Szabadformájú felületek. 3D felületek megmunkálása gömbmaróval. Dr. Mikó Balázs FRAISA ToolSchool Október

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Szabadformájú felületek. 3D felületek megmunkálása gömbmaróval. Dr. Mikó Balázs FRAISA ToolSchool Október"

Géza Király
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Anyag- és Gyártástudományi Intézet FRAISA ToolSchool Október D felületek megmunkálása gömbmaróval Dr. Mikó Balázs Szabadformájú felületek 2 1

2 Szabad formájú felületek gyártása Alkatrész Marás Szerszámtervezés Szabad formájú felület Elektróda tervezés Szikraforgácsolás Marás 3 3D marás Gömbvégű maró CAM rendszer (3-5D) Barázda magasság 4 2

3 Kutatás célja Szabad formájú felület marásának vizsgálata Felületi minőség vizsgálata Marási paraméterek és a felületi minőség kapcsolata Felületi minőség hatása szikraforgácsoláskor 3 vizsgálat bemutatása publikáció Dr. Drégelyi-Kiss Ágota Csuka Sándor Tatai Sándor Béni Balázs Baranyai Géza Poór Attila 5 Paraméterek vizsgálata #1 6 3

4 Eszközök 45 Mazak Nexus 410A-II CNC megmunkáló központ Szerszám: Gömbvégű maró Fraisa U Dc = 12 mm Anyag: 42CrMo4 (1.7225) (300 HB, Rm 1000 MPa) Érdesség mérés: Mitutoyo Surftest SJ 301 Forgácsolási erő: KISTLER 9257 A 7 CAM program - CATIA v5 Nagyolás Elősimítás Simítás 8 4

5 Kísérletterv Fraisa D c = 12 mm R = 6 mm v c = 280 / 210 / 140 m/min n = 7430 / 5570 / /min f z = mm z= 2 DOE v f = 1265 / 950 / 630 mm/min a e = 0.8 / 0.5 / 0.2 mm a p = 0.2 mm A = 0 / 90 / 45 Zone n ae A Eredmények Z5 n = 5570 a e = 0.5 A = 0 Z10 n=5570 a e = 0.5 A=45 Z2 n=5570 a e = 0.5 A=

6 Ra 5 3,00 2,50 Ra [μm] 2,00 1,50 1,00 5 0,50 N1 N2 N3 N4 N5 0, y [mm] Ellentmondás Ra [μm] Ch [μm] 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 Ra y [mm] Ch y [mm] 5 5 Ch = D 2 D D 2 a e a e 2 α α 2 a e cos Ch α

7 Dolgozó átmérő D eff_1 β D α D eff_2 β α a p D eff _ 1 = D sin( β + α ) = D sin( β α ) D eff _ 2 β = D 2 arccos D 2 D 2 a p β + α D eff 2 _ 1 13 Deff [mm] vc [m/min] Z5 Deff y [mm] 14 D eff (y) -CAD v c (y) -CAD 180,0 130,0 80,0 30,0-20, y [mm] Deff_1CAD Deff_2CAD vc_1cad vc_2cad h min = 84 v c rn µ h min [µm] [ m ] h min 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0, y [mm] [SIPOS Sándor] hmin_1 hmin_2 7

Új tesztek vc n f No z v f a e m/min 1/min mm mm/min mm A marás iránya 5 210 5570 0.085 950 0.5 Fentről lefelé, zig-zag 12 210 5570 0.085 950 0.5 Lentről felfelé, zig-zag 13 110 var. 0.085 var. 0.5 Lentről felfelé, zig-zag Zone 13 D eff_1 n vf mm 1/min mm/min N1 3.

8 Új tesztek vc n f No z v f a e m/min 1/min mm mm/min mm A marás iránya Fentről lefelé, zig-zag Lentről felfelé, zig-zag var var. 0.5 Lentről felfelé, zig-zag Zone 13 D eff_1 n vf mm 1/min mm/min N N N N N Eredmények 200,0 vc - real n vc [m/min] 100,0 0,0-100,0 2,9 11,5 20, ,9 N [ ] hmin n [1/min] ,9 11,5 20, ,9 N [ ] ,0 hmin [μm] 10,0 5,0 0,0 2,9 11,5 20, ,9 N [ ]

9 Eredmény: Surface roughness Cusp Height Rz 20,00 20,00 15,00 15,00 CH [μm] 10,00 Rz [μm] 10, ,00 5, ,00 2,9 11,5 20, ,9 N [ ] 0,00 2,9 11,5 20, ,9 N [ ] 17 Következtetések A felületi érdességet befolyásoló tényezők Szerszám átmérő Forgácsolási paraméterek A felület jellege Szerszám pálya 18 9

Paraméterek vizsgálata #2 19 Paraméterek Szerszám: D = 10 mm, gömbvégű maró T1 - z = 2 / T2 - z = 4 Forgácsolási paraméterek v c = 140 m/min, n = 4451 1/min f z = 0.

10 Paraméterek vizsgálata #2 19 Paraméterek Szerszám: D = 10 mm, gömbvégű maró T1 - z = 2 / T2 - z = 4 Forgácsolási paraméterek v c = 140 m/min, n = /min f z = mm a e = mm Marási stratégia szabadságfoka: 3D / 5D CAM: CATIA v5 - sweeping PowerMill T1 - Fraisa z = 2 T2 - Fraisa z =

11 3D és 5D marás MAZAK 410 A-II Deckel Maho DMC 75V (Euroform Kft, Budapest) 21 Teszt alkatrész Anyaga: EN IS0 42CrMo4 (1.7225) Geometria: 9 különböző felület Egyenirányú marás (down cut) Egyenirányú marás 22 11

Kísérletterv (DOE) No DoF T a e f z v f No DoF T a e f z v f 1 3D T1 0.8 0.06 534 10 3D T2 0.5 0.1 1780 2 3D T1 0.8 0.14 1246 11 3D T2 0.2 0.06 1068 3 3D T1 0.2 0.14 1246 12 3D T2 0.5 0.1 1780 4 3D T1 0.

12 Kísérletterv (DOE) No DoF T a e f z v f No DoF T a e f z v f 1 3D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D T D Taguchi modell T1 és T2 szerszámra 5D Nincs DOE 23 Σ 162 felület Vizsgált paraméterek Felületi érdesség (Ra, Rz) 162 felületen Érdességek átlaga Főhatás elemzés Regresszió elemzés 24 12

13 Eredmények 3D vs 5D / z =2 vs z = 4 25 Eredmények 3D vs 5D / z =2 vs z =

14 #4 : ae = 0.5 mm; fz = 0.1 mm 27 Eredmény átlagos Rz 3D T1/T2 28 3/5D T1 3/5D T2 3/5D T1 3/5D T2 3/5D T1 3/5D T2 3D T1/T2 14

Regresszió analízis Rz = 6.42 + 24.3 ae^2 + 10.2 fz*z - 1.48 DoF + 0.624 SP R-Sq(adj) = 73.

15 Regresszió analízis Rz = ae^ fz*z DoF SP R-Sq(adj) = 73.7% 5D 3D 30 Következtetések Az elméleti érdesség modell (barázda magasság) nem megfelelően írja le a kialakuló felület minőségét, mivel egyéb paraméterek is befolyásolják azt: Oldallépés (a e ) Szerszám átmérő, Élek száma (z) Marási és előtolási irány, Fogankénti előtolás (f z ) Szerszám helyzete (Felület helyzete, 3D/5D marás) Fogásmélység (a p ) 31 15

16 Szikraforgácsolás Az érdesség hatása A kutatás célja Elektróda anyag Érdesség igény Szikraköz (VDI) Folyamat paraméterek?? Elektróda érdessége? Idő Érdesség Kopás Gyártási idő Szerszám Forgácsolási paraméterek 33 16

Kísérletterv Marás oldallépése: a e = 0,1 0,2 0,3 mm.

34 Eszközök Mazak A410-II 35 Ingersol Gantry 400 (Koop 55 Kft,

17 Kísérletterv Marás oldallépése: a e = 0,1 0,2 0,3 mm. Felületi érdesség (VDI 3400 szerint): VDI = 18 (Ra 0.79) 21 (Ra 1.12) 24 (Ra 1.58). Szikraköz: SD = 0,20 0,25-0,30 mm. 34 Eszközök Mazak A410-II 35 Ingersol Gantry 400 (Koop 55 Kft, Ajka) Szikraforgácsolási program generálása: - Elektróda anyag -VDI - Szikraköz Mahr-Perten Concept 2D/3D Mitutoyo PJ-H3000F Kern ALJ 220-4NM 17

18 Elektróda előkészítése Marás Ø10R5, z = 2, n = /min, v f = mm/min, zig-zag No ae Ra_E1 Rz_E , Felületek értékelése VDI Ra_E 37 18

19 Topográfia 38 Érdesség változása, jellege 39 19

20 Az érdesség pontossága R = Ra Ra Ra tervezett tényleges R Ra < 1 Ra_tervezett < Ra_tényleges R Ra = 1 Ra_ tervezett = Ra_ tényleges R Ra > 1 Ra_ tervezett > Ra_ tényleges 41 Következtetések Az elektróda érdessége rontja a folyamatbiztonságot. Nagyobb érdesség esetén az érdesség pontossága és a felület homogenitása romlik. A szikraköz növelése javítja a homogenitást, de rontja a pontosságot. A megfelelő érdesség és a szikraköz együtt biztosítja a pontos felületminőséget. Elektróda kopás Termelékenység 43 20

21 Köszönöm figyelmüket Dr MIKÓ Balázs PhD, Egyetemi docens, Intézetigazgató-helyettes Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar Anyag- és Gyártástudományi Intézet Cím: H-1081 Budapest Népszínáz u. 8. Tel.: Fax:

Hasonló dokumentumok

Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling

19 November 0, Budapest Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling Balázs MIKÓ Óbuda University 1 Abstract Effect of the different parameters to the surface