Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet. Intézeti szám: 2016-GYT-68-BT. Szakdolgozat

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet Intézeti szám: 2016-GYT-68-BT Szakdolgozat Szivattyú tengely gyártástervezése Készítette: Mózsik Dávid Neptun kód: VE57HF 3630 Putnok, Pokaj utca november

2 EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott..; Neptun-kód: a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős. szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy a.. című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat/diplomaterv esetén plágiumnak számít: szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom/diplomatervem visszautasításra kerül. Miskolc,... év.. hó.. nap.. Hallgató

3 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés A Miskolci Egyetem Gyártástudományi Intézetének bemutatása A szivattyúkról általában A centrifugálszivattyú (örvényszivattyú) szerkezete, működése Az Allweiler NTT PN16 típusú centrifugál szivattyú ismertetése A technológiai folyamat ismertetése A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása A gyártás technológiai feltételeinek körvonalazása Az alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyesség vizsgálata Funkcionális elemzés Technológiai helyesség vizsgálata Az előgyártmány meghatározása Az előgyártás módjának meghatározása A gyártmány anyagának kiválasztása A műveleti ráhagyások kiszámítása A megrendelendő előgyártmány méretének meghatározása A technológiai folyamat tervezése A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása Globális műveletek képzése Globális műveletelemek meghatározása szakaszonként Globális műveletek felbontása műveletekre Ábrás műveleti sorrendterv készítése A technológiai folyamatot alkotó műveletek részletes tervezése A technológiai folyamatot alkotó első művelet (darabolás) tervezése A technológiai folyamatot alkotó második művelet tervezése (oldalazás, központfúrás)

4 5.2. A fúrási művelet tervezése A kézi menetfúrás művelettervezése A technológiai folyamatot alkotó harmadik és negyedik művelet tervezése (nagyoló esztergálás B és A oldalon) Gép és készülék választása Ráhagyásalakzatok meghatározása Szerszámválasztás Technológiai adatok meghatározása Műveleti normaidő meghatározása A technológiai folyamatot alkotó ötödik és hatodik művelet tervezése (simító esztergálás A és B oldalon) Simító esztergálás tervezése Menetesztergálás tervezése Műveleti normaidő meghatározása A technológiai folyamatot alkotó hatodik művelet tervezése (kúpfelületek esztergálása A oldalon) A technológiai folyamatot alkotó nyolcadik művelet tervezése (a tengely középső részének megmunkálása) Gép és készülék választása Szerszámválasztás A technológiai folyamatot alkotó tizedik és tizenegyedik művelet tervezése (a reteszhornyok marása A és B oldalon) Gép és készülék választása Szerszámválasztás Technológiai adatok meghatározása A technológiai folyamatot tizenharmadik művelet bemutatása: Betétedzés (Cementálás + Edzés)

5 5.10. A technológiai folyamatot alkotó tizennegyedik és tizenötödik művelet tervezése (Köszörülés A és B oldalon) Gép és befogó készülék választása Szerszám választása Fogásmélység meghatározása Gyártásközi ellenőrzés, mérés, végellenőrzés Végellenőrzés A gyártás során alkalmazott mérőeszközök specifikációja Az alkatrész megmunkálásának tervezése CAD/CAM szoftver segítségével Az alkatrész geometriai modelljének elkészítése Az egyes műveletek tervezése Szerszámok létrehozása Műveletelemek létrehozása, szimuláció Összefoglalás Summary Irodalomjegyzék Mellékletek

6 1. Bevezetés Szakdolgozatom témája a KT-OP-KF-TMR-3 rajzszámú Allweiler NTT PN16 típusú, hőközlő olajok szállítására alkalmas centrifugálszivattyú-tengely egyedi gyártásának tervezése. Szakdolgozatom elkészítésének célja: a tanulmányaim során elsajátított ismeretek alapján az alkatrész gyártási folyamatának önálló, komplex megtervezése. A műhelyben eltöltött nyári gyakorlatom során megismerkedtem az ott alkalmazott technológiákkal, gyártási folyamatokkal, szerszámgépekkel, berendezésekkel. A gyakorlatom végzése folyamán KIVA-TECH KFT-től megrendelés érkezett egy Allweiler típusú centrifugálszivattyú tengelyének legyártására. Az eredeti alkatrész elhasználódása miatt szükségessé vált annak pótlása, amelyre a Miskolci Egyetem Gyártástudományi Intézetének műhelycsarnokában kerül sor. Az alkatrészen szükségessé vált néhány apróbb módosítás kivitelezése: az A oldali homlokfelületen egy M6 20-as belső menetes furat fúrása. Mivel egyedi gyártásról van szó - az alkatrész CNC programjának megírása, próbadarab elkészítése sok időt venne igénybe - ezért a megrendelt munkadarab elkészítése hagyományos gépeken történik. A szakdolgozatom készítése közben számításokat végzek arra az esetre is, ha nagyobb tételszámú, azonos típusú tengely legyártására kerülne sor. A munkadarab gyártástechnológiájának tervezése során a technológiai tervezés többfázisú, iteratív módszerét veszem alapul. A kidolgozás menetében először néhány szóban bemutatom a Miskolci Egyetem Gyártástudományi Intézetét, majd röviden ismertetem a szivattyúkat, azok típusait, mindezen belül az Allweiler NTT PN16 típusú centrifugál szivattyút. A feladat további részében a gyártmány technológiai előtervezésével foglalkozom. Ezután kidolgozom a technológiai folyamatmenetét, elkészítem az ábrás műveleti sorrendtervet. Következőlépésként a technológiai folyamatot alkotó műveletek megtervezése következik, ahol részletesebben foglalkozom a kiválasztott esztergálási művelettel. Ezt követően ismertetem a gyártási folyamat során szükséges hőkezelési műveleteket. Végül a tengely ellenőrzésére szolgáló mérőeszközökkel, mérési módszerekkel foglalkozom. A dolgozat elkészítése során törekszem a modern tervezőrendszerek alkalmazására, mint például: AutoCAD 2012, Siemens UGS NX 5.0 4

7 2. A Gyártástudományi Intézet bemutatása A Miskolci Egyetem Gyártástudományi Intézete 1952-ben kezdte meg működését, amikor Kordoss József okleveles gépészmérnök vezetésével a megalakult a Mechanikai Technológiai Tanszék II, mely 1955-től Gépgyártástechnológiai Tanszék néven folytatta tevékenységét 2013-ig novemberétől a Gépészmérnöki és Informatikai Kar struktúrájának átalakítását követően a Gépgyártástechnológiai Tanszék mint Gyártástudományi Intézet működik tovább. Az alapítást követő évtizedben a Tanszék 1963-ra korszerű felszereléssel az akkori Egyetem legnagyobb tanszékévé nőtte ki magát, és országos elismerést vívott ki ban készült el az egyetem C/2 műhelycsarnoka, benne a Tanszék géplaboratóriuma. Mellette gyakorlóműhely, majd 1964-ben hallgatói mérőlaboratórium létesült. Az 1980-as és 90-es években új laborterületek kialakításával, modern berendezések (a SIGMA robotos esztergacella, az MKC-500 megmunkálóközpont, a DEA három-koordinátás mérőgép, a CNC ultraprecíziós eszterga) CAD-CAM laboratórium, finommechanikai, robotos szerelő, Rapid Prototyping és ZF laboratórium üzembe helyezésével folytatódtak a laborfejlesztések. Az utóbbi évtizedben kivitelezett TIOP és TÁMOP projektek lehetővé tették olyan korszerű berendezések beszerzését, mint a VSC400 keménymegmunkáló központ, AltiSurf 520 3D-s érdességmérő, Talyrond365 köralak és helyzethiba mérő, MCV-M8 CNC marógép és több CNC eszterga, NC síkköszörű beszerzését. Napjainkra az Intézet a gépgyártástechnológia, a gyártásautomatizálás és a minőségirányítás oktatásánakkutatásának elismert helyszíne. Nemzetközi szintű tudományos műhely jött létre az alábbi területeken: - Határozott és határozatlan élű szuperkemény szerszámmal végzett precíziós és ultraprecíziós forgácsoló megmunkálások. - Kinematikai felületek és megmunkáló szerszámainak előállítása, gyártórendszerben való gyártása. - Az Intézet szakmai kutatási tevékenységét szakcsoportokban végzi, melyeknek kutatási területei: Gyártórendszerek és gyártási folyamatok (Vezetője: Dr. Maros Zsolt) Gyártási folyamatok, azon belül technológiai folyamatok rendszerelméleti vizsgálata. A gyártási, illetve technológiai folyamatok tervezési módszereinek korszerűsítése. 5

8 Technológiaitervező és CNC programozó szoftverek (CAD/CAM/CAPP modulok és rendszerek) alkalmazása. Megmunkálási eljárások (Vezetője: Dr. Kundrák János) Befejező precíziós és ultraprecíziós megmunkálások. Abrazív finom-megmunkálások kutatása és a legújabb eredmények ipari bevezetése. Elektrofizikai megmunkálási eljárások kutatása. Felületminőség javító képlékeny megmunkálások. Bonyolult felületek (csiga-, fogazat-, poligonkötés stb.) megmunkálásának technológiai fejlesztése. Minimál kenéssel ill. szárazon végzett megmunkálások. Minőségirányítás (Vezetője: Dr. Varga Gyula) Megmunkált alkatrészek és szerszámok makro- és mikrogeometriai jellemzőinek, valamint szerelt szerkezeti egységek kinematikai pontosságának vizsgálata. Bonyolult geometriájú felületek mérési lehetőségeinek kutatása. Korszerű méréstechnikai eszközök telepítése, rendszerbe építése. Megmunkálási eljárások és rendszerek pontosságának elemzése. Gyártó- és ellenőrző eszközök, valamint gyártási folyamatok elvárt minőség létrehozására való alkalmasságának vizsgálata. Minőségirányítási és szabályozási módszerek kutatása, statisztikai folyamatszabályozási (SPC) rendszerek fejlesztése. ZF-Járműgyártás (Vezetője: Dr. Kundrák János) A ZF Hungaria (Eger) és az Intézet közötti együttműködés az oktatás, továbbképzés és üzemi gyakorlatok szervezése mellett K+F tevékenységre is kiterjed. Ennek területei: jármű-hajtástechnológia, a sebességváltóművek alkatrészeinek gyártása, korszerű megmunkálási eljárásainak kutatása, hajtóművek szerelése. A kutatás-fejlesztés eszközhátterét az intézeti laboratóriumok biztosítják. Géplaboratórium: 650 m2 területen, 35 db telepített szerszámgéppel [1]. 6

9 3. A szivattyúkról általában A szivattyú folyadék, illetve zagy szállítására szolgáló áramlástechnikai gép (munkagép), amelyek egy erőgép által szolgáltatott mechanikai munkát használnak fel a közeg továbbítására. 1. táblázat: Örvényszivattyúk tulajdonságai [2] Örvényszivattyúk tulajdonságai és a jellemző fordulatszám összefüggése Nq (Jellemző fordulatszám) Járókeréktípus Járókerékalak Max. szállítómagasság Max. hatásfok 7-30 Radiálszivattyú 800m (1200m-ig) 40-88% 50 Radiálszivattyú 400m 70-92% 100 Radiálszivattyú 60m 60-88% 35 Félaxiálszivattyú 100m 70-90% 160 Félaxiálszivattyú 20m 75-90% Axiálszivattyú 2-15m 70-88% 3.1 A centrifugálszivattyú (örvényszivattyú) szerkezete, működése A centrifugálszivattyú fő alkatrésze a járókerék, amelynek lapátjai a centrifugális erő felhasználásával gyorsítják a szívóoldali ágból a szivattyúházba belépő folyadékot. Az energiaközlés hatására a folyadék sebessége, ezzel együtt a mozgási energiája is megnövekszik. A megnövekedő mozgási energia a szivattyúházban nyomási energiává 7

10 alakul, biztosítva a folyadék mozgatásához szükséges energiát, majd a szállítandó közeg kinyomódik/továbbítódik a nyomóoldali ágon keresztül. A szivattyú fő szerkezeti elemei: - a járókerék, - a csigaház, - a tengely, - a tömszelence, - a szívócsonk. - a nyomócsonk 1. ábra: A centrifugálszivattyú vázlata/szerkezete [3] Az ábrán látható szivattyú egylépcsős, radiális átömlésű járókerékkel kialakított szivattyú. A radiális elnevezés azt jelenti, hogy a folyadék gyorsítása a járókerék lapátjain sugárirányú, azaz a folyadék sugárirányban mozog. A járókerék két párhuzamos tárcsa, amik között egyenlő távolságra egyenes vagy ívelt lapátok találhatók. A folyadék a szivattyú tengelyvonalában elhelyezett szívócsonkon lép be, majd a járókerék szívócsőoldali tárcsáján lévő nyíláson a lapátok közé jut. A forgó lapátsor magával ragadja a folyadékot, a részecskékre hat a centrifugális erő. A felgyorsított folyadék a lapátélről a tárcsa érintőjének irányába távozik, majd követve a szivattyúház csigavonal alakú csatornáját, a nyomócsonkon át a nyomócsonkhoz csatlakozó vezetékbe áramlik. A folyadék a járókerék lapátjai által alkotott csatornákban felgyorsul, hiszen ezáltal nő az energiája. Ha a szívó- és nyomócsonk azonos átmérőjű, akkor a beszívott és kinyomott folyadék sebessége a folytonossági törvény alapján azonos. A szivattyúház csigavonal 8

11 alakban bővülő csatornájának fontos feladata a folyadék mozgási energiájának nyomási energiává való átalakítása. Így a sebességi energia, nyomási energiává alakul. Ez az energia biztosítja a folyadék szállításához szükséges energiát. A centrifugálszivattyúban kettős energiaátalakítási folyamat megy végbe. A forgómozgás révén bevitt energia előbb sebességi, majd nyomási energiává alakul. A járókerékből kilépő folyadék helyére a szívócsövön keresztül újabb folyadék áramlik, így a folyadékszállítás folytonos. A folytonos folyadékszállítás az örvényszivattyúk egyik jelentős üzemi előnye. A járókereket tengely forgatja, amelyet a szivattyúházból tömszelencén keresztül vezetnek ki. A tengelyt egy a szivattyúval közös alapra szerelt elektromotor hajtja. A szivattyú és a motor tengelyét rugalmas tengelykapcsoló kapcsolja össze. A szivattyú indítása: centrifugálszivattyúk szemben a dugattyús szivattyúkkal nem önfelszívóak. A centrifugálszivattyúknál ezért indítás előtt a szivattyúházat fel kell tölteni folyadékkal. Kivételt képez az olyan eset, amikor a szivattyúra ráfolyik a folyadék, vagyis a szivattyú a vele azonos magasságú, vagy magasabb helyről szállítja a folyadékot. Leálláskor a folyadék a szivattyúból és a szívó csővezetékből visszaáramlik az alsó térbe. Emiatt újraindításkor a szivattyúházat és a szívó csővezetékrendszert újra fel kell tölteni folyadékkal. A szívócső végére szerelt lábszeleppel meg lehet akadályozni a folyadék visszaáramlását a szivattyú kikapcsolása után. A szivattyúkat indítás előtt fel kell tölteni folyadékkal, kivéve, ha a szivattyúra ráfolyik a folyadék. A járókereket elhagyó folyadék a szivattyúház csatornájában iránytörést szenved, ami energiaveszteséggel jár. A veszteség egy különleges alkatrész, a vezetőkerék segítségével csökkenthető. A vezetőkerék a járókerékhez hasonló szerkezetű álló tárcsa, amelynek lapátozása ellenkező irányú, mint a járókeréké. A vezetőkerék csatornái csökkentik az iránytörés szögét, és így az iránytörési veszteséget is. A készülék azonban bonyolultabbá válik, ezért csak nagy teljesítményű, illetve nagynyomású szivattyúknál alkalmazzák. [3] 3.2. Az Allweiler NTT PN16 típusú centrifugál szivattyú ismertetése: A szivattyú teljesítményadatai és tulajdonságai [4]: - Gyártó: Allweiler o VM-szám: o Kiadás: o Azonosító szám:

12 - Alkalmazási terület: hőközlő olajok szállítása 350 C-ig - Leírás: o Konstrukciós felépítés: vízszintes egy- vagy kétfokozatú, egyenáramú centrifugálszivattyú, axiális bemenettel. o Spirálház: Spirálház ráöntött talpakkal és házfedéllel, részben közbenső gyűrűkkel; kétfokozatú szivattyúk esetében fokozatházzal is. o Csonkok helyzete: Szívócsonk: Axiális Nyomócsonk: Radiális, felfelé Karimák: DIN2533 szerint o Járókerék: Zárt radiális kerék, hátlapátok nélkül. Axiális eltolódás kiegyenlítése tehermentesítő furatok segítségével. Maradék eltolódás felvétele a csapágyházban lévő golyóscsapágyak által. o Tengely: A szivattyú speciális merev tengellyel rendelkezik, amely minden terhelési fázisban zajmentes futást biztosít. A merev kivitel, valamint a csapágy és a tengelytömítés közötti kis távolság következtében a tengelytömítés szempontjából optimális feltételeket biztosító futáspontosság érhető el. o Csapágyazás és kenés: DIN625 szerinti, két darab mélyhornyú golyóscsapágy, amelyek közül a szivattyú-oldalit a szállított közeg, a meghajtás-oldalit pedig speciális zsír keni. o Tengelytömítés:Egyszeres hatású, karbantartást nem igénylő csúszógyűrűs tömítés. Nem tehermentesített kivitel, előszerelt biztonsági tömszelencével. A csúszógyűrű, és a tömszelence között fojtó szakasz található, a szállított közeg hőmérsékletének csökkentése céljából. - A szivattyú-egység felépítése: o Meghajtás: A szivattyúk villamos motorhoz vagy más meghajtó egységhez csatlakoznak. Leggyakrabban külső köpenyhűtésű, háromfázisú, rövidre zárt forgórészű motorok kerülnek alkalmazásra, IM B3 építési alakkal, IEC szabvány szerinti IP 54 védettséggel, B 10

13 szigetelési osztállyal, DIN szerinti teljesítménnyel, és csatlakozó méretekkel. o Tengelykapcsoló: DIN 740 szerinti rugalmas tengelykapcsoló távtartó gyűrű nélkül, vagy távtartó gyűrűvel. o Érintésvédelem: DIN szerinti érintésvédelem biztosított, amennyiben a szállítás a szivattyút, a tengelykapcsolót, és az alaplapot is megában foglalja o Alaplap: Öntöttvasból, vagy acélból készül. A kivitel a szivattyú nagyságától függ. 2. ábra: az Allweiler típusú centrifugálszivattyú üzemi körülmények között (Fotó: Rónaföldi Zoltán) 11

14 4. A technológiai folyamat előtervezése 4.1. A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása Mielőtt megkezdhetném a technológiai tervezést, meg kell állapítani az elkészítendő alkatrész várható termelési mennyiségét. Az tervezendő technológiai folyamat mechanikai tartalmazza megmunkálások műveleteinek becsült időigényét, és az évenként gyártandó mennyiséget. Ez alapján meg tudom állapítani a gyártási jelleget és szervezési típust is. Szükséges még a technológiai folyamat átlagos tömegszerűségi együtthatójának kiszámítása, amely jellemzi az azonos feladatok előfordulásának gyakoriságát a technológiai folyamatban. A technológiai folyamat tömegszerűségi együtthatójának definíciója: Ks = q t n = Ahol: - q: A kibocsátási ütem (óra/db) (az ütemidő még elégséges mértéke, amely mellett a kívánt termékmennyiség előállítható). - Q: Az alkatrészből egy év alatt gyártandó mennyiség (db/év). - Im: A termelő-berendezések munkarend szerinti időalapja (óra/év). - tn: A technológiai folyamat mechanikai megmunkálásokat tartalmazó műveleteinek becsült átlagos normaideje (óra) Az TMR-42-es tengelyből jelenleg 1 db készül. Elhasználódás esetén a megrendelő igényt tart további 1db tengely legyártására is. A gyártási adatok segítségével meghatározható a gyártás jellege: Adatok: - q = 920 óra/db - Q = 2 db/év (1db + 1db tartalék) - Im= 1840 óra/év - tn= 12 óra/db (a műhelyi dolgozókkal egyeztetve) 4.2. A gyártás technológiai feltételeinek körvonalazása Megmunkálógépek kiválasztása: Az alkatrész alakját és külsőtulajdonságait megvizsgálva megállapítható, hogy tengelyszerű, a munkadarab A oldali homlokfelületén egy M6 20-as menetes furat 12 I m Q t n

15 van, A és B végek csonkjainak felületein 1-1 db fészkes retesz horonnyal, továbbá az A oldalon egy B vég felé csökkenő, majd növekvő kúpfelület 21 -os kúpszöggel, valamint egy M20-as menetes csonk a tengely B végén. A reteszhornyok kivételével az elébb felsorolt felületek megmunkálása egyetemes csúcsesztergán megvalósítható, a reteszhornyok kialakításához pedig vertikális (függőleges) marógép szükséges. Fűrészgép: KF-250 Hidraulikus keretes fűrészgép Műszaki adatok [6]: - Vágható anyag átmérője derékszögű vágásnál: 250mm - Fűrészlap hossza: 500mm - Lökethossz: 170mm - Löketszám I. sebességnél percenként: 68 - Löketszám II. sebességnél percenként: Villanymotor legnagyobb teljesítménye: 2,2 kw - Villanymotor fordulatszáma percenként: /min - Lendkerék fordulatszáma percenként: A gép súlya tartozékokkal: 850 kg - A gép teljes magassága: 1020mm - A gép szélessége: 1025mm - A gép hossza: 1740mm 3. ábra: KF-250 típusú hidraulikus fűrészgép fűrészelés közben (saját fénykép) 13

16 Esztergagép: E egyetemes esztergagép /MSZ-5022/ 4. ábra Az E típusú esztergagép a Tanszéki műhelyben.(saját fénykép) Műszaki adatok [7]: - Hajtómotor teljesítménye: 5,5 kw - Megengedett max. fordulatszám: /min - Fordulatszám határok: 33, /min - Főorsó furata: 40 mm - Főorsó kúp Morse 5 - Csúcstávolságok: 1000mm, 1500mm - Csúcsok kúpja Morse 4 - Előtolások száma 81 db - Vezérorsó menetemelkedés: 4 menet/1 - Nettó tömeg (1500mm-es csúcstávnál): 1550 kg Függőleges marógép: VF221 Műszaki adatok: - osztókészülék + csúcs - befogó készülék: Ø20mm (Morse kúp) - A hagyományos marógépeken nem csak sík, hanem alakos felületek is készíthetők akár palást akár homlokmarásról van szó. 14

17 - Nagyolásra, simításra is alkalmas. - Megmunkálható méretek: X = 1200 mm; Y = 280 mm; Z = 400 mm 5. ábra: a VF-250 típusú függőleges marógép a tanszéki műhelyben (saját fénykép) Köszörűgép: KE csúcsköszörűgép - Műszaki adatok: - Katalógusszám: A gép típusa: KU Gyártó: SZIM Székesfehérvár - Gyártási év: Köszörülés max. átmérője : 250 mm - A köszörülés max. hosszúsága : 750 mm - Ágy fölötti elforgás : 250 mm - Csúcstávolság : 750 mm - A munkadarab max. súlya : - kg - A főmotor teljesítménye : 10.5 kw - Méretek hossz. szél. mag. : 1670x3600 mm - A gép súlya : 2540 kg 15

18 6. ábra: KE típusú palástköszörűgép (saját fénykép) 4.3. Az alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyesség vizsgálata A technológiai tervezésnek ez az előkészítési tevékenysége azt a célt szolgálja, hogy a technológus, a célszerűgyártás követelményéből és a nehezen megváltoztatható gyártási feltételekből kiindulva, szükség esetén javaslatokat tehessen olyan konstrukciós módosításokra, amelyek nem rontják (esetleg javítják is) az alkatrész rendeltetésének való megfelelését, de könnyebbé, vagy olcsóbbá teszik a gyártást. A technológiai helyességelemzése elválaszthatatlan a funkcionális elemzéstől, hiszen az alkatrész minősége vagy annak megváltozása csak a gyártmányban, fődarab csoportban vagy alkatrészcsoportban betöltött funkciója (rendeltetése) ismeretében ítélhető meg. Másrészről az alkatrész funkcionális elemzése ad módot arra, hogy az alkatrész rajzán megadott minőségjellemzők, a gyártás során a lehetséges megmunkálási eljárások közül a legkedvezőbb változatot választhassa ki a technológus [8]. Gépalkatrészek szerkesztésekor a konstrukció technológiai helyességének vizsgálatát ki kell terjeszteni: a geometriai alakra, a bázisokra, a méretmegadásra és tűrésekre, a megmunkálhatóságra, a megmunkáláshoz használt gépekre és berendezésekre és a megkívánt szaktudásra stb. [9]. A funkcionális- és technológiahelyességi elemzés során több szempontból történik az alkatrész vizsgálata. Először az alkatrész egyes elmeinek szerepét, illetve működés közben betöltendő funkcióját vizsgáljuk meg. Ezután az alkatrészrajzot és annak helyességének vizsgálata történik abból a szempontból, hogy a rajzon szereplő különböző tűrések (alak-, méret-, helyzettűrések, érdességi jellemzők), méretek, bázisok és egyéb jelölések helyesen lettek-e megválasztva, a megadott jellemzőkkel a gyártmány legyártható-e, illetve legyártható-e gazdaságosan. 16

19 Funkcionális elemzés 7. ábra: Az NTT PN 16 típusú szivattyú metszeti képe [10] Ebben a részben megvizsgálom a tengely egyes elemeit a betöltött funkciójuk szempontjából. A szivattyú felépítését, és a tengely elhelyezkedésének 3D-s rajzát a 7. ábra szemlélteti, a tengely műhelyrajzát pedig az 1. számú mellékletben csatolom. A tengely bemutatása: Az alkatrészen előforduló felületi elemek funkció szempontjából való vizsgálatát tengely A végén található aggyal, és az azon található felületi elemekkel kezdem. Az alkatrész ezen végénél csatlakozik a tengelykapcsolóhoz, amely az elektromos motor és a szivattyú közötti kinetikai kapcsolatot teremti meg. A könnyű szerelhetőség miatt felület köszörült (h7-es illesztés), a homlokfelületen os letörés található. A megfelelő kapcsolódás és nyomatékátvitel miatt szilárd illesztésű (P9) mm-es méretű fészkes retesz számára fészkes reteszhorony került kialakításra. A tengelykapcsoló egy 40mm hosszú, és Ø30mm átmérőjű peremnek ütődve éri el a végleges helyzetét. Ezen a peremen kap helyet az egyik DIN625 szerinti szabványnak megfelelő mélyhornyú golyóscsapágy, amelynek kenését speciális zsír biztosítja. A csapágy megfelelő illesztésének okán egy 1,7mm széles, 0,7mm mélységű beszúrás kerül esztergálásra. Ebbe a horonyba kerül illesztésre a DIN 471-es szabványnak megfelelő Seeger-gyűrű, amely a csapágy belső gyűrűjének rögzítését hivatott biztosítani. A tengely ez a része a csapágyazás miatt köszörült, tűrése: k6. A szerelési folyamatokat megkönnyítendő, a Ø30mm átmérőjű 17

20 perem homlokfalára os élletörés van esztergálva. A csapágy másik oldalát egy 8mm hosszú és Ø32mm peremes rész fogja meg. Erre a részre kerül egy zárógyűrű, amelyet a csapágy külső gyűrűjével együtt a szivattyúház rögzíti az elmozdulás ellen. Az ezt követő felületen egy csökkenő, majd egy növekvő átmérőjű, 21 -os kúpszögű kúpfelület található. A növekvő átmérőjű kúpfelületen kap helyet a csúszógyűrűs tömítés, amely biztonsági rugóval van a tengely Ø37mm átmérőjű peremének támasztva. A perem utáni 50mm hosszúságú csupaszított résznek semmilyen funkcionális szerepe nincs. Az átmérője - a megfelelő szilárdságot figyelembe véve - az alkatrész súlyának csökkentése miatt Ø25mm-es átmérőre van kiesztergálva. A középső rész felületén a megmunkálási idő csökkentése, és költséghatékonysági okokból nem alkalmazunk köszörülést. A középső rész egy 3mm széles Ø37mm átmérőjű peremmel végződik. Ennek a peremnek a célja: a második DIN625 szerinti szabványnak megfelelő mélyhornyú golyóscsapágybelső gyűrűjének megtámasztása. Ahogy az A oldalon, a csapágy másik oldalán a belső gyűrű megtámasztását DIN 471-es szabványnak megfelelő Seeger-gyűrű biztosítja, így itt is megmunkálásra került egy 1,7mm-es szélességű, és 0,7mm mélységű beszúrás. Az a felület, ahova a csapágy felfekszik, köszörült, k6-os tűrésű, érdessége Ra 0,8. A szivattyúház kialakítása miatt egy hosszabb, 40mm hosszúságú, funkció nélküli rész következik, ahol - ismét a megfelelő szilárdság figyelembe vételével - a tengely tömegének csökkentése indokolt. Ezt eredeti Ø30mm átmérőjű tengelyrész Ø29mm-re való leesztergálásával valósítjuk meg. Az esetleges fellépő feszültségeket itt is figyelembe kell venni, így két átmérő közötti átmenetet 0,5 45 -os letörésekkel készítjük. Ez a felület nem igényel speciális megmunkálást, illetve köszörülést. A következő felületen visszatérünk a Ø30mm átmérőhöz. Ez a rész köszörült, érdessége Ra 0,8, tűrése k6. Ide kerül a tömszelence-pakolás, amelynek célja: megelőzni a szállított közeg bejutását a szivattyúház hátsó részébe. A tömszelencét a szivattyúház megfelelően kialakított részénél fogva tartja a megfelelő pozícióját. A tömszelence elé kerül a szivattyúház és a szivattyúkerék (impeller) közötti megfelelő távolságot megtartó távtartó tárcsa. Szerelési szempontból itt is fontos, hogy az alkatrészek könnyen felhelyezhetőek legyenek a tengelyre. Ezért a Ø30mm-es rész homlokfalán os élletörés van kialakítva. A szivattyúkerék egy 30mm hosszúságú, Ø24mmátmérőjű tengelyrészre kerül felhelyezésre. A tengelyrész érdessége: Ra 0,8, tűrése h7. Az impeller tengelyen való rögzítését elforgás ellen fészkes retesszel biztosítjuk. Ezért a tengelyrészen - akárcsak a szivattyútengely A végén - fészkes reteszhorony került kialakításra szilárd illesztésű (P9) mm-es méretű fészkes retesz számára. A tengely B oldalának végén 18

21 1 45 -os élletörésű, 18mm hosszúságú M20-as menetes csap található, melynek funkciója: a szivattyúkerék axiális irányú rögzítéséhez szükséges rugós alátét kerül felszerelésre, amely hatlapú anyával rögzített Technológiai helyesség vizsgálata Tűrések, illesztések vizsgálata: Az alkatrészgyártás és a legyártott alkatrészek összeszerelése az a két nagy terület, amelyekre a korszerű gépgyártás folyamata felbontható. A rajzon előírt és a legyártott alkatrészen mért geometriai jellemzők akkor mondhatók egyezőnek, ha az ellenőrzés megállapítja, hogy a munkadarab méretei, a kialakított felületek geometriai alakja, minősége, és kölcsönös elhelyezkedése a megengedett méreteknél nagyobb mértékben nem tér el. A geometriai jellemzők eltérése, megengedett mértékének előírása, a tűrés megadása a tűrésezés. A közös alapméretű és csatlakozó alkatrészek (melyeknek a kész gépben meghatározott feladatuk van), funkciójuknak megfelelően egymáshoz viszonyítva illeszkednek [11]. Az alkatrészrajzon előírt tűrések akkor nyernek tehát igazán értelmet a helyesség vizsgálatának szempontjából, ha egy összeszerelési rajzon a kapcsolódó alkatrészek felületeinek tűréseivel vetjük össze az alkatrészrajzon megadott tűrés értékeket. A rajzon megadott k6, h9, vagy h7 csaptűrés esetében az illesztés tulajdonságait leginkább az fogja meghatározni, hogy a hozzájuk csatlakozó csapot milyentűréssel látjuk el. Ehhez szakirodalmakban megtalálható ún. illesztési választék áll a konstruktőr, illetve a technológus rendelkezésére. A rajzon megadott további tűrésértékek az alaktűrésekre vonatkozó tűrésezett jellemzők. Ezek egytengelyűségre, ütésre, illetve merőlegességre vonatkoznak. Az alkatrészen találhatók továbbá még letörések, lekerekítések. Ezeket többnyire az éles, sarkos felületek elkerülése végett szokás alkalmazni a szerelést megkönnyítendő, illetve a sérüléseket elkerülendő. A felületi érdességek megadott értékeinek vizsgálata: Megmunkáláskor a szerszám felületen mikro egyenlőtlenségek keletkeznek. Ezek nagysága, iránya, alakja függ a megmunkálási eljárástól, a technológiai jellemzőktől, a szerszám kialakításától, a hűtő- és kenőfolyadéktól, a megmunkált anyag tulajdonságaitól, a gép-szerszám-munkadarab alkotta rugalmas rendszer rezgéseitől [12]. Az érdesség és a munkadarab tűrése között is van összefüggés. Minél szűkebb valamely méret tűrése, annál kisebb érdességet szabad megengedni [12]. A felületi érdességek 19

22 vizsgálatakor figyelembe veszem, hogy a megadott érdesség értéke összhangban van-e a felületen alkalmazandó gyártási eljárással Az előgyártmány meghatározása Az előgyártmány megválasztása az alábbi szempontok alapján történik: 1. Gyártási mód meghatározása. 2. Az alapanyag meghatározása. 3. Ráhagyások kiszámolása 4. A megrendelendő előgyártmány méretének meghatározása Az előgyártás módjának meghatározása Olyan esetben, amikor a technológiai folyamatnak az előgyártási szakasza elkülönül, (más vállalatnál készül az előgyártmány) a technológiai tervezés előkészítőrészében kell dönteni arról, hogy öntött, hengerelt, kovácsolt, sajtolt, hegesztett, vagy porkohászati úton előállított termékből kiindulva készüljön-e az alkatrész. A döntés általában már az alkatrész tervezésekor megtörténik, hiszen az alkatrész alakja, az igénybevételi viszonyok alapján választott anyagminőség, esetleg külön előírások (pl.: hengerelve, húzva stb.) egyértelművé teszik az előgyártmány fajtáját. Ilyenkor a technológus legfeljebb azt vizsgálja, hogy gazdasági, pontossági, stb. szempontokból az adott fajtájú előgyártmányt milyen előgyártási eljárással célszerű készíteni [8]. A nyersdarabok általában forgács nélküli megmunkálással készülnek. A további felhasználás fontos szempontja, hogy az előgyártmány jól, vagy csak durván közelíti meg a készgyártmány alakját [9] A gyártmány anyagának kiválasztása A gyártmány anyagának kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy az alkatrész milyen igénybevételeknek lesz kitéve mind a későbbi felhasználás, mind a szükséges megmunkáló műveletek (forgácsolás, hőkezelés, stb.) során. A centrifugál szivattyúba beépülő alkatrész funkciójára és a működés közben fellépő terhekre, terhelésekre tekintettel fontos hogy olyan alapanyagot válasszunk ki, amely megfelelő szilárdságú és szívósságú. Az alkatrészre erők, nyomatékok (hajlító-, csavaró nyomaték) hatnak, 20

23 valamint a csapágyazásoknál a folyamatos üzem során kopásnak lesz kitéve, ezért szükséges, hogy a gyártmány a betétben edzhető acélok közül legyen kiválasztva. A megrendelő választása a 18CrNiMo7-es anyagminőségű acélra esett, amelynek főbb mechanikai tulajdonságait és vegyi összetételét az 2., a 3. és 4. táblázat tartalmazza. Az KT-OP-KF-TMR-3 rajzszámú centrifugál szivattyú tengely anyagminősége: 18CrNiMo7. Szabványszám: EN10084:2008 Jelölés: Kémiai összetétel: C% 0,15-0,21 Si% (max) 0,40 2. táblázat: 18CrNiMo7 acél tulajdonságai szobahőmérsékleten [13] P% S% Mn% Cr% Mo% Ni% (max) (max) 0,50-0,90 0,025 0,035 1,50-1,80 0,25-0,35 1,40-1,70 ±0,02 +0,03 ±0,04 +0,005 +0,005 ±0,05 ±0,03 ±0,05 A gyártmányon belül több féle anyagvastagság van jelen, ezért fontos, hogy az anyag legfontosabb tulajdonságait méretek szerint csoportosítsuk (13. táblázat). 3. táblázat: 18CrNiMo7 acél tulajdonságai edzés és feszültségmentesítés után [13] méret [mm] Rmin Rp 0,2 A% Kcu HB -tól -ig N/mm2 N/mm 2 min min J min min táblázat: 18CrNiMo7 acél tulajdonságai betétedzés, hűtés és temperálás után [13] méret [mm] Rmin Rp 0,2 A% C% Kv HB -tól -ig N/mm2 N/mm 2 min min min J min Az anyagminőségről információk kigyűjtéséhez a GruppoLucefin [13] katalógusát használtam. 21

24 Az acéltípus felhasználási területe: - nagy terhelésnek kitett orsók/főtengelyek - csapágyperselyek - láncok - csapágyak - lánckerekek - fogaskerekek - tengelyek Műveleti ráhagyások számítása Az előgyártmány méreteinek meghatározásakor szükséges figyelembe vennünk a legyártandó munkadarab alkatrészrajzán szereplő készméreteken túl a darab kész állapotát megelőző megmunkálásokból adódó műveleti ráhagyások értékét is. A ráhagyások megállapításakor meg kell találni azt az optimumot, amely a minőségi és gazdaságossági feltételeket is kielégíti. Minthogy a ráhagyások az előző megmunkálás során keletkezett hibákat eltüntető, a soron következő forgácsolásokhoz szükségesek, méretüket a számba veendő hibák határozzák meg. Következésképpen a ráhagyások helyes (és egyben optimális) értéke e hibák alapján kiszámítható [12]. Az alkatrész megmunkálásakor a négyféle mértani jellemzőnek megfelelően négyféle hiba adódhat [14]: - Méret hiba a munkadarabon megvalósított méret hibája. Ezen belül van a mérettűrési hiba és a megmunkálás pontosságának hibája. - Alak hiba a munkadarabon megvalósított alak hibája. Például, ovalitás, szögletesség, bütykösség. - - Helyzet hiba a munkadarab egyes elemeinek kölcsönös elhelyezkedésének valóságos hibája, a helyzettűrés az elemek kölcsönös elhelyezkedésében megengedett legnagyobb eltérés. A helyzetpontosságot a helyzethiba határozza meg, a megmunkálás pontosságát pedig az, hogy milyen mértékben közelítettük meg az előírt tűrést. - Mikrogeometria hiba a felületi érdesség, amely a munkadarabon megvalósított felület mikrogeometriai egyenetlenségeinek mértéke. A teljes és a műveleti ráhagyások helyes megállapítása nagymértékben gazdaságossági kérdés. 22

25 A helytelen ráhagyás, hatással van [12]: - anyaggazdálkodásra - termelékenységre - szerszámgazdálkodásra. Egy műveleti ráhagyás az az anyagréteg vastagság, amelyet a művelet alkalmával a munkadarabról eltávolítunk. A műveleti ráhagyás tehát nem foglalja magában a még következő összes megmunkálásokhoz szükséges ráhagyásokat, hanem csak az éppen soron levő műveletét. A fokozatos pontosítás elve kimondja, hogy a kívánt pontosságot csak fokozatosan, több műveletben tudjuk elérni. Ezért a megmunkálást több lépésben (műveletben) végezzük, egyre kisebb és kisebb anyagrétegek leválasztásával, egyre pontosabb munkadarab előállításával, amíg csak el nem érjük az előírt pontosságot. [15] Egy művelet szükséges ráhagyása (z) képlete [15]: 2 Z n = ϑ hny + k ϑ any 2 + ϑ mny + δ 2 2 bn + δ fn - ϑhny: A hibás felületi réteg vastagsága - ϑany: Előző műveletben (nyersdarab) keletkezett hiba - ϑmny: Az előzőművelet mérethibái forgácsoló megmunkálásnál - δbn: A bázisválasztási hiba - δfn: Felfogási hiba - k: A haranggörbe eloszlási görbéje Ezen képlet alapján kiszámítom az egyes műveletek minimális szükséges ráhagyását, majd ez alapján megválasztom az előgyártmány méreteit. Nagyolási ráhagyás: z = 0, ,2 (2 0,4) 2 + 0, (1 2) 2 = 2,602 mm Ahol: - ϑhny: A hibás felületi réteg vastagsága húzott előgyártmány esetén 0,008mm. Mivel átmérőre számítunk, ezért a kétszeresét veszem. - ϑany: Alak darab hiba. Hidegen húzott előgyártmány esetén 0,4mm. Átmérőre való számítás miatt a dupláját veszem. - ϑmny: Az előző művelet mérethibái forgácsoló megmunkálásnál. Hidegen húzott előgyártmány esetén +0 (- 0,062). Ezek közül az anyagba irányuló mérethibát szükséges figyelembe venni. 23

26 - δbn: A bázisválasztási hiba. Esztergálás során a szerkesztési és technológiai bázis megegyezik a tengely középvonalával. Ezért ennek értéke 0. - δfn: Felfogási hiba. Nyers darabon az értéke 1. Mivel átmérőre számolunk, ezért ennek a dupláját veszem. - k: A haranggörbe eloszlási görbéje, esztegálásnál 1,2 az értéke. Félsimítási ráhagyás: A nagyolt felület Ra = 3,2 μm érdességű: Rmax 4,75*Ra (4,75 * Ra 15,2 Rmax) Az előzőművelet hibái (a munkadarab előzőműveletből örökölt hibái): - ϑh A hibás felületi réteg vastagsága (érdesség): 2* Rmax = 2*15,2 = 30,4μm = 0,0304mm. Mivel átmérőre számolunk, ezért: 2*0,0304mm = 0,0908mm - ϑa Az előzőművelet alakhibái: Mivel alapanyagunk már előnemesített, és a hőkezelés csak a nagyoló és félsimító megmunkálások után történik, ezért nem számolok a hőkezelés során létrejövő alakhibával. - ϑm Az előző művelet mérethibái, forgácsoló megmunkálásnál: 0,3mm Az aktuális művelet hibái, amelyeket a ráhagyás megállapításakor figyelembe kell venni, ezek: - δb Az aktuális művelet bázisválasztási hibája: 0 -δf Az aktuális művelet felfogási hibája: a tokmány ütését figyelembe kell venni (2e = 0,06 0,15). Az általam választott érték: 0,06 mm - k a hibák eloszlási görbéjének alaki tényezője, forgácsolás esetén: 1,2. A félsimítási művelet ráhagyása így: Z s = 0, , , ,06 2 = 0,458mm n z t = z i i=0 z t = z n + z s = 2, ,458 = 3,06mm Oldalazási ráhagyás számítása egy oldalra: - ϑh A hibás felületi réteg vastagsága (érdesség): fűrészelés után a munkadarab érdessége Ra = 55μm, akkor Rmax 262μm lesz. Így a nyersdarab hiba értéke = 0,262mm - ϑa Az előzőművelet alakhibái = 2mm, ami a fűrészelési ferdeség. 24

27 - ϑm Az előző művelet mérethibái = 1mm, ami a fűrészelés és a gazdaságos megmunkálási pontosság becsült értéke. Az aktuális művelet hibái, amelyeket a ráhagyás megállapításakor figyelembe kell venni, ezek: - δb Az aktuális művelet bázisválasztási hibája: 0 - δf Az aktuális művelet felfogási hibája: 0 - k a hibák eloszlási görbéjének alaki tényezője, forgácsolás esetén: 1,2. Z k = 0, , = 2,945 mm 3mm A megrendelendő előgyártmány méretének meghatározása: A megrendelendő előgyártmány átmérőjét megkapjuk, ha a legnagyobb átmérő készméretéhez (ami Ø37 mm) hozzáadjuk a kiszámolt ráhagyás értékét. A hengerelt köracél átmérője így: Ø37+3 = 40 mm. A kereskedelemben kapható melegen hengerelt köracélok széles választékban, akár 10 mm-től 40 mm átmérőig, illetve 30mm 600mm hosszúságig kaphatók. Egyes darabokat kérésre elő is nagyolnak, amire jelen esetben nincs szükség. Kereskedelemben Ø40 mm előgyártmány kapható, ezért a hengerelt köracélt ebben a méretben szükséges megrendelni [29]. 4.5 A technológiai folyamat tervezése A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása során megoldandó tervezési feladat, hogy az alkatrész gyártásának technológiai folyamatára kidolgozzunk egy, vagy több célszerűnek látszó változatot, amely lehetővé teszi az alkatrész műhelyrajzán megadott minőségi előírások maradéktalan teljesítését és egyidejűleg figyelembe veszik agyártásra vonatkozó technikai és gazdasági feltételeket, korlátokat. A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása azt jelenti, hogy meghatározzuk: az alkatrész előállítása során mely technológiai folyamatszakaszokban kell megmunkálásokat végezni, milyen megmunkálási eljárások (pl. esztergálás, marás) legyenek ezek és a munkadarab mely felületeire terjedjenek ki [8]. Felületek kijelölése: 25

28 A kijelölés vázlatát az 1. számú melléklet tartalmazza, amelyben a számozások jelentése a következő: ig jelöltem a külső esztergált felületeket, - 35-tel és 40-nel a menetes felületeket, - 2, 4, 9, 23, 25, 27, 29, 31-es számokkal a lekerekítéseket, letöréseket jelöltem. - 7, 17, 21, 33-as számokkal a beszúrásokat, es számmal pedig a reteszhornyokat, - 34-gyel és 38-cal a központfuratokat, -39-cel pedig a fúrást jelöltem. Technológiai folyamatszakaszok kijelölése: A 5. táblázat egy-egy sora az adott technológiai folyamatszakaszban megmunkálandó felületekhez rendelt megmunkálási eljárások összességét tartalmazza. 5. táblázat: a technológiai folyamatszakaszok jelölése TFSZ Felületek TFSZ1 a TFSZ2 a1 - a1 a1 - a1 - a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 TFSZ3 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a a1 a1 TFSZ4 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 TFSZ5 - - a a TFSZ Felületek TFSZ TFSZ2 a1 a1 a1 a1 a a1 - a1 - a1 TFSZ3 a1 - a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a7 TFSZ4 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 a6 - TFSZ a5 - a a5 - a5 - - TFSZ Felületek TFSZ1 - a0 - a2 - - a2 TFSZ2 - a1 a1 - a4 a4 a3 TFSZ3 a1 a1 a a7 TFSZ4 a6 a6 a6 a6 a6 a6 - TFSZ

29 A táblázatokban alkalmazott jelölések: a0 Fűrészelés a1 Esztergálás a2 Központfúrás a3 Fúrás a4 Horonymarás a5 Köszörülés a6 Betétedzés a7 Menetvágás TFSZ 1 - Előgyártás TFSZ 2 Nagyoló megmunkálás TFSZ 3 Félsimító megmunkálás TFSZ 4 Hőkezelés (betétedzés) TFSZ 5 Simító megmunkálás (Köszörülés) Globális műveletek képzése A tervezési lépéseket a 4. táblázatban foglaltam össze a könnyebb áttekinthetőség miatt. Az egyes technológiai folyamatszakaszokban esedékes megmunkálásokat kell rendezni globális műveletekké. Ezek minden esetben egy adott TFSZ részhalmazai úgy elkülönítve, hogy egy csoportba kerüljenek az egy gépen elvégezhető megmunkálások. Egy technológiai folyamatszakasz egy, vagy több globális műveletre bontható. Egy-egy globális művelet egy vagy több elemi felület megmunkálását foglalhatja magában. [8] A globális művelet jelének felépítése: 8. ábra: a globális műveletek felépítése A globális műveletek képzését a 6. táblázatban mutatom be. 27

30 TFSZ száma Megmunkálás TFSZ1 Darabolás A 1 1 a0,1; a0,32; 6. táblázat: a globális műveletek kialakítása Globális Globális műveletbe tartozó felületek műveletek jele TFSZ2 TFSZ3 Központfúrás A 2 1 a2,34; a2,37 Nagyolás A 2 2 Simítás A 3 1 Menetvágás A 3 2 a7,30; a7,39 a1,1; a1,3; a1,4; a1,6; a1,8; a1,9; a1,10; a1,11; a1,12; a1,13; a1,14; a1,15; a1,16; a1,18; a1,19; a1,22; a1,26; a1,28; a1,30; a1,32 a1,1; a1,2; a1,3; a1,4; a1,5; a1,6; a1,7; a1,8; a1,9; a1,10; a1,11; a1,12; a1,13; a1,14; a1,15; a1,16; a1,17; a1,18; a1,19; a1,20; a1,21; a1,22; a1,23; a1,24; a1,25; a1,26; a1,27; a1,28; a1,29; a1,31; a1,32; a1,33 Marás A 3 3 a4,35; a4,36 Fúrás A 2 3 a3,38 TFSZ4 Betétedzés A 4 1 a6,1; a6,2; a6,3; a6,4; a6,5; a6,6; a6,7; a6,8; a6,9; a6,10; a6,11; a6,12; a6,13; a6,14; a6,15; a6,16; a6,17; a6,18; a6,19; a6,20; a6,21; a6,22; a6,23; a6,24, a6,25; a6,26; a6,27; a6,28; a6,29; a6,31; a6,32; a6,33; a6,34; a6,35; a6,36 TFSZ5 Köszörülés A 5 1 a5,3; a5,8; a5,20; a5,22; a5,26; a5, Globális műveletelemek meghatározása folyamatszakaszonként A globális műveletek meghatározását követően, a tervezés kialakítom a műveletek sorrendjének tervezésével folytatom. Ilyenkor figyelemmel kell lenni a méretláncokra, a tűrésekre, a gépek egymáshoz viszonyított helyzetére és a felületek rangjaira. Ezt az 2. mellékletben lévő ábra alatt jelöltem. 1. globális művelet: Előkészítés (darabolás) A megrendelt rúdanyagot az előgyártmány által megkívánt méretűre kell levágni. Mivel a ráhagyásszámítás után a kapott külső átmérőt olyan értékre kerekítettem, hogy az kereskedelmi forgalomban kapható legyen, így csak a hossz méretét kell a megfelelő méretűre alakítani. A 1 1 a0,1; a0,32; 28

31 2. globális művelet: Nagyolás (Központfúrás, nagyoló esztergálás) Ebben a műveletben a külső hengeres felületek nagyoló megmunkálást végezzük, beleértve az A oldal homlokfelületének kifúrását is. Ilyenkor tudjuk biztosítani a nagyobb fogásmélységet, ebből következően a nagy anyagleválasztási sebességet is. Központfúrás A 2 1 a2,34; a2,37 Nagyolás A 2 2 a1,1; a1,3; a1,4; a1,6; a1,8; a1,9; a1,10; a1,11; a1,12; a1,13; a1,14; a1,15; a1,16; a1,17; a1,18; a1,19; a1,22; a1,26; a1,28; a1,30; a1,32 3. globális művelet (Simító megmunkálás) Elvégzem a külső hengeres felületek simító megmunkálását, ügyelve arra, hogy ez a művelet már egyes felületek végleges méretét adja. E műveletek közé tartozik: a simító esztergálás, keskeny beszúrások esztergálása, külső reteszhorony marása, menetvágás/menetfúrás. Simítás Menetvágás A 3 1 A 3 2 a1,1; a1,2; a1,3; a1,4; a1,5; a1,6; a1,7; a1,8; a1,9; a1,10; a1,14; a1,15; a1,16; a1,18; a1,19; a1,20; a1,21; a1,22; a1,23; a1,24; a1,25; a1,26; a1,27; a1,28; a1,29; a a7,30; ; a ; a a7,37 Marás A 3 3 a4,35; a4,36 Fúrás A 2 3 a3,37 4. Globális művelet: Betétedzés (Cementálás + Edzés + Megeresztés) A köszörülés előtti utolsó, a gyártási folyamat során egyetlen hőkezelési művelet a betétedzés. Ezt a műveletet mindenképpen a munkadarab elkészülte (esztergálás, fúrás, marás, menetvágás) után kell beiktatni, mivel a betétedzés során - cél szerint - szívós mag, és kemény, kopásálló réteg fog létrejönni. Betétedzés A 4 1 a6,1; a6,2; a6,3; a6,4; a6,5; a6,6; a6,7; a6,8; a6,9; a6,10; a6,11; a6,12; a6,13; a6,14; a6,15; a6,16; a6,17; a6,18; a6,19; a6,20; a6,21; a6,22; a6,23; a6,24, a6,25; a6,26; a6,27; a6,28; a6,29; a6,31; a6,32; a6,33; a6,34; a ; a 5. Globális művelet (köszörülés) A köszörülési műveletek - jelen esetben az A és B oldali csapágyak, illetve tömszelencék illesztései miatt fontosak. A köszörülés, valamint az alkatrész egészére 29

32 kiterjedő ellenőrzés (végellenőrzés) után amennyiben az megfelelt az előírásoknak - az alkatrész elkészültnek nyilvánítható. Köszörülés A 5 1 a5,3; a5,8; a5,20; a5,22; a5,26; a5, Globális műveletek felbontása műveletekre Az eddig létrehozott globális műveleteket tovább kell bontani műveletekre. Ez plusz technológiai információk ismeretét igényli. A műveletek tervezése során a legrövidebb gyártási időre kell törekedni. Ezt egy fogásban történő, több művelet összevonásával érhető el. 1. Globális művelet: Előgyártási folyamat A megrendelt rúd előgyártmányt a KF-250 típusú fűrészgépen megfelelő hosszúságúra kell darabolni. 1. Művelet: Darabolás a0,1; a0,32; 2. Globális művelet: Nagyoló műveletek A darabolás elkészültével kialakul a két homlokfelület, amelyeket a fűrészelési pontatlanság (egyirányú sávozást mutató felület, ferdén vághat a fűrészgép) miatt oldalazó esztergálással kell egyenletesre megmunkálni. Ez azért fontos, mert ferde felületen nem lehet pontosan meghatározni a homlokfelület középpontját, így pontatlanul lehetne elkészíteni a központfuratot. Ezt követően esztergagépen forgácsolással leválasztom az előírt anyagmennyiséget, így kialakítva az alkatrésznek azt az alakját, ami már részben hasonlít a megkívánt végtermékhez. 1. Művelet: Oldalazás A oldalról, központfúrás a1,1 a2,34 2. Művelet: Oldalazás B oldalról, központfúrás a1,32 a2,37 30

33 3. Művelet: Nagyoló esztergálás B oldalról a1,16; a1,17; a1,18; a1,19; a1,22; a1,26; a1,28; a1,30; a1,32 4. Művelet: Nagyoló esztergálás A oldalról a1,1; a1,3; a1,4; a1,6; a1,8; a1,9; a1,10; a1,11; a1,12; a1,13; a1,14; a1,15; 3. Globális művelet: Simító megmunkálás. A simító megmunkálás során oldalazó-, szög- és hosszesztergálással elérjük a munkadarab végleges alakját. Igaz, a fúrást a nagyoló eljárások közé soroljuk. Mivel a legrövidebb gyártási időre törekszünk, illetve az egyetemes esztergagép több szerszám egyidejű befogására is alkalmas - kihasználható, hogy az adott oldalon a munkadarab kiilletve befogása nélkül végezzünk el több műveletet. Jelen esetben menetes furat létrehozása a cél, amelynél a menetet kézi menetfúróval alakítjuk ki. 5. Művelet: Simító esztergálás A oldalon a1,1; a1,2; a1,3; a1,4; a1,5; a1,6; a1,7; a1,8; a1,9; a1,10; a1,14; a1,15; a1,16 6. Művelet: Kúpos felület esztergálása A és B oldal felé a1,11; a1,12; a1,13; 7. Művelet: Simító esztergálás B oldalon a1,19; a1,20; a1,21; a1,22; a1,23; a1,24; a1,25; a1,26; a1,27; a1,28; a1,29; a1,31; a1,32; a1,33 8. Művelet: Középső rész beszúró esztergálás a1,17 9. Művelet: Menetvágás B oldalon a7,30; 10. Művelet: B oldal horonymarás 31

34 a4, Művelet: A oldal horonymarás a4, Művelet: Fúrás/kézi menetfúrás A oldalon a3,37; a7,37 4. Globális művelet: Hőkezelés (Betétedzés) A munkadarab egészére hőkezelést elvégezzük (a menetes felületeket letakarjuk, mivel a hőkezelés hatására elvetemedhetnek). 13. művelet: Betétedzés a6,1; a6,2; a6,3; a6,4; a6,5; a6,6; a6,7; a6,8; a6,9; a6,10; a6,11; a6,12; a6,13; a6,14; a6,15; a6,16; a6,17; a6,18; a6,19; a6,20; a6,21; a6,22; a6,23; a6,24, a6,25; a6,26; a6,27; a6,28; a6,29; a6,31; a6,32; a6,33; a6,34; a6,35; a6,36 5. Globális művelet: Köszörülés Simító megmunkálás, az alkatrész IT 7-10 pontosságúra köszörülése. 14. művelet: Köszörülés A oldalon a5,3; a5,8; 15. művelet: Köszörülés B oldalon a5,20; a5,22; a5,26; a5, művelet: Végellenőrzés Ábrás műveleti sorrendterv készítése A globális műveletek felbontása után kialakult két műveleti sorrendterv is. Az első sorrendtervet a tengelyt elkészítő dolgozó, a másikat én állítottam össze az előbbi számítások alapján. 32

35 1. műveleti sorrendterv: 1. művelet: Fűrészelés 2. művelet: A oldal oldalazás/központfúrás 3. művelet: B oldal oldalazás/központfúrás/nagyoló esztergálás 4. művelet: A oldal nagyoló esztergálás 5. művelet: A oldal simító megmunkálás 6. művelet: A oldal fúrás/kézi menetfúrás 7. művelet: A oldal beszúrás/első kúpfelület esztergálása 8. művelet: A oldal második kúpfelület esztergálása 9. művelet: B oldal simító esztergálás 10. művelet: Menetesztergálás B oldalon 11. művelet: Középső rész megmunkálása (beszúró esztergálás) 12. művelet: B oldal horonymarás 13. művelet: A oldal horonymarás 14. művelet: Hőkezelés: cementálás + edzés 15. művelet: Köszörülés A oldalon 16. művelet: Köszörülés B oldalon 17. művelet: végellenőrzés 2. műveleti sorrendterv: 1. művelet: Darabolás 2. művelet: B oldal oldalazás, központfúrás 3. művelet: A oldal oldalazás, központfúrás, magfurat fúrása 4. művelet: Kézi menetfúrás 5. művelet: B oldal nagyoló esztergálás 6. művelet: A oldal nagyoló esztergálás 33

36 7. művelet: A oldal simító esztergálás 8. művelet: Kúpos felületek esztergálása A oldalon 9. művelet: B oldal simító esztergálás + menetesztergálás 10. művelet: Horonymarás B oldalon 11. művelet: Horonymarás A oldalon 12. művelet: Cementálás + edzés (betétedzés) 13. művelet: Köszörülés A oldalon 14. művelet: Köszörülés B oldalon 15. művelet: Végellenőrzés Mivel az általam elkészített sorrendterv komplexebb, több művelet össze lett vonva a gyártás idejének és költségeinek csökkentése érdekében, ezért az általam készített sorrendtervvel folytatom tovább a munkát. Az elkészített dokumentumot az AutoCAD 2012-es vektorgrafikus rajzolóprogrammal elkészítettem és a 3. számú mellékletben csatolom. 34

37 5. A technológiai folyamatot alkotó műveletek részletes tervezése A műveleti sorrendterv ismeretében egyes műveletek részletes kidolgozása megkezdhető. A tervezési pont fő célja, hogy megválasszam a befogás módját, a szerszámot az adott megmunkálásokhoz, a ráhagyási alakzatok ismeretében kiszámítsam a legfontosabb forgácsolási adatokat (pl.: fogásmélység), valamint meghatározzam a normaidőt, ami a gyártás gazdaságossági szempontjából az egyik legfontosabb tényező A technológiai folyamatot alkotó első művelet (darabolás) tervezése Gép és befogókészülék választás: A hengerelt előgyártmány átmérője megfelelő méretű, ezért csak a kívánt hosszúság elérése a cél jelen műveletben. Olyan gépet kell választani, ami az adott feltételeknek megfelel. Esetünkben a Miskolci Egyetem Gyártástechnológiai Intézetének Laboratóriumában KF-250 típusú hidraulikus keretes fűrészgép áll rendelkezésre, amely alkalmas akár 200mm legnagyobb átmérőjű munkadarab fűrészelésére is. Befogáshoz kézi szorítósatut alkalmazok, amellyel biztosítható az előgyártmány befogása. A fűrészgép rendelkezik hűtő-kenő rendszerrel. Szerszámválasztás: A megfelelő fűrészlap kiválasztásánál meg kell határozni a lap szélességét, valamit a fogak számát. A szerszám választásához a fűrészgép kézikönyvét használtam fel. A szabványos adatokat a 9. táblázatban ismertetem. 9. táblázat: ajánlott fűrészlap méretek [20] Fűrészfogak száma 1 -ban, illetve 25 mm-en Anyag mérete Tömör anyag Cső Idomkeresztmetszet átmérő 30 mm-ig átmérő mm-ig átmérő mm-ig Az ábra alapján figyelembe kell venni, hogy az előgyártmányunk tömör anyag, amelynek átmérője d=45 mm. Kiolvasható, hogy a nekünk megfelelő HSS fűrészlap standard 35

38 fogazatú, fogszáma: 4 fog/coll (4 fog/25 mm). A fűrészlap méret a géphez kapható, szabványos, 500mm hosszúságú A technológiai folyamatot alkotó második művelet tervezése (oldalazás, központfúrás) Ebben a műveletben történik meg a munkadarab B oldali homlokfelületének oldalazása, a központfuratok elkészítése, fúrása. Azért lehet a három műveletet egy tervezési pont alá vonni, mert ugyanazon a gépen, a munkadarab megfordítása nélkül ugyanazokkal a szerszámokkal (a szerszámtartóba befogható az oldalazó esztergakés, illetve a szegnyeregbe a központfúró, fúró). Fontos megemlíteni, hogy a központfuratot csak az oldalazás után szabad kialakítani, ugyanis az egyenetlen felület a fúró rossz megvezetését eredményezheti. Gép és készülék választása: Az oldalazást, illetve a központfuratokat E típusú egyetemes esztergagépen fogom elkészíteni. Mivel az E400-as esztergagép főorsójának furata pontosan Ø40mm, ezért a gép megfelel a kritériumoknak. A kihajlás értéke ugyan nem túl nagy, de ahhoz elég, hogy a ne lehessen biztosítani az egytengelyűséget. A darabot főorsóba való betolásával csökken a kilógó tengelyrész, elhanyagolható a lehajlás valamint a tengely forgásából adódó tehetetlenségi nyomatéka. Mindezt figyelembe véve a befogás három pofás tokmánnyal valósítom meg. Szerszámválasztás: Mivel műhelyben történő egyedi gyártásról van szó, ezért úgy kell kiválasztani a megmunkáláshoz szükséges szerszámokat, hogy minél kevesebb új szerszámot/szerszámhoz tartozó kelléket kelljen beszerezni. Az oldalazáshoz a rendelkezésre álló késszár és az ahhoz tartozó lapka az alábbi adatokkal: Oldalazó lapka típusa: SNMG XM

39 Jelölések: - S: Lapkaalak: 90 -os élszög - N: hátszög: 0 - M: Tűrések: - G: forgácsolási és rögzítési jellemzők - 12: forgácsolóél hossza: l=12mm - 04: lapkavastagság: s=4,76mm - 08: saroklekerekítés: r=0,8mm Forgácsolási adatok: - Fogásmélység (ap): 2.5 mm (0.5-5) - Előtolási sebesség (fn): 0.25 mm/r ( ) - Forgácsolási sebesség (vc): 225 m/min ( ) 9. ábra: az oldalazó/nagyoló lapka modellje és jellemző méretei Oldalazó/nagyoló késszár: PSSNR 2020K ábra: az oldalazó/nagyoló szerszámszár modellje és jellemző méretei 37

40 Jelölések: - P: a lapka rögzítésének módja:furaton keresztül rögzített - S: a váltólapka kialakítása: 90 -os élszög - S: elhelyezési szög: 45 - N: a váltólapka kialakítása: 0 -os hátszög - R: a késszár kivitele: Jobbos - 20: a késszár magassága: H=20mm - 20: a késszár szélessége: B =20mm - K: a késszár hossza: LF1=125mm - 12: a forgácsolóél hossza: l=12mm Technológiai adatok meghatározása: Esztergáláskor (oldalazás, nagyolás, simítás) három fő technológiai adatot kell meghatározni. Ezek a következők: - fogásmélység, - munkadarab fordulatszáma és a - fordulatonkénti előtolás értéke. Fogásmélység meghatározása: Mivel oldalazó esztergálásról van szó, és 40mm átmérőjű 3mm széles anyagvastagságot kell leválasztani, ezért a fogásmélységet úgy választom meg (figyelembe véve a forgácsolóél élettartamát), hogy a lehető leggazdaságosabban lehessen elvégezni a megmunkálást. Ezért a fogásmélység értékét 1,5mm-re veszem. A maximális fordulatonkénti előtolás értéke: Ez a technológiai adat a következő képlet segítségével számolható, a megfelelő egyenletrendezés után. A kiinduló képlet: R max = f 2 8 r ε Ahol: - f: fordulatonkénti előtolás - Rmax : az érdesség maximuma, nagyolásnál 0,032 mm - rε : a lapka csúcssugara, ami a választott szerszámnál 0,8 mm 38

41 A képlet átrendezése előtolásra: f = 8 r ε R max = (8 0,8 0,032) = 0,45 A szerszám forgácsolási paramétereit figyelembe véve az E400-as esztergán az oldalazáshoz beállított fordulatonkénti előtolás: 0,3mm/ford Forgácsolási adatok meghatározása: Az oldalazás forgácsolási adatainak kiszámítását a 4. mellékletben, az ehhez tartozó műveleti utasítást pedig az 5. mellékletben teszem közzé. A számítások során kapott végeredményeket a 7. táblázatban foglalom össze. 7. táblázat: az oldalazási művelet adatai Fogások száma 2 Fogásmélység (ap), mm 1,5 Előtolás (f), mm/ford 0,2 Előtolási sebesség (vf) [mm/min] 212 Forgácsoló sebesség (vc), m/min 133,2 Főorsó fordulatszám, 1/min 1060 Főforgácsolási erő (Fc) [N] 1763,2 Forgácsolási teljesítmény (Pc) [kw] 5,21 Az oldalazó esztergálás elvégzése után a központfúrást végzem el. A szerszám a szegnyeregbe betolt Morse kúpos tokmányban foglal helyet, ami a szegnyereg végén lévő kerékkel hosszirányban mozgatható. Így az előtolás értékét kézi állítással végezzük, az esztegatokmány forgási sebességét pedig 375 1/min-re állítom A fúrási művelet tervezése A fúrási művelet szerszámai: - Fúrószár: szabványos Ø5mm-es HSS csigafúrószár, amelynek befogásához kézi szorítású Morse 4 kúpos tokmányt használok A fúrás technológiai adatainak a meghatározása: Fúráskor három fő technológiai adatot kell meghatározni. Ezek a következők: 39

42 - forgácsolási sebesség, - munkadarab fordulatszáma - fordulatonkénti előtolás értéke. A fúrási művelet elvégzéséhez szükséges számításokat a 8. táblázatban közlöm. 8. táblázat: A fúrási művelet adatai Fogásmélység (ap), mm 2,5 Előtolás (f), mm/ford 0,2 Előtolási sebesség (vf) [mm/min] 212 Forgácsoló sebesség (vc), m/min 16,65 Főorsó fordulatszám, 1/min 1050 Főforgácsolási erő (Fc) [N] 2267,29 Forgácsolási nyomaték (Mc) [Nm] 7,72 Forgácsolási teljesítmény (Pc) [kw] 0, A kézi menetfúrás művelete Kézi menetfúró szerszámok: A belső menetek létrehozását DIN 352-es szabványú, kézi menetfúró készlet segítségével végzem. Ez a készlet tartalmazza az M6-os menet előállításához szükséges elő- közepes- és simító fúrószárakat. Ezek a szerszámok + a menetfúró hajtókar a műhely szerszámkészletében is megtalálhatóak. A fúrás elvégzése után a létrehozott furatot sűrített levegővel való befúvással kitisztítani szükséges. Az első, előnagyoló szerszámmal kezdődik a menet kialakítása. Eközben ügyelni kell arra, hogy a szerszám mindig vertikálisan álljon, az ettől való eltérés a lehető legminimálisabb legyen. A szerszám jellegéből adódóan, a vágás során ügyelni kell arra, hogy 3 vágási fordulat (órajárással megegyező) után egy fél fordulattal vissza kell tekerni, hogy a már levágott anyagot megtörje (ne szoruljon be, ne roncsolja a felületet). A vágás során célszerű kenőanyagot használni, amely megkönnyíti a vágási művelet elvégzését. Ugyanez a művelet a félsimító (közepes) és a simító menetfúrás esetén is. A folyamat végén, a satuból való kifogás után a furatot újból sűrített levegővel ki kell fújatni, majd ellenőrizni, hogy az elkészült menetben a megmunkálás során nem történt-e szakadás. 40

43 5.4. A technológiai folyamatot alkotó harmadik és negyedik művelet tervezése: Nagyoló esztergálás A és B oldalon) A 3. és 4. művelet az A, illetve B oldalon történő nagyoló esztergálást takarja. Ebben a műveletben választom le axiális irányban felesleges anyag nagy részét. A folyamat során arra kell törekedni, hogy a lehető legkevesebb fogással történjen a megmunkálás, ebből adódóan a szerszám lehetőségeihez képest az egy fogással történő anyagvastagság a legnagyobb legyen Gép és készülék választása A nagyoló megmunkálást hasonlóan a központfurat készítéshez, szintén egyetemes csúcsesztergán, a korábban választott E /MSZ-5022/ típusú szerszámgépen végzem. Befogás szempontjából meg kell vizsgálni, hogy hány ponton kell megtámasztani a munkadarabot. A megtámasztás alkalmazása az l/d viszonyszám alapján meghatározható. [15] B oldal: l d = 242mm 40mm = 6,05 Ahol: - l = 242 mm, a munkadarab befogott hossza - d = 40 mm, a munkadarab átmérője A oldal: Ahol: l d = 204mm 30,6mm = 5,1 - l = 204 mm, a munkadarab befogott hossza - d = 30,6 mm, a munkadarab átmérője A számított értékek mellett figyelembe kell venni a munkadarab nagy fordulatszámon való forgását is, amely során megnő a test tehetetlenségi nyomatéka. Mivel a mindkét oldal befogásának l/d viszonya 4..8 közé esik, így a testet forgócsúccsal támasztjuk meg. 41

44 Ráhagyásalakzatok meghatározása A nagyoló művelet során a leválasztandó ráhagyásokat a 12. és 13. ábra mutatja. 11. ábra: a B oldal ráhagyási alakzata nagyolásnál 12. ábra: az A oldal ráhagyási alakzata nagyolásnál Szerszámválasztás A nagyolási műveletek elvégzéséhez az oldalazásnál már alkalmazott PSSNR 2020K12 kódú szerszámszárat, és az ahhoz tartozó SNMG XM 2025 számú váltólapkát használom Technológiai adatok meghatározása Esztergáláskor négy fő technológiai adatot kell meghatározni. Ezek a következők: - fogásmélység, - munkadarab fordulatszáma és a 42

45 - fordulatonkénti előtolás értéke. - a forgácsolóerő kiszámítása a különböző átmérőkhöz Fogásmélység meghatározása: A ráhagyási terv és a lapka él hossza alapján az B oldalon történő anyagleválasztást 6 db fogásban állapítom meg: - Először egy 1 mm-es fogásmélységgel esztergálok 40mm-ről 38mm átmérőre 240,2 mm hosszon. - Második lépésként egy 1,5mm-es, majd kétszer 1,1 mm-es fogást veszek, azzal esztergálok 38mm átmérőről, 33,6mm átmérőre, 189,8 mm-es hosszon. - Harmadik lépésben két 1,5 mm-es fogásmélységgel nagyolok átmérő 25,4mm-re, 51,8 mm hosszon. A munkadarab megfordítása után az A oldal nagyolása következik, melyet szintén a ráhagyási alakzat, valamint a lapka él hosszának figyelembe vételével a nagyolást 6 fogásban határozom meg: - Első lépésben 1mm-es fogásmélységgel esztergálok 153,8 mm hosszon 40mm-ről 38 mm átmérőre. - Második lépésként 1,5mm-es és kétszer 1,1mm-es fogásmélységgel esztergálok 38mm-es átmérőről 33,6mm átmérőre 153,8 mm hosszon. - Harmadik lépésként két, 1,5mm-es fogásmélységgel esztergálok 25,6 mm-es átmérőre 47,8mm hosszon. Ezzel a művelettel befejezem a nagyoló megmunkálást. Fordulatonkénti előtolás értéke: Nagyoló esztergálásnál az fordulatonkénti előtolás értékét 0,2mm/ford. értékre veszem. A forgácsolási adatok meghatározása a különböző átmérőkre: A forgácsoló sebesség meghatározását a 4. mellékletben ismertetett képletek alapján számítom, majd a 9. és 10. táblázatban közlöm. A 6. mellékletben csatolom továbbá az A és B oldal nagyoló esztergálásának műveleti utasítását is. 43

46 A B oldal nagyolási adatai: 9. táblázat: B oldal nagyolási adatai Fogások száma Kezdő átmérő, mm ,6 Esztergált átmérő, mm ,6 25,6 Esztergált hossz, mm 240,2 189,8 189,8 51,8 Fogás (ap), mm 1 1,5 1,1 1,5 Előtolás (f), mm/ford 0,2 0,2 0,2 0,2 Előtolási sebesség (vf), mm/min Forgácsoló sebesség (vc), m/min 126,54 116,55 101,9 120,63 Főorsó fordulatszám, 1/min Forgácsolóerő (Fc) [N] 1175, , , ,468 Forgácsoló teljesítmény (Pc) [kw] 3,305 3,04 2,927 3,07 Az A oldal nagyolási adatai: 10. táblázat: az A oldal nagyolási adatai Fogások száma Kezdő átmérő, mm ,6 31,6 Esztergált átmérő, mm 38 33,6 31,6 25,6 Esztergált hossz, mm 153,8 153,8 87,8 47,8 Fogás (ap), mm 1 1,1 1 1,5 Előtolás (f), mm/ford 0,2 0,2 0,2 0,2 Előtolási sebesség (vf), mm/min Forgácsoló sebesség (vc), m/min 126,54 111,89 105,23 120,367 Főorsó fordulatszám, 1/min Forgácsolóerő (Fc) [N] 1175, , , ,502 Forgácsoló teljesítmény (Pc) [kw] 3,305 3,215 2,748 4, Műveleti normaidő meghatározása Erre az adatra azért van szükség, hogy meghatározzam a nagyolási művelet teljes idejét, beleértve az előkészítési és befejezési időt is. Gazdaságossági és költségszámítási szempontból fontos ez az érték. A műveleti normaidőt az alábbi képlettel lehet számolni: 44

47 Ahol: - tn: műveleti normaidő t N = t eb N + t f + t m - teb: előkészületi és befejezési idő, esztergálás során 30 percnek veszem - N: gyártandó darabszám, az előírt mennyiség 1 db - tf: műveleti főidő, a művelet elvégzéséhez szükséges műveletelemek főidejének összege, a szoftver számításai alapján 2,5 perc - tm: műveleti mellékidő, a munkadarab megmunkálásához szükséges egyéb tevékenységek összege, számítása: tm = (0,3 ~ 0,8) tf, melyet 1.5 percnek veszek t N = ,5 + 1,5 = 34 min 5.5. A technológiai folyamatot alkotó ötödik és hetedik művelet tervezése (simító esztergálás A és B oldalon, menetvágás B oldalon) A következő művelet csoport a simító megmunkálást takarják a munkadarab mindkét oldalán. A simító műveletek tervezését a nagyoló műveletek tervezéséhez hasonlóan végzem el azzal a különbséggel, hogy itt a felületek nagy része már befejező megmunkálás lesz Simító esztergálás tervezése Gép és befogás választása A nagyoláshoz hasonlóan, itt is elvárás, hogy a munkadarab betolható legyen a gép főorsójába. Mivel ezt a feltételt az E /MSZ-5022/ típusú egyetemes esztergagép a nagyolás alkalmával kielégítette, ezért ennél a műveletnél is alkalmazható ez a gép. A munkadarab hossza miatt a csúccsal (tokmány oldalon álló, másik oldalon forgócsúcs) és állóbábbal való megtámasztás a megmunkálás befejező jellege miatt szükséges is. Így teljes mértékben biztosítható az alkatrész egytengelyűsége és a megmunkálás pontossága. Ráhagyásalakzatok meghatározása: Mivel a tengely A oldala elég összetett (tartalmazza a simító esztergálást, élletörések elkészítését, beszúrást, fúrást, kézi menetvágást, valamint két darab kúpos felület 45

48 esztergálását is), ezért az elkészítéséhez szükséges megmunkálást több műveletben szükséges elvégezni. a. A oldal simítása, beszúrások elkészítése 13. ábra: az A oldal simítási ráhagyása b. A oldal simítása, beszúrások elkészítése 14. ábra: a B oldal simítási ráhagyása: simító esztergálás, élletörések, beszúrások, és a menetek elkészítése Szerszámválasztás: Az oldalazásnál, illetve nagyolásnál alkalmazott szerszám ugyan alkalmas közepes simító megmunkálásra, azonban a lapkával vehető minimális fogásmélység 0,5mm, ami túl nagy számunkra. Mindamellett olyan, lapkára van szükségünk, ami simítás mellett alkalmas kúpfelületek nagyoló- és simító megmunkálására is. A tanszéki műhelyben ilyen eszköz 46

49 is rendelkezésünkre áll. A homlok-, valamint nagyoló szerszámhoz hasonlóan ellenőrzésképpen jelen esetben is a Sandvik Coromant Toolguide katalógusához fordulok. Simító oldalazáshoz: Szerszámszár: SDJCR K ábra: a simító késszár modellje és paraméterei Jelölések: - S: a váltólapka rögzítésének módja: furaton keresztül csavarral rögzített - D: a váltólapka kialakítása: 55 -os élszög - J: elhelyezési szög: 93 - C: a váltólapka kialakítása: 7 -os hátszög - R: a késszár kivitele: Jobbos - 20: A késszár magassága: h=20mm - 20: A késszár szélessége: b=20mm - K: A késszár hossza: L=125mm - 11: A forgácsolóél hossza: l=11mm Átmérőző szerszámlapka: DNMG KF3005 Jelölések: - D: Lapkaalak: 55 -os élszög - N: 0 -os hátszög - M: tűrés - G: lapka keresztmetszete 47

50 - 11: a forgácsolóél hossza: 11mm - 04: a lapka vastagsága: s = 4,76mm - 08: saroklekerekítés: r = 0,8 16. ábra: a simításhoz alkalmazott szerszám modellje és dimenziói Beszúráshoz alkalmazott szerszám: A beszúró lapka választásakor célszerű olyat választani, ami megegyezik a nút szélességével. Esetünkben Seeger-gyűrűhöz készítünk beszúrást, amelynek a műhelyrajzon megadott értéke tűrésezett, 1,7mm széles. A műhelyben számos, különböző méretekkel rendelkező HSS beszúró szerszám található. A megfelelő paraméterekkel rendelkező szerszámmal megkezdhető a megmunkálás. Technológiai adatok meghatározása: Jelen esetben is, mint a nagyolásnál, három technológiai adatot kell meghatározni. A fogásmélységet a fordulatonként előtolást és a munkadarab fordulatszámát. Mivel simítási műveletről van szó, ami a legtöbb felület befejező megmunkálása, ezért a felület minősége előtérbe helyeződik a nagy fogásmélység helyett [18]. A munkadarab előző megmunkálásából adódóan 0,5mm-es fogással végezzük a hosszirányú simító megmunkálást. Fogásmélység meghatározása A oldalra - Első lépésben 0,5mm-es fogásvétellel az A homlokfelülettől 47,2mm hosszban esztergálok 24,6mm-re os élletörés készítése. - Második lépést is 0,5mm-es fogásvétellel végzem: 87,8mm-ig 30,6mm-en, os élletörés készítése. - Harmadik lépésben 0,5mm-es fogással 153,8mm hosszon esztergálok 32,6mm, os élletörés készítése. 48

51 - Negyedik lépésben történik az 1,7mm széles beszúrás elkészítése: a 32,6mm átmérőjű rész homlokfalától az A oldali homlokfelület felé számított 24mm távolságban 30,6mm-ről 28,6mm-re. Fogásmélység meghatározása B oldalra: A munkadarab átfordítása után: - Első lépésként 0,5mm-es fogással véglaptól 19,4 mm-ig esztergálok 20 mm-re. - Második lépésként véglaptól számított 20 mm-re állva simító 0,5mm-es esztergálok 32 mm hosszon 24,6 mm-re. Elkészítem az os élletörést. - Harmadik lépésben a köszörülési ráhagyás figyelembe vételével 0,5mm-es fogással 50 mm-től 116mm hosszon esztergálok 30,6 mm-re - Negyedik lépésben 116mm-től 150mm-ig esztergálok 45 mm hosszon esztergálok 30,6 mm-re, majd elkészítem a 0,5 1mm-es élletörést. - Ötödik lépésben 150mm-ről 190mm-ig esztergálok 30,6 mm-re, majd a 29,6 mm és 30,6 mm közötti átmenetre 0,5 1mm-es élletörést esztergálok. - Hatodik lépésben az B oldali homlokfelülettől számított 181mm-en 1,7mm széles beszúrás esztergálása: 30,6mm-ről 28,6mm-re. Fordulatonként előtolás meghatározása: Akárcsak a nagyolási műveletnél, az előtolás értékének meghatározásához a felületi érdesség képletét használom fel, előtolásra átrendezve. Mivel félsimító megmunkálásról van szó, ezért felületi érdességnél 1,6 μm-rel számolok. R max = f 2 8 r e - f: a fordulatonkénti előtolás - re: a lapka csúcssugara, a választott szerszámnál 0,8 mm - Rmax : az érdesség maximum értéke: 1,6 μm = 0,0016 mm A képletet rendezem előtolásra: f = 8 r e R max = (8 0,8 0,0016) = 0, ,1mm Így az előtolás 0,1mm-es érték beállításával valósul meg. 49

52 Menetesztergálás tervezése A 9. műveletben végzem el a B oldali tengelycsonkra előírt M20 1,5-ös külső menet esztergálását. A folyamat során különös gondot kell fordítani a megmunkálógép helyes beállítására, gondolok itt a fogásmélységre, a munkadarab fordulatszámára, a hosszelőtolási értékekre, az elkészítendő menet típusára (60 -os metrikus, 55 -os Witworth), valamint arra is, hogy hány fogással készítjük el a menetet. Szerszámválasztás: A műhelycsarnokban elérhetőek különböző menetemelkedéshez alkalmazható HSS menetvágó esztergakések, amelyek ugyan egyedi méretűre is köszörülhetők, olyan számítást (erőmérő segítsége nélkül) azonban nem tudunk végezni, mint pl.: erőszükséglet, forgácsolási teljesítmény, valamint a forgácsolási nyomaték. Ezért a már eddig is alkalmazott Sandvik Coromant Toolguide [16] katalógus ajánlásával választom ki a megfelelő menetvágó lapkát, és az ahhoz tartozó szerszám szárat. A program által javasolt menetvágó szerszámlapka típusa: 266RG-16MM01C150M ábra: a menetvágó lapka modellje és paraméterei [16] - Menetalak típusa (THFT): M60 - Menettípus (TTP): EXT - Menetemelkedés (TP): 1,5 mm - Menetprofil típusa (TPT): F - Élcsúcs-szám (NT): 1 - Menet tűrésosztály (TCTR): 6 - Elméleti menet magasság (HA): 1,12 mm - Menet magasság különbség (HB): 0,22 mm - Profiltávolság ex (PDX): 1mm 50

53 - Profiltávolság ez (PDY): 1,33 mm - Forgásirány (HAND): R - Lapka vastagsága (S): 3,969 mm Forgácsolási adatok (Werkstoff kódú acél esetén): - Fogásmélység (ap): 0,9mm - Fogások száma (NAP): 6 - Forgácsolási sebesség (vc): 90 m/min A lapkához tartozó szerszámszár típusa: 266RFG Tengelyirányú hátszög (ALP): Menetspirál korrekciós szög (THCA): 1 - Maximum kinyúlás (OHX): 21,6 mm - Forgásirány (HAND): R - Hasábszár szélesség (B): 20 mm - Szármagasság (H): 20 mm - Gyakorlati hossz (LF): 125 mm - Funkcionális szélesség (WF): 25 mm - Tényleges magasság (HF): 20 mm 20. ábra: a menetvágó lapka modellje és paraméterei [16] Technológiai adatok meghatározása: A megmunkáláshoz szükséges fordulatszám értékének, és a menetesztergálás fogásmélységek meghatározását a 7. mellékletben közlöm. A mellékletben látható, hogy 51

54 a menet megmunkálása 6 fogásvétellel elvégezhető. A menetvágás kiszámított technológiai paramétereit a 14. táblázatban foglalom össze: 11. táblázat: a menetmegmunkálás paraméterei Főorsó fordulatszám (n) [1/min] 1500 Forgácsolási sebesség (vc) [m/min] 94,278 Fordulatonkénti előtolás (fn) [mm] 1,5 Fogások száma [db] 6 1. Fogás [mm] 0, Fogás [mm] 0, Fogás [mm] 0, Fogás [mm] 0, Fogás [mm] 0, Fogás [mm] 0, Műveleti normaidő meghatározása A műveleti normaidőt az alábbi képlettel lehet számolni: t N = t eb N + t f + t m Ahol: - tn: műveleti normaidő - teb: előkészületi és befejezési idő, esztergálás során 30 percnek veszem - N: gyártandó darabszám, az előírt mennyiség 2 db - tf: műveleti főidő, a művelet elvégzéséhez szükséges műveletelemek főidejének összege, amit 2 4 percnek veszek - tm: műveleti mellékidő, a munkadarab megmunkálásához szükséges egyéb tevékenységek összege, számítása: tm = (0,3 ~ 0,8) tf, melyet 1.5 percnek veszek t N = ,5 = 39,5 min 1 52

55 5.6. A technológiai folyamatot alkotó hatodik művelet tervezése (kúpfelületek esztergálása A oldalon) 17. ábra: a kúpfelületek esztergálásának ráhagyási alakzata Ebben a műveletben készül el az A oldalon lévő beszúrás és az ellenkező irányú kúpfelületek. Mivel ez a művelet is a simításhoz tartozik, ezért az 5.5-ös pontban előzőleg közölt adatok az irányadóak A technológiai folyamatot alkotó nyolcadik művelet tervezése (a tengely középső részének megmunkálása) Ebben a műveletben történik a tengely középső részének megmunkálása. Itt ugyan relatíve sok felesleges anyagot választunk le, mégsem beszélhetünk nagyoló esztergálásról. Mivel a műveletet a két vállrész között végezzük, ez megnehezítené akár a nagyoló, akár a simító késsel való megmunkálást. Erre az esetre a beszúró esztergálás felel meg a legjobban Gép és készülék választása Akárcsak a nagyoló, illetve a simító megmunkálásnál, a beszúrást szintén egyetemes csúcsesztergán, a korábban választott E /MSZ-5022/ típusú szerszámgépen 53

56 végzem. Mivel ez is simító esztergálás, ezért a munkadarabot csúcsok közé fogjuk, középen pedig álló bábbal támasztjuk meg Szerszámválasztás Jelen esetünkben is úgy kell kiválasztani a megmunkáláshoz szükséges szerszámokat, hogy minél kevesebb új szerszámot/szerszámhoz tartozó kelléket kelljen beszerezni. Olyan beszúró szerszámra van szükség, amelynek R2-es lekerekítési sugárral rendelkezik. A késszár, és az ahhoz tartozó lapka típusa azonban most nem áll rendelkezésre, ezért a Sandvik Coromant Toolguide-ban [16] megnézem, hogy ehhez a megmunkáláshoz milyen találatokat/ajánlatokat kapunk. Ahogyan eddig is tettük, megadjuk az anyag kódját, valamint a forgácsolási paramétereket, Találatot azonban nem kaptunk. Ezért három lehetőség közül választhatunk. 1. lehetőség: Olyan szerszámot választunk a katalógusból, amely ugyan nem rendelkezik az adott paraméterekkel, így több befogásban kell az elérni kívánt felületi alakzatot létrehozni. 2. lehetőség: Forrasztott lapkás szerszám beszerzésére. Az internetes keresőben böngészve találtam rá a Centertool [19] online webáruházra, amely kínálatában szerepel egy ISO P30 típusú beszúró kés. - Anyagminőség: P30 - Forgácsolási irány: jobbos - Méretkód: b h: L = 125mm - b1 = 3mm 18. ábra: a forrasztott lapkás szerszám paraméterei [19] 3. lehetőség: Beszúró kés tömör gyorsacél (HSS) hasábból való kialakítása. Mivel az anyaga HHS (gyorsacél) így a szerszám bakköszörűn könnyen az általunk 54

57 tervezett alakúra köszörülhető. Mivel a Tanszéki műhelyben rengeteg ilyen egyedileg készített szerszám van (a költséghatékonyság érdekében), illetve lehetőség is van ezek elkészítésére, ezért ezt a megoldást választom. A szükséges paraméterekkel kitöltöttem a szerszám és készülékkérő lapot, amely segítséget nyúlj a technológusnak az igényelt szerszám elkészítéséhez [8. melléklet] A technológiai folyamatot alkotó tizedik és tizenegyedik művelet tervezése (a reteszhornyok marása A és B oldalon) A soron következő műveletben történik az A és B oldali reteszhornyok kialakítása. Mivel a birtokomban lévő műhelyrajzon a horonynak P9-es tűrés (szilárd reteszkötés) van előírva, ezért célszerű a műveletet két lépésben elvégezni. Első lépésben nagyoló (telibe) marással kialakítjuk a reteszhornyot, majd egy simító ellenirányú palástmarást alkalmazunk, hogy a horony sarkai minél közelebb legyenek a derékszög alakhoz Gép és készülék választása Horonymaráshoz gyakorlatilag bármilyen marógép választható. Mivel egyedi gyártásról van szó, így egyetemes marógépek is alkalmazhatóak. Ezt figyelembe véve a Tanszéki műhelyben lévő vertikális marógépek egyike (jelen esetben a VF-250 típusú függőleges marógép) tökéletesen megfelel a megmunkálás elvégzéséhez. A munkadarab befogásához egyik oldalon hárompofás tokmányt használok, a másik oldalon csúccsal támasztom meg a munkadarabot Szerszámválasztás 21. ábra: a marószerszám modellje és jellemző méretei 55

58 Újból a SandvikCoromant Toolguide online alkalmazásból kérek ajánlást a megfelelő szerszám kiválasztásához. Az egyenes hornyot kiválasztva megadhatjuk a marási művelet paramétereit. Az eredmények gombra kattintva a program több szerszámtípust is felajánl, amelyek közül az 2F PC 1730 típusú marószárat választom. Ezt a választás azzal indoklom, hogy a marószár szélessége vágási szélessége 7mm, maximális fogásmélysége 20mm, így a 4mm mélységű hornyot egy fogással létre lehet hozni. Ezen kívül a szerszám nagyoló, és simító megmunkálás elvégzésére is alkalmas Technológiai adatok meghatározása Marási művelet tervezésekor három fontos technológiai adatot kell meghatározni: - fogásmélység, - előtolás - forgácsoló sebesség. Fogásmélység meghatározása: Mivel egyszerű horonymarásról lévén szó, valamint a választott szerszám tulajdonságainak ismeretében elmondható, hogy a reteszhorony egy fogásban készül 4 mm-es fogásmélységgel 30 mm hosszon. Előtolás meghatározása: Az előtolás megállapításához először a fogankénti előtolást kell meghatározni, majd annak és az képlet segítségével számítható az érték, ahol e1 a fogankénti előtolás értéke: - n: a maró fordulatszáma, - z: a maró fogszáma. A fogankénti előtolást (fz) táblázatból [10] határozom meg, méghozzá a marási szélesség a fogásmélység, a megmunkált anyag és a fogszám függvényében. A táblázat alapján ezt az értéket 0,03 mm-nek veszem. 56

59 5.9. A technológiai folyamatot tizenharmadik művelet bemutatása: Betétedzés (Cementálás + Edzés) 22. ábra: A betétedzés folyamata [30] A betétedzés lényege, hogy az alkatrész felületét karbonnal dúsítják majd az alkatrészt edzik. A darab szívóssága az acél kis karbontartalmából adódik, a kéreg keménysége pedig az edzett, martenzites szövetszerkezetből. A megfelelő szívósság elérése érdekében alacsony karbontartalmú, (C<0.25%) nem edzhető acélminőségeket használnak, amelyek lehetnek ötvözetlenek vagy ötvözöttek. Ezeket az acélokat betétedzhető acéloknak nevezzük. Ötvözéssel a mag szilárdságát javítják. Az ilyen, alacsony karbontartalmú acélok kérgébe karbont diffundáltatva cementálás a kéreg karbontartalma a nemesíthető, sőt a szerszámacélokéra jellemző mértékűre növelhető (0.6%<C<1%). Ha ezt követően az egész darabot ausztenitesítik majd edzik (többféle edzésmód alkalmazható), a mag a kis karbontartalom miatt nem edződik be, lágy és szívós marad, a kéreg pedig a karbontartalomnak megfelelő kopásállóságú lesz. A cementálás hőmérséklete C (ausztenit-tartomány). A betétedzés szokásos rétegvastagsága néhány tized mm-től kb. 3 mm-ig terjed. A betétedzést megeresztés (feszültségmentesítés) követi C között. A kéreg maximális keménysége általában HRC [21]. Esetünkben a fúrási, illetve a menetfúrási művelet befejeztével, a köszörülés előtt az alkatrész hőkezelése szükséges. Ezt a műveletet a Mechanikai Technológiai Intézeti Tanszék Hő- és Felületkezelő Laboratóriumában végzik el. A hőkezelési technológia időtartama Mechanikai Technológiai Tanszék hőkezelést végző dolgozójával egyeztetve kb. 8-9 órát vesz igénybe. A tengelyt a már előmelegített kamrás kemencébe 57

60 helyezik, ahol a szükséges vastagságú kemény felületi réteget 4 órán át tartó szilárd cementálással érik el. Ez idő alatt a tengelyen óránként kb. 0,1-0,15mm vastagságú felületi réteg alakul ki. Az következő fázisban elvégzik a munkadarab edzését, majd ezt követi az anyagban létrejövő feszültségek kioltására szolgáló megeresztést. A folyamat elvégzése után az alkatrész visszakerül a Gyártástechnológiai Intézet műhelyébe, és megkezdődik a gyártás következő fázisa: a cementálási réteg leszedése, azt követően pedig a műhelyrajz szerint meghatározott felületek megfelelő felületi érdességének elérése csúcsköszörűgépen történő köszörüléssel A technológiai folyamatot alkotó tizennegyedik és tizenötödik művelet tervezése (Köszörülés A és B oldalon) Ebben a pontban végzem el a csapágyaknak előírt méretpontosságot megvalósító köszörülési műveletet. Esetünkben egy tervezési pont alá vehető a két művelet, ugyanis az A oldalon kétféle illesztési pontosságot (k6; h7), A B oldalon pedig háromféle illesztési pontosságot (k6, h7, h9) kell elérni. A felületek különböző minőségének kialakítása ugyanazon a gépen történik. Befogást tekintve mindkét oldalon állócsúcsok közé fogom a darabot, a nyomaték átvitelről pedig az esztergaszív és menesztő gondoskodik Gép és befogó készülék választása Köszörülési művelet gépválasztásakor figyelemmel kell lenni a gyártás tömegszerűségére. Egyedi gyártás esetén a legcélszerűbb egyetemes köszörűgépet választani. Mivel a tanszéki műhelyben van egyetemes palástköszörűgép, ezért az ott alkalmazott gépet, név szerint a KE típusú egyetemes palástköszörűt választom Szerszám választása Köszörűkorong választását három fő tényező befolyásolja, mégpedig az alak és méret szerinti választás, valamint a korong minősége, ami pedig a munkadarab anyagától függ. A munkadarab anyaga, a leköszörülendő anyag mennyisége, az érintkezési ív hossza a korong és a munkadarab között, a korong kerületi sebessége, a munkadarab fő mozgásának sebessége valamint a köszörűgép felépítése befolyásolja a korong minőségét, szemcsefinomságát, keménységét és szemcse szerkezetét [12]. A munkadarab 58

61 csiszolandó felülete nagy, nem tartalmaz semmilyen különleges részt, ami indokolttá tenné a simától eltérő alakú széles köszörűkorong választását. Így sima köszörűkorongot alkalmazunk. A köszörűkorong anyagát úgy választjuk, hogy figyelembe kell venni a köszörülendő munkadarab anyagát, ami jelenleg betétedzett acél. Ez teszi indokolttá kerámiai kötésű, alumínium szemcsés korong alkalmazását. A korong típusát egy interneten található kereskedelmi oldal [22] termékeiből határoztam meg. Az általam választott szabványos köszörű korong adatai: 13. táblázat: a választott köszörűkorong adatai típus neve alakjel méretek minőségi jel szabványszám sima köszörűkorong 1 350x32x32 6A 60 M 8 V 38 MSZ Fogásmélység meghatározása Tapasztalati adatokból meghatározható a fogásmélység értéke. Mivel nagyoló köszörülésről van szó és figyelembe kell venni az alkatrész anyagát is ezért a fogásmélység értékét 0,08 mm-nek veszem. A köszörülési ráhagyás viszont ennek az értéknek a többszöröse, egész pontosan 0,6 mm, ezért nyolc fogást kell tervezni. A hatodik fogásig folyamatosan dolgozhatunk ezzel a nagyoló értékkel, majd az utolsó fogásban két 0,003 mm-es fogással köszörülök. Ezt a műveletet el kell végezni A és B oldalon is. Bár a műhelyrajzon nem látszik (valószínűleg lemaradt), az A oldali csonk köszörülése is szükséges. Ezt azzal indoklom, hogy a tengely ez a része fog illeszkedni a tengelykapcsolóhoz, így fontos a jó felületi minőség. A oldalon köszörülök 24mm átmérőn 48mm hosszon, valamint 30mm átmérőn 64mm-től 88mm hosszúságig. B oldalon a menetes csonk homlokrészétől számított 190mm-től köszörülök 171 mm hosszon és 30-as átmérőn, majd 52mm-től 20mm-ig 24mm átmérőn. A rajzon fel van tüntetve a köszörülés pontossága, amely Ra 0,8-as. 59

62 5.11 Gyártásközi ellenőrzés, mérés, végellenőrzés Végellenőrzés A végellenőrzés (késztermék-ellenőrzés) feladata megállapítani azt, hogy a vállalat által gyártott termékek megfelelnek-e szabványban, műszaki feltételben, illetve a szállítási szerződésben előírt minőségi követelményeknek [23]. Első lépésben szemrevételezéses vizsgálattal tekintjük meg a végterméket. Ezen vizsgálat a felületi hibák kimutatására alkalmas legegyszerűbb vizsgálati módszer. A szemrevételezéses vizsgálatot általában valamely más vizsgálat kiegészítőjeként szokták alkalmazni, hiszen az emberi szem felbontóképessége és érzékenysége nagymértékben különbözik az egyéb vizsgálati módszerektől és a gépi, automatikus észlelésekkel összevetve meglehetősen nagy a szubjektív hatás. Ennek ellenére azt mondhatjuk, hogy a két különbözőtípusú vizsgálat egymást jól kiegészíti [24]. A szemrevételezés vizsgálati terjedelme a gyártás során minden esetben 100%, azaz az egész darabra kiterjedő. Második lépésben mérőeszközös vizsgálat lefolytatása szükséges A gyártás során/végén alkalmazott mérőeszközök specifikációja A tengely legyártása során alkalmazott mérőeszközöket az [15] irodalomban felsorolt szempontok szerint választom: - a mérőeszközök kialakítása olyan legyen, amely alkalmassá teszi a mérendő felületek mérését - a méréstartomány a mérendő méretnek feleljen meg - a műszer érzékenysége egy nagyságrenddel nagyobb legyen a meghatározandó méret megkívánt leolvasási pontosságától - a kiválasztásnál figyelembe veszem, hogy a darab egyedi gyártásban készül. Tolómérő: KINEX rögzítőcsavaros tolómérő - Mérési tartomány: 0-150mm-ig - Finombeállítás: 0,02mm - Pontosság: T = 20 C-on 60

63 23. ábra: A tolómérő felépítése [25] 1. Külső mérőpofa: külső méretek mérésére használatos 2. Belső pofa: belső méretek mérésére használatos 3. Mélységmérő: mélység mérésére használatos 4. Fő beosztás (mm) 5. Fő beosztás (hüvelyk) 6. Nóniusz (mm) 7. Nóniusz (hüvelyk) 8. Rögzítő: a mozgó rész rögzítésére szolgál a pontos leolvasás megkönnyítése céljából Használata: A tolómércével való mérés úgy történik, hogy a rögzítő kilazításával a pofákat a mérendő testhez szorítjuk mérsékelt erővel, rögzítjük a pofát, majd a mérendő darabtól elvéve a tolómérőt, leolvassuk a mért eredményt. Nagyobb pontosság eléréséhez célszerű a mérést megismételni. A tolómérce használatához gyakorlatra van szükség. Hengeres darab külső átmérőjének mérésekor ügyelni kell arra, hogy a mérőpofák valóban a henger átmérőjét mérjék és nem egy ellipszis metszet nagyátmérőjét. Nem szabályos testek méreteinek mérése szintén gyakorlatot igényel. A mérés pontosságát befolyásolja a mérő személy gyakorlottsága, a hőmérséklet, a tolómérce műszaki állapota, az alkalmazott mérőnyomás nagysága. [25] Tolómérő: KINEX rögzítőcsavaros tolómérő - Mérési tartomány: 0-500mm-ig - Finombeállítás: 0,02mm 61

64 - Pontosság: T = 20 C-on Mikrométer: Mitutoyo külső mikrométer ( és es sorozat) [26] - Mérési tartomány: 0-25mm ( ) és 25-50mm ( ) - Hőszigetelt kengyel, kúpos (ülék mögött) nehezen elérhető helyekhez - Racsnis nóniusz - Skálaosztás: 0,01mm - Skála: a skáladob és a hüvely matt krómozású, 18mm-es átmérőjű - Síklapúság: 0,6 μm - Mérőorsó: Orsó menetemelkedés 0,5mm, orsórögzítővel, 6,35mm átmérőjű - Mérőerő: 5-10 N - Párhuzamosság: 2μm 0-75mm esetén, 3μm mm esetén. 24. ábra: A Mitutoyo típusú mikrométer A mikrométer precíziósan megmunkált csavarból és anyából áll, melynek menetemelkedése általában 0,5 mm. A csavarszár milliméteres beosztású skáláján leolvashatók az egész és fél milliméterek. A csavarszár kerületén, mely esetenként nóniusz skálával van ellátva, 50 részre van osztva, ezen a milliméter tört részeit lehet leolvasni, egy osztás 0,01 mm-nek felel meg. Angolszász mértékegységekre készült mikrométerek esetén a menetemelkedés 0,025 in (hüvelyk), azaz egy inchre 40 menet esik. Az orsó kerületének skálája 25 részre van osztva, egy osztás 0,001 inchnek felel meg. Ha a csavarszáron nóniusz skála is van, úgy a leolvasás pontossága metrikus mikrométer esetén 0,001 mm, angolszász mértékegységek esetén pedig 0,0001 in. Újabban digitális leolvasású mikrométereket is gyártanak. [27] A tengely ellenőrzéséhez szükséges mérési terv dokumentációját a 9. melléklet tartalmazza. 62

65 6. Az alkatrész megmunkálásának tervezése CAD/CAM szoftver segítségével A tervezést az Siemens UGS NX 8.0 nevű szoftver segítségével végzem. Első lépésben létre kell hozni az alkatrész geometriai modelljét, amely meg fogja adni az alapot a gyártási műveletek tervezéséhez. A program Manufacturing része csak korlátozott mértékben képes a megmunkálást szimulálni (például nincs fogazatmegmunkálás, marás, stb. lehetőség) ezért csak az esztergagépen történő megmunkálást tudom leszimulálni. Az esztergával történő megmunkáláshoz hozzá tartozik a homlokfelületek esztergálása, a nagyoló-, simító műveletek, valamint a külső menet esztergálása. Számítógéppel vezértelt megmunkáláshoz szükség van az egyes műveletek technológiai paramétereire, melyek már a korábbi tervezési pontokban meghatározásra kerültek. Továbbá szükség van az esztergáláshoz szükséges szerszámok alkalmazására, amelyek paramétereit a már korábban kiválasztott lapkák és szárak adatai alapján állítom be. Következő lépésben nyílik lehetőség a különböző műveletek létrehozására, mint például oldalazás, nagyolás, simítás, menetvágás. Mivel az A oldali furatban kézi menetfúróval történik a menet elkészítése, így értelem szerűen az kimarad a megmunkálási folyamatokból. Az egyes műveletek megalkotása után lehetőség van a program által generált szerszámpályákat megtekinteni, valamint a szerszámok mozgását szimulálni. Esetleges tervezési hiba esetén a szerszámmozgás, illetve a szerszámpálya könnyen korrigálható és kisebb lesz a selejt gyártásának a lehetősége. A megmunkálási műveletek elkészülte után különböző CNC programok generálásra nyílik lehetőség attól függően, hogy milyen környezetben szeretnénk azt létrehozni. Létrehozható szabványos ISO G-kód, valamint a szoftverrel kompatibilis megmunkáló gépekhez NC programok. 6.1 Az alkatrész geometriai modelljének elkészítése A tervezés első lépése, műhelyrajz alapján egy 3D-s modell létrehozása, amelyet a szoftverbe beépített rajzoló program segítségével hoztam létre. Mivel az alkatrész forgásszimmetrikus ezért egy úgynevezett drótváz (Sketch) rajzolásával kezdtem, és a 25. ábrán prezentálom. 63

66 25. ábra: Az alkatrész 2D-s modellje a körülforgatás előtt Az elkészült 3D-s alkatrészt a 26. ábra szemlélteti. 26. ábra: az alkatrész modellje körülforgatás után. A Revolve gomb lenyomásával, majd a forgási szimmetriatengely kijelölésével 360 -ban megforgatom a rajzot, majd kiképeztem rajta a letöréseket, reteszhornyokat és a külső menetes részt. 64

67 6.2. Az egyes műveletek tervezése Az alkatrész modelljének elkészülte után át kell váltanom a programot Manufacturing módba, ahol egy felugró ablakban ki kell választani a kívánt megmunkálás jellegét. Itt az esztergálást kiválasztásával (Turning) a program automatikusan beállítja az X-Z síkon az alapértelmezett gépi koordinátarendszert az esztergálásnak megfelelően. A következő lépésben meg kell határozni az előgyártmány alakját (rúd, cső), pozícióját és méreteit. A tömör hengeres rúd alakot kiválasztva a korábbi as pontban kiszámolt értékek alapján megadom a megrendelendő alapanyag teljes hosszát és szélességét. Mivel a tengely teljes hossza 394mm, valamint az előgyártmány mindkét homlokfelületéből 3-3 mm eltávolítandó, így az alapanyag teljes hossza 400mm lesz. A modell előgyártmányban elfoglalt pozícióját a 27. ábra mutatja. 27. ábra: az előgyártmány pozíciója Szerszámok létrehozása A megmunkáláshoz szükséges szerszámokat úgy választom ki, hogy érvényesüljön a szerszám minimum elve. Ez azt jelenti, hogy a például a nagyolási és simítási műveleteket (bizonyos értékek között) simító szerszámmal is el lehet végezni. Így mindössze 4 darab szerszámot veszek idénybe: - simító szerszámmal végzem a homlokfelület esztergálását, valamint a nagyoló és simító megmunkálásokat, 65

68 - beszúró szerszámmal készítem el a Seeger gyűrűk rögzítésére szolgáló nútokat, illetve a menetmegmunkáláshoz a szerszám kifutására szolgáló beszúrást. - valamint egy nagyobb szélességű egyedi beszúró szerszámmal végzem el a tengely középső részének a megmunkálását. A szerszámok paraméterezésénél figyelni kell arra, hogy a beállított méretek megegyezzenek az általam még korábban kiválasztott szerszámok méreteivel. A Create tool gombra kattintva a felnyíló párbeszédablakban kiválaszthatjuk, hogy milyen alakú és irányú szerszámmal kívánunk dolgozni. Ezt követően egy párbeszédpanelre navigál minket a program, ahol 4 fül található. A Tool fülön a szerszám, a Holder fülön a szerszámszár paramétereit adhatjuk meg. A Tracking fülön pedig a szerszám élének elhelyezését állíthatjuk be (P number). A beállításokat a 28. ábrán mutatom be. 28. ábra: a szerszámok kiválasztása 66

69 Műveletelemek létrehozása, szimuláció Az előgyártmány és szerszámok beállítása után, a következő lépés a geometriai peremfeltételek létrehozása, illetve beállítása. A Create geometry ikonra kattintva a megjelenő ablakban a Conatinment gombra kattintunk, majd egy ablak nyílik meg, ahol a modellen beállíthatjuk a megmunkálás radiális és axiális határait. Ezt követően a Create operation ikonra kattintás után megjelenő beállítási ablakban megadhatjuk a megmunkálást irányát (oldalazás, beszúrás esetén 90, nagyolás, illetve simítási műveleteknél 180 ), a fogásmélységet, a forgácsolási sebességet, valamint a ráhagyásokat. Az Avoidance -re kattintva kell megadni a szerszám kiinduló, majd visszatérési pontját, illetve útvonalát. A visszatérési pontot célszerű Same as start ra állítani. Ez azt jelenti, hogy a szerszám a kiindulási pontra térjen vissza az egyes műveletek elvégzése után. Ezek végeztével a Generate gombra kattintva a program legenerálja a szerszámpályát (ha esetleg valamit elrontottunk, akkor figyelmeztető üzenetet küld, hogy vizsgáljuk felül a megadott értékeket), majd a Verify ikonra kattintva megnézhetjük az adott megmunkálás szimulációját 2D-s és 3D-s módban. A 29. ábra a B oldali nagyoló esztergálás szerszámának pályáját ábrázolja. 29. ábra: a szerszámpályák bemutatása Az előzőekben említettekhez hasonlóan elkészítem el a többi műveletet. A nagyolás után a simítási művelet elkészítése következik, amit a beszúró esztergálások követnek, majd a menetmegmunkálással zárul. Ha elkészültünk a B oldallal, az A oldal megmunkálása következik. Az UGS NX megmunkáló modulja az új felfogásokat nem tudja értelmezni, ezért két választási lehetőségünk van. Vagy újabb főprogramot kell létrehozni, ami új felfogás után történő műveleteket ismét alprogramként tárolja az újonnan létrehozott fő 67

70 programban. Vagy pedig a szerszámok tükörképét kell megszerkeszteni, amivel megvalósítható a túloldal megmunkálása. Én a második lehetőséget választottam. A B oldal simítási szimulációját a 29. ábra szemlélteti. 30. ábra: a B oldal simítása A műveletek elkészítése után (esetleg közben is) lehetőség van a CNC program legenerálására is, melyet a Post-Process ikonra kattintva hajthatunk végre. Itt kiválaszthatjuk, hogy milyen szerszámgépen történjen a megmunkálás (jelen esetben ez egy kéttengelyes CNC csúcseszterga), illetve milyen mértékegységben (mm, inch) íródjon a CNC program. Mivel az alapértelmezett mértékegységként inch-et ad meg, ezért át kell állítanunk metrikus rendszerűre. Ezt követően kiválasztom a legenerálni kívánt program típusát (ISO G-kód), amelyet a teljes esztergálási folyamatra értelmez a program. Végül a Verify tool path ikonra kattintva lehetőség van a teljes megmunkálást leszimulálni. A szimulációs folyamatot érdemes a leglassabb sebességen végignézni, mivel így felszínre kerülhetnek az esetleges hibák, amik visszatérve a szerszám, vagy a megmunkálási tulajdonságokhoz könnyen javíthatóak. Ezzel elkészült a munkadarab esztergára történő megmunkálásának szimulációja, és CNC programja is, melyet a 10. számú mellékletben csatolok. 68