SZAKDOLGOZAT. Feladat címe: Készítette: KIS ATTILA. Tervezésvezető: mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke DR.

Átírás

1 GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉK 3515, MISKOLC - EGYETEMVÁROS SZAKDOLGOZAT Feladat címe: TÖBBORSÓS MENETELŐ-FEJ TERVEZÉSE Készítette: KIS ATTILA BSc szintű, gépészmérnök szakos Szerszámgépészeti és Mechatronikai szakirányos hallgató Tervezésvezető: OLÁHNÉ LAJTOS JULIANNA mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke DR. VELEZDI GYÖRGY egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke Konzulens: KIS BALÁZS ANTAL okleveles gépészmérnök Jura Plussz Kft November

2 EREDETISÉG NYILATKOZAT Alulírott ; Neptun kód:... a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős Gépészmérnöki BSc szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy... című szakdolgozatom saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat 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 visszautasításra kerül. Miskolc,.év hó..nap.. Hallgató Kis Attila 3

3 TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés Az alkatrész ismertetése A munkadarab gyártásának folyamata Anyagválasztás Darabolás, lyukasztás Egyengetés Menetkészítés Képlékeny menetalakítás Menetfúrás Hajlítás Fúró-, menetelő gépek Általános jellemzők Többorsós fúrógépek Tulajdonságai Többorsós fúrógépek csoportjai A megfelelő gép kiválasztása A célgép ismertetése Felépítés Főorsó csapágyazás Csatlakozó elemek Motor, hajtás Többorsós fej kiválasztása Szabadalomkutatás Multiple Spindle Drill Gearing Multiple Drill Spindle Shifting Mechanism Multiple Spindle Drilling Unit Multi-spindle Drill Head Multiple Spindle Toolhead Kis Attila 4

4 5.2 Követelményjegyzék Elterjedésük okai Többorsós orsóelőtét kialakításai Állítható munkaorsójú többorsós fej (A1) Fix munkaorsójú többorsós fejek Kardánhajtású többorsós fej (A5) A többorsós orsóelőtét kiválasztása a feladat végrehajtásához Kardánhajtású fej tervezése Szerszámok tulajdonságai, szerszámválasztás Menetformázó Menetfúró Számítások [29] Szerszámbefogás A munkaorsók rögzítése Hajtómű egység Fogaskerekek választása, méretezése, tengelytávolságok meghatározása Tengelyek szilárdságtani méretezése Főtengely (Hajtó tengely) Közvetítő tengelyek Hajtott tengelyek Hajtómű kenése Nyomatéktovábbítás kardántengellyel Orsóelőtét rögzítése Az összeszerelt többorsós orsóelőtét modellje Menetek ellenőrzése Homlokátmérő ellenőrzése [38] Magátmérő ellenőrzése [38] Költség - és időelemzés Összefoglalás Irodalomjegyzék Kis Attila 5

5 SUMMARY The theme of my thesis was design a multi spindle tapping head for a given function and a given machine with two spindles. Nowadays, the use of multi-spindle machines in the industry is prevalent. A multi-spindle machines productivity can be increased with mounting multi-spindle heads on it. These heads may be suitable for a time equal or different size holes for drilling, threading, reaming and milling it. The arrangement of spindles can be extremely varied (along a straight line, a circle, an aligned hole pattern, etc.), so very complicated drilling patterns can be worked on a few steps. The working process of a component take place in one position, so it provides superior accuracy and concentricity. It have to notice that such a high cost of the multi-spindle heads may be available, so use only mass and serial production is preferred. Due to the complex system it requires regular maintenance and supervision. This machining process can be almost completely automated, as after inserted the parts into the workpiece feeder and setting the appropriate program, we just need to removal the finished parts. The holes are usually close to each other having one size. However, in some cases the holes have different sizes, and it create many problems during the process. These can be the different feed speed, peripheral speed and rev requirements, in addition to tool changes frequently occur. Some companies prepare special heads to deal with these problems. In fact, due to the higher demand for the productivity, it is now used on turret - mounted multi-spindle drill heads as well. Thus, the drilling, abrasion, threading can be achieved without tool change. During the design of the multi spindle head I tried to use the knowledge acquired so far. English language patents, design systems, catalogs from different companies and contacts provided by the company are also help me with. I tried to substantiate the important dimensions of the model with calculation. I hope that in the future I ll have opportunity to expand my knowledge and gain more experience. Kis Attila 6

6 BEVEZETÉS Szakdolgozatom témáját egy hidegalakítással és fémforgácsolással foglalkozó cégnél választottuk ki. Több lehetőséget is megvizsgáltunk, és végül egy többorsós menetelő-fej tervezése mellett döntöttünk. A fejre egy liftajtók szereléséhez szükséges lemezalkatrész megmunkálására van szükség, melyet sorozatgyártásban kívánnak előállítani. A cég ugyan rendelkezik furatmegmunkálásra alkalmas gépekkel, ezek azonban nem biztosítanak megfelelő termelékenységet és pontosságot. A festésétől eltekintve, a munkadarabon minden megmunkálási folyamatot a cégen belül végeznek el hidegalakítással. Hidegalakításról akkor beszélünk, ha az alakítás hőmérséklete kisebb, mint a megmunkált fém újrakristályosodási hőmérséklete. A képlékeny hidegalakító eljárások elterjedésével, automatizálásával, új eljárások bevezetésével a gyártás költségei jelentős mértékben csökkenthetők. [1] A leggyakoribb szerszámtípusok: Daraboló szerszámok Kivágó, lyukasztó szerszámok Húzószerszámok Sajtoló- folyató szerszámok Hajlító szerszámok Hideghengerek Ezen szerszámtípusok közül több is megtalálható a cégnél, és nagy része részt is vesz a munkadarab megmunkálásában. A dolgozatomban először ismertetni szeretném az alkatrész előállításának folyamatát a nyersanyag beérkezésétől a szállításig. Majd áttekinteni a többorsós orsóelőtét kialakításokat katalógusok, szabadalmak, irodalomkutatás segítségével. Ezután az értékelési módszerek valamelyikével kiválasztom az adott feladat végrehajtásához legmegfelelőbbnek tűnő konstrukciót. A tervezéshez követelményjegyzéket hozok létre, amelyben folyamatosan megállapításra kerülnek majd a felmerülő igények. A fontosabb alkatrészeket szilárdságtani méretezésekkel fogom ellenőrizni. Végül elkészítem a többorsós orsóelőtét 3D-s modelljét, valamint az egyedi tervezésű alkatrészek 2D-s rajzait. Kis Attila 7

7 1. AZ ALKATRÉSZ ISMERTETÉSE A megmunkálandó alkatrészt (továbbiakban kocsi) liftajtók szereléséhez használják (1. ábra). Általában négyesével kerülnek beszerelésre ajtónként (kettő alul, kettő felül). A különböző kialakítású furatok, hornyok, hajlított élek, tájolásra valamint az ajtók rögzítésére szolgálnak. A vízszintes irányú elmozdulást az 5 felső vezető sínpálya mentén a kocsira szerelt kerekek teszik lehetővé. A pálya általában speciális alumínium ötvözet melynek kiváló a felületi ellenállása, különleges profilja pedig hozzájárul az esetleges por lerakódások okozta rezgés és zaj csökkentéséhez. A mozgást egy elektronikusan vezérelt 1 egyenáramú motor biztosítja, amely egy 3 gumi szíjat hajt. A szíj és a kocsi közötti kapcsolat 4 expanziós szán segítségével jön létre melyet nagysebességű rendszerekhez fejlesztettek ki. [2] Az alkatrészek furatképe és szélessége állandó, a hosszuk viszont mm-es tartományban változhat. A menetkészítés utáni hajlítás is különböző lehet. 1. ábra Alkatrész beépítve [2] 2. ábra Alkatrész 3D-s modellje Kis Attila 8

8 2. A MUNKADARAB GYÁRTÁSÁNAK FOLYAMATA 2.1 Anyagválasztás A választott anyag DD13 jelölésű melegen hengerelt, pácolt, ötvözetlen lágyacél. Tulajdonságai: képlékeny alakításra alkalmas; kis karbon (C 0,16-0,2) és szennyező (S,P 0,015-0,02) tartalmú; jó alakváltozó képességgel rendelkezik; egyenletes a felületi minősége; kicsi a szilárdsági szórása és jól hegeszthető. [3] Alkalmazási területe: bevonat nélküli szalagból, lemezből vagy széles acélból hidegen vagy melegen hengerelt, képlékeny hidegalakítással feldolgozott termékekhez, ahol a jó feldolgozhatóság (alakíthatóság, hegeszthetőség), esetenként a nagy folyáshatár a követelmény (pl. járműipari acélszerkezetek, daru vázszerkezetek stb.).[3] A vágóeljárások alapanyagai általában a táblalemezek és a tekercselt szalagok. A táblalemezeket meghatározott méretű sávokra vágják, a tekercselt szalagot a gyártási szélességben dolgozzák fel. Egy lemezsávból vagy szalagból egymás után több alkatrészt kell kivágni, ezért ezeket úgy kell elhelyezni, hogy a lemez, illetve lemezsáv kihasználtsága a legkedvezőbb legyen. [4] A megrendelés hasított szalag tekercs kivitelben történt meg, melynek mérete 4x200 mm (vastagság x szélesség), tömege 2550 kg. Tárolása a nyersanyag raktárban történik. A szalag hidegalakítás céljára alkalmas lemeztermék, amely téglalap keresztmetszetű, általában 0,1 mm-nél vastagabb, maximum mm szélességű lapos termék tekercsben. [4] 2.2 Darabolás, lyukasztás A tekercs szállítása a telephelyen belül targonca segítségével történik a 400 tonnás, H-házas excenter préshez (más néven körhagyós sajtóhoz). Ezen sajtók a lemezalakítás univerzális sajtológépei. A hajtás elvét tekintve csak annyiban különböznek a forgattyús sajtóktól, hogy ezek lökethossza és lökethelyzete állítható. Első lépésként a présgép adagoló berendezésére helyezik föl a tekercset. Majd felhelyezésre kerül a szerszám, amely egy lépésben alakítja ki (lyukasztás, darabolás) az alkatrészt, ezért egyesített vagy blokkszerszámnak nevezzük. A kivágó szerszám aktív elemei a bélyeg, az alakadó nyílással ellátott vágólap (matrica) és a helyzet-meghatározó elemek, mint például a vezetőlécek, ütközők, helyrehúzó-csap. [4] Ez az eljárás a lemezalakítási műveletek egyik csoportjába tartozik. Lemezalakításnak nevezzük a lemeznek képlékeny alakítással végzett olyan Kis Attila 9

9 feldolgozását, amelynek során a lemezvastagság nem, vagy csak kis mértékben változik. Ez a technológia az egyik legelterjedtebb képlékeny-hidegalakító eljárás. Széleskörű elterjedését az így gyártott alkatrészek mechanikai tulajdonságai, alak- és mérethűsége, nagy termelékenysége, a gazdaságos anyagfelhasználás, a gyártási folyamat automatizálhatósága indokolja. Hátrányként említendő, hogy kis darabszámnál a nagy szerszámköltség miatt nem gazdaságos eljárás. A sajtolás a lemezalakító eljárásokon belül a lemezvágó műveletek csoportjába tartozik. Ezen műveletek közé azok az eljárások sorolhatók, amelyek elsődlegesen a lemez eredeti körvonalát változtatják meg, míg a lemezek térbeli alakját nem, vagy csak kis mértékben alakítják. [4] 2.3 Egyengetés A térbeli kiterjedést megváltoztató lemezalakító művelet. Ezen eljárások a lemezfelület kezdeti, térbeli alakját változtatják meg, az anyag folytonosságának megtartásával. Ezek közé tartozik a hajlítás, amely azoknak a képlékenyalakítási műveleteknek a gyűjtőneve, amelyek eredményeként a munkadarab kezdeti alakjának görbületét egy adott tengely mentén a kívánt mértékben megváltoztatjuk. A hajlítást alternatív és forgó mozgást végző szerszámokkal lehet elvégezni. Az eljárás egyik művelete az egyengetés, ami kézi vagy gépi szerszámokkal végzett hajlítás, a hullámos részek kiegyengetésére. [4] Hengerlő egyengetést szemléltet a 3. ábra. 3. ábra Hengerlő egyengetés [4] Egyengetés célja: A fémlemezek és az idomok már gyártás közben leginkább a hengerlést követő lehűlés alatt keletkező belső feszültségek következtében vetemednek, de különösen szállítás, tárolás vagy megmunkálás közben egyenetlenné (meggörbülnek, megnyúlnak, stb.) válnak. Az ilyen munkadarabot egyengetéssel tesszük alkalmassá a további megmunkálásra.[4] Ebben az esetben a következő művelet a menetkészítés lesz, ezért az alkatrész síklapúsága, a furatok azonos irányba való orientálódása is fontos. Kis Attila 10

10 A művelet egy 21 soros egyengető gépen megy végbe, ahol a síklapúság-eltérés csökkentését a munkadarab egyidejű nyújtásával és zömítésével érik el. A síklapúság megadja, hogy a felületeknek egymástól t távolságban lévő két párhuzamos sík között kell elhelyezkednie. 2.4 Menetkészítés A menetprofil szerint osztályozva lehetnek éles, trapéz, lapos, zsinór és fűrész profilú menetek. Az éles menetek közül a leggyakrabban használatosak a metrikus, normál, durva és finom, valamint a Whitworth- és csőmenetek. A menetkészítésnek sajátos szerszámai vannak. A szerszám aszerint alakul, hogy külső vagy belső menetet kívánunk készíteni. [5] Ebben az esetben belső, M6 os normál métermenet kialakítását kell biztosítani. A meneteket olyan tűréssel készítjük, ami biztosítja a kötendő alkatrészek előírt csatlakozását. Ide tartoznak a szokványos kivitelű kötőcsavarok és anyák menetein kívül a mérőeszközök és a vezérorsó igen pontos menetei is. Felület azonos megmunkálás Felület idegen megmunkálás Egy profilszelvényű szerszám Menetfésűs szerszám Menetvágás: - forgácsoló késsel - kör és hasáb késsel Menetfúrás Menetmetszés Menetvágás fésűs késsel Képlékeny menetalakítás Hosszú menetmarás Menetköszörülés Külső menet örvénylő marása Bolygó menetmarás Rövidmenet marás Menetköszörülés fésűs koronggal Menethengerlés Külső-, belső felület örvénylő menetmarása menetfésűvel 1. táblázat Menetmegmunkáló eljárások csoportosítása [6] Képlékeny menetalakítás Ez a módszer menetkészítésben is a legtermelékenyebb eljárások közé tartozik, melynek számos előnye van a forgácsoló menetkészítéssel szemben. A képlékeny alakítással készült menet szálelrendeződése kedvezőbb, mert követi a menet alakját (folytonos lesz). Ennek következtében nagyobb az anyag szakító- és hajlítószilárdsága valamint a kifáradással szembeni ellenálló képessége. Az alakítás során fellépő nyomás hatására tömörödik a menet felülete és ez növeli a kopásállóságát. Ezzel az eljárással a menetek felülete is simább lesz. [7] Belső menetek képlékeny alakításához kisebb Kis Attila 11

11 szilárdságú anyagoknál alakító menetfúrókat használunk (4. ábra). Állandó mélységű menetprofiljuk az egész működő részen ki van köszörülve, ennek merőleges metszete K- profilú, hogy a kerület könnyítésével csökkenjen a súrlódás. A menetfúró bekezdő része paraboloid alakú, ez kedvező menetprofil átmenetet ad a szabályozó részbe. Annak érdekében, hogy csökkenjen az alakító menetfúró csavaró-igénybevétele, a menet számára előmunkált furatot valamivel nagyobbra készítjük, mint amekkora a menet középátmérője. [7] Ezzel a módszerrel IT8-IT9-es pontosságot érhetünk el. 4. ábra Képlékeny alakító menetfúró [7] 1 bekezdő rész; 2 szabályozó rész Menetfúrás A menetfúrás könnyű, jól ismert és hatékony menetkészítési eljárás. Termelékeny és gazdaságos menetkészítési mód, különösen kisebb menetek esetén, rövidebb megmunkálási idővel, nagyobb forgácsolási sebességgel és hosszabb szerszáméltartammal. A menetformázók és a menetfúrók különböző kialakításúak. A menetfúró anyaga, bevonata és geometriája mind nagyon fontos jellemző, amelyet figyelembe kell venni a menetfúró-típusoknál. Előfordulhat, hogy egy adott anyaghoz/alkalmazáshoz jól működő menetfúró-típus nem lesz hatékony egy másik anyag/alkalmazás esetén. A menetfúrás lefedi a leggyakoribb menetprofilokat, és alkalmazható mindenféle típusú szerszámgépen, forgó és nem forgó alkatrészek esetén is. Az alkatrészen menetelendő 24 db furat elhelyezkedését mutatja az 5. ábra. Kis Attila 12

12 5. ábra Menetelendő furatok 2.5 Hajlítás Az alkatrész végleges térbeli alakját a menetkészítés után történő hajlítással kell létrehozni. A hajlítás olyan képlékenyalakító művelet, amellyel az elő-gyártmány egyes felületei által bezárt szöget megváltozatjuk. A hajlítást igen elterjedten alkalmazzák az alkatrészgyártásban lemezek, rudak, csövek, profilok feldolgozásakor. Számunkra most a lemezek hajlítása a fontos. A szerszámok, a munkadarab alakja és mozgása alapján megkülönböztetünk szabad hajlítást, félsüllyesztékes, süllyesztékes és lengő hajlítást. Ebben az esetben süllyesztékes hajlítást alkalmaznak, aminek a szerszámai előírt hajlásszögűek, így pontos hajlítást tesznek lehetővé. Hajlítás során alakváltozás csak a szerszám által határolt lemezrészben, a hajlítási gócban, illetve annak környezetében megy végbe. A hajlítandó lemez szélesnek tekinthető, ezért szélesség irányú alakváltozása elhanyagolható. [4] A hajlítás után az alkatrészeknek festésére, felületkezelésre van szüksége. 6. ábra Az alkatrész hajlítás után Kis Attila 13

13 3. FÚRÓ-, MENETELŐ GÉPEK 3.1 Általános jellemzők Az ember a rendelkezésre álló nyersanyagot minden történelmi korszakban szükségletének megfelelően átalakította. Így egyes alapvető szerszámfajták és a velük való műveletek már szinte ősidők óta ismeretesek. Legkorábban a fúrás, vésés, faragás alakult ki, a munka tárgya illetve anyaga korszakonként változott. A jelenleg használt szerszámok évezredek során fejlődtek ki. [5] Ma, a vas és acél korszakában nagy mennyiségben kell ezeket az anyagokat szükségleteinknek megfelelően kialakítani, formálni, ehhez az átalakításokhoz pedig munkát kell végezni. Korábban az ehhez szükséges erőt az ember szerszámmal fejtette ki, miközben az anyagot formálta. Az anyag formálásával kapcsolatos ismereteket illetve tudományt együtt technológiának nevezzük. A technológia évszázadokon át lassan fejlődött a követelményeknek megfelelően. Egyre keményebb anyagot kellett megmunkálni, ami által nőttek a szerszámmal szemben támasztott igények és ezzel együtt a megmunkáláshoz szükséges erőkifejtés is. A pontosság is egyre fontosabbá vált, így újabb követelmények léptek fel, amelyeket az ember önmagában már képtelen volt megvalósítani. Így alakultak ki a gépek, melyeket kezdetben még emberi erővel (kézzel vagy lábbal) hajtottak, majd a villamos motorok megjelenésükkel átvették ezt a szerepet. A kezdetek során egy villamos motorról hajtották egy-egy műhelyrész összes gépét, úgynevezett transzmisszió által. Amint a motorok tovább fejlődtek és egyre kisebb méretűvé váltak, minden egyes gép külön villamos motort kapott. Így egyre fejlettebb szinten alakulhattak ki az egyes megmunkálási technológiák. [5] A furat megmunkálása általában sokoldalú feladatnak tekinthető. Az egyes munkadarabokhoz, illetve a készítendő furatokhoz különböző furatmegmunkáló gépeket használhatunk. A felhasználást a munkadarab nagysága, formája, anyagának minősége, a készítendő furat nagysága és pontossága szabja meg. De megszabhatja az egy bizonyos időegység alatt elvégzendő fúrások száma, vagyis a termelékenység is. Az elmondottak alapján a fúrógépek fajta és nagyságrend szerint csoportosíthatók. [5] A fúrógépek fejlődését szerkezeti felépítés szempontjából az állandóan fejlődő furatmegmunkáló technológia határozza meg. Ezek szerint a fajta és nagyságrend kialakítását is visszavezethetjük a megmunkáló technológiára. [5] A megmunkálásnál a munkadarab nagyságával arányban álló gépet kell választanunk, tehát a munkadarabnak el kell férnie a gépen. A forma is csak olyan lehet, amely lehetővé teszi a gépen való elhelyezést és nem akadályozza a fúrási munkát. Kis Attila 14

14 Acél és öntöttvas fúrásánál például megfelel egy alacsonyabb fordulatszámú gép, de alumíniumhoz nagyobb fordulatszámú gépet kell választani. Amennyiben a furatot dörzsölni kívánjuk, a gépnek egészen alacsony fordulatszámmal is rendelkeznie kell. Ha menetet kívánunk normál fúrógépen fúrni, a megfelelő fordulatszám mellet a fordulat irányváltásának a lehetőségét is biztosítani kell. Ha egy furat megmunkálásán belül vagy a furatok egymáshoz viszonyított helyzetében a pontosságot vesszük alapul, akkor ezt normál fúrógépen nem tudjuk elkészíteni, finom- vagy koordináta-fúrógépet kell választani. Előfordulhatnak különleges igények is. Ilyenek az acélszerkezetek és nagyobb méretű gépágyak és géptestek, amikor a munkadarab mozgatása igen körülményes vagy nem megoldható. A gépet a munkadarabhoz kell vinni vagy bele kell helyezni, hogy a kívánt furat megmunkálását elvégezhessük. Ezekhez a munkákhoz főleg a hordozható sugárfúrógépek használhatók jó eredménnyel. A gépgyártásban vannak olyan gépházak, fogaskerékszekrények, amelyeken különböző, nem nagy pontosságú furatmegmunkálások és kisebb, tagolt felületmarások váltakozva fordulnak elő. Az ilyen természetű munkák gazdaságosan vízszintes fúrómaró műveken végezhetők. Több, egymással azonos tengelyű furatot összevonva egyszerre ajánlatos fúrni (persze ez függ a munka darabszámától is). Ebben az esetben többorsós előtétfejet vagy speciális fúróegységeket használunk. A gyakori menetfurat menetfúró gép alkalmazását teszi szükségessé. Minél összevontabb fúrási technológiát kell megvalósítani az egyes fúrógépfajtáknál, annál bonyolultabb a gép szerkezete és vele együtt a kezelése és karbantartása. Ma már minden gépnél megtaláljuk a villamos motorokat, a szükséges villamos berendezéseket, a különböző tartozékokat és készülékeket. Továbbá szinte minden fúrógép rendelkezik sebességváltóval, orsófordulat- és előtolás sebesség-váltóval.[7][5] Kis Attila 15

15 3.2 Többorsós fúrógépek Tulajdonságai Többorsós fúrógépet már közel 60 éve használnak különböző alakú munkadarabok furatainak egyidejű forgácsolására. A pontos fúrómegmunkálás mellett a gépekkel nagyolás, furatesztergálás, süllyesztés és menetfúrás is végezhető. Ezen gépek olyan fúróbefogó készülékkel is el vannak látva, melyek a furat elkészülte után megkönnyítik másik felülethez való hozzáállását. A fúrógépek munkája nagyfokú termelékenységgel párosul, ami növeli jelentőségüket a sorozat- és tömeggyártásban. Az ilyen gépeket nemcsak termelékenység, hanem nagy megmunkálási pontosság is jellemzi. A többorsós fúrógépek önműködő munkaciklusokban dolgoznak, ami kiszolgálásukat könnyűvé és egyszerűvé teszi. Éppúgy beválnak, mint a célgépek, ugyanakkor rendelkeznek az egyetemes szerszámgépek előnyeivel is. A termelési program megváltozásakor könnyen cserélhető a befogókészülék, gyorsan megvalósítható a szerszám és a forgácsolási feltételek módosítása. [8] Többorsós fúrógépek csoportjai A többorsós fúrógépeket leggyakrabban függőleges kivitelben, különböző méretekben gyártják, de előfordulnak még vízszintes, a kettő kombinációjából adódó vagy akár ferde elrendezésűek is. Az előtoló mozgás szerint két csoport lehetséges, egyik a mozdulatlan, másik pedig a mozgó fúrófejű. A gépek felfogó asztala konzolon helyezkedik el. Kézzel vagy hidraulikus úton (dugattyúval vagy hengerrel) emelhető. A szerszámok a fúróorsóval forognak, az előtolást a forgácsoláshoz az asztal vagy a fúróorsó végzi.[8] A többorsós fúrógépeket két nagy csoportba lehet osztani. Egyik csoport a soros fúrógépek csoportja. Az egy közös állványon vagy szekrényen függőlegesen állandó, azonos nagyságú egymás mellé helyezett gépek soros fúrógépet alkotnak. Jellemzője a közös asztal, és hogy az egyes fúróegységek külön meghajtásúak. Több, egymást követő művelet elvégzésére alkalmas. Korszerűbb megoldásnál a munkadarabok továbbítását, tárolását és rögzítését automatikusan oldják meg. Másik csoportot alkotnak az ágas csoportfúrógépek. Ezek általában állványos kivitelben készülnek. A fő- és mellékhajtóművek kapcsolatában nincs eltérés az általános fúrógép elrendezéséhez képest. Különlegessége a központi fúróorsóról hajtott fúróág-csoport. A központi orsóhoz az ágak kardáncsuklós, teleszkópos hajtással csatlakoznak. Az orsók a gépfejjel közös előtolással haladnak. Minden fúrót a furatok által meghatározott helyzetbe lehet állítani és ott rögzíteni. A fúróágak száma 4-36 lehet, a maximális fúróátmérő mm, a fúrószán mozgása mm, a motor teljesítménye 4-15 kw. A közönséges Kis Attila 16

16 állványos egyorsós gépet is többorsós gépként működtethetjük, ha a gép főorsójára többorsós fúrófejeket szerelünk.[9] 3.3 A megfelelő gép kiválasztása A menetkészítésre alkalmas gépekből az oszlopos fúrógép, egy számjegyvezérlésű (CNC) fúró-maró, valamint egy két főorsóval rendelkező célgép található meg a cégen belül. Ezen gépek közül önmagában egyik sem képes nagy termelékenység és pontosság megvalósítására. Ennek oka az, hogy a menetelni kívánt nagyszámú furat (24 db/alkatrész) elkészítése a megmunkálás során nem minden gépen egy felfogásban történne. Ezáltal csökkenne a pontosság, főként az oszlopos fúrógép esetében. Ezekre a problémákra megoldást nyújthat egy többorsós menetelő-fej, amely az oszlopos vagy két főorsóval rendelkező fúrógépre is felszerelhető. Mivel az alkatrész akár 710 mm hosszú is lehet, az oszlopos fúrógépen egyetlen menetelő fejjel a folyamat kivitelezése nem lenne célszerű. Amennyiben több fej alkalmazása mellett szeretnénk véghezvinni a megmunkálást, termelékenység illetve pontosság csökkenés jönne létre a fejek cserélgetése miatt. A két főorsóval rendelkező gépre viszont két fej is felszerelhető, amelyek cserélésére egy optimális menetelő fej kialakítása esetén nincs szükség. Ezáltal a pontosság nő, sőt a két fej akár egyszerre is működhet, ami a termelékenység szempontjából igen jelentős. A menetelő fej tervezése tehát a két főorsóval rendelkező célgépre célszerű. A fej ezen gépre történő szereléséhez azonban szükség van bizonyos adatokra, amelyek elősegítik a pontos tervezést. Ilyen fontosabb információk a gép méretei, a motor tulajdonságai (teljesítmény, fordulatszám stb.), valamint a főorsó kialakítása. Kis Attila 17

17 4. A CÉLGÉP ISMERTETÉSE 4.1 Felépítés A rendelkezésre álló fúrógép függőleges kivitelű. Mint azt korábban a többorsós fúrógépek jellemzésénél említettem, az előtoló mozgást végezheti a fúrófej vagy az asztal (7. ábra). Ebben az esetben a fúrófejek mozognak. a; b; 7. ábra Az előtoló mozgás változatai többorsós fúrógépek esetén [8] a; rögzített fúrófej b; mozgó fúrófej A gép állványa zártszelvényből készült, hegesztett, porfestett kivitelben. A fúrófej villamos motorral rendelkezik (8. ábra), melynek tengelye nem közvetlenül hajtja meg a főorsót, hanem többsoros lánchajtáson vagy szíjhajtáson keresztül. Az orsó előtolásáról 2 db T40 drillmatic típusú pneumatikus balansz henger gondoskodik, egy 1 mm-es emelkedésű vezérorsóval, es kimenő fordulatszámmal. A hengerek nyomása 4 bar. A géphez tartozik egy szintén hegesztett vázú adagoló egység, melyben 2 db villamos hajtású adagoló asztal van, pneumatikus munkadarab behúzással. Az adagoló átállítása az oldaltámaszok mozgatásával végezhető el. A gépház és az adagoló berendezés között az alkatrészeket 3300 mm hosszú két bordázott hevederes szállítópálya mozgatja, fokozatmentesen állítható sebességgel. A szállítópálya Minitec profilból készült, csavarozott kivitelű. A gépvázon került elhelyezésre a szán-, ill. orsókenő egység. A gép mozgó kocsijainak rugós rögzítő csapjait a termék hosszának megfelelő tájoló villába kell pattintani, majd a kocsit rögzíteni kell a rögzítő karral.[10] Igen Kis Attila 18

18 lényeges a többorsós fúrógépek asztalának a célszerű kiválasztása, mert ettől függ a fúrógép méreteinek és teljesítményének gazdaságos kihasználhatósága. [5] 8. ábra Előtoló egység 9. ábra Az egységet vezető sín 4.2 Főorsó csapágyazás A szerszámgépekben található csapágyak, különösen a főorsó-csapágyak, a fúrógép legkényesebb és legtöbb követelménynek megfelelő gépelemei közé tartoznak. Az előírt méret- és alakpontosság teljesítése érdekében a legfőbb követelmény a futáspontosság. A csapágyak igénybevétele erősen ingadozó, mivel az erőhatás a mindenkori forgácsolóerőtől függ. Csapágyazásra általában gördülő- és siklócsapágyakat használnak. Mindkettőnek megvan a maga előnye és hátránya, de a gördülőcsapágyak alkalmazása az elterjedtebb. Előnyük, hogy üzemük egyszerű és megbízható, továbbá indításkor kisebb súrlódás lép fel bennük, valamint a súrlódási tényező bizonyos határon belül állandónak tekinthető. Bármilyen irányú erőt fel tudnak venni, beépítési hosszméretük pedig kicsi. A cserélhetőség követelményét maximálisan kielégítik, így meghibásodás esetén könnyen cserélhetők. Különleges előnyük, hogy bármilyen elhelyezkedésű tengelyen működnek, kenésre pedig kevésbé érzékenyek. Hátrányuk, hogy sok alkatrészből állnak, melyek részpontossága befolyásolja a csapágy pontosságát. Emiatt a sorozatban gyártott csapágyak nem mindig alkalmasak főorsó-csapágyazás céljára.[5] A legegyszerűbb és leggyakrabban alkalmazott gördülőcsapágy az egysoros, mélyhornyú golyóscsapágy. Sugárirányú és tengelyirányú erők felvételére egyaránt alkalmas. A kétsoros, ferde hatásvonalú csapágy nagyobb mértékű sugárirányú és Kis Attila 19

19 tengelyirányú erő felvételére alkalmas. A gördülőtesteket bizonyos előfeszítéssel építik be, hogy a külső és belső gyűrű közötti játékot kiküszöböljék. Így váltakozó erőhatás mellett is játékmentes csapágyazást lehet biztosítani. A kétsoros önbeálló golyóscsapágy nagyobb mérvű deformáció felvételére alkalmas. Az egysoros ferde hatásvonalú csapágy (vagy vállcsapágy) a radiális terhelés mellett kb. ugyanolyan mértékű tengelyirányú erő felvételére is alkalmas. Beépítésnél viszont csak párosával alkalmazható. Zajmentes járást és megfelelő futáspontosságot biztosít. A hengergörgős csapágy nagyobb sugárirányú terhelés felvételére alkalmas. Előnye, hogy egymástól függetlenül lehet beépíteni a külső és belső csapágygyűrűt, mivel az egyik vezetőperem nélkül készül. Viszont tengelyirányú erő felvételére nem alkalmas. A kúpgörgős csapágy nagyobb mértékű sugár- és tengelyirányú erő felvételére alkalmas. Rendszerint párosával építik be, szereléskor a csapágyhézagot nagy gondossággal kell beállítani. Az önbeálló görgőscsapágy a legnagyobb terhelés és jelentős mértékű tengelyirányú erők felvételére alkalmas. Főleg ütésszerű igénybevételek esetén alkalmazzák.[5] Ebben az esetben a főorsó csapágyazása elől két egymással szembefordított kúpgörgős csapággyal, hátul pedig két közvetlenül egymás mellé elhelyezett mélyhornyú golyós csapággyal van kivitelezve. A golyóscsapágyak élettartam kenésűek. 4.3 Csatlakozó elemek Furatok megmunkálásánál a forgácsoló szerszámokat a fúrógép orsóhüvelyeibe erősítik be. Az orsó és a forgácsoló szerszámok csatlakoztatására különleges készülékek szolgálnak, amelyeket a megmunkálandó alkatrészek befogására alkalmazott készülékekkel való megkülönböztetés céljából tartozékoknak neveznek. A fúrógépek tartozékaihoz a különböző foglalatok, átmeneti hüvelyek, gyorsváltó tokmányok, önközpontosító és lengőtokmányok, kiesztergáló késszárak és fejek tartoznak. Alkalmaznak fúrógépeknél egyorsós-, többorsós- és revolverfejeket is. Mindezek a készülékek a fúrógép orsójának kúpos furatába vagy az orsó hüvelyére erősíthetők fel. A Morse-kúppal rendelkező szerszámokat vagy közvetlenül az orsó kúpos fészkébe, vagy átmeneti hüvelyek és foglalatok segítségével erősítik fel. A főorsó végződés lehet kúpos vagy hengeres furatú. Az ehhez csatlakozó elemek és részek rendeltetése a befogás, központosítás, valamint az erő és nyomaték átadása. A hengeres szárú végződéseknél a befogásról külön kell gondoskodni, a kúpos szárú végződéseknél az enyhe emelkedésű kúp biztosítja a megfelelő nyomaték átvitelét.[5] Kis Attila 20

20 4.4 Motor, hajtás A hajtás lehet hagyományos vagy integrált kivitelű. Hagyományos megoldás esetén a motor tengelye egy szíj- vagy lánchajtáson keresztül hajtja meg a főorsót, míg integrált kivitelnél a közvetlenül a főorsóhoz kapcsolódik tengelykapcsoló közbeiktatásával. A szerszámgépeknél a villamos berendezést korábban csak energiaszolgáltatásra használták, ez általában a motorból és a hozzátartozó kapcsolókból állt. A fejlődés során a kezelhetőség és a biztonság érdekében a villamos berendezések különböző segédberendezésekkel egészültek ki, melyekkel a működtetést végezzük. A berendezések elemei a hálózat, a motorok és a közbenső elemek. A hálózat szolgáltatja a villamos energiát, amit a motorok mechanikai munkává alakítanak. A közbenső elemek kötik össze a hálózatot a motorral és a berendezés irányítása is ezen keresztül történik. A fúrógépeken használt villamos motorok csaknem kivétel nélkül háromfázisú szinkron motorok. Más motortípust általában csak elektromos hajtóműveknél alkalmaznak. A motorok kis és közepes teljesítménynél rövidrezárt forgórészűek és indításkor közvetlenül a hálózatra kapcsolják őket. Nagyobb teljesítményű motoroknál az indításnál fellépő áramlökés elkerülésére csillag-deltakapcsolást használnak vagy fojtásos feszültségcsökkentéssel, esetleg csúszógyűrűk segítségével indítanak. A motor forgásirány-váltásához a három fázisvezeték közül kettőt fel kell cserélni. Az irányváltás rendszerint kettős kapcsolóval hajtható végre, amely egyik állásban az eredeti, másikban a felcserélt sorrendű fázisvezetékeket kapcsolja a motorra.[5] Forgó főorsó Álló orsóhüvely R8 foglalat R8 illesztődarab Forgó főorsó Álló orsóhüvely Jacobs illesztődarab Forgó főorsó Álló orsóhüvely Morse-kúpos illesztődarab 10. ábra Különböző szerszámbefogási módok a főorsóra [12] Egyes esetekben akár közvetlenül a motor tengelyére is fel lehet szerelni a többorsós fúrófejeket valamilyen illesztődarab segítségével. Kis Attila 21

21 5. TÖBBORSÓS FEJ KIVÁLASZTÁSA 5.1 Szabadalomkutatás Multiple Spindle Drill Gearing Év: 1951.április.17. Kérelem száma: 626,272 Feltaláló: George H. Kuhl, Glen Ellyn, Ill. Az ábrán a találmányhoz kapcsolódó többorsós fej részmetszete, illetve a hajtási rész teljes metszete látható. A főorsóról érkező hajtást fogaskerekek továbbítják kardáncsuklókon keresztül a munkaorsókra, amelyek konzolokba illesztettek, így azok helyzete változtatható. Kis Attila 22

22 5.1.2 Multiple Drill Spindle Shifting Mechanism Év: 1970.szeptember.22. U.S. Patent Kérelem száma: 733,657 Feltaláló: Ernest K. Haley Az ábrán egy a fúróorsók mozgatására alkalmas többorsós fej látható. A hajtást egy központi tengely kapja a motorról, majd lánc-lánckerék kapcsolatokkal viszi tovább a hajtó tengelyekre. A szerkezet különlegessége, hogy a fúróorsót rögzítő tömb az abban egymás alatt található menetes tengelyrészek segítségével mozgatható. Az egymás mellett lévő tömbökben és a tengelyrészeken a menetek balosak illetve jobbosak, így a két fúróorsó egymástól távolodik, vagy a kart ez ellenkező irányba forgatva közeledik egymáshoz. A két tengelyt a bal oldalon található 1:1 es homlokfogaskerekek kötik össze. Kis Attila 23

23 5.1.3 Multiple Spindle Drilling Unit Év: 1977.február.22. Kérelem száma: 770,934 Feltalálók: Dieter Maier, Schulstrasse 4, 7911 Burlafingen, Fed. Rep. of Germany Ez a találmány egy olyan többorsós fejet mutat be, amelyen a különböző furatképekhez automatikusan, kézi beavatkozás nélkül lehet cserélni a megfelelő fúrófejeket. A fúrófejet 3 az illesztő-szegek 14 segítségével helyezik fel az elosztó és sebességváltó egységre 1, amelyet egy hidraulikusan működtetett eszköz tart a helyén. A hajtást számos hatszög keresztmetszetű tengely 8 viszi át a fúróorsókra. Kis Attila 24

24 5.1.4 Multi-spindle Drill Head Év: 1977.július.25. Kérelem száma: 818,751 Engedélyező: Sigloch and Schrieder, Germany Feltalálók: Erwin Braun, Stuttgart, Germany Ez egy olyan többorsós fej, amely a gép főorsójáról kapja a hajtást a központi tengelyen (ábrán 16-os jelölés) keresztül. A tengely, melynek forgó mozgása csapágyakkal biztosított, az azon reteszkötéssel kapcsolódó fogaskerék segítségével adja át a hajtást a többi tengelynek, amelyek különböző áttételeken keresztül meghajtják a fúróorsókat. Kis Attila 25

25 5.1.5 Multiple Spindle Toolhead Év: 1981.április.1. Kérelem száma: 249,746 Engedélyező: Kearney & Trecker Corporation, West Allis, Wis Feltalálók: Ervin J. Kielma, West Allis; Albin J. Schabowski, Milwaukee; Jonh T. Currer, Wauwatosa, all of Wis. Ez a találmány szerszámgépek automatikus szerszámcseréjéhez kapcsolódik. Azon belül egy olyan újfajta többorsós szerszám kialakítással, amely cseréje könnyen és egyszerűen megvalósítható. Az ábrán egy szerszámgép főorsójára szerelt többorsós szerszám hosszmetszete látható. A szerszámcsere a többorsós szerszámon kialakított V- alakú horony segítségével megy végbe. Kis Attila 26

26 5.2 Követelményjegyzék Fő jellemzők Követelmények K/O Megmunkálás Kinematika Anyag Geometria Erők 24 db M6-os szerszám Menetkialakítás menetformázással Munkadarab 4 mm vastag acél Az adottól eltérő méretű menetek kialakításának biztosítása 1:1-es hajtás Forgásirányváltásra alkalmas hajtás Forgó-forgó mozgás átalakítás Legkisebb furattávolság: 30 mm Szerszám kenés Szerszám hűtés Hajtómű kenése Maximális magasság 40 cm Maximális szélesség 30 cm Változtatható furatkép Ütközésvédelem Az erő illetve nyomaték pontos levétele a főorsóról K O O O K K K O O K K K O K Ergonómia Egyszerű szerszámcsere O Karbantartás Egyszerű kenőanyag utántöltés Kenőanyag szintjének ellenőrzése O O Szerelés Az orsóelőtét egyszerű rögzítése O 2. táblázat Követelményjegyzék A többorsós orsóelőtét TDK munkámban készített követelményjegyzékét tartalmazza a 2. táblázat. Ebben különböző szempont csoportosítások alapján szerepelnek az egységgel szemben támasztott igények, követelmények. A K/O jelölés arra utal, hogy az adott sorhoz tartozó adat, igény betartása követelmény (K jelölés), vagy csak egy opció (O jelölés). Azon sorok, melyek után nem szerepel K illetve O jelölés csupán információ értékkel bírnak. Kis Attila 27

27 5.3 Elterjedésük okai A hagyományos menetfúrógép típusok általában kézi vezérlésűek, rendszerint egyorsós oszlopos vagy radiális menetfúrógépek. Az egyorsós, kézi vezérlésű menetfúrógépeknél a költségek nagyobb részét a bérköltségek képezik, így ezt a géptípust elsősorban egyedi gyártásban használják. Bizonyos esetekben az oszlopos fúrógépre többorsós fúrófej szerelhető fel, így egyidejűleg két vagy három párhuzamos furat illetve menet készíthető, amelynek kicsi a furatközéppont távolsága. Ha az ilyen gépek összköltségének alakulását vizsgáljuk, akkor arra a megállapításra jutunk, hogy a költségek legnagyobb részét a megmunkálandó munkadarabok beállítása és befogása képezi. Egyszerű kialakítású speciális gépek beállításával, amelyek több munkafolyamatot tudnak kézi beavatkozás nélkül egyidejűleg elvégezni, lehetőség van arra, hogy a megmunkálási költségeket lényegesen csökkentsük. Az automatikus vagy fél-automatikus fúró illetve menetfúró egységek bevezetése a legtöbb esetben csökkenti a szükséges szakképzett munkások számát, miközben a termelékenység nő. Gyakran előfordul, hogy egy munkás több munkagépet tud egyidejűleg kiszolgálni, így a bérköltség több munkadarabra oszlik meg. [13] 5.4 Többorsós orsóelőtét kialakításai Az üzemek gyártási körülményeinek és magának a gyártásnak a természetétől függően a többorsós megmunkálást igénylő műveleteket különleges fúrógépeken vagy egyetemes fúrógépeken, többorsós fejek alkalmazásával végzik. A többorsós fúrófejeket az egy munkadarabba egyidejűleg megmunkálandó azonos irányba eső furatok megmunkálására (fúrás, dörzsölés, menetkészítés stb.) használják. A különleges fúrófejek alkalmazása csak akkor gazdaságos, ha az aránylag magas előállítási költséget a kihasználás mértéke ellensúlyozza. Ezért a tömeggyártásban általában egyetemes többorsós fúrófejeket használunk, melyeknek orsói esetenként állíthatók. A többorsós fúrófej a fúrógép orsójához csatlakozik. Az orsóról kapja a hajtást és az orsóhüvelyre van felerősítve. [8] Állítható munkaorsójú többorsós fej (A1) Ezek a típusú fejek csak néhány adott furatkép megmunkálására alkalmasak. Általában 2, 3, 4, 5, 6 darab munkaorsó van beépítve egy-egy fejbe. Az elhelyezésük legtöbbször egyvonalban vagy kör kerülete mentén történik. A rögzítésük a főorsóhoz bármely hagyományos módon lehetséges. Működés során az összes munkaorsó azonos irányba forog. A szerszámbefogó fej képes elfordulni 360 -ban, így a szerszám helyzete a szerszámbefogó kerülete mentén néhány fokonként módosítható.(11. ábra) Kis Attila 28

28 11. ábra Állítható többorsós fúrófejek [14] Fix munkaorsójú többorsós fejek Függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott többorsós fej (A2) Ami a fúrólap felfüggesztési módját illeti, egyes esetekben, amikor a fúrólap nem túl nagyméretű és a fej munkaorsói a fúrógép orsójához viszonyítva körben helyezkednek el, a függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott többorsós fejet lehet használni. [8] Forgattyús orsóhajtású többorsós fej (A3) Ha egymástól kis távolságra eső furatokat kell megmunkálni, akkor forgattyús orsóhajtású többorsós fúrófejeket célszerű használni (12. ábra). Ezeknél ugyanis nincs beépítve fogaskerék áttétel, a munkaorsók az egymás közötti távolság csökkentése érdekében pedig tűgörgővel vannak csapágyazva. A fúrófej egy 1 átmeneti hüvely segítségével kapja meg a hajtást a fúrógép főorsójáról, ami így megforgatja a 2 hajtókart. A hajtókar meghajtja a 3 oszcillátort, ami kis oszcilláló mozgás következtében meghajtja a 4 munkaorsókat, amelyek forgási iránya és sebessége a hajtókaréval megegyező. [15] ábra Forgattyús hajtású többorsós fúrófej [15] Kis Attila 29

29 Fix központú, fogaskerekes hajtású többorsós fejek (A4) Ezek a szerkezetek igen masszívak. Dupla olajtömítés és légtelenítő van beépítve, hogy az olajt bent, a szennyezőket pedig kint tartsák. Beépítéshez előfeszített golyóscsapágyakat alkalmaznak. 13. ábra Fix központú többorsós fej kialakítása [16] Kardánhajtású többorsós fej (A5) A többorsós fúrófejeknek a sorozatgyártásban nagyobb mértékű felhasználásra való törekvés az egyetemes állítható orsójú többorsós fúrófejek kialakulásához vezetett. Ezek a fúrófejek lehetővé teszik a munkaorsók beállítását a megmunkálandó alkatrészeken készítendő furatok szerint. Kardánhajtású többorsós fúrófejet mutat a 14. ábra. A fúrófej szekrényteste öntvényekből áll. A munkaorsók teleszkópszerű csatlakozással a 4 kardáncsuklós tengelyekről vannak meghajtva. A kardáncsuklós tengelyek végén lévő 3 fogaskerekeket a gép főorsója által hajtott központi fogaskerék hajtja. A 8 munkaorsókat az 5 konzolon keresztül erősítik a 6 szekrénytesthez. A konzolok szükség szerint eltolhatók és rögzíthetők. [7] A többorsós fúrófej egy 2 Morse-kúpos illesztődarab segítségével kapja a hajtást a főorsóról és az 1 orsóhüvelyre van felszerelve. 14. ábra Kardánhajtású többorsós fej [17] Kis Attila 30

30 5.5 A többorsós orsóelőtét kiválasztása a feladat végrehajtásához Az többorsós fej kiválasztásához a Rang módszert alkalmazom. Ez az egydimenziós értékelemzési modellek egyik csoportja. Rangmódszernél az értékelt változatokat (A i ) növekvő minőségi rangsorba állítom az összes (C j ) szempont szerint. Ez a módszer megengedi az egyes változatok egyenértékűségét is. [18] Változat jelölése A1 A2 A3 A4 A5 Többorsós fej típusa Állítható munkaorsójú Függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott Forgattyús orsóhajtású Fix központú, fogaskerekes hajtású Kardánhajtású 3. táblázat Változatok eljelölése Értékelési szempontok C1 C2 C3 C4 C5 C6 Munkaorsók beépítési változatai Beépíthető munkaorsók száma (azonos méretű fej esetén) Munkaorsók helyzetének a változtatása Merevség Egyszerre megmunkálható szomszédos furatok legkisebb távolsága Kivitelezés bonyolultsága 4. táblázat Értékelési szempontok Kis Attila 31

31 C1 C2 C3 C4 C5 C6 Minősítés A A A A A táblázat Konstrukciók értékelése A legjobb eredményt az A4 és A5 változatok érték el. A választott többorsós menetelő-fej változat az A5, mert a feladat végrehajtásához megfelelő tulajdonságokkal rendelkezik. Legfőbb előnye, hogy a munkaorsók helyzete változtatható, így a későbbiek folyamán más furatképű alkatrészek megmunkálására is alkalmas lehet. Ezáltal elkerülhetővé válik egy új fej beszerzése. Mivel a választott célgép két főorsóval rendelkezik, és a megmunkálás egy többorsós fejjel a nagyméretű munkadarabok miatt igen bonyolult lenne, ezért két többorsós orsóelőtét beépítése a célszerű. A műveleti eszközök másodfokú térbeli összevonásának célja, hogy az azonos támadási irányból ható szerszámokat, szerszámcsoportokat közös előtoló egységre vonjuk össze. Ennek az összevonásnak az eredménye a többorsós orsóelőtét. [19] Az összevonás feltételei: az időkiosztásnak megfelelés, vagyis nem változhat az egyes felületek elkészülési sorrendje az összevonás következményeként, technológiai összeférhetőség, vagyis a közös előtéten lévő szerszámok előtolási sebessége is közös, tehát ezek összehangolására van szükség, konstrukciós összeférhetőség, ami azt jelenti, hogy az egy előtétbe szerelt szerszámorsók konstrukciósan elférjenek, a tengelytávolságok biztosítsák a megfelelő szilárdságú orsók csapágyazását, illetve biztosítva legyen az egyes szerszámok számára a megmunkáláshoz szükséges teljesítmény. [19] Ezeket a feltételeket, valamint a követelményjegyzéket szem előtt tartva fogom végrehajtani a többorsós orsóelőtét tervezését. Kis Attila 32

32 6. KARDÁNHAJTÁSÚ FEJ TERVEZÉSE A többorsós orsóelőtét több részegységből épül fel, melyek további elemi funkciókra bonthatók. A méretezés szempontjából fontos főfunkciók: a hajtás átvitele a főorsóról a fejre; a mozgás szétosztása forgó-forgó mozgás-átalakítás révén; a hajtás eljuttatása a munkaorsókra; a szerszámok rögzítése. A méretezés során a legfontosabb, hogy a rendelkezésre álló motor teljesítménye elegendő legyen a megmunkálás végrehajtásához. A megmunkálás teljesítményszükséglete függ a megmunkálást végző szerszámok számától, valamint a menetformázás illetve menetfúráshoz szükséges súrlódási illetve forgácsolási erőktől. A tervezést ezért a szerszámválasztással kezdem, viszont ehhez és a további méretezésekhez is szükség van a megmunkáló egység adataira. A motor és főorsó adatai [11]: Típus: T40/C/5.0/09B/B a T40 jelölés azt jelenti, hogy menetelő egységről van szó, ami maximum M40-es menet készítésére alkalmas acél anyagba, a C jelölés arra utal, hogy a mechanikus előtolás értéke ig terjedhet, az 5.0 azt jelenti, hogy a motor 4 pólusú, a hajtást a motorról a főorsóra a vezérműszíj segítségével viszi át, a főorsó fordulatszáma pedig 700, a 09B jelölésben a 09 utal a motor méretére, valamint azt jelenti, hogy a motor 4 pólusú, teljesítménye 5,5 kw, a B pedig hogy fék motor, az utolsó B jelölés a főorsó végződést jelöli, amely jelen esetben ISO 40 DIN Szerszámok tulajdonságai, szerszámválasztás A szerszámválasztásnál a két 2.4.1, illetve a es pontban ismertetett szerszámok közül lesz kiválasztva az erre a feladatra jobbnak ítélt szerszám. A szerszámválasztásnál megadandó szükséges adatokat szemlélteti a 6. táblázat. Kis Attila 33

33 Jellemző Az adatok ebben a feladatban Anyag DD13 (1.0335), melegen hengerelt ötvözetlen lágyacél Kívánt menet típusa, mérete M6-os jelölésű (normál menet) A menet mélysége, típusa 4 mm, átmenő furatba Maximális fordulatszám táblázat A szerszámválasztáshoz szükséges adatok Egyéb adatokat is meg lehet adni, mint a vágási irány, hűtés hozzávezetés, él-anyag stb. Ezek az adatok segítik szűkíteni a felkínált szerszámok listáját Menetformázó Anyag Kis széntartalmú acélok Alakítási sebesség, m/min Hengerlés Képlékenyen métermenet trapé z-menet alakító menetfúró Egyéb acélok Sárgaréz, réz Alumínium és ötvözetei 7. táblázat A menethengerlés és képlékenyalakítás ajánlott alakítási sebességei [5] A hideg-menethengerlés és a képlékenyen alakító menetfúróval való menetkészítés ajánlott alakítási sebességeit az 7. táblázat tartalmazza. Ezek az alakított anyagtól és a menet fajtájától függenek Tulajdonságai A menetformázás forgácsnélküli alakítással készít menetet az anyag szövetszerkezetének átvágása nélkül. Átmenő és zsákfuratban egyaránt alkalmazható, de lényeges az anyag rugalmassága: a minimális fajlagos nyúlás (A) 10-12% legyen, a maximális szakítószilárdság (Rm) pedig 900 MPa lehet. Ezek az értékek ebben az Kis Attila 34

34 Nyomaték MISKOLCI EGYETEM esetben: A=33%, Rm=400 MPa. Célszerű süllyesztést tenni a furat elejére és végére, ezáltal elkerülhető az anyag felgyűrődése. A menetformázó szerszám külső méretei megegyeznek a menetfúróéval, ami lehetővé teszi, hogy akár hagyományos, akár CNC gépen a menetfúró helyén használjuk. A menetformázás nyomatéka magasabb, akár kétszerese is lehet a menetfúrásénak. A nyomaték nél hosszabb menetek formázásánál jelentős lehet. A formázás nyomatéka viszont állandó, szemben a menetfúráséval, ahol a nyomaték a szerszámkopással növekszik (15. ábra). Az optimális sebességet alkalmazásonként kell beállítani. Általános irányérték, hogy a formázás sebessége 50%-kal magasabb lehet a menetfúrásénál. A súrlódás miatt nagy hő keletkezik, ezért fontos a szerszám felületének jó kenése. Általában a nagy nyomást elviselő olajok ajánlottak. Fontos, hogy a kenőanyag adagolása folyamatos legyen, mert száraz érintkezés esetén az anyag hamar feltapad a szerszámra. [21][22] Nyomaték menetformázó szerszámnál A szaggatott vonalak különböző szerszámkopáshoz tartozó nyomatékokat mutatnak menetfúró szerszámnál Nyomaték új menetfúró szerszámnál Menetelendő hossz 15. ábra A menetformázás és menetfúrás nyomatéka[25] A menetformázás illetve a menetfúrás nyomatékának alakulása látható a menetelendő hossz függvényében a 15. ábra Kis Attila 35

35 Szerszámkialakítások A különböző anyagokhoz eltérő szerszám bevonatokat illetve kialakításokat alkalmaznak. A következő ábrákon láthatóak ezek a kialakítások a jelölésekkel együtt. 16. ábra Menetformázó acél anyaghoz (piros jelölés) kenőhoronnyal, HSS-E anyagból, TiN bevonattal 17. ábra Menetformázó korrózióálló acélhoz (kék jelölés) kenőhoronnyal, HSS-EE anyagból, TiCN MP bevonattal 18. ábra Menetformázó alumínium anyaghoz (zöld jelölés) kenőhorony nélkül, HSS- EE anyagból, TiN bevonattal A HSS-E anyag kobaltos gyorsacél (5% Co ötvözéssel), intenzívebb forgácsoláshoz, a HSS-EE anyag pedig porkohászati gyorsacél jó él stabilitással, intenzív menetfúráshoz. Az ábrákon használtaktól további színeket is használnak az alkalmazhatóság megjelölésére [22]: Acél 700 MPa-ig Öntöttvas Bronz Speciális ötvözet Műanyag Kis Attila 36

36 Előfurat átmérő Előfurat átmérő Előfurat átmérő MISKOLCI EGYETEM 19. ábra Poligon szerszámkialakítások [26] A poligon kialakítás függ a szerszám átmérőjétől, de független attól, hogy menet átmenő vagy zsákfuratba készül. [26] Az előfurat ideális mérete A menetformázáshoz készített elő-furat nagysága függ a megmunkált anyagtól, a kiválasztott megmunkálási paraméterektől és felszereléstől. Túl kis furatnál a menetformázó kinyomhatja az anyagot a menetszájnál, ez pedig negatívan befolyásolja a szerszámélettartamot. Ha viszont túl nagy a furat, a kialakított menet profilja nem lesz megfelelő. [23] Helyes előfúrási átmérő számítása 6H tűrésű menetekhez [22]: Minimum előfurat átmérő = névleges átmérő - (0,48 x menetemelkedés) Maximum előfurat átmérő= névleges átmérő - (0,43 x menetemelkedés) a, b, c, Elméleti menet-átmérő 20. ábra Az elő-furat átmérőjének hatása a menetprofilra [25] A 20. ábra látható, hogy az elő-furat átmérője miként befolyásolja a menetformázás során alakított menetprofilt. Az a, ábrán látható túlzott előfúrási átmérő hiányos/csonkaprofilt, a b, ábrán látható átmérő megfelelő profilt, míg a c, ábrán látható kisebb átmérő az ideálistól nagyobb profilt eredményez. [25] M6-os menethez a legtöbb esetben 5,4-5,55 mm-es elő-furat átmérő az ajánlott Menetformázó szerszám kiválasztása A szerszámokat a Walter-Tools katalógusból választom ki az 6. táblázat értékei alapján, ezek a következők lehetnek: Kis Attila 37