatok bővítésére vagy homlokfelületek megmunkálására szolgáló szerszámok. Általánosan használt süllyesztőfajták: 1. csigasüllyesztő, 2. feltűzhető süllyesztő, 3. homlokfelületek megmunkálására szolgáló süllyesztő (felületezők), 4. csúcssüllyesztő, 5. alakos süllyesztők és 6. összetett süllyesztők. Csigasüllyesztő Felépítése legjobban a csigafúrókhoz hasonlít. A termelékenység, méretpontosság és a jobb felület elérése érdekében rendszerint három vagy négy éllel látják el. A nagyobb fogszám jobb vezetést biztosít a szerszámnak, és emellett a lélekvastagság is nagyobb, ezáltal a szerszám merevebb. A szerszám mellékélén ugyanúgy, mint csigafúrónál szalagot képeznek ki, a súrlódó felületek csökkentése érdekében. A csigasüllyesztő perselyben éppúgy vezethető, mint a fúró. A szerszám befogórésze általában kúpos. A szerszám felépítését a 18. ábra szemlélteti. A szerszám mindig előre kimunkált furatban dolgozik. A teljesítmény növelése érdekében a csigasüllyesztőt keményfémlapkával is használják.

157 Feltűzhető süllyesztő A nagyobb méretű süllyesztőket nem egy darabból készítik, hanem a forgácsolórészt külön és azt egy szénacél szárra erősítik. A felerősítés kúposan történik, a nyomatékátvitelt pedig keresztékeléssel biztosítják (19. ábra). Általában mm mérethatárok között készítik ábra ábra ábra ábra A süllyesztőket egyes esetekben az előmunkált furat vezeti. Ennek érdekében a süllyesztő homlokoldalán vezetőcsapot célszerű kiszerelhetően elkészíteni. Minthogy a vezetőcsap az előmunkált furatban forog, futóillesztéssel készítik. Vezetőcsapos süllyesztő a 20. ábrán látható. Homlokfelületek megmunkálására a 21. ábrán feltüntetett homloksüllyesztőket használják. Ez a szerszám legjobban a vezetőcsapos süllyesztőhöz hasonlít. A különbség a szerszám fogelrendezésében van, mert a homloksüllyesztőkhöz homlokfelületen képeznek ki forgácsoló éleket. A homlokfelületek megmunkálására szolgáló süllyesztőket felületnézőnek is nevezik, mivel felöntéseket, szemeket munkálnak meg vele. A szerszám általában több darabból szerelt kivitelben készül. Maga a forgácsolórész is készülhet egy darabból vagy betétlapkával. Csúcssüllyesztő

158 Kúposfejű csavarok, szegecsek fészkeinek kimunkálására csúcssüllyesztőket használnak. A csúcssüllyesztő csúcsszöge az igényeknek megfelelően készül 2=60 o, 75 o, 90 o és 120 o -os kivitelben. Kisebb átmérőknél a fogazás a középpontig történik, míg nagyobb méretűeknél a fogazott felület csonkakúp (22 a és b ábra) ábra Alakos süllyesztők ábra Alakos felületek megmunkálásakor olyan szerszámot kell használni, amelynél újraélezéskor sem a profil, sem a szerszám élszögei nem változnak. Az alakos süllyesztők általában szerelt kivitelben készülnek. A szerszám dolgozórészét hátraesztergálással képezik ki 23. ábra. A szerszám szára az alakos süllyesztőbe készített furatokon adja át a nyomatékot. A hátraesztergált alakos süllyesztőket homloklapon kell élezni. Összetett süllyesztők Az összetett süllyesztők főként sorozatgyártásban használják olyan alakos furatok megmunkálásához, melynek elkészítése több szabványos szerszám használatát igényelné. Összetett süllyesztők tervezésekor az élezési lehetőségek biztosítása szükséges. Ennek érdekében az összetett

159 süllyesztőket igen gyakran szerelt kivitelben készítik. Használnak ötvözött acélból, gyorsacélból és keményfémlapkás kivitelbe készült összetett süllyesztőket. A szerszám méretét alakját a munkadarab szabja meg. Összetett süllyesztőre példa a 24. ábrán látható ábra DÖRZSÁRAK A dörzsölés olyan megmunkálási eljárás, melynél előre megmunkált furatban végzik a forgácsolást oly módon, hogy a főmozgás forgómozgás, a mellékmozgás pedig egyenesvonalú. A szerszám szabványosan többélű. A csigafúróval vagy süllyesztővel kimunkált furatok felületi érdessége méretpontossága nem minden esetben kielégítő. Ilyen esetben az utánmunkálás vagy a készremunkálás történhet dörzsöléssel. A dörzsölésnél lényegesen kisebb forgácsot választunk le az anyagról, mint az előbbi megmunkálásoknál. A dörzsáraknál is megkülönböztetünk nagyoló dörzsárat, amely szerszámmal az előmunkált furatot simításra alkalmassá tesszük és simító dörzsárat, melyet a jó felületek és szabályos mértani alak elérése céljából használunk. A dörzsölés végezhető egy vagy több lépésben. Az egy lépésben történő dörzsölésnél az elérhető pontosság IT9-IT10, míg két lépésben történő dörzsölésnél IT7-IT8. A felületi érdesség is változik; egy lépésben történő dörzsölésnél Ra=1,6-3,2; két lépésben Ra=0,8-1,6 érhető el. A dörzsárat mind kézi, mind gépi megmunkálásnál használják. A szerszám kivitele ennek megfelelően változik. A dörzsár általános felépítését a 25. ábra szemlélteti.

160 ábra 1. Vezetőkúp 3. Szabályozórész 5. Nyak 2. Vágókúp 4. Hátsókúp 6. Befogórész A dörzsárak számos fajtája ismeretes, amelyeket az alábbiak szerint csoportosíthatunk: kézi-gépi merev-állítható átmenőfurat-fenékfurat tömör-feltűzhető A kézi és gépi megmunkálási módnak megfelelően egyaránt készülhet a dörzsár merev és állítható kivitelben. A dörzsár részei kézi és gépi dörzsáraknál némiképpen különböznek egymástól. Kézi dörzsár aránylag merev kivitelű. Használati területe főként szereléseknél furatok összedörzsölésére, valamint olyan helyeken, ahol a gépi dörzsölés nehezen oldható meg. A kézi dörzsölés teljesítménye kisebb, mint a gépi dörzsölésé, azonkívül a felületi érdesség szempontjából is kedvezőtlenebb. Furatok helyzetét kézi dörzsöléssel nem tudjuk javítani. A kézi dörzsárra jellemző, hogy hosszú a vágókúpja, amely jobb vezetést biztosít. Ezzel szemben a szabályozórésze sok esetben nulla, vagyis a vágókúp közvetlenül csatlakozik a hátsó kúphoz. Jellemzője továbbá, hogy hosszú forgácsoló (működő) része van. Szárvégződése mindig négyszögletes. Gépi dörzsár. Termelékenység szempontjából lényegesen kedvezőbb a kézi dörzsárnál. Nagy előnye, hogy perselyben vezethető és ezáltal a furatok helyzetét is módunkban van változtatni. Felületi simaság és tűrés szempontjából is kedvezőbb a használata. Ezért ahol lehet a gépi dörzsölést alkalmazzuk. Jellemzője a rövid vágókúp és hosszú simítórész. A szerszám befogórésze hengeres vagy kúpos.

161 A merev kivitelű dörzsárak elkészítése olcsóbb; a merev dörzsár pontosabb furatot eredményez és termelékeny. A köszörülés következtében beállott méretváltozásokat nem tudjuk utánállítani, ezért ilyen dörzsár csupán bizonyos mérethatárok között használható, mert kevésszámú élezést tesz lehetővé. Főként olyan anyagok megmunkálására használják, melyeknek kicsi a koptatóhatásuk. Az állítható dörzsárak előnye, hogy kopás és köszörülés következtében beállott méretváltozásokat utánállítással ki lehet küszöbölni. Az utánállítható dörzsáraknak két fajtája ismeretes: kis méret-utánállíthatóságú és a nagy méretutánállíthatóságú dörzsár. A kis utánállíthatóságú dörzsárak rendszerint az anyag rugalmas deformációján alapulnak. Utánállítást tehát csak az anyag rugalmas deformációja határán belül teszik lehetővé. Általában 6-50 mm mérethatárok között hozzák forgalomba. A 26. ábrán kis méret-utánállíthatóságú dörzsár vázlata látható. A dörzsár tömör kivitelben készül, melyben egy kúpos furat van, ami hengeres furatként folytatódik. A kúpos furatban csavarral golyót lehet mozgatni. A golyó mélyebbre hatolása következtében a dörzsárat széjjel feszíti, és ezáltal a dörzsár működő részén fogak közötti részt felhasítják. A felhasítás történhet minden második foghézagban. A nagy utánállíthatóságú dörzsár több darabból szerelt kivitelben készül. Ez a szerszám nem csupán a kopásból eredő méretváltozás utánállítását teszi lehetővé, hanem bizonyos mérethatárok között dolgozik. Készítik mm-es mérethatárok között. A szerszám forgácsoló részét külön lapkák képezik, melyeket a szerszámtestben kimunkált horonyba helyeznek. A horony kúpfelület mentén helyezkedik el (27. ábra). A forgácsolólapokat a szerszám két végén elhelyezett anyával lehet rögzíteni. Az utánállítás úgy történik, hogy az anyák segítségével a forgácsolólapokat tengelyirányban elmozdítjuk. Minthogy a forgácsoló élek kúpfelület mentén csúsznak el, így átmérőváltozást tudunk elérni. A nagy utánállíthatóságú dörzsárak forgácsoló élei csak hátfelületen lehet köszörülni. A köszörülés történhet kiszerelt lapkával készülékben vagy összeszerelt állapotban, csúcsok között. Az utánállítható dörzsárak elkészítése költségesebb, mint a tömör kivitelűeké, amellett nem olyan merevek és így kisebb teljesítményűek.

162 Az eddig ismertetett dörzsárak átmenő furatok megmunkálására alkalmasak. Különleges esetekben szükséges zsáklyukak pontos elkészítése is. Ilyen esetekben használjuk a 28. ábrán látható homlokdörzsárat. A homlokoldalon is fogazott dörzsárnál a vezető- és vágókúp csaknem teljesen hiányzik. Ez a típus is készül tömör és állítható kivitelben. Állítható kivitelnél az utánállítás a befogórész felőli végről történik. Feltűzhető dörzsárat használnak nagyméretű furatok dörzsöléséhez. Ennél a típusnál sok drága anyagot takaríthatunk meg azáltal, hogy csak a forgácsolórészt készítjük jobb anyagból, míg a szárat szénacélból. A forgácsolórész felerősítése a szerszám szárára kúposan történik, míg a nyomatékátvitelt keresztékeléssel biztosítjuk (29. ábra). A feltűzhető dörzsár is készülhet tömör és betétlapkás kivitelben. A forgácsoló élek felerősítése rendszerint csavarokkal történik, és így a csere könnyebben végrehajtható. A feltűzhető szerelt kivitelű dörzsárakat rendszerint gépi megmunkálással használják. A dörzsárak szerkezeti részei A vezetőrész biztosítja a szerszámnak a furatba történő behatolását. A vezetőrész félkúpszöge 45 o. Vágókúp. A dörzsár elülső része, mely a tulajdonképpeni forgácsolást végzi. A vágókúp félkúpszöge erősen befolyásolja a forgácsközépvastagságot (30. ábra). A vágókúp félkúpszögének megválasztása mindig a megmunkálandó anyagtól függ. Szívós anyagok megmunkálásánál rövid a vágókúp és nagy a félkúpszög értéke (=15-20 o ). Rideg anyagok megmunkálásánál hosszú a vágókúp és kicsi a félkúpszög (3-4 o ). A félkúpszög értéke aszerint is változik, hogy kézi vagy gépi dörzsárról beszélünk-e. Kézi dörzsáraknál a vágókúp félkúpszöge kisebb, mint a gépi dörzsáraknál. A vágókúp hossza és félkúpszöge, valamint a furat ráhagyása nagymértékben befolyásolja a forgácsleválasztás körülményeit. A megmunkálásra gyakorolt hatása hasonló a () hatásához. Ha adott ráhagyás esetén a () kicsi, az (ek) is kicsi, ami jó felülete, hosszabb éltartamot, de nagy forgácsoló erőt eredményez. A kis ()-vel rendelkező hosszú vágókúp jobb

163 vezetést biztosít, de az ilyen dörzsár hajlamosabb a beszorulásra, amely töréshez vezet. A meredek és rövid vágókúp forgácsolás szempontjából termelékenyebb, nagyobb az (ek) értéke, és ezáltal kisebb a fajlagos forgácsoló erő. A felületi simaság szempontjából az ilyen dörzsár kedvezőtlenebb, ezért ilyeneknél mindig kell simítórészt kiképezni (gépi dörzsárak). Vezetőrész. A vágókúp és a hátsókúp közötti szakaszt szabályozó- vagy vezetőrésznek nevezzük. Ez a része a dörzsárnak hengeres, a furatban történő vezetést végzi. Míg a vágókúp végzi a forgácsolás zömét, addig a szabályozórész csak az utánsimítást és a furat végleges méretét határozza meg. Forgácsolás szempontjából a szabályozórész fogai a mellékvágóél szerepét töltik be. A vezetőrész hossza függ a szerszám átmérőjétől és a dörzsár fajtájától. Kézi dörzsárakat ott, ahol a vezetés nincs kellőképpen biztosítva, a vezetőrész egész rövid vagy teljesen elmarad. Gépi dörzsáraknál, ahol a vezetés jobb, ott a szabályozórész is hosszabb. A hosszú szabályozórész hátránya, hogy excentrikus befogás esetén nagyobb furatot munkál ki, mint a megengedett. Előnye viszont, hogy a szerszám éltartama hosszabb él esetén kedvezőbb.

164 ábra ábra ábra ábra ábra A dörzsár szabályozórészének mérete rendkívül fontos, mert ez szabja meg a furat végleges méretét. A dörzsárat is, mint minden alkatrészt, valamilyen tűréssel készítik. A dörzsár gyártási tűrését mindig a készítendő furat tűrésétől teszik függővé (31. ábra). Figyelembe kell venni, hogy minden furatban dolgozó szerszám nagyobb méretet munkál ki, mint a saját mérete. A dörzsár névleges méretét úgy választják meg, hogy a furat tűrésének 2/3-ába essék. Minthogy a dörzsár is tűréssel készül, így a névleges mérettől való eltérést is meg kell adni. A névleges méret meghatározásánál abból kell kiindulni, hogy a dörzsár ne munkáljon nagyobb furatot, mint ami a furat tűrésének megfelel, de ugyanakkor minél nagyobb méretű legyen, hogy több köszörülés váljék lehetővé. A dörzsár névleges méretét meghatározhatjuk az alábbi összefüggéssel:

165 Dr=(d2+2/3T). +2/9T -1/9T A hátsókúp célja, hogy a dörzsár furatból való visszavételénél a megmunkált felülette ne sértsük meg. Ezért a hátsókúp kis kúpossággal készül. A félkúpszög értéke 2-5. Nyakrész. A befogórész és a hátsókúp közötti rész. Mérete a fogásmélységtől függ. Kézi dörzsáraknál rövid, míg gépi dörzsáraknál hosszabb nyakrésszel találkozunk ábra Befogórész, amely lehetővé teszi a szerszámgéphez vagy hajtóvashoz való csatlakozást. Ennek megfelelően lehet: hengeres, kúpos és négyszögletes. Gépi dörzsáraknál a befogórész mindig hengeres vagy kúpos. A hengeres befogórész elkészítése olcsóbb, de a központosítás kúpos befogással lényegesen kedvezőbb. Kúpos befogásnál önzáró kúpot munkálunk a szerszámra. A szerszám élszögei A homlokszögek értéke általában nulla. A szerszám élezése ugyanis hátlapon és homloklapon történik. Pozitív homlokszöggel készült szerszám élezése nehézségekbe ütközik, különösen ferdefogú dörzsáraknál. Az élezés megkönnyítése érdekében lemondunk a jobb forgácsteljesítményt

166 eredményező pozitív homlokszögről. Természetesen lágy anyagok megmunkálásánál a nulla () nem dolgozna kielégítően, ezért itt pozitív homlokszögű szerszámmal dolgozunk ábra ábra A szerszám hátszöge a megmunkálandó anyagtól függ. Két hátszöget (1 és 2) különböztetünk meg. Az (1) értéke, mely az anyag függvénye, rendszerint kis értékű 1-4 o, míg másodlagos hátszög (2) nem változik nagymértékben (25 o ). Gyártás és utánélezés szempontjából az egyenesfogú dörzsárak egyszerűbbek, de nem alkalmazhatók mindenütt. Nem alkalmazhatók olyan helyen, ahol megszakított felületet kell kimunkálni (horony). Ilyen esetben igen jól használható a ferdefogú dörzsár (32. ábra). A ferdefogú dörzsárnál a szerszám élei csavarvonal mentén helyezkednek el. Így a fogak nem egyenes vonal mentén érintkeznek a munkadarabbal, miáltal megszakított felület esetén sem nyomódnak félre. Ferdefogú dörzsárat készítenek jobb és bal menetemelkedéssel. A gyakorlatban általában a bal emelkedésű dörzsárat használják. Szalag. A szerszám élezésénél, a pontos hengeres felület elérése érdekében, csúcsok között a palásfelületet is átköszörülik. Természetesen vékony forgácsot választanak le (néhány ), hogy a dörzsár mérete nagymértékben ne változzék. A paláston való köszörülés következtében a szabályozórészen élszalag keletkezik. Az élszalagnál tehát hátszög nincs.

167 Élszalag csupán a szabályozórészen és a hátsó kúpon van. Az élszalag szélessége (f) a dörzsár méretétől függően 0,1-0,2 mm. Az élszalag létezése kedvező perselyben való vezetésnél is. A dörzsárak fogosztása A dörzsár fogszáma lehet páros és páratlan. A páros fogszámú dörzsár mérése lényegesen könnyebb, mint a páratlan fogszámú dörzsár fogszámúaké. A tapasztalat azt mutatja, hogy a páratlan fogszámú dörzsár jobb felületet eredményez. A páros fogszámú dörzsár berezgésre hajlamosabb, és így fénycsíkosság jelentkezik az esetben, ha a furat alakhűsége nem kielégítő. Ennek kiküszöbölésére egyenlőtlen fogosztást alkalmazunk. Az egyenlőtlen fogosztású dörzsárat páros fogszámúra készítik, és csaknem ugyanazt az eredményt érik el, mint páratlan fogszám esetén (33. ábra). Az egyenlőtlen osztásra félátmérőn 4-6 o -ot szokás venni. Így elérjük, hogy a szerszám rezgésmentesen dolgozik, a furat alakhű lesz és páros fogszám van, mely a mérést megkönnyíti. A fogszám tömör kivitelű dörzsáraknál nagyobb. Szerelt kivitelű dörzsárak fogszámát rendszerint a kerületen elhelyezhető fogszám határozza meg. A ferdefogú dörzsárak is kevesebb fogszámmal készülnek, mint a tömör kivitelű egyenesfogú dörzsárak. A dörzsárak vezetése A dörzsárat maga az előmunkált furat vezeti. A pontatlan helyzetű furatokat sok esetben dörzsöléssel pontos helyzetre hozhatjuk. Ez esetben a dörzsárnak megfelelő vezetéséről kell gondoskodni. Erre a célra olyan dörzsárakat használnak, melyeknek homlokfelületén is fogak vannak, és lehetővé teszik a szerszám vezetését. A szerszám perselyben való vezetésének három típusa ismeretes (34.a, b, és c ábra).

168 a., A megvezetésnek azt a formáját mutatja, amikor a dörzsár dolgozó részét vezetjük a perselyben. Előnye a vezetési módnak, hogy kicsi a hajlítás karja, hátránya, hogy a persely is koptatja a dörzsár fogait, tehát kisebb éltartamot eredményez. b., E megoldásnál kiküszöbölik a fogak fokozottabb igénybevételét, de a megvezetés távolabb kerül az erő támadási helyétől a, b, c ábra c., Ez a megoldás biztosítja a legjobb vezetést. Alkalmazása azonban nem mindenhol lehetséges. A dörzsárakat mind hengeres, mind kúpos felületek megmunkálására használják. A dörzsár anyaga lehet szénacél és ötvözött acél, mert kis mennyiségű forgácsot választ le. A kopásellenállóság növelése érdekében egyre több gyorsacél és keményfémlapkás dörzsár kerül forgalomba.

169 MENETMEGMUNKÁLÁS A gépgyártásban a menetes alkatrészek gyártása igen gyakori. A menetmegmunkálás az alkatrész rendeltetésétől függően furatban vagy palástfelületen történik. Ennek megfelelően a menetmegmunkáló szerszámok két nagy csoportba oszthatók: 1. furatban dolgozó (belső) és 2. palástfelületen dolgozó menetmegmunkáló szerszámokra. Mindkét menetkészítésnél számos eljárás ismeretes, melyek közül adott esetben a legmegfelelőbbet kell kiválasztani. Ezek a menetmegmunkálási eljárások az alábbiak szerint csoportosíthatók: Furatban 1. Menetfúrás 2. Menetesztergálás 3. Menetmarás 4. Menetköszörülés 5. - Menetmegmunkálás Palástfelületen Menetmetszés Menetesztergálás Menetmarás Menetköszörülés Menetmángorlás, menethengerlés A felsorolt menetkészítési eljárások közül leggyakrabban a menetfúrás és a menetmetszést alkalmazzák, ezért ezekkel részletesebben foglalkozunk FURATBAN DOLGOZÓ MENETMEGMUNKÁLÓ SZERSZÁMOK Menetfúró A menetfúró igen elterjedt forgácsoló szerszám. Termelékenysége nagyobb, mint az előbb felsorolt menetkészítő eljárásoknak. A pontosság, amit ezzel a szerszámmal el tudunk érni, kielégítő. Ha nagyobb pontosságú menetet kell előállítani, mint amit menetfúróval el lehet érni, használjuk az

170 előbb felsorolt módok valamelyikét. Nagy előny a menetfúrónak, hogy a szerszám egyszerű és könnyen kezelhető. Kis átmérőjű furatokba csupán menetfúróval készíthetünk meneteket. A menetfúró tulajdonképpen olyan csavar, melynél hornyok segítségével forgácsoló éleket képezünk ki. A forgácsleválasztás fokozatosságát a bekezdő részre munkált kúp segítségével biztosítjuk. A leválasztott forgács mérete függ a szerszám menetemelkedésétől, valamint a bekezdő rész kúposságától. A szerszám felépítése a 1. ábrán látható. Dolgozórésznek nevezzük a szerszámnak a menettel és horonnyal ellátott részét (1. ábra l1+l2 jelű szakasz). A bekezdőrész a szerszám kúpos része. Ez a rész hatol be a furatba, és végzi a menetkialakítás legnagyobb részét. A kúposítás folytán a menetfúró egyes menetei lépcsősen emelkednek, míg el nem érik a teljes menetméretet. A bekezdő rész alkotója által bezárt kúpszöget (2)-vel jelöljük ábra ábra A menet hengeres felületen van kiképezve, majd kúposra köszörülve (2. ábra). A forgácsleválasztást a lépcsős fogelrendezés biztosítja (3. ábra). A bekezdő részen a hátlapot palástfelületen az ()-nak megfelelően hátraköszörülik. A szabályozórész a bekezdőrészhez csatlakozik, hengeres kivitelű és a menet végleges kialakítását végzi.

171 A szerszám szára sima hengeres, amelyből kézimenetfúróknál négyszögletes részt alakítanak ki. A nyomaték átadása a négyszögű szárvégen történik. A szerszám hossztengelye mentén hornyokat munkálunk ki, ezáltal biztosítják a vágóéleket és a megfelelő forgácsteret. A hornyok általában párhuzamosak a szerszám tengelyével. Készítenek menetfúrókat ferde horonnyal is. A horony ilyen esetben csavarvonal szerint helyezkedik el a menetfúró törzsén. A horony ferdeségének a forgácsterelésnél van szerepe. Lehet jobbmenetű és balmenetű horony, attól függően, hogy átmenő vagy zsáklyukba dolgozik-e a szerszám ábra A hornyok száma a menetfúró átmérőjétől és a menetemelkedéstől függ. Általános használatra készült menetfúróknál a hornyok száma 2-6 között változik. Növekvő átmérő esetén a hornyok száma is emelkedik, míg a menetemelkedés növekedésével a hornyok száma csökken. A két horonnyal készült menetfúrónál a vezetés nincs eléggé biztosítva. Gyártás szempontjából törekednünk kell a páros fogszám kialakítására, mert a mérés egyszerűbb. Törzsvastagság A forgácshornyok tövét érintő kör átmérőjét törzsvastagságnak nevezzük. (Csigafúróknál megfelel a lélekvastagságnak.) A törzs biztosítja a menetfúró szilárdságát. A törzsvastagságot, ugyanúgy, mint a hornyok számát, az átmérőtől teszik függővé. A törzsvastagságot (A) a külső átmérő (0,25-0,6) szorosára választják. Könnyűfémek megmunkálására készült menetfúróknál a kisebb értéket ajánlatos választani, kemény anyagoknál pedig

172 a törzsvastagság a nagyobb értékek felé tolódik el. A szilárdság növelése érdekében a törzsvastagság a befogórész felé vastagodik. Vágószárnyak A törzsből kiemelkedő bordák alkotják a vágószárnyakat. A vágószárnyak méretei is befolyásolják a szerszám szilárdságát. A szilárdsági befolyásán kívül szerepük van a forgácstér kialakításában is. A vágószárny szélessége (v) (0,33-0,44)-szerese a fogosztásnak (t-nek), (4. ábra). Homlokszög A menetfúró homlokfelületét kétféle módon szokásos kiképezni: horgasan és sík felülettel. Horgas kiképzésű homlokfelületet tüntet fel a 5.a ábra. Ez a kiképzési mód jobb forgácslegördülést biztosít. Így a forgács spirál alakban helyezkedik el, miáltal kisebb a helyszükséglete. Hátránya azonban, hogy a homlokszög helyes értékének betartása nehézkes. A 5.b ábrán síklappal készült menetfúró látható. Ennél a kiképzési módnál a homlokszög betartása nem okoz nehézséget, de rosszabb a forgácsvezetése ábra ábra A homlokszög értéke általában nagyobb, mint nulla. Nagysága a megmunkálandó anyagtól függően =6-16 o, amely a szerszám hossztengelye mentén állandó. Hátszög

173 Hátszög szempontjából külön kell tárgyalnunk a menetfúró kezdő- és szabályozórészét. A bekezdőrészt, mely a forgácsolás zömét végzi, minden esetben hátszöggel kell ellátni. A hátszög értékét az anyag minőségétől függően =6-8 o -ra választják. A szabályozórészen hátszöget nem képeznek ki. Ilyen kialakítás forgácsolás szempontjából kedvezőtlen ugyan, de a menetkészítés ezt megkívánja. Furatból a szerszámot visszacsavarással távolítják el. Hátszög esetén a horonyban levő forgács a hátlap és a munkadarab közé kerülne, és így a menetet tönkretenné. Részben ez az oka, hogy a simítórészen nincs hátszög. A szerszám utánélezése mindig a homloklapon történik. Hátszög esetén az átmérő változna, és nem tenné lehetővé a pontos menetek gyártását. Általában jobbra vágó menetfúrókat készítenek. Kivételes esetben (balmenetű anyák készítéséhez) készítenek balos menetfúrót is. Egyébként a balos menetfúró felépítése megegyezik a normál menetfúrókéval. Menetfúró anyagának megválasztásánál elsőrendű szempont az edzési elhúzódások, vetemedések elkerülése. Ezért olyan anyagokat kell választani, amelyek elhúzódásra nem hajlamosak és amellett kopásállók. A megengedhető forgácsolási sebesség menetfúrásnál kicsi és ez nem teszi indokolttá a jobb minőségű anyagok felhasználását. Menetfúró készítésére általánosan használják azokat az ötvözött szerszámacélokat, melyek elhúzódásra nem hajlamosak. Kemény anyagok nagy teljesítményű megmunkáláshoz gyorsacél menetfúrókat is használnak. Jó kopásálló tulajdonsága miatt ma már keményfémlapkás menetfúrókat is készítenek. Gépi menetfúrók A termelékenység növelésére a kézi menetfúrókon kívül gyártanak gépi menetfúrókat is. A gépi menetfúrók szerkezeti felépítése elvben megegyezik a kézimenetfúrókéval. A gépi menetfúrók rendszerint egy darabból készülnek, így az elővágórészhez közvetlenül csatlakozik az utóvágó-, majd a készrevágórész. Ennek megfelelően általában hosszú menetes résszel készülnek. Szárrészük hosszú, annak érdekében, hogy mélyebb furatokba is végrehajtható legyen a menetfúrás. A gépi menetfúrók egyik fajtája a hajlított szárú anyamenetfúró. Csavaranyák nagytömegű gyártásához használják.

174 Menetmetszők gyártásához különleges pontosságú menetmegmunkáló szerszámokat használnak: mestermenetfúrót, tisztítómenetfúrót és menetcsiszoló tüskét. A menetfúrók élezését mindig homloklapon kell végezni. A megfelelő homlokszög betartása úgy érhető el, hogy a szerszámot az ábrának megfelelő módon csúcsok közé fogják és (h) távolsággal elforgatják (6. ábra). Az elforgatás mértéke D h sin ábra MENETMEGMUNKÁLÁS PALÁSTFELÜLETEN

175 Menetmetszés Külső menetek készítésének leggyakrabban használt szerszáma a menetmetsző. A menetmetszővel való menetkészítés egyszerű, gyors és könnyen végrehajtható. Pontossága a gyakorlati igényeket általában kielégíti. Használják mind egyedi, mind tömeggyártásnál. A menetmetsző tulajdonképpen egy anya, amelyben furatok segítségével forgácsoló éleket képeznek ki. A bekezdőrészen kúpfelület kiképzésével megszabják a foganként leválasztandó forgácsvastagságot. A menetmetsző általános kivitele tárcsa alakú (7. ábra). Az ilyen tárcsa alakú kerek menetmetszőt főként kisebb csavarok készítésére használják, nagyobb méretű csavaroknál általában utánállítható kivitelű metszőt használnak. A leválasztott forgács a hornyokon keresztül távozik. A hornyok száma a készítendő menet átmérőjétől, valamint a menetemelkedéstől függ. A furatok száma és mérete, valamint a vágandó menet átmérője szabja meg, hogy mekkora legyen a külső átmérője. A szerszám külső átmérője nem választható szabadon, mert szabványosították. Így egy metszőkeret több szerszámméret befogadására is alkalmas ábra ábra A metsző homlokfelülete, éppúgy, mint a menetfúrónál, kétféle lehet: horgas és egyenes. A horgas homlokfelületű metsző (8. ábra) gyártás és utánköszörülés szempontjából kedvezőbb. A forgács leválasztása is előnyös. Hátránya, hogy a homlokszög pontos betartása nehéz. Egyenes homloklapú szerszámok gyártásánál a furatok helyzetére nem szükséges olyan szigorú tűrés, mert a menet és forgácshorony részére készült

176 furat közötti anyagrészt áttöri, és a homlokszögnek megfelelően lemunkálják. A sík homloklappal készült szerszám utánköszörülése nehézkesebb, és a forgács leválasztása is kedvezőtlenebb. A homlokszög pontos betartása könnyebben megvalósítható (9. ábra). A homlokszög értéke mindig a megmunkálandó anyagtól függ. Általában o közötti értékű. Kemény anyagoknál kisebb, lágy anyagoknál a nagyobb értékek kedvezőbbek. A kedvező forgácstér eléréséhez megfelelő méretű vágószárnyat kell kiképezni. Ennek érdekében ajánlatos a b c ( 0,6 0,7) viszonyszámot tartani. Ilyen kiképzéssel kedvező összhangot lehet teremteni a szerszám szilárdsága, éltartama és súrlódó felület között. A bekezdőkúp (7. ábra) (2) értékű szöggel készül. A kezdőkúpot rendszerint mindkét oldalon kiképezzük, és ezáltal a szerszám bármelyik oldalról egyformán használható. A szerszám kúpszöge az anyagminőségtől függően 2=40-70 o -ra választható ábra

177 Hátszög a bekezdőkúpon szükséges, míg a simítórészen a hátszög nulla. (Ugyanolyan meggondolások alapján mint a menetfúrónál.) A simító-(kalibráló)-rész hossza 3-5 menetemelkedésnyi, ami a szerszám rendeltetésétől (nagyoló, simító) függ. A szerszám teljes vastagsága 7-9 menetemelkedés. A menetmetsző anyagát ugyanolyan meggondolások szerint választjuk meg, mint a menetfúrókét. A menetmetsző anyagát ugyanolyan meggondolások szerint választjuk meg, mint a mentfúrókét. A menetmetsző újraélezését mindig a homloklapon kell végrehajtani. Szerelt kivitelű menetmetszők gépi idő és menetminőség szempontjából felülmúlják a kerek menetmetszőt. A szerelt kivitelű menetmetszők rendkívül nagy előnye, hogy a kopásból adódó méretváltozások utánállíthatók. Készítik önnyíló kivitelben is, melynél a visszacsavarás elmarad, ezáltal termelékenyebb a szerszám. A szerelt kivitelű menetmetszők készülnek hasáb alakú késekkel, mind sugárirányú, mind érintőleges elrendezéssel, valamint körkésekkel. A késelrendezési vázlat a 10. ábrán látható. A menetmetszőfejben lévő késeket még egymás között sem szabad felcserélni, mivel azok egymáshoz képest (h/n) értékű tengelyirányú profileltolással vannak behelyezve. A menetesztergálás kistermelékenységű, pontos menetkészítési eljárás. Használják egyedi vagy kissorozat gyártásban, valamint különleges menetek készítésekor ábra A menetesztergálás legegyszerűbb szerszámai a menetvágókések. Nagy menetemelkedésnél a menetvágókés működő hátszöge és homlokszöge eltérnek a gyártási szögektől. Trapéz és laposelemek készítésekor, valamint nagy menetemelkedés (több bekezdésű menetek) esetén a szerszám hátszögét 1=8 o +0,9, míg az 2=8 o -0,9 értékűre kell kiképezni (11. ábra).

178 A menetvágókés homlokszöge a menetemelkedési szögnek () megfelelően változik. A 11.b ábrán mindkét oldalon azonos a homlokszög értéke =0 o. A termelékenység növelése érdekében több forgácsolóéllel ellátott menetkéseket használnak: fésűs menetkéseket és fésűs körkéseket (12. ábra). Menetmarás. A sorozat- és tömeggyártás esetén gyakran használt menetmegmunkálási eljárás, mivel termelékenysége és pontossága megfelelt az általános követelményeknek. Nagy hátránya a szóbanforgó eljárásnak, hogy furatban csak nagy átmérőknél lehet használni. A menetmarás végezhető: tárcsás menetmaróval, hengeres (fésűs) menetmaróval és örvénylő menetmarással. A tárcsa alakú menetmaró sugárirányú szelvénye a készítendő menet profiljához igazodik. A tárcsás menetmarót főként trapézmenetek nagyoló megmunkálására, míg hegyesszögű (éles) menetek készítésére ritkán használják. Készítik szimmetrikus (13. ábra) és aszimmetrikus (14. ábra) kivitelben. Hengeres menetmarókat hegyesszögű (éles) menetek megmunkálásához használják, abban az esetben ha a készítendő menet viszonylag rövid. Igen termelékeny menetkészítési eljárás, mivel a menet a munkadarab valamivel több mint egy fordulata alatt elkészül, miközben a maró tengelyirányban egy menetemelkedésnyit elmozdul. A hengeres menetmaró hátraesztergált kivitelben készül, melyen a menet profilja egymás mellett párhuzamosan (fésűsen) alakítják ki. Profiltorzulással kell számolni abban az esetben, ha a szerszám homlokszöge 0 o ábra

179 ábra ábra ábra Örvénylő menetmarás szintén termelékeny menetkészítési eljárás. Használják külső és belső menetek készítésére egyaránt. A marófej különleges szerszám, hajtóberendezésével együtt az esztergapad szánjára szerelik. Mind a tárgy, mind a szerszám forgómozgást végez, a menetemelkedésnek megfelelően pedig a szerszám a szánnal együtt hosszirányban elmozdul. Az örvénylő menetvágófejben több kést fognak be, mely kések keményfémlapkás kivitelben is készíthetők (15. ábra). Belső menetek készítésére szolgáló menetvágófejeknél a korlátozott hely miatt igen gyakran csak egyetlen kést szerelnek a menetvágófejbe (16. ábra). Menetköszörülés. Menetköszörülést pontosság és a felület minőségének fokozása érdekében használják. A köszörülés rendszerint befejező művelet míg a nagyolást egyéb, termelékenyebb megmunkálási eljárással végzik. Nagy előnye a menetköszörülési eljárásnak, hogy ezzel edzett alkatrészek is megmunkálhatók. Menetköszörüléshez használják a fésűs és a tárcsás köszörűkorongokat. A fésűs menetköszörűkorong palástfelületén a menetszelvényeknek megfelelő kialakítás van, melyet edzett görgőkkel készítenek. A fésűs köszörűkorong termelékenysége nagyobb, mint a tárcsás köszörűkorongoké. A tárcsás köszörűkorongok pontosság szempontjából felülmúlják a fésűs köszörűkorongokat, de kisebb a termelékenységük. A tárcsás köszörűkorongokat gyémántlehúzással alakítják ki. Menetmángorlás, menethengerlés. Az eddig ismertetett menetkészítési eljárások közös jellemzője, hogy a menet kialakítását forgácsolással végzi. Menetmángorlásnál és menethengerlésnél forgácsolás nincs, mivel a menet kialakítása a képlékeny alakítás következtében jön létre. Ennek tudható be, hogy az így készült csavarorsók kedvezőbb szilárdsági tulajdonságúak.

180 ábra ábra A menetmángorlás (17. ábra) két tömör lapból álló szerszámmal történik, amelynek dolgozó felületén megtalálható a behúzó-, szabályzó- és befejező- (kiszabadító-) szakasz. A behúzószakasz hossza minimálisan, egyenlő a készítendő csavarorsó középátmérőjének kerületével. Körülbelül ugyanekkorára választják a kiszabadító-, befejezőrészt is. A szabályozórész hosszának megválasztásakor abból kell kiindulni, hogy a munkadarab a mángorlópofák között legalább 2-3 fordulatot végezzen a csavar rendeltetésétől és pontosságától függően. A menethengerlés párhuzamos tengelyű görgők segítségével történik. Mindkét görgő egy irányban forog, és a görgők palástfelületére munkált menet radiális irányú előtolás hatására a munkadarabba nyomódik. A menethengerléssel előállított csavarorsónak a felületi és pontossági jellemzői kedvezőbbek mint a mángorolt meneteké. A menethengerlőgörgők átmérője mindig többszöröse a készítendő csavarorsónak. Ennek megfelelően a görgőre munkált menet bekezdésének száma a szerszám és a munkadarab átmérőjének viszonyából adódik. A menethengerlés elvi vázlata a 18. ábrán látható. Mind menethengerléskor, mind menetmángorláskor a munkadarab kiindulási átmérőjét kísérletileg célszerű meghatározni. Általában a kiindulási átmérő a menet középátmérője körül ingadozik.

181 ábra ábra A FORGÁCSOLÁSI ADATOK MEGHATÁROZÁSA MENETMEGMUNKÁLÁSKOR Menetmegmunkáláskor a gazdaságos forgácsolási sebesség kiszámítása lényegesen körülményesebb feladat, mint egyéb forgácsolási eljárásoknál. Ennek oka, hogy számos tényező befolyásolja a forgácsolás feltételeit. Minden menetmegmunkáló szerszámnál az éltartam kritériuma a szerszámon mérhető hátkopás. Tájékoztatásul az alábbiakban néhány szerszámra a még megengedhető hátkopás értékeit közöljük. Automata anyamenetfúró =0,5D Gépi menetfúró, acélra =0,125D Gépi mentfúró, öntöttvasra =0,07D Kerek mentmetsző =0,1D 0,5 Önnyíló menetvágó fej =0,35D 0,5 Fésűs menetmarók átmérőtől függően =0,4-0,6 mm A szerszám gazdaságos éltartamideje a szerszám típusától és rendeltetésétől függően a táblázatban tárgyalt irányelvek alapján határozható meg. Az ajánlott gazdaságos éltartamidő különböző menetmegmunkáló szerszámoknál az alábbiak. Gépi menetfúrók 90 Gépi menetfúró öntött vas megmunkálásánál 60 Anyamenetfúróknál 150 Menetmetszőknél 90 Önnyíló menetvágófejeknél 120

182 táblázat Menetmegmunkáláskor a hűtőanyag használata kedvező a készített menet felületi érdessége, valamint a szerszám éltartama szempontjából. Hűtőanyagként emulziót (víz+ olaj+szóda), növényi olajokat, petróleumot vagy ásványi olajakat használnak. Menetmegmunkáláskor a forgácsolási sebesség általában kicsi, pl. önnyíló fejeknél vmax=14-16 m/min. A gazdaságos forgácsolási sebesség meghatározására szolgáló képletek a 1. táblázatban találhatók. Ugyancsak e táblázatban tüntettük fel a forgácsoláshoz szükséges nyomaték meghatározására szolgáló képleteket is. A közölt képletek éles szerszámra vonatkoznak, míg kopott szerszámnál a számított érték többszöröse is lehet. Példa Öntöttvasba kell M16-os menetet gépi menetfúróval készíteni. Mekkora forgácsolási teljesítmény adódik, ha a kívánt éltartam T=60 min. A menetfúró menetemelkedése h=1,5 mm. A forgácsolási sebesség a 1. táblázatból: 8,5 D v 0,6 T h 1,2 1,2 8,5 1,6 0,6 60 1,5 1,2 1,2 12,6 m/ min.

183 A menetfúróhoz szükséges nyomaték: M=1,3D 1,4 h 1,5 =1,316 1,4 1,5 1,5 =117 cmkp. A forgácsoláshoz szükséges teljesítményt a nyomaték képletéből határozhatjuk meg. Pf M n ebbőb R f M n, v n D , ford / min, P f ,41 LE 0,301 kw.

184 HOMLOKMARÁS A forgácsolási teljesítmény növelésének egyik hatásos módja a fogásban lévő forgácsoló élek számának szaporítása. Maráskor ez az elv könnyen megvalósítható, mivel egyidejűleg általában több fog forgácsol. A homlokmarásra jellemző, hogy a szerszám végzi a forgácsoló főmozgást, a fogásvétel és az előtolásirányú mellékmozgást pedig a tárgy. Homlokmaráskor a szerszám tengelye általában merőleges a megmunkált felületre. A homlokmarás végezhető tömör és szerelt kivitelű forgácsoló szerszámmal. Homlokmaráson általában betétkéses homlokmaróval végzett megmunkálást értenek. A betétkéses homlokmaró általános kialakítása a 1. ábrán látható.

185 ábra A FORGÁCSLEVÁLASZTÁS KÖRÜLMÉNYEI HOMLOKMARÁSNÁL A forgácsleválasztás szempontjából általános követelmény, hogy a szerszám átmérője nagyobb legyen a munkadarab szélességénél. A szerszám forgómozgása és a tárgy egyenesvonalú előtolásirányú mellékmozgás következtében a forgácsleválasztás ciklois görbe mentén megy végbe. (Kör gördül egyenesen.) Számításaink során a ciklois helyett körívvel számolunk; az így elkövetett hiba gyakorlati számításoknál megengedhető. A forgácsolóerő és a teljesítmény meghatározásakor a gyakorlati követelményeknek megfelelően szükséges vizsgálni az elhelyezési szög és a beállítás hatását a forgácsoló erőre. Az egyszerűség kedvéért válasszuk a szerszám elhelyezési szögét 90 o -ra, akkor amikor a munkadarab tengelye egybeesik a szerszám tengelyével. (Szimmetrikus elrendezés.) A forgácsleválasztás vázlata a 2. ábrán látható. Mivel egyidejűleg több fog dolgozik, így helyes beállítás esetén minden fog azonos méretű és alakú

186 forgácsot választ le. Az egy fog által leválasztott forgácsvastagságot (e1)-gyel jelöljük, és fogankénti előtolásnak nevezzük. A forgácsleválasztás törvényszerűségét vizsgálva megállapítható, hogy a forgácsvastagság nem azonos az ív mentén. Be- és kilépéskor a szerszám sugárirányban mért forgácsvastagság a legkisebb, és legnagyobb a szimmetriatengelynél. A számítások során sem a minimális sem a maximális forgácsvastagsággal nem számolhatunk, hanem a forgácsvastagság közepes értékével (ek) kell számolni. A 2. ábra szimmetrikus megmunkálást mutat, így a belépési és a kilépési forgácsív szög () azonos értékű ábra A forgácsoló erő meghatározásakor az (ek) értékét számítással kell meghatározni, mivel ennek mérése rendkívül nehézkes lenne. Az egy fog által leválasztott forgácskeresztmetszetnél a szerszám élén fellépő erő: Ff1=kq. Az egy fog által leválasztandó forgácskeresztmetszet q1=ekl, mivel =90 o l=f,

187 így q1=ekf. Mivel szimmetrikus a megmunkálás, így elegendő a munkadarab fél szélességével számolni. e f k e 1 b, 2 e1 b ek 2 i D i e k e1 b D Visszahelyettesítve a 1. képletbe, kapjuk az egy fogra jutó főforgácsoló erőt F f 1 k f e k k f e1 b D 4. Megmunkálás közben egyidőben több fog is forgácsol. Éppen ez az előnye a marásnak, hogy egyszerre több fog is dolgozik. Nekünk az átlagos forgácsoló erőre van szükségünk, tehát figyelembe kell vennünk az egyidőben fogásban lévő fogak számát. Az egyidőben átlagosan fogásban lévő fogak számát ()-vel jelöljük, és kapcsolási számnak nevezzük. F f k f e b D A kapcsolási szám meghatározásánál a teljes forgácshosszat figyelembe kell vennünk, tehát (2i)-vel számolunk. 2i t 6.

188 (t) fogosztás, amelyet meghatározhatunk a szerszám átmérőjének (D), valamint a fogszámnak (z) ismeretében. t D. z 7. A 6. képletbe behelyettesítve a 3. és a 7. összefüggéseit kapjuk: 2i z 2 z D 2 z. D 360 D A 8. eredményt behelyettesítve a 5. képletbe: F f k f e1b z k f b e1 z. 2 D 360 D Szükséges, hogy meghatározzuk a forgácsolás teljesítményét is. ahol P F f v F v f LE kw ,36 v D n min m/ Visszahelyettesítve a forgácsoláshoz szükséges teljesítmény: N k f b e1 z D n D k f b e1 z n k f b e z n ,36 1 LE kw A képletben szereplő (e1) a fogankénti előtolást, (z) a fogszámot, (n) pedig a szerszám percenkénti fordulatszámát jelenti. A három adat szorzata adja a percenkénti előtolás értékét. Marógépeknél ugyanis az asztal sebességét szoktuk megadni, amely megfelel a percenkénti előtolásnak. Az előtolás sebessége tehát S=e1zn mm/min 9. Ezt a teljesítmény képletébe behelyettesítve, kapjuk, hogy k b f S P k b f S ,36 LE kw 10.

189 Számításainkat 90 o -os elhelyezési szögű szerszámnál arra az esetre végeztük, amikor a szerszám tengelye a munkadarab szimmetria-tengelyében volt. A gyakorlatban azonban ritkán dolgozunk 90 o -os elhelyezési szögű szerszámnál. Rendszerint a 90 o. Egyélű szerszámoknál (esztergálás) láttuk, hogy 90 o -os elhelyezési szög esetén ek=e. Abban az esetben, ha a szerszám elhelyezési szöge kisebb volt, mint 90 o, az élre merőleges forgácskeresztmetszetet vettük figyelembe. Marásnál is szükséges, hogy ezt a módszert kövessük. Az előbb levezetett számításaink során a forgácsív mentén változott a forgács sugárirányú mérete. Ezért számoltunk (ek)-val. Minthogy a homlokmaró elhelyezési szöge változik, ezért szükséges olyan esetben is meghatározni a forgácsoló erőt és a teljesítményt, ha 90 o. Ilyen megmunkálást mutat a 3. ábra. Az (ek)-nál vegyünk fel egy metszetet (3. ábra). A metszet nagyon hasonlít az esztergálásnál megismert forgácskeresztmetszethez. Mivel ezt a keresztmetszetet az ív mentén az (ek) helyen vettük fel, így a mérete (ek) és (f). Számításaink során mindig az (ek) és (l) értékekkel számoltunk. Most a forgács egyik mérete (ek), amely az ívmenti közepes forgácsvastagságot jelenti, nekünk pedig az élre merőleges mérettel kell számolni, ezért ezt a méretet (ekk)-val jelöljük. A forgácskeresztmetszet tehát: q1=ekf=ekkl 11.

190 ábra A forgácsközépvastag a 3. ábra alapján: ekk=eksin 12. Az előbbi esetben (a 2. képlet) az ek-t már meghatároztuk, amely szerint e k e1 b. 2 i Ezt visszahelyettesítve a 12. képletbe, kapjuk: e kk e b 1 sin, 2i 13. l f sin, q 1 e kk l e1 b sin f e1 b 2 i sin 2i f, F n k q k e1 b 2 i f.

191 Forgácsoló erő meghatározásánál a kapcsolási számot is figyelembe kell vennünk, méghozzá a teljes ív mentén. mivel Számításaink arra az esetre végeztük, amikor belépésnél és kilépésnél a forgácsvastagság azonos. A gyakorlatban a beállítás szemre történik, amely nem biztosítja, hogy a forgácsvastagság belépésnél és kilépésnél ugyanolyan méretű. Ez esetben a munkadarab szimmetriatengelyén kívül van a szerszám tengelye. Ilyen esetben a levezetés némiképpen módosul, mert a belépési ív szöge, (1) nem azonos a kilépési ív szögével, (2)-vel. Ilyen esetben a forgácsvastagságot a teljes ív figyelembevételével kell meghatározni. A levezetés egyszerűsítése érdekében ismét 90 o -os elhelyezési szögű szerszámmal számolunk. A forgácsleválasztás a 4. ábrának megfelelően történik.. : 2 z D t ahol t i, t f b e k t l i f b e k P F f f. 1 D z e f b k F t, n z e b f k D n D z e f b k v F P f 1 S, z n e. 15 1, kw S f b k LE S f b k P 16.,, 1 1 i b e e b e i e k k 17., 360 ( 2) 1 D i

192 ábra i t D 2) z 360 D ( 1 2 z ( ), 18. Pf=kq=kekf, F k f e1 b 360 z ( 1 2) k f b e1 z, D ( ) 360 D k f b e1 z n k f b e z n P kw ,36 1 LE 20. A levezetett képletek (10., 15., 20.) alakra megegyeznek, jóllehet a kiindulási feltételek különbözőek. A kapott eredmények is eltérnek, mert az (ek) értékek azonos fogankénti előtolásnál a tárgyalt példák szerint is különbözők. A fajlagos forgácsolási erőt mindig az (ek) függvényében határozzuk meg, amely azt eredményezi, hogy azonos (e1), (f) és (b) esetén különböző (Ff) és (P) értékeket kapunk. A változás tehát az (ek) és a (k) értékeiben található. A levezetések során is láttuk, hogy a forgácsolóerő értéke nagymértékben függ a kapcsolási számtól. Betétkéses homlokmaróval való megmunkálásnál, belépésnél a szerszám csaknem teljes forgácskeresztmetszetet választ le, ami azt jelenti, hogy az egy fogra eső forgácsoló erő belépésnél majdnem eléri a maximális értéket. Három különböző kapcsolási számmal dolgozó szerszámot veszünk vizsgálat alá.

193 A 5. ábrán azt az esetet tüntettük fel, amikor a kapcsolási szám kisebb egynél. Ez nagyon kedvezőtlen, mert az erőhullámzás 100%-os. Van idő, mikor a szerszám a maximális Ff-fel dolgozik, majd kilépés után a forgácsoló erő értéke nulla. Az ilyen megmunkálást lehetőleg kerülni kell ábra ábra ábra A 6. ábrán látható diagramnál erőhullámzás alig van. Ez az ideális eset =1 kapcsolási számmal volna elérhető. Gyakorlatilag azonban a =1-et megvalósítani rendkívül nehéz; ilyen csak véletlenül szokott előfordulni. A 7. ábrán feltüntetett diagramnál a kapcsolási szám nagyobb egynél. Van idő tehát, amikor egy fog van fogásban, és van idő, mikor kettő vagy esetleg több fog is van fogásban. Gyakorlatilag ezzel az esettel találkozunk legtöbbször. A szerszámtervezésnél arra kell törekednünk, hogy a kapcsolási szám mindig nagyobb legyen egynél. Általában a () értékét 2-3-ra választjuk, mert így az erőhullámzás kedvezőbb. A nagy () érték sűrű fogszámot és kis (ek)-t eredményez. Az (ek) érték csökkenésével nő a fajlagos forgácsolási erő értéke, ami a forgácsolás szempontjából kedvezőtlen. Legkedvezőbb, ha a () értéke 1 és 2 között van. Így az erőhullámzás kb. 50%. Ezt is azonban csak közel azonos méretű (b) munkadaraboknál tudjuk betartani. Minthogy () az átlagosan fogásban lévő fogak számát jelenti, így ez rendszerint nem egész szám, és átlagos forgácsoló erő meghatározásánál nem is kell kerekíteni. A betétkéses homlokmaró igen termelékeny forgácsoló szerszám. Nagyméretű sík felületek mind termelékenység, mind felületi érdesség szempontjából előnyösen munkálható meg betétkéses homlokmaróval. A gazdaságos forgácsolási sebességet acél megmunkálása esetén keményfémlapkás szerszámra az alábbi képlettel lehet meghatározni. v C D K K K K 0,2 v T SZ av v 300 m 0,06 y 0,2 f e1 b / min. 21.

194 A képletben szereplő (Cv) éltartamállandó, a megmunkálandó anyag függvényében állapítják meg. Értéke függ a fogankénti (e1) előtolástól. Kis fogankénti előtolások esetén a (Cv) értéke nagyobb. Erre vonatkozó adatok, valamint az (y) hatványkitevő értékei a 1. táblázatban találhatók. A 21. képletben a gazdaságos forgácsolási sebességet 300 min-re lehet meghatározni, míg a szerszám gazdaságos éltartamidejét az élőállítási költségtől és az utánélezés körülményeitől függően percre szokás választani. Az alapéltartam időtől való eltérés esetén módosítótényezőt használunk. A (KT) éltartammódosító tényező értékeire különböző megmunkálandó anyagnál a 2. táblázat tartalmaz adatokat. 1. táblázat. 2. táblázat Az éltartammódosító tényező tetszőleges időre meghatározható a már ismert összefüggéssel (T0) a 300 perces éltartam, (T) a kívánt éltartamidő, az (m) hatványkitevő értéke a megmunkálandó anyagtól függően (m=0,2 ha B100 kp/mm 2 ; m=0,25, ha B100 kp/mm 2 ) vehető fel. A (KSZ) módosítótényező a keményfémlapkák forgácsoló tulajdonságai közötti különbségből adódik, míg a (Kav) a tárgy anyagának módosító tényezője. K T T0 T m, A (K v) értékei az anyagminőségtől függően: Szerkezeti acél: 0,6%C K v=1,00 0,6%C K v=0,85 Króm-, krómnikkel-, krómvanádium ötvözött acéloknál K v=1,1 Mangán-, krómmangán-, krómszilícium ötvözött acéloknál K v=0,9

195 Króm- és wolfram szerszámacélok Gyorsacélok, nagy krómtartalmú szerszámacélok K v=0,75 K v=0,65 A közölt adatok csak merev rendszerre érvényesek. Ha a megmunkálás rezgésre hajlamos, akkor a forgácsolási adatokat csökkenteni kell. A közölt értékek központilag gondosan élezett szerszámokra érvényesek A BETÉTKÉSES HOMLOKMARÓ ÉLSZÖGEINEK VIZSGÁLATA A szerszám gazdaságos üzemeltetése csak megfelelő élszögkiképzéssel biztosítható. A betétkéses homlokmaró kései az esztergakésekhez hasonlóak, de élezésük és beállításuk nagyobb gondot igényel. A 8. ábrán a szerszám élszögeit tüntettük fel. A működés körülményeinek figyelembevételével a betétkéses homlokmaró élszögeit normál metszetben sugárirányú és tengelyirányú metszetben kell vizsgálni. A betétkéses elhelyezési szöge () a betétkés palástélének (főélének) a maró tengelyére merőleges síkkal bezárt szöge. A sugárirányú homlokszög (1) a foghomlok és palástélhez húzott sugár közötti szög a maró tengelyére merőleges síkban mérve. A tengelyirányú homlokszög (1), a homloklapnak a maró tengelyirányával bezárt szöge. Mind a tengelyirányú, mind a sugárirányú homlokszög lehet pozitív, nulla és negatív értékű. A betétkések készülhetnek gyorsacélból vagy keményfémlapkás kivitelben. A gyorsacél kések tömör kivitelűek, és a szerszám élszögeket a megmunkálandó anyagnak megfelelő értékűre kell kiképezni (lásd esztergálás). A keményfémlapkás betétkéses homlokmarók a gyorsacélkésekhez viszonyítva lényegesen nagyobb teljesítménnyel dolgoznak. Tekintettel arra, hogy a keményfémlapka az ütésszerű igénybevételnek csak megfelelő kialakítás esetén áll ellen, ezért keményfémlapkás betétkéseknél mind a tengelyirányú, mind a sugárirányú homlokszöget negatív értékűre képezik ki.

196 ábra A hátszög kiképzésénél gondoskodni kell arról, hogy megmunkálás közben felütközés ne állhasson elő. Ennek megfelelően keményfémlapkás késeknél rendszerint három hátszöget képeznek ki a szerszám hátlapján. Keményfémlapkák megválasztásakor figyelembe kell venni a keményfémlapka hajlítószilárdságát. Acélok megmunkálására a (B), öntöttvas és színesfémek megmunkálására az (N), míg alumínium- és kemény kéregöntvények megmunkálására a (K) jelű keményfémlapka használható. Igen szép eredményeket érnek el kerámialapkával felszerelt homlokmarókkal is. Kerámialapkáknál épp úgy, mint keményfémlapkánál a tengelyirányú és a sugárirányú homlokszög negatív értékű A KÉSEK BEFOGÁSA A MARÓFEJBE A betétkéses homlokmaró nagy sebességgel dolgozó forgácsoló szerszám, ezért a kések befogását különös gonddal kell végrehajtani. Különösen érvényes ez a megállapítás a keményfémlapkás betétkéses homlokmarókra, ahol a forgácsolási sebesség többszöröse lehet a gyorsacél betétkéses marókénak. A betétkések befogására számos megoldás ismert, amelyeket használnak mind gyorsacél, mind keményfémlapkás késeknél. A merev

197 megfogás elsőrendű követelmény, mert ezáltal a baleseti veszély csökken. Általában a csavaros, ékes valamint a kettő kombinációját használják a betétkések befogására. A 9. ábrán egyszerű kallantyús késbeerősítő látható, amelyet kis teljesítményű szerszámok készítésénél lehet felhasználni. A 10. ábrán feltüntetett csavaros megfogás valamivel biztonságosabb, mint az előbbi, de nagy teljesítményű betétkéses homlokmarónál nem nyújt teljes biztonságot. Keményfémlapkás betétkéses homlokmaróknál sikerrel használják a 11. ábrán feltüntetett ékes-csavaros befogási módot. Használnak mind keményfém-, mind kerámialapkás homlokmaróknál olyan szerszámokat is, melyeknél a lapka befogása közvetlenül a marótestbe történik. Ezeknél a marótípusoknál is a lapkák beszorítását rendszerint ékescsavaros megfogással biztosítják. 9. ábra ábra ábra A HOMLOKMARÓ FOGSZÁMÁNAK ÉS ÁTMÉRŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA