Termelési rendszerek és folyamatok

Átírás

1 Gyakorlat Dr. Hornyák Olivér 1

2 Fúrás, uratmegmunkálás d 0 : kiinduló átmérő () d: kész urat átmérője () d k : közepes átmérő () d 0 + d d k 2 n: szerszám ordulatszám (ord/min) v c : orgácsolási sebesség (m/min) d π n dk π n v c vk m m z : előtolás (/ord) z1 z2 : egy élre jutó előtolás (/ord) d d a p : ogásmélység () 0 a p 2 v : előtoló sebesség (m/min) z: élek száma v z n 2

3 Fúrás, uratmegmunkálás A 1 : egy élre jutó orgácskeresztmetszet ( 2 ) A 1 z 1 a p b h h: orgácsvastagság () h z 1 sinκ r b: orgácsszélesség () a p b sinκ r Q: orgácsleválasztás intenzitása (cm 3 /min) Q V m : leválasztandó térogat (cm 3 ) V 1 m z A v 2 2 d d0 3 π L k cm t m : orgácsolás őideje (min) 3 z a p v k V Q m t m L v 3

4 Fúrás, uratmegmunkálás F c1, F c2 : orgácsolósebesség irányú erők (N) F c1 k c A 1 F p1, F p2 : ogásvétel irányú erők (N) F 1, F 2 : előtolás irányú erők (N) A ogásvétel irányú erők egymást közömbösítik. F p F 1 + p2 0 A ogásvétel irányú erők erőpárt alkotnak, amelynek csak M: nyomatéka (Nm) van. F c1 + F c2 Jelentős előtolás irányú erő ébred: 0 F F c F 1 + F 2 F 1 c1 F c 1 d M k 1000 m c : tapasztalati állandó P: orgácsolási teljesítmény, P M ω ahol ω: szögsebesség (radián/s) ω n 2π s 60 min 4

5 Fúrás, uratmegmunkálás Mintapélda: Egy RF.2b típusú sugárúrógépen egy A50 anyagminőségű, 50 vastagságú acéllemezbe Ø48 -es átmenő uratot kell csigaúrással készíteni. További adatok: k c 1500 N/ 2 Maximális motorteljesítmény: P m 3,3 kw Összhatások: η ö 0,75 Előtolás: z 0,38 /ord 2κ r 120 o Meghatározandó: 1. A megengedhető maximális ordulatszám (n?) 2. A ellépő nyomaték (M?) 3. A telibeúrás gépi őideje, ha 2-es ráutást és a szükséges túlutást is igyelembe vesszük (t m?) Megoldás: 5

6 Fúrás, uratmegmunkálás 6

7 Esztergálás 7

8 Esztergálás 8

9 Külső hengeres elület esztergálása d 0 : nyersdarab átmérő () d m : készdarab átmérő az m. ogás után () L: megmunkálandó hossz () a p : ogásmélység () m i 1 a p d 0 d 2 n: őorsó ordulatszám v c : orgácsolási sebesség (m/min) : előtolás (/ord) m d π n v c 1000 m v : előtoló sebesség (m/min) v z n 9

10 Külső hengeres elület esztergálása Forgácsleválasztási terv Q i : orgácsleválasztás intenzitása (cm 3 /min) v cki : közepes orgácsolósebesség az i. anyagréteg leválasztásánál (m/min) v cki dki π n 1000 m d ki : közepes átmérő az i. anyagréteg leválasztásánál () Q i dki π n 1000 m v n a pi dki π a pi 1000 m v Q i v cki a p d d + d 2 i i+1 ki 10

11 Külső hengeres elület esztergálása V mi : leválasztandó térogat az i. anyagréteg leválasztásánál (cm 3 ) V mi 2 2 di 1 di 3 π L cm 3 V m : leválasztandó térogat (cm 3 ) V m m V i 1 mi 2 d0 d m cm 3 3 π L t mi : orgácsolás őideje az i. anyagréteg leválasztásánál (min) V mi t mi Qi L v t m : orgácsolás őideje (min) t m m t i1 mi m L v 11

12 Külső hengeres elület esztergálása A orgácskeresztmetszet: κ r :szerszám (őél) elhelyezkedési szög (ok) b: orgácsszélesség () h: orgácsvastagság () b h a p sinκ z r sin 1 κ r A a : orgácskeresztmetszet ( 2 ) A a pi b h 12

13 Külső hengeres elület esztergálása A orgácsolóerő: F c : őorgácsoló erő (N) F c k c A k c : ajlagos orgácsolóerő (N/ 2 ), k c (h, b, anyagminőség, élgeometria, hűtés, kopottság ) F c c F v min N ( 2 c F : konstans m z F 0,1; x F 0,75; y F 1 k E : korrekciós tényezők eredője F : előtolás irányú erők (N) F p : ogásvétel irányú erő (N) z c F x F ) a y p F k E F c :F :F p 1:(0,25-0,32):(0,40-0,25) p: ajlagos élterhelés (N/) F p b c k c h 13

14 Külső hengeres elület esztergálása M: orgácsolási nyomaték (Nm) P: orgácsolási teljesítmény M F c d k 2000 m PF c v c +F v F c v c dk π n 2π P Fc M n M s s min min 60 min ω ω: szögsebesség (radián/s) A szerszámkopás: γ 0 : homlokszög (ok) α 0 : hátszög (ok) VB:hátkopás () VB max 0,3-0,8 14

15 Külső hengeres elület esztergálása Taylor egyenlete: m v c T C m-1/k0.25 (k-4~-3) C v konstans Cvv c, ha T1min Bővített Taylor egyenlet: v c p v C a v q p T m VB n 15

16 Külső hengeres elület esztergálása Mintapélda: Normalizált, C45 anyagú rúdacélból d92 átmérőjű, L250 hosszúságú munkadarabokat esztergálunk. Kiinduló átmérő d Főorső ordulatszám 500 ord/min, ogásmélység a p 2, előtolás 0,5 /ord. A ajlagos orgácsolóerő k c 2250 N/ 2. Határozzuk meg: 1. A ogások számát (m?) 2. Az előtolás sebességét (v?) 3. A orgácsolási őidőt (t m?) 4. A őorgácsolóerőt (F c?) 5. A orgácsolás teljesítményét az első ogásnál. (P 1?) 16

17 Külső hengeres elület esztergálása Mintapélda: Egy hosszesztergálási műveletnél mekkora lehet a orgácsolósebesség a bővített Taylor egyenlet alapján, ha: T30 min a p 2 0,4 /ord p0,33 q 0,08 C v 350 VB0,6 Megoldás: 1 1 m k 4 Cv v VB p q a n 0.5 c p m 148 min 17

18 Marás 18

19 Marás 19

20 Palástmarás A palástmarás mozgási és orgácsolási viszonyai: Palástmarás: a maró orgástengelye párhuzamos a megmunkált elülettel. A palástmarás geometriai jellemzői: változó keresztmetszetű (bajusz alakú) orgács szakaszos leválasztása., z: a maró ogainak száma z : ogankénti előtolás () h : közepes orgácsvastagság () h i b w a e z b w h z a i a e : ogásmélység () i: orgácsolási ív hossza () d: maróátmérő () e z ae d n: maró ordulatszáma (ord/min) v : előtolás sebessége v z i p a e d ( ϕ < 30 z n o ) 20

21 Palástmarás Q: a orgácsleválasztás intenzitása (cm 3 /min) Q a e b w v 1000 cm Erő és teljesítményszükséglet palástmarásnál A leggyakoribb palástmarók uratosak és erde élűek. A erde él nyugodt, rezgésmentes járást és kis erőhullámzást biztosít a szerszámnak. A nagyobb marók éle hullámos vagy orgácstörő hornyokkal tagolt F c1 : egy ogra eső orgácsolósebesség irányú erő (N) F c1 k A k c : ajlagos orgácsolóerő (N/ 2 ) A c : átlagos orgácskeresztmetszet ( 2 ) F c : teljes org. sebesség irányú erő (N) F c Ψ c 3 3 k c F c1 c b w h Ψ: kapcsolószám, azaz az egyidejűleg kapcsolódó ogak száma 21

22 Palástmarás Ψ i t p t z a w d π d z π a d e t: a maró ogosztása () F c (középérték )behelyettesítve: P c : teljesítményszükséglet (W) v c : orgácsoló sebesség t F P v d π z c c c k c F a v e c c 60 s min d π n 1000 min z b w z d π 22

23 Palástmarás A palástmarás jellegzetes szerszámai még: tárcsamarók (űrésztárcsák is), szögmarók, rádiuszmarók, idoarók. A palástmarók többnyire monolit szerszámok, de léteznek szerelt (vágólapkás) kivitelűek is. 23

24 Homlokmarás A maró orgástengelye merőleges a merőleges a megmunkált elületre. A megmunkált elület mindig síkelület. Geometriai viszonyok rx : közepes orgácsvastagságnak megelelő ogankénti előtolás () Területegyenlőség: h rx i z b w rx b i b : közepes orgácsvastagság () z w z w o 360 d π ( ϕ 1 + ϕ 2 ) h rx sinκ r 24

25 Homlokmarás Erő és teljesítményviszonyok F c1 : egy ogra jutó őorgácsolóerő (N) F c1 k c A c k c b w h k c a p rx F c : teljes őorgácsolóerő (N) t: ogosztás () Ψ: kapcsolószám, azaz az egyidejűleg kapcsolódó ogak száma P: a teljesítményszükséglet (W) v c : orgácsolósebesség (m/min) F t c Ψ F d π z ( ϕ Ψ 2) 360 P v c c F i F t c1 c1 1 + ϕ z o v c c 60 s min d π n 1000 min 25

26 Marás Mintapélda palástmarásra: A50 anyagminőségű munkadarabon L120 hosszú, b w 65 széles síkelületet gyorsacél palástmaróval kell megmunkálni. A szerszám adatai a következők: d80, z8 og. A orgácsolási adatok: a e 3, z 0,1/og, v c 25 m/min. Táblázatból k c 4734 N/ 2 A50-hez. Számítsa ki 1. a teljes őorgácsoló (orgácsoló sebesség irányú erőt); 2. az átlagos teljesítményszükségletet; 3. az anyagleválasztás intenzitását; 4. a gépi őidőt! 26

27 27 Marás d a h e z , 80 3,1 0 N N h b k F w c c , 0, N N d z b a k F w z e c c , π π W N v F P s m s c c c min min min min min , , cm cm m cm m c z w e cm z w e cm w e d v z b a n z b a v b a Q π π 1,78 min min , , ) 3 ( ) 2 ( ) ( ) 2 ( 2 min min v x x L v l t d v z n z v a x x t m m m m c z e d d t π π

28 Marás 28

29 Marás 29

30 Köszörülés A köszörülés sokélű, határozatlan élgeometriájú szerszáal (köszörűkoronggal vagy szegmensekkel) végzett megmunkálás, melynél a orgácsolt kötőanyagba ágyazott szabálytalan alakú és elhelyezkedésű, nagy keménységű, magas hőszilárdságú, természetes vagy mesterséges abrazív szemcsék végzik. A orácsoló őmozgást orgómozgást a szerszám, míg az előtolás- és ogásmélység irányú mellékmozgásokat - a gép konstrukciójától üggően vagy a munkadarab, vagy a szerszám végzi. A köszörűkorong kerületi sebessége v c m/s, a nagysebességű és ultrasebességű köszörülésnél v c m/s értéket is meghaladja. A munkadarab kerületi sebessége v w a köszörűkorong sebességének ed része, kb m/min Az abrazív szemcsék anyaga lehet: Természetes: habkő, kvarc, gránit, természetes korund, Mesterséges: korund (Al 2 O 3 ), szilíciumkarbid (SiC), bórkarbid (B 4 C) Szuperkemény: természetes vagy mesterséges gyémánt, köbös bórnitrid. A szemcséket rögzítő kötőanyzak lehet: kerámia (V), szilikát (S), gumi (R), műgyanta (B), sellak (E), magnezit (Mg). Fontos szerepe van a kötőanyag levegőpórusainak: a orgácsot beogadják és kihordják. 30

31 Köszörülés F 350 x 40 x 127 x MSZ4510 6A 46 L 5 V Korongalak Külső átmérő (d s ) Korong szélesség (b s ) Furatátmérő Szabványszám Szemcseanyag Szemcsenagyság Keménység Szerkezetszám (pórusok aránya) Kötőanyag Megengedett kerületi sebesség (m/s) Gyári jel 31

32 Köszörülés A köszörülés jellemző összeüggései (oldal-előtolásos palástköszörülésnél) v c : orgácsolósebesség, a korong kerületi sebessége (m/s) v w : munkadarab kerületi sebessége (m/s) v q: sebességhányados c q v d s : korongátmérő () d w : a minkadarab köszörült átmérője () b s : korongszélesség () L: oldalelőtolás lökethossza (palásthossz) () a e : ogásvétel löketenként, vagy kettőslöketenként () v : előtolás sebessége (/min) w 32

33 Köszörülés A orgácsképződés határozatlansága miatt köszörülésnél h eq egyenértékű orgácsvastagsággal számolunk. Az érintkezési ívhosszon orgácsoló összes szemcse igyelembevételével h eq : () vw h eq vc Q: az anyagleválasztás intenzitása (cm 3 /min) Q ae v w : előtolás (/mdb ord) (0,25-0,75) b s F c : orgácsolósebesség irányú erő, őorgácsolóerő (N). Fc kc A kc h F c erősen ügg a szemcsemérettől. Ezt igyelembe véve, a pontosabb érték: vw Fc kc ae k γ v k γ 3-6 (konstans, szemcsemérettől üggő) F p : sugárirányú (passzív) nyomóerő, jelentős nagyságú (N); F p (1,5-3) F c P c : orgácsolási teljesítmény (W); P c F c v c Megj.: a köszörülés utolsó ázisában, a kb. 4 kiszikráztató löketnél a orgácsolási erő és teljesítmény jelentősen lecsökken. c eq 33

34 Köszörülés 34

35 Köszörülés 35

36 Köszörülés 36

37 Köszörülés 37

38 Köszörülés 38

39 Köszörülés 39

40 Köszörülés 40

41 Köszörülés 41

42 Köszörülés 42

43 Köszörülés 43

44 Mintapélda köszörüléshez Feladat: C45 anyagminőségű, Ø60 nemesített köracélt kell köszörülni KI típusú egyetemes palástköszörűn oldalelőtolással.a megmunkálandó palástelülez hossza 300. Határozzuk meg a köszörülés erő és teljesítményszükségletét nagyoló köszörülés esetére, Ø60,6 kiinduló átmérőt eltételezve. A megmunkálás csúcsok közötti beogással történik, három okozatban: 1. nagyoló köszörülés (a ráhagyás 80 %-át eltávolítja). 2. Simító köszörülés. 3. Kiszikráztatás. A számításhoz szükséges adatok: Motorteljesítmény: P m 5,5kW Összhatások: η ö 0,75 Köszörűkorong: Ø400x30x127 méretű kerámiakötésű korong Fajlagos orgácsolóerő: k c 8436,86 N/ 2 Forgácsolósebesség: v c 30m/s Sebességhányados: q125 Fogásmélység: a e 0,025 /kettőslöket Oldalelőtolás: 0,5 b s /mdb ord kγ4,5 (a szemcsenagyság alapján választva) 44

45 Mintapélda köszörüléshez A őorgácsolóerő: A teljesítmény: vw 1 N Fc kc ae kγ 8436, ,025 4,5 112, 89N v 125 c m Pc Fc vc 113,89N ,7N < Pm ηo 5500W 0, W min A teljesítményigény kisebb, mint a motor leadott hasznos teljesítménye. 45

46 Bázisok Félesége Rendeltetése Eredete Megmunkálási oka Felhasználása Szerepe Feladata Valóságos Gyártási Fő Műveleti Segéd Durva Közbenső Simított Technológiai Ellenőrzési Felogás Mérés Felekvés Irányítás támasztás Elméleti Szerkesztési 46

47 Bázisok 47

48 Bázisok 48

49 Bázisok 49

50 Bázisok 50

51 Bázisok 51

52 Bázisok 52

53 Bázisok A bázis a munkadarabnak az az eleme (elülete, vonala, pontja), amelytől kiindulva határozzuk meg a munkadarab más elemeinek helyzetét. Szerkesztési bázis: a gépelem legjelentősebb eleme, amelyből kiindulva meghatározzuk, beméretezzük a többi elem helyzetét. Valós, ha a gépelemen megtalálható, elméleti ha nem (pl.: középvonal). Gyártási bázis: a gyártás során használt eleme a munkadarabnak más elem helyzetének meghatározására (ütköztetett, elektetett, kiállított elem). A őbázist a szerkezetben eloglalt helye és működése határozza meg. A műveleti bázis nem ügg össze a működéssel, csak a megmunkálás alatt használjuk. Segédbázis: csak technológiai célt szolgáló, mesterségesen kialakított műveleti bázis (pl.: központurat). Durva, közbenső és simított lehet a bázis megmunkáltsági oka szerint. A technológiai bázis egybeeshet a szerkesztési bázissal (őbázis), vagy nem (műveleti bázis) 53

54 Bázisok Az ellenőrzési bázist az elemek helyének és irányításának ellenőrzésére használjuk (pl.: kiállítás). A elogási bázis a munkadarab elogásakor (ütköztetés, elektetetés) szolgál. A mérési bázis a közbenső technológiai vagy készméretek mérésekor szolgál viszonyítási elemként. A elekvési, irányítási, ill. támasztási bázis a helyzet-meghatározásban, a szabadságokok lekötésében eloglalt szerep alapján keletkezik. A enti osztályozás különéle szempontok szerint történik, így ugyanaz az elem több bázisméretnél is illeszthető. Előnyös az, ha a szerkesztési bázis egyben technológiai is (nincs bázismegválasztási hiba), továbbá ha az ellenőrzési és mérési bázis eladatát is ellátja. Ilyen őbázis általában csak simított bázis lehet. 54

55 Méretlánc és tűrésszámítás A méretlánc zárt körvonal mentén meghatározott sorrendben elhelyezett méretek láncolata, melynek egy vagy több gépelem elületeinek, vonalainak, pontjainak kölcsönös helyzetét határozzák meg. A gépelem elkészítéséhez az egyes méreteket tűrésekkel látjuk el. A tűrés a gyártási méretszóródás megengedett nagysága. A méretlánc létrehozásakor (méretezéskor vagy megmunkáláskor) utolsóként adódó tag a zárótag vagy eredő, a többi tag összetevő. A méretláncok lehetnek síkbeliek vagy térbeliek. A méretek lehetnek párhuzamosak vagy szöget bezáróak; hossz vagy szögméretek. A zárótag névleges mérete az összetevők névleges méretének algebrai összege: L + n ( L1 + L Lk ) ( Lk Lk L 1) növelő tagok csökkentő ragok 55

56 Méretlánc és tűrésszámítás Növelő tag: növelésekor a zárótag is nő. Csökkentő tag: növelésekor a zárótag is csökken. A zárótag legnagyobb és legkisebb mérete: L max A zárótag hibája: δ L L k i 1 L max nov, i n 1 i k + 1 L min csokk, i L Azaz a zárótag szóródása az összetevő tagok tűrésének összegével. Ebből következik, hogy a zárótag hibája is nő a lánc tagjainak számával. A T i tűréseket arra a legnagyobb értékre kell megválasztani, amellyel az alkatrész a eladatát még megelelően ellátja, a gyártási költség alacsonyan tartása céljából. min k i 1 L min nov, i n 1 i k + 1 L max csokk, i n 1 n 1 n 1 n 1 max min max min max min L Li Li ( Li Li ) Ti i 1 i 1 i 1 i 1 ϑ 56

57 Méretlánc és tűrésszámítás A megmunkálási összköltség változása a tűrés üggvényében külső hengeres elület megmunkálása esetén 57

58 Méretlánc és tűrésszámítás A megmunkálási összköltség változása a tűrés üggvényében belső hengeres elület megmunkálása esetén 58

59 Méretlánc és tűrésszámítás Mintapélda méretlánc számításra: Kérdés L? δ L? Megoldás: Növelő tagok: L 1, L 2 Csökkentő tagok: L 3, L 4, L 5, L 6 L L k n 1 max,, i 1 i k + 1 k n 1 min min max Lnov, i Lcsokk, i 19, ,8 (30, ,1) i 1 i k + 1 max min Lnov i Lcsokk i 20, ,1 (29,9 + 49,9 + 39,8 + 14,9) 35, 7 max min δ L L L 35,7 34,5 1, 2 ν 6 T i 1 i 0,2 + 0,3 + 0,2 + 0,1 + 0,2 + 0,2 1, 2 A zárótag szóródása egyenlő az összetevők tűrésének összegével (δ L ν ) 59

60 Méretlánc és tűrésszámítás Mintapélda a bázisválasztási hibára: Az a) ábrán látható alkatrész szerkesztési méretei: L 1 és L 2 adottak. Az L 1 méretet egy korábbi megmunkálással megvalósították. Sorozatgyártást eltételezve az L 2 mérettel meghatározott B elületet kell előállítani. Bázisválasztási hiba: a) munkadarab b) műveleti bázis c) műveleti bázis 60

61 Méretlánc és tűrésszámítás Megoldás: b) ábra A kiindulási (technológiai) bázis K b Sz b szerkesztési bázis. L 3 maró beállítási méretet a technológus adta meg. Emiatt az L 2 szerkesztési méret az L 1 és L 3 méretek eredőjeként adódik. Az L 2 méret hibája az L 1 és L 3 méretek hibáiból tevődik össze: δ 2 δ 1 +δ 3. L 2 pontosságát az L 3 méret gyártási hibáján kívül a technológiai és szerkesztési bázisok közötti L 1 méret hibája is beolyásolja. Feltéve, hogy a hibák nem nagyobbak a tűréseknél, T T 2 T 1 +T 3 irható, amiből látszik, hogy a T 2 szerkesztési tűrés csak akkor tartható, ha T 1 +T 3 T 2. Ha T 1 >T 2, a marót állíthatjuk bármilyen pontosan, a T 2 tűrést nem tudjuk tartani. Ilyenkor át kell térni egyedi szerszámbeállításra, vagy a munkadarabot elül, a C elületen kell ütköztetni (C ábra), vagy a C elületet is ebben a ogásban kell marni. 61

62 Jobbkézszabály 62