Mechanikai megmunkálás III Csiszolás, hajlítás Ipari termék- és formatervezıknek

Átírás

1 Mechanikai megmunkálás III Csiszolás, hajlítás Ipari termék- és formatervezıknek, Papp Tibor NYME FMK TGYI /1. fólia

2 ALKATRÉSZEK FELÜLETEINEK CSISZOLÁSA Szerszám: sok élő, szabálytalan geometriával rendelkezı, különbözı finomságú csiszolószemcsék ellátott szerszám. Csiszolás szerepe: CSISZOLÁS -a pontos alkatrészméretek kialakítása -a korábbi megmunkálás során keletkezett ún. "makro-egyenetlenségek" megszüntetése, a felületkezelés elıfeltételeinek biztosítása -esetleg lehet felületérdesítı szerepe is lehet NYME FMK TGYI /1. fólia

3 Gyalulás, marás: CSISZOLÁS Forgácsolás meghatározott geometriájú élekkel Csiszolás: Forgácsolás statisztikailag leírható geometriájú élekkel NYME FMK TGYI /1. fólia

4 CSISZOLÁS Csiszolás: Forgácsolás statisztikailag leírható geometriájú élekkel A homlokszög általában negatív! NYME FMK TGYI /1. fólia

5 CSISZOLÁS ALKATRÉSZEK FELÜLETEINEK CSISZOLÁSA NYME FMK TGYI /1. fólia

6 CSISZOLÁS A gépi csiszolások fı csoportjai - egalizáló csiszolás (lapalkatrészek vastagsági méretre csiszolása); - tömörfa alkatrészek, illetve termékelemek (keret, káva) csiszolása; - furnérozott-, illetve borított lapalkatrészek csiszolása; - él- és profilfelületek csiszolása. NYME FMK TGYI /1. fólia

7 CSISZOLÁS A rétegleválasztás fı módjai A) sík felület kialakítása: merev megtámasztás, nagy csiszolónyomás B) azonos vastagságú réteg leválasztása: rugalmas megtámasztás, mérsékelt csiszolónyomás. NYME FMK TGYI /1. fólia

8 CSISZOLÁS A csiszolószerszám felépítése NYME FMK TGYI /1. fólia

9 CSISZOLÁS EGALIZÁLÓ CSISZOLÁS A lap- és keretszerkezetek pontos vastagsági méretének kialakítására: Hengercsiszoló gépeket, Széles szalagú kontakt csiszológépeket, és Kombinált csiszológépeket alkalmaznak. NYME FMK TGYI /2. fólia

10 CSISZOLÁS A hengercsiszoló gépek mőködési elve A- felsı; B- alsóhengeres csiszológép; 1- munkadarab; 2- csiszolóhengerek; 3- kefehenger, 4- elıtoló szalag; 5. elıtoló hengerek NYME FMK TGYI /2. fólia

11 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /3 fólia

12 Lapalkatrészek felületeinek (a furnérozás- illetve egyéb borítóanyagok felragasztása elıtti) csiszolása: a lapalkatrész pontos vastagsági méretének a beállítása (egalizálás) felületi egyenetlenségek megszüntetése. A hengercsiszoló hengereinek beállítása: elsı henger 0,2mm-t, a második és harmadik henger egyenként 0,1-0,1 mm-t csiszoljon le a munkadarab felületérıl, fokozatosan finomodó csiszolószerszámokkal. A lapok mindkét felületérıl azonos vastagságú anyagot kell leválasztani! NYME FMK TGYI /3 fólia CSISZOLÁS

13 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /3 fólia

14 CSISZOLÁS TÖMÖRFA ALKATRÉSZEK, ILLETVE TERMÉKELEMEK (KERET, KÁVA) CSISZOLÁSA A fa természetes struktúráját megmutató esetében: felületkezelés elıcsiszolás (I. fokozat), simító csiszolás (II. fokozat), és finomcsiszolás (III. fokozat). NYME FMK TGYI /4. fólia

15 TÖMÖRFA ALKATRÉSZEK, ILLETVE TERMÉKELEMEK CSISZOLÁSA A leggyakrabban alkalmazott géptípusok: hengercsiszoló gép; kétállványos, kézi csiszolópapucsos szalagcsiszoló gép; széles szalagú csiszológép; merevtámaszú szalagcsiszoló gép; tárcsás csiszológép; függıleges szalagú szalagcsiszoló gép; egyállványos, billenthetı szalagú szalagcsiszoló gép; rúd-csiszológép; egyállványos, tömlıs csiszológép és bolygó csiszolóegységes csiszológép. NYME FMK TGYI /4. fólia

16 TÖMÖRFA ALKATRÉSZEK, ILLETVE TERMÉKELEMEK CSISZOLÁSA HENGERCSISZOLÓ GÉP A hengercsiszoló gép tömörfa alkatrészek és keretszerkezetek párhuzamos és nem párhuzamos síkfelületeinek (sablonnal) csiszolására is alkalmas. A munkadarabokat célszerő ferdén adagolni (5-10 ), hogy az alkatrész éle ne a csiszolóhenger alkotója mentén érintkezzen. NYME FMK TGYI /4. fólia

17 SZALAGCSISZOLÓ GÉP Kétállványos, kézi papucsos szalagcsiszoló gép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek 1- meghajtó szalagvezetı tárcsa; 2- csiszolószalag; 3- alkatrész; 4.- kézi csiszolópapucs; 5- mozgatható gépasztal; 6- meghajtott szalagvezetı tárcsa Az asztallapra helyezett sík alkatrészeket az alsó szalagággal csiszolják úgy, hogy a szalagot a kézi csiszolópapuccsal szorítják a csiszolandó felületre NYME FMK TGYI /5. fólia

18 CSISZOLÁS Széles szalagú csiszológépek egyesítik magukban a hengercsiszoló gépek nagy teljesítıképességét a szalagcsiszoló gépekkel elérhetı felületsimaságot. Csiszolás közben a csiszolandó felület és a csiszolószerszám közötti érintkezés nem vonal menti, mint hengercsiszoláskor; hanem felület menti, mint szalagcsiszoláskor: kontakt-, vagy papucsos egység alkalmazásával. Csiszolási módok széles szalagú csiszoló gépeken A- kontakt csiszolóegység; B- papucsos csiszoló-egység; 1- feszítı-billenı henger; 2- csiszolószalag; 3- kontakthenger; 4- csiszolópapucs; 5- munkadarab; 6- elıtoló mő NYME FMK TGYI /6. fólia

19 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /10. fólia

20 197. ábra. A merevtámaszú szalagcsiszoló gép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek a- vízszintes elrendezés; b- függıleges elrendezés; 1- szalagvezetı tárcsa; 2- csiszolószalag; 3- munkadarab; 4- gépasztal; 5- gépasztal

21 198. ábra. A tárcsás csiszológép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek A- egytárcsás függıleges; B- kéttárcsás függıleges; C- egytárcsás vízszintes csiszolási síkú változat; 1- csiszolótárcsa a csiszolópapírral; 2- munkadarab; 3- gépasztal; 4- hajtómotor

22 199. ábra. A függıleges szalagú szalagcsiszoló gépek mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek a- egyszalagos változat: 1- meghajtott tárcsa; 2- csiszolószalag; 3- munkadarab; 4- támaszdarab; 5- asztallap; 6- elıtoló szalag; 7- feszítı tárcsa b- kétszalagos változat síkcsiszolásra; c- kétszalagos változat íves csiszolásra: 1- gépasztal; 2- vezetıtárcsa; 3- csiszolószalag; 4- elıtoló henger; 5- munkadarab

23 201. ábra. A rúdcsiszoló gép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek 1- csiszolószalag; 2- elıtoló-csiszolószalag; 3- alátámasztás; 4- munkadarab; 5- támasztó vonalzó; 6- gumírozott tárcsa

24 202. ábra. Az egyállványos, tömlıs csiszológép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek A- függıleges; B- vízszintes elrendezés; 1- csiszolóhenger a csiszolópapírral; 2- munkadarab; 3- gépasztal; 4- meghajtó-motor

25 203. ábra. Bolygó csiszolóegységes csiszológép mőködési elve és az elvégezhetı mőveletek 1- elıtoló gumiszınyeg; 2- munkadarab; 3- csiszolóegységek; e- elıtolás

26 CSISZOLÁS Egyállványos, billenthetı szalagú szalagcsiszoló gép 1- gépállvány; 2- gépfej; 3- gépasztal; 4-szalagvezetıfeszítı henger; 5- meghajtó henger; 6- csiszolószalag és A gépen kismérető sík- vagy domború felülető alkatrészek csiszolhatók, míg a homorú vagy térgörbe felületek a szalagvezetı és feszítı hengeren csiszolhatók. NYME FMK TGYI /8. fólia

27 FURNÉROZOTT, SÍK ALKATRÉSZEK CSISZOLÁSA A furnérozott felületek csiszolásánál alapvetı technológiai követelmény az egyenletes, sík lapfelület nyerése. A furnérozott felületek csiszolásánál általában két fokozatot, elıcsiszolást és finomcsiszolást alkalmaznak. A furnérozott, síkfelületek csiszolását általában a következı gépeken végzik: kétállványos, kézi csiszolópapucsos szalagcsiszoló gép; kétállványos, kétszalagos, kézi papucsos szalagcsiszoló gép; kétállványos gerendás szalagcsiszoló gépek; széles szalagú csiszológépek, CSISZOLÁS kombinált csiszológépek. NYME FMK TGYI /10. fólia

28 CSISZOLÁS Kombinált csiszológépek elvi felépítése Gyakran kombinálják a széles szalagú kontakt, vagy papucsos csiszolóegységeket szalagcsiszoló egységgel. NYME FMK TGYI /10. fólia

29 Él- és idomcsiszolás 207. ábra. Tömörfa idomléc csiszolása 1- elıtoló szınyeg; 2- csiszolandó munkadarab; 3- szalagcsiszoló-egység; fazonkorongos csiszoló-egységek

30 CSISZOLÁS Él- és idomcsiszolás Az él- és idomcsiszoló gépek (egy- és kétoldalasak) csiszoló szalaggal, csiszolótárcsákkal forgácsolnak. Megmunkálási módok az él- és idomcsiszoló gépeken NYME FMK TGYI /11. fólia a- élcsiszolás csiszolószalaggal; b- élcsiszolás szalag- és korongcsiszolással; c- élcsiszolás csiszolókoronggal, d- komplikált idomú él csiszolása három csiszolókoronggal; e- idomlécek csiszolása; 1- csiszolószalagos egységek; 2- csiszoló korongos egységek

31 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /11. fólia

32 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /11. fólia

33 CSISZOLÁS NYME FMK TGYI /11. fólia

34 Forgácsolt felület CSISZOLÁS Csiszolt felület NYME FMK TGYI /11. fólia

35 A FA HAJLÍTÁSA Íves bútoralkatrészek készíthetık: - Főrészeléssel, - Thonet-féle hajlítással, - Nagyfrekvenciás melegítéses hajlítással,és - Vékony lemezköteg formapréselésével Anyagmegtakarítás: kisebb keresztmetszeti méretek mellett nagyobb szilárdság mert hajlításkor nem vágjuk át fa rostjait. A hajlítási technológia az alábbi fıbb mőveletekre osztható: alkatrészek szabása hidrotermikus elıkezelés hajlítás szárítás pihentetés és alkatrészek mechanikai megmunkálása. NYME FMK TGYI /12. fólia

36 A HAJLÍTÁS ELMÉLETI ALAPJAI Ha egy farúdat hajlításnak vetnek alá, akkor a húzott oldal törésig bekövetkezı végsı megnyúlása (E h ) lényegesen kisebb, mint a nyomott homorú oldal nyomási rövidülése (E ny ). A túlzottan meghajlított rúdban a törés elıször a húzott oldalon következik be. Ennek oka, hogy a fa lényegesen nagyobb tömörítést képes elviselni, mint megnyúlást. Az ábrán húzásra és nyomásra hasonlítjuk össze a feszültség - alakváltozási diagramot. Az ábra jól szemlélteti, hogy gızzel való kezelés hatására a nyújthatóság mintegy 30 %-kal, az összenyomhatóság viszont szorosára növekszik. NYME FMK TGYI /13. fólia A FA HAJLÍTÁSA % 35 Gızölt bükk, u=35% Gızöletlen bükk u=17% p=0,5 att t= 50 perc T= 50 0 C ε ny rövidülés, ε ny T= 0 0 C σ húzó,n/mm ε ny 0 T=0 0 C T=50 0 C ε h σ nyomó, N/mm % nyúlás, ε h Feszültség - alakváltozási diagram ε h

37 A HAJLÍTÁS ELMÉLETI ALAPJAI Ha egy farúdat hajlításnak vetnek alá, akkor a húzott oldal törésig bekövetkezı végsı megnyúlása (E h ) lényegesen kisebb, mint a nyomott homorú oldal nyomási rövidülése (E ny ). A túlzottan meghajlított rúdban a törés elıször a húzott oldalon következik be. Ennek oka, hogy a fa lényegesen nagyobb tömörítést képes elviselni, mint megnyúlást. NYME FMK TGYI /13. fólia A FA HAJLÍTÁSA Az alkatrész méretváltozása hajlításkor l 1 =l0+ l h - külsı (húzott) szál; l 0 - középsı (semleges) szál; l 2 =l0 - lny - belsı (nyomott) szál, h- az alkatrész vastagsága; R - hajlítási sugár; α- hajlítási szög; l h a domború oldal megnyúlása; l ny a homorú oldali megrövidülés. h R l l 1 = l0 + lh 2 = l0 + lny

38 A FA HAJLÍTÁSA A gızöléssel lágyított fa jól hajlítható. Ennek az a magyarázata, hogy a fában a lignin amorf állapotban van jelen, és a cellulózrostokat úgy veszi körül, mint a beton a vasbetétet. A lignin a fızés, vagy a gızölés hatására plasztikussá válik, ami hajlításkor lehetıvé teszi a rostok elmozdulását. h R l 0 l l 1 = l0 + lh 2 = l0 + lny α Ha egy rúdalakú tetszıleges tömörfa alkatrészt, mely h vastagsággal rendelkezik, egy R sugarú sablonra hajlítunk, akkor benne a rugalmas alakváltozás hatására a külsı (domború) oldalon húzófeszültségek, a belsı (homorú) oldalon pedig nyomófeszültségek keletkeznek; közöttük a semleges zóna helyezkedik el, ahol a normál feszültségek értéke nulla. NYME FMK TGYI /14. fólia

39 A FA HAJLÍTÁSA A faanyagok hajlíthatóságát a fafaj, a fa sőrősége, a fa szöveti szerkezete, a fa nedvességtartalma, a fa egészségi állapota és a fa elıkezelése befolyásolja. A fajlagos alakváltozások: megnyúlás rövidülés l ε h = l0 l ε ny = l h ny 0 Hibamentes hajlítás: a nyúlás kiküszöbölésével: h R h R = ε h 1 + ε ε ε ny = 1 ε ny ny ny NYME FMK TGYI /15. fólia

40 A FA HAJLÍTÁSA A fa maximális plaszticitása u=25-30% nedvességtartalom és t =70-80 C hımérséklet mellett érhetı el. Amennyiben h =20 mm R=500 mm. Bútoralkatrészek ilyen sugárra való hajlításnak reális lehetıségei vannak a faanyag sérülése nélkül. h R Azonos anyagvastagság esetén a hajlítási sugár további csökkentése acélszalag alkalmazásával érhetı el: a húzott oldalon gyakorlatilag megakadályozza a nyúlást. NYME FMK TGYI /15. fólia

41 A FA HAJLÍTÁSA A FA HAJLÍTÁS ELİTTI HIDROTERMIKUS KEZELÉSE. A legjobb hajlítási eredmények akkor érhetık el ha a faanyag nedvességtartalma a rosttelítettség pont közelében van (W = %) és hımérséklete C. A fa hidrotermikus kezelése, a fenti paraméterek fızéssel, gızöléssel és nagyfrekvenciás melegítéssel biztosíthatók. NYME FMK TGYI /16. fólia

42 A THONET-HAJLÍTÁS TECHNIKÁJA Hajlításra az egyenes növéső, csomómentes, keskeny évgyőrős fák (bükk, kıris, szil, tölgy, akác, nyír, juhar, cseresznye, dió) a legalkalmasabbak. Hajlításnál igen fontos az évgyőrők elhelyezkedése. a c α b α= A FA HAJLÍTÁSA a- ideális; b- megengedett eltérés A fa az évgyőrőre merıleges irányban ideálisan hajlítható, de az évgyőrők kis dılésszöge (5-10 ) még nem befolyásolja a hajlítás minıségét c- A fa szálirányának a munkadarab éleivel párhuzamosnak kell lennie, mivel a hajlításnál fellépı feszültségek hatására a túlzott rosteltérés töréshez vezet. Maximálisan 7 -os rostelhajlás engedhetı meg (c). NYME FMK TGYI /16. fólia

43 A kézi hajlítás hajlító asztalon hajlító forma segítségével történik, majd a formában napig klímahelyiségben pihentetik A FA HAJLÍTÁSA Kézi hajlítás 1- húzószalag merev végütközıvel; 2- alkatrész; 3- asztalhoz rögzített hajlító forma; 4- rögzítı kapocs; 5- feszítı kar; 6- szorító ék; 7- rögzített ütközı formáról és a tovább-megmunkálás elıtt a feszültségek kiegyenlítése miatt NYME FMK TGYI /17. fólia Zárt görbe hajlítása vízszintes elrendezéső hajlító gépen 1- sablon, 2- acélszalag, 3- forgástengely, 4- rögzítı keret, 5- hajlítandó alkatrész, szorítógörgı

44 A FA HAJLÍTÁSA Vertikális gépen (Morris-féle) nagy keresztmetszető és olyan tárgyakat hajlítanak, melyek egyik oldalukon nyíltak, és ahol a h/r viszony alapján acélszalag alkalmazása szükséges. A 1 B C 3 Hajlítás függıleges elrendezéső hajlító gépen A- a gép és az alkatrész helyzete hajlítás elıtt; B- a gép és az alkatrész helyzete hajlítás után; C- hajlított alkatrész; 1- hajlítókar, 2- hajlító sin, 3- állandó hajlító sablon, 4- rögzítı kapocs, 5- támasztó bak, 6- alkatrész, 7- acélszalag NYME FMK TGYI /18. fólia

45 A FA HAJLÍTÁSA Az alkatrészeket hajlítás után szárítani kell. A szárítás a sablonnal és acélszalaggal együtt történik. Az alkatrészeket 9 10 % nedvesség-tartalomra célszerő leszárítani. A szárítás után az alkatrészeket normál klímán (t=20 22 C; relatív páratartalom = %) pihentetni kell. NYME FMK TGYI /18. fólia

46 A FA HAJLÍTÁSA NAGYFREKVENCIÁS PRÉSBEN TÖRTÉNİ HAJLÍTÁS A prés olyan alkatrészek hajlítására alkalmas, ahol a h/r viszony alapján nincs szükség acélszalag alkalmazására. Az alkatrészeknek hajlítás elıtt W = % nedvességtartalommal és C hımérséklettel kell rendelkezni A présen állandó sablonok alkalmazhatók, melyek forgácslapból, vagy rétegelt lemezbıl alakíthatók ki az alkatrészek méreteinek préslap függvényében. alkatrész negatív sablon G pozitív sablon préslap Hajlítás nagyfrekvenciás présen G- nagyfrekvenciás generátor az elektródákkal NYME FMK TGYI /19. fólia

47 Az alumínium elektródák a sablonokra vannak rögzítve A nagyfrekvenciás prés elınye, hogy az alkatrészek hajlítás utáni szárítása is a présben történik, 40, 60, 70. perc alatt. A nagyfrekvenciás présben (35 40 mm anyagvastagság fölött) kombinált hajlítás is végrehajtható. Ez azt jelenti, hogy a hajlító gépen hajlított alkatrészeket - egynapos kamrás szárítás után - nagyfrekvenciás présbe helyezik, ahol utóhajlítják és véglegesen kiszárítják. A nagyfrekvenciás hajlítás igen nagy elınye, hogy az alkatrészek kiváló alaktartóssággal rendelkeznek. NYME FMK TGYI /20. fólia A FA HAJLÍTÁSA

48 Különleges faipari technológiák Faanyag hajlítása tömörítésselt

49 THONET TECHNOLÓGIÁVAL A FA HAJLÍTÁSA A FA TÖMÖRÍTÉSÉVEL GİZÖLVE, VAGY FİZVE FORRÓN JELENTİS VISSZARUGÓZÁS NAGY SELEJTSZÁZALÉK BONYOLULT HAJLÍTÓ ESZKÖZÖK TÉRBELI HAJLÍTÁS FOKOZOTTAN BONYOLULT VEGYSZERES KEZELÉS SEGÍTI NYME FMK TGYI /20. fólia HIDEGEN IS, IDİBELI KORLÁTOZÁS NINCS JELENTÉKTELEN VISSZARUGÓZÁS ELENYÉSZİ SELEJTSZÁZALÉK EGYSZERŐ HAJLÍTÓ ESZKÖZÖK TÉRBELI HAJLÍTÁS NEM BONYOLULTABB VEGYI ANYAGOT NEM IGÉNYEL

50 A FA TÖMÖRÍTÉSE NYME FMK TGYI /20. fólia

51 A FA TÖMÖRÍTÉSE NYME FMK TGYI /20. fólia

52 A FA TÖMÖRÍTÉSE NYME FMK TGYI /20. fólia

53 A FA TÖMÖRÍTÉSE NYME FMK TGYI /20. fólia

54 A FA TÖMÖRÍTÉSE NYME FMK TGYI /20. fólia

55 COMPWOOD DANSK TEKNOLOGISK INSTITUT 1989: A fa rostirány nyú tömörítése Nedvességtartalom > 20% (pl( gızölés s 46 h) Tömörítı forma

56 COMPWOOD SEJTFAL TÖMÖRÍTÉS ELİTT (BÜKK) SEJTFAL TÖMÖRÍTÉS UTÁN (BÜKK)

57 COMPWOOD DANSK TEKNOLOGISK INSTITUT 1989: Tömörítés s meleg (80ºC) állapotban rostirányban: eredeti hossz 75 85%-ára perc Hőtés s a tömörítıt erık k fenntartásával: teljes rövidr vidülés s maradó alakíthat tható nedvesen alakíthat tható szárítás s után n is

58 COMPWOOD DANSK TEKNOLOGISK INSTITUT 1989: Tömörítés s meleg (80ºC) állapotban rostirányban: eredeti hossz 75 85%-ára perc Hőtés s a tömörítıt erık k megszüntet ntetése után: visszaalakulás 3-5% maradó rövidülés hasíthat tható,, darabolható alakíthat tható,, míg m g nedves! rögzül l a forma, ha száraz!

59 COMPWOOD DANSK TEKNOLOGISK INSTITUT 1989: A plasztikus állapot a faanyag állapotának a változatlanságáig tart!

60 COMPWOOD

61 COMPWOOD

62

63

64

65

66

67

68

69 25. ábra. Autokláv (gızölı)

70 25/a ábra. A tömörítı berendezés

71

72

73

74

75

76 A rostirányra merıleges megmunkálásra a Rotoles-rendszer ad lehetıséget

77

78 BENDYWOOD 2003 Az 1917-ben szabadalmaztatott eredeti eljáráson alapul Keresztmetszet: cm Hossz: 280 cm-ig Hajlítási viszonyszám d r = 1 10

79 BENDYWOOD 2003 d r = 1 10

80 BENDYWOOD 2003 Fı alkalmazások: lépcsıkarfa

81 BENDYWOOD 2003 Fı alkalmazások: bútor

82 BENDYWOOD 2003 Fı alkalmazások: szegélyléc, egyéb

83 BENDYWOOD 2003 Mőszaki jellemzık Bendywood bükk Normál bükk Sőrőség (kg/m³) Tömörödés (%) 20 0 Rugalmassági modulusz (N/mm²) 12% nedvességtartalomnál Húzószilárdság ( N/mm²) Hajlítószilárdság (N/mm²) Hajlítási viszonyszám = vastagság/hajlítási sugár 1/10 1/45