FOGASKERÉK GYÁRTÁSTERVEZÉSE

Átírás

1 ZF HUNGÁRIA Kft. Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet Gépgyártástechnológia szak FOGASKERÉK GYÁRTÁSTERVEZÉSE Molnár Zsolt OFTOEE Eger, Bükk sétány 3. 2./

2 Tartalomjegyzék Bevezetés A termék ismertetése S-1600 típusú váltó ismertetése Az alkatrész ismertetése és bemutatása a gyártmányon belül Szigetkoncepciós elrendezés Technológiai folyamat tervezésének előkészítése A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása Az alkatrész funkcionális és technológiai helyességnek elemzése Előgyártmány meghatározása, előgyártás módjának választása Süllyesztékes kovácsolás A kovácsolt előgyártmány megmunkálási ráhagyás számítása Műszaki feltételek körvonalazása Sorrend tervezése A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása Lehetséges gyártási alternatívák Első gyártási alternatíva Második gyártási alternatíva Harmadik gyártási alternatíva A választott műveleti sorrendterv A műveletek bemutatása Előkészítés Lefejtőmarás és fogvésés Lefejtőmarás Fogvésés Mosás Fogsarkítás Foghántolás Mosás

3 4.7. Hőkezelés előkészítés és hőkezelés Felületszilárdítás Köszörülés, mint alternatív művelet Keményesztergálás Mosás Zajvizsgálat Végellenőrzés Keménymegmunkálások gazdasági összehasonlítása Az összehasonlítás ismertetése Keményesztergálás Kombinált eljárás Köszörülés A megmunkálások összehasonlítása: Gyártóeszközök költségnek összehasonlítása Szerszámköltség összehasonlítása Gyártási idők összehasonlítása Energiafogyasztás Munkabér kiszámítása Hűtő-kenő folyadék költség Eljárások összehasonlítása költségek és átfutási idők alapján Összefoglalás Summary Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék Mellékletek

4 Bevezetés Szakdolgozatomban az Egri ZF Hungária Kft. által gyártott ZF Ecolite 6S-1600 típusú sebességváltó második fokozati, főtengelyre szerelt fogaskerekével és annak gyártásával foglalkozok. A ZF Hungária Kft. nagyméretű váltók gyártásával foglalkozik, melyek különböző buszok, kamionok és haszongépjárművek sebességváltói, melyeket a megrendelők igényei szerint alakítanak ki. Gépparkjuknak köszönhetően a váltók alkatrészeivel szemben támasztott technológiai elvárásoknak tökéletesen megfelelnek, valamint rendelkeznek Magyarország egyik legkorszerűbb hőkezelő parkjával is. Feladatom során röviden bemutatom a sebességváltók funkcióit, illetve a sebességváltókkal szemben támasztott követelményeket. Elemzem az alkatrészt funkcionális és technológiai helyesség szempontjából. Kidolgozom a fogaskerék gyártásának technológiai folyamatát és elkészítem a szükséges dokumentációt. A technológiai folyamatok kidolgozásához a ZFH Kft. gépparkját veszem alapul, és ennek megfelelően dolgozom ki a gyártás folyamatát és adatait. A technológiai paraméterek meghatározásához és a szerszámválasztáshoz a Mitchubishi szerszámgyártó cég katalógusát használom fel, mely gyárt CBN lapkákat, amik a keményesztergáláshoz szükségesek. A tervezésvezető által előírt részletességgel dolgozom ki a fogaskerék gyártási terveit 750 db/hó gyártási volumenre. Gazdasági szempontok alapján összehasonlítom a keménymegmunkálás lehetséges alternatíváit a gyártásban. 4

5 1. A termék ismertetése 1.1 6S-1600 típusú váltó ismertetése A választott fogaskerék alkatrész a 6S-1600-as szinkronizált gépjármű sebességváltóba kerül beépítésre, mely az ábrákon látható. Ez a váltó típus az S6-85-ös szinkronizált sebességváltó továbbfejlesztése. Ez a típus speciálisan távolsági autóbuszokhoz lett kifejlesztve, maximum 24 tonnáig és 1600 Nm bemenő nyomatékig. Előnyei: Kedvező teljesítmény-súly arány, a kompakt építésnek és az alumínium háznak köszönhetően. Nagy áttételi tartomány, kedvező fokozatelosztás. Kis önsúly és rövid beépítési hossz. Univerzális beépíthetőség. Beépített pneumatikus kapcsolási rásegítő. 1. ábra: 6S-1600-as sebességváltó metszeti ábrája Az adott fogaskerék a váltó második fokozatának fogaskereke. Feladata az adott fokozatban a megfelelő áttétellel a nyomaték átvitele. Az egyenletes terhelés érdekében a fogaskerék ferde fogazással készül. A terhelést a fogaskerék minden fokának azonos mértékben el kell viselnie. 5

6 Ezt a fogaskereket futókeréknek is nevezik, ezt az elnevezést arról kapta, hogy nem fix a tengelyen, csapágyazva van, ezért is van szigorú tűrés a belső átmérőn meghatározva. A fogaskerék a második fokozatot kapcsolja, és a behajtó tengelyen található. 2. ábra: A váltó nézeti képei 3. ábra: A kész ZF 6S-1600-as sebességváltó 6

7 1.2 Az alkatrész ismertetése és bemutatása a gyártmányon belül Az adott fogaskerék a váltó második fokozatának fogaskereke. Feladata az adott fokozatban a megfelelő áttétellel a nyomaték átvitele. Az egyenletes terhelés érdekében a fogaskerék ferde fogazással készül. A terhelést a fogaskerék minden fokának azonos mértékben el kell viselnie. Ezt a fogaskereket futókeréknek is nevezik, ezt az elnevezést arról kapta, hogy nem fix a tengelyen, csapágyazva van, ezért is van szigorú tűrés a belső átmérőn meghatározva. A fogaskerék a második fokozatot kapcsolja, és a behajtó tengelyen található. 1.3 Szigetkoncepciós elrendezés A tervezés előkészítéséhez ismerni kell a gyártáshoz rendelkezésre álló gépparkot, a gépek technológiai adatait, az általuk előállítható legjobb minőségeket, valamint a gépek elrendezését, melyet az 4. ábra tartalmazza. Ezek az adatok a gyártástervezés szempontjából mind nélkülözhetetlenek. A ZF Hungária Kft. csoportos elrendezésű gépparkkal rendelkezik. A csoportrendszerű gyártás esetében a munkadarab a technológiai sorrendnek megfelelően a gyártórendszeren belül vándorolnak egyik gyártóberendezésről a másikra. Így a műveletközi anyag utak és anyagmozgatási idők rövidek, csökken a gyártás átfutási ideje, valamint a gépek át szerszámozási ideje is rövidül. A rendszer rugalmas, a csoportba sorolható alkatrészek egyikéről könnyen átállítható egy másik gyártására. Előnye a csoportrendszerű gyártásnak az is, hogy használni lehet speciális szerszámokat, készülékeket, melyek alkalmazása egyegy, kis darabszámban készülő alkatrész esetében nem lenne gazdaságos. Itt viszont a relatív tömegszerűség megnövekedése révén ezek alkalmazása gazdaságossá válik. A csoportrendszerű gyártás technológiai tervezésének alapja a csoporttechnológia elvének alkalmazása. A csoportrendszerű gyártás ma korszerű megfelelői a rugalmas gyártórendszerek, melyekben a gyártóberendezések, a segédfolyam berendezései és az egész rendszer irányítási megoldása hozzájárul a gyártórendszer rugalmasságának növeléséhez. 7

8 Hőkezelő Lágymegmunkálás Keménymegmunkálás Tengely Szinkron Kerék Kerék Tengely Szinkron Szerelés S egyéb váltók Szerelés S6-36 Szerelés S6-300 Árubevételezés TNT Logisztikai centrum Csomagoló VEVŐ 4. ábra: Szigetkoncepció a ZF Hungária Kft-nél A kovácsdarab gyártását a lágy esztergálás követi, mely tartalmaz nagyoló és simító megmunkálást is. A szigorú tűréssel nem rendelkező felületeket készre munkálják a forgácsolás e szakaszán. A lágy megmunkálási szakaszban történik az esztergált gyártmányok különböző fogazási műveletei, furatok készítése, fogsorjázások és fogvésések műveletei. A megfelelően megtisztított alkatrészeket a hőkezelőbe szállítják, majd betétedzik az alkatrészeket 930 o C-on. A hőkezelést követően végzik a keménymegmunkálást különböző nagy teljesítményű CNC vezérlésű gépeken. Új technológia a keménymegmunkálásban a keményesztergálás, amely kiváltja a köszörülést. A minőség-ellenőrzés során az alkatrészek megfelelőségét Höffler mérőgépek és 3D-s mérőgépek segítségével ellenőrzik. Modern szerelősorok alkalmazásával szerelik össze a váltókat, majd következik a zajvizsgálat, mely során az összeszerelt váltókat járatják egy speciális olajban, mely jól kihozza a zajokat a kész váltóban. 8

9 2. Technológiai folyamat tervezésének előkészítése 2.1 A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása A technológiai tervezést megelőzően meg kell állapítani a várhatóan gyártandó darabszámot. A gyártás jellegét és az ahhoz tartozó gyártásszervezési típust a technológiai folyamat átlagos tömegszerűségi együtthatójának függvényében határozzuk meg [1]. Az alkatrészből évente 9000 db-ot gyártanak, ami havonta 750 db-nak felel meg. A tömegszerűségi együttható kiszámítása: K S = q / t n, q = I m / Q ahol: q = a kibocsátási ütem (min / db) Q = 9000 db = a gyártandó darabszám I m = min / év = a munkarend szerinti időátlag (évi átlag 220 nappal számolva) t n = 3,096 min / db = a gyártás becsült átlagos műveleti normaideje q = I m / Q = ( min/év) / (9000 db/év) = 23,46 min/db K S = q / t n = (23,46 min/db) / (3,096 min/db) = 7,5 2 < K S < 10, azaz nagysorozat-gyártás, zárt ciklus rendszerű gyártásszervezéssel. 2.2 Az alkatrész funkcionális és technológiai helyességnek elemzése A szerkesztési rajzokon ábrázolt munkadarab alakja és méretei megfelelnek a működési követelményeknek mind a kinematikai láncolat, mind a szilárdsági és szerkezeti összeépítés szempontjából. A konstrukció a régebbi nemzetközi és hazai tapasztalatok alapján, és többszöri szakértői konzultáció során alakult ki. A rajzon megadott tűrések technológiai szempontból megfelelőek, nem feleslegesek, mivel azok fontosak a beépítés és működés folyamán. A 0.03 radiális ütés értéke szükséges pontos kapcsolódáshoz és a megfelelő üzemi viszonyok (pl. zajszint) eléréséhez. A furatnak az 100 G5 tűrése fontos és indokolt a csapágyfelületként funkcionál, ehhez szükséges a pontos illesztés. Ez a tűrés elengedhetetlen a szerkezet pontossága, működésbeli megbízhatósága szempontjából. Az alkatrészen érvényesül az egységesítés elve, mert nincsenek az általánostól eltérő lekerekítések a rajzokon. A lekerekítések, leélezések legyárthatóak, és indokoltak az alkatrész funkcionális szempontjából. A gyártás szempontjából az illesztett felület jól hozzáférhető. Nincsenek felesleges elemek, melyek nélkülözhetőek lennének a funkcionális működés szempontjából. Nincsenek felesleges beszúrások, nem kellenek különleges szerszámok a gyártáshoz. 9

10 A megmunkálás folyamán a szerszám kifutások megfelelően biztosíthatóak. Az előírt felületminőségek a gyártás során ellenőrizhetőek és korrigálhatóak. Az alkatrészt meg lehet munkálni hagyományos gépeken, és NC-CNC vezérlésű gépeken is. 2.3 Előgyártmány meghatározása, előgyártás módjának választása A ZFH azonban nem a kovácsolt előgyártmányt kapja, még elvégzik a szükséges előesztergálási műveleteket is. Az anyag szabványa: ZFN 417-E Típusa: 17CrNi6-6 A fogaskerék előgyártmányaként szóba jöhet kovácsolt előgyártmány, hengerelt, húzott rúdanyagok, valamint öntött előgyártmányok. Ezen előgyártmányok közül a kovácsolt előgyártmány rendelkezik a legtöbb előnyös tulajdonsággal a fogaskerékgyártáshoz, és ez felel meg legjobban a fogaskeréken fellépő igénybevételekkel szemben is, mivel a húzott, hengerelt előgyártmányok anyagszerkezete nem teljesen homogén, így nem is olyan ellenálló az igénybevételekkel szemben. A kovácsolt előgyártmány gyártása drágább, mivel minden egyes darabnál külön szerszámra van szükség, valamint a kovácsolás plusz műveletet jelent, de nagy sorozatgyártás és tömeggyártás esetén előnyösebb alkalmazni, mint egyéb előgyártmányokat Süllyesztékes kovácsolás A kovácsolás célja a kristályszerkezet finomítása, a munkadarab forgács nélkül melegalakítása. A kovácsolt munkadarabok szívósak, jobban bírják a nagyobb terhelést, hosszabb élettartamúak. Lényegesen nagyobb méretpontosság és alakhűség érthető el, ha a kovácsdarabot süllyesztékben alakítják. A fogaskerék a rá ható erőhatások, és igénybevételek szempontjából mindenféleképpen a kovácsolás technológiáját igényli. A süllyeszték egy két félből álló forma, amely a munkadarab alakjára van kiformálva. A süllyesztékbe gyártható darabok tömegét a rendelkezésre álló gépi berendezés és a nagyméretű süllyesztékek előállítási költsége korlátozza meg. A süllyesztékes kovácsdarabokat általában melegen kovácsolják. Ha a gyártást kalapáccsal végzik az anyaglépésről lépésre 3-10 ütéssel, vagy ha mechanikus sajtón végzik, akkor egy löketben tölti, ki a süllyeszték üreget. Az alakítási idő ms. A süllyesztékes kovácsolás csak a legritkább esetben tekinthető végleges megmunkálásnak. Egyrészt a felület reveképződése miatt illesztésre nem alkalmas, másrészt a zsugorodás 10

11 miatt, mely keresztmetszetenként változó, pontos méreteket nem lehet kialakítani, végül, mert merőleges oldalfalakat és sarkokat nem lehet képezni. Ezt a célt szolgálja az oldalfalak 7 -ig terjedő ferdesége és az élek legömbölyítése is. Az anyagban lévő hengerlési szálak a munkadarab alakjához igazodnak és az alkatrész ütésállóságát növelik, aminek főleg dinamikus igénybevételű alkatrészeknél van nagy jelentősége. A süllyesztékes szerszámok alsó és felső süllyesztékből állnak. A kettőt elválasztó síkot osztósíknak nevezzük és a munkadarab legnagyobb körvonalán kell felvenni. A süllyesztékeknél tekintettel a nagy nyomásra és hő jelenlétére nagy szerszámtömböket és wolframötvözésű szerszámacélokat alkalmaznak. Az ebből eredő túl nagy költségeket a süllyesztékek betétezésével csökkentik. A felesleges anyagtöbbletnek nem szabad a szerszám ütőfelületei közé jutni, mert ott vékony rétegben gyorsan lehűl és a szerszámzárást, a felületek ütközését lehetetlenné teszi. Ezt akadályozza meg az úgy nevezet sorjacsatorna, mely egy vékonyabb hídból (sorjahíd) és egy mélyebb csatornából (sorjaárok) áll. A méretek kiszámításához az S/L viszonyszámot kell meghatározni A kovácsolt előgyártmány megmunkálási ráhagyás számítása Ráhagyásszámításra azért van szükség, hogy meghatározzuk azt az anyagréteget, ami szükséges a következő műveletek elvégzéséhez. Mivel a kovácsolás kis felületi minőséggel rendelkezik, így további megmunkálásokra is szükség van a kívánt felületi minőség eléréséhez, ezt forgácsolással érhetjük el, amihez szükségünk van leválasztandó anyagmennyiségre. Ezt a forgácsolást minél kevesebb forgácsmennyiség leválasztásával kell elérni. A ráhagyásszámítással ennek a rétegnek a vastagságát határozzuk meg. Mivel a kovácsolást követően egyazon felületen több megmunkáló eljárás is lehetséges (például nagyolás és simítás), így ezek együttes ráhagyását kell használnunk, hogy meghatározhassuk a kovácsdarab végleges méreteit. A ráhagyás nagyságát meghatározó tényezők Figyelembe kell venni a forgácsolások által leválasztott szükséges anyagmennyiséget, a hőkezelés során fellépő méretváltozásokat. Ezek figyelembevételével úgy kell meghatároznunk a ráhagyás nagyságát, hogy az a lehető leggazdaságosabb legyen, tehát a ráhagyás mértéke a lehető legkisebb legyen, így az anyagveszteség és forgácsolási tényezők is csökkenthetőek. 11

12 A minimális megmunkálási ráhagyás szabványos értéke 1.5 mm. Értéke függ a munkadarab geometriai tulajdonságaitól. A ráhagyás túlzott csökkentése eredményezheti, hogy az alkatrész nem éri a megfelelő felületminőséget, a munkadarabon keletkezett sérülések nem tűnnek el a forgácsolást követően, illetve a darab nem adja ki a kész méretet. Ráhagyásszámításnál külön vesszük a simító és nagyoló műveletek ráhagyását. A nagyoló megmunkálás adja a ráhagyás fő részét. Valamint a ráhagyásnak tartalmaznia kell a soron következő műveletek megmunkálási hibáit. A ráhagyásszámításnál a bázisválasztás [3] esetleges hibáit is figyelembe kell venni. A számításokat szakirodalmak [1,2] alapján készítettem el. Kész alkatrész jellemző méretei: a munkadarab szélessége: H=55,5 mm a munkadarab külső átmérője: D=224,4 mm a munkadarab belső átmérője: d=100 mm Műveleti ráhagyás számítása: Z m hny 2 a 2 m 2 b = υ + k υ + υ + δ + δ 2 f Ahol: υ hny: nyersdarab hibás felületi rétege υ a: alak darab hiba υ m: méret hiba δ b: bázisválasztási hiba δ f: felfogási hiba k: a hibák eloszlási görbéjének alaki tényezője (forgácsolás esetén k=1,2) Az előgyártmányhoz szükséges méret meghatározásához a ráhagyást az alkatrész legnagyobb átmérőjére kell számolni. Külső hengeres felületek ráhagyása mm-ben (két oldalra): Nagyolási ráhagyás számítása: Nyersdarab hibás felületi rétege: υ hny = 1 mm, υ hny = 2 1 = 2 mm 12

13 Nyersdarab alakhiba: 1 υ any = 55,5 = mm, υ any = = mm 1000 Mérethiba: u = + 3 mny 3 (anyagba irányulóan) 3 mm Bázisválasztási hiba δ b = 0, TB SZB Felfogási hiba (nyers felületet fogunk meg) δ f = 1 mm, δ f = 2 1 = 2 mm Z =υ + k υ +υ +δ +δ = = mm n hny any mny b f Simítási ráhagyás számítása: A nagyolt felület hibás felületi rétege: Ra=12,5mm Rmax=60mm ( R max 4, 75R a ) Darab alakhiba: υ h = 2 R max = 2 60 µm = 120 µm re számítva : 0.24 mm 0.3 υ a = 55.5 mm = mm 1000 re számítva : υ = mm = mm a Mérethiba: υ = 0.5 mm m Bázisválasztási hiba: Felfogási hiba (tokmányütés): δ b = 0 mm δ f = 0.1 mm 13

14 Z =υ + k υ +υ +δ +δ = s h a m b f = = mm Az összes ráhagyás számítása: Zf = Zn + Zs = mm mm = mm Belső hengeres felületek ráhagyása mm-ben (két oldalra): Nagyolási ráhagyás számítása: - nyersdarab hibás felületi rétege - darab alakhiba: υ hny = 1 mm, υ hny = 2 1 = 2 mm 1 υ any = 55.6mm = mm, υ any = mm = mm mérethiba: - bázisválasztási hiba: - felfogási hiba: u = mny 0.8 anyagba irányulóan :1.8 mm δ b = 0 δ f = 0 Z =υ + k υ +υ +δ +δ = n hny any mny b f = = mm Simítási ráhagyás számítása: A nagyolt felület hibás felületi rétege: R a =12,5 µm R max =60 µm υ h = 2 R max = 2 60 µm = 120 µm re számítva : 0.24 mm - nagyolt munkadarab alakhibája: 0.3 υ a = 55.6 mm = mm 1000 re számítva : υ = mm = mm a 14

15 - nagyolt munkadarab mérettűrése: - bázisválasztási hiba nem áll fenn - felfogási hiba (tokmányütés) υ = 0.5 mm m f δ b = 0 δ = 0.1 mm Z =υ + k υ +υ +δ +δ = s h a m b f = = mm A keményesztergálási ráhagyás számítása: A nagyolt felület hibás felületi rétege: R a =2,5 µm R max =12 µm υ h = 2 R max = 2 12 m m = 24 µm reszámítva : mm - a nagyolt munkadarab alakhibája: 0.2 υ a = 55.5mm = mm 1000 re számítva : υ = mm = mm a - a nagyolt munkadarab mérettűrése: - bázisválasztási hiba nem áll fenn - Felfogási hiba (tokmányütés) υ = mm m δ b = 0 mm δ = 0.1 mm f Z =υ + k υ +υ +δ +δ = k h a m b f = = mm Összes ráhagyás számítása belső hengeres felületekre: Zf = Zn + Zs + Zk = 3.22 mm mm mm = 4.01 mm 15

16 2.4 Műszaki feltételek körvonalazása Az alkatrész gyártáshoz szükséges gyártóberendezések, gyártóeszközök a ZF Hungária Kft. gépparkja alapján a következők [8]: CTX-60 egyetemes eszterga berendezés SH-200 Pfauter ill. Fellows eljárással működő lefejtő- és vésőgép ATM-55 fogsarkító gép ZFF-Rausch fogsarkító gép MC-1850 ipari mosó berendezés MFR II ipari mosó berendezés HURTH ZS-350 foghántológép KSGs-2 védőgázas áttoló kemence ZVD-34 felületszilárdító berendezés PVSL-2L/1 keményeszterga VSC-400 DS keménymegmunkáló gép SI-4 furatköszörűgép RFS-900 síkköszörűgép LCS280 fogköszörűgép ZP-320RB zajvizsgáló berendezés 16

17 3. Sorrend tervezése 3.1 A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása A technológiai sorrendterv meghatározásához több variáció kidolgozása után választom ki a megfelelőt. Ennek megvan az előnye, hogy ismeretes a gyártás alternatív megoldása is, így egy gyártás esetén tudunk alkalmazkodni a fellépő, nem várt gyártási problémákhoz (gép javítása, dolgozó (beteg) szabadsága, és egyéb előre nem látható probléma). 3.2 Lehetséges gyártási alternatívák A technológia paramétereket a ZFH saját belső előírásai szabályozzák [8] Első gyártási alternatíva Sorszám Művelet megnevezése Géptípus 1 Előkészítés - 2 Esztergálás nagyoló/simító CTX-60 3 Lefejtőmarás+Fogvésés SH Mosás MC Fogsarkítás ATM-55 6 Foghántolás ZS Mosás MC-1850 (metalas) 8 Hőkezelés előkészítés (Lágy oldal vége) 9 Hőkezelés KSGs-2 10 (Fogköszörülés) (LCS280) 11 Sörétezés ZVD Kemény megmunkálás előkészítés - 13 Keményesztergálás VSC-400 DS 14 Mosás MFR II Zajvizsgálat ZP-320RB 16 Végellenőrzés - 17

18 3.2.2 Második gyártási alternatíva Sorszám Művelet megnevezése Géptípus 1 Előkészítés - 2 Esztergálás nagyoló/simító CTX-60 3 Lefejtőmarás + Fogvésés SH-300 CNC 4 Mosás MC Fogsarkítás ATM-55 6 Foghántolás ZS Mosás MC-1850 (metalas) 8 Hőkezelés előkészítés (Lágy oldal vége) 9 Hőkezelés KSGs-2 10 (Fogköszörülés) (LCS280) 11 Sörétezés ZVD Kemény megmunkálás előkészítés - 13 Furatköszörülés SI-4 14 Síkköszörülés RFS Mosás MFR II Zajvizsgálat ZP-320RB 17 Végellenőrzés Harmadik gyártási alternatíva Sorszám Művelet megnevezése Géptípus 1 Előkészítés - 2 Esztergálás nagyoló/simító CTX-60 3 Lefejtőmarás+Fogvésés SH Mosás MC Fogsarkítás ZFF-Rausch 6 Foghántolás ZS Mosás MC-1850 (metalas) 8 Hőkezelés előkészítés (Lágy oldal vége) 18

19 9 Hőkezelés KSGs-2 10 (Fogköszörülés) (LCS280) 11 Sörétezés ZVD Kemény megmunkálás előkészítés - 13 Keményesztergálás PVSL 2R / Mosás MFR II Zajvizsgálat ZP-320RB 16 Végellenőrzés A választott műveleti sorrendterv Az általam választott sorrendterv a harmadik műveleti sorrendterv. Ennek oka az itt alkalmazott keménymegmunkáló szerszámgép, mivel ezt a legcélszerűbb alkalmazni a fogaskerék sorozatgyártására. Ennek okát az utolsó fejezetben fejtem ki bővebben. 19

20 4. A műveletek bemutatása A technológia paramétereket és a felrakási módozatokat a ZFH saját belső előírásai szabályozzák [8] Előkészítés A JIT-be (Just in Time rendszerbe) beérkező JOHANN HAY megmunkálatlan alkatrészek előkészítését szerződés alapján a Kovács Kft. végzi, mely során az előgyártmányokat kiskocsikra helyezik (5. ábra), ezzel megkönnyítve azok raktározását és szállítását is. A kiskocsik tulajdonképpen mozgó raktárként funkcionálnak. A kocsik segítségével szállítják egyik géptől, illetve eljárástól a következőhöz a megmunkálásra váró alkatrészeket. 5. ábra: Tárolókocsi lágymegmunkált fogaskerekekkel Jelölés A ZF Hungáriánál minden fogaskereket jelöléssel látnak el, ami szabványosítva van. A szabvány célja: - biztosítani az alkatrész azonosítását; - az eredeti ZF alkatrészeket felirattal ellátni; - meghatározni a megjelölés módját; - ajánlatot tenni a felirat helyére; - az alkatrész megjelölésének rajzon történő egységes megadását rögzíteni. 20

21 Ezt a szabványt minden olyan alkatrésznél alkalmazni kell, amely közvetlenül feliratozható. Ha ez nem egyértelmű, akkor ezt a tervezés- és gyártás-előkésítésnek egyeztetni kell. A megjelölésre utaló utasítást a rajzon kell feltüntetni. Az alkatrész megjelölésének olyan tartósnak kell bizonyulnia, hogy megfelelően hosszú üzemidő elteltével is még olvasható legyen. Az alkatrész feliratozására a szabvány szerint nagybetűket és arab számokat használnak. A felirat típusai: - domborító ütőbélyegekkel; - lézerrel; - gravírozással; - az alakrész számának beöntésével vagy bekovácsolásával. A feliratozás, ill. a feliratozások helyét a megjelölendő felület gyártási jelölésének megadásával rögzíti a konstruktőr a rajzon. 4.2 Lefejtőmarás és fogvésés Lefejtőmarás A gyár területén az első végrehajtott művelet általában a fogazás. A fogaskerék ferde, evolvens fogazatát az SH-200 típusú CNC fogazó gép Pfauter lefejtő eljárással dolgozó egységével alakítják ki. A szerszám és a munkadarab csúszás nélkül legördül egymáson. A lefejtő szerszám a származtató fogasléc profillal a speciális kinematikai viszonyok mellett burkológörbék leírása által hozza létre a fogprofilt. A fogazó szerszám profilja megfelel a fogaskerékének, ezért minden modulhoz egyetlen szerszám elegendő, fogszámtól függetlenül. A szerszám lassú legördüléssel forgácsol és a fogárkot egyszerre csak két alkotón érinti. Előnye, hogy sokkal termelékenyebb, mint a profilozó eljárás, vagy más lefejtő eljárások, hiszen a folyamatos osztás lecsökkenti a megmunkálási időt, valamint nem lépnek fel a lefejtő gyalulásra jellemző nagy dinamikus igénybevételek, amelyek erősen korlátozzák az alkalmazható forgácsoló sebességet. Pfauter lefejtő maróval külső egyenes és ferde fogazatú fogaskerekeket munkálhatunk meg. A lefejtő marás egy összetett mozgás eredményeként alakítja ki a kívánt fogprofilt. A szerszám saját tengelye körül forgó és a megmunkálandó fogaskerék tengelyével párhuzamosan előtoló mozgást végez. A munkadarab a művelet alatt a szerszámmal összehangoltan forog. Az evolvens fogazat kialakításához viszonylag egyszerű egyenes élű szerszám-élgeometria szükséges (általánosan elterjedt a fogasléc származtató felület). A 21

22 módszert a 6-7. ábrák mutatják. Megmunkálás közben a szerszámot egy meghatározott szögben kell megdönteni a vízszinteshez képest, aminek a mértéke meghatározott geometriai jellemzők függvénye. f munkadarab f szerszám n szerszám 6. ábra Pfauter lefejtő eljárás Lefejtő maró Fogvéső Sorjázó 7. ábra: Lefejtő maró és fogvéső Lefejtő eljárásnál a szerszám kinematikus nyoma hozza létre a fogprofilt. A szerszám és munkadarab egymáson legördül. A fogazó szerszám profilja a fogaslécnek vagy a fogaskeréknek felel meg, ezért minden modulhoz egyetlen szerszám elegendő bármely fogazáshoz, fogszámtól függetlenül. A szerszám lassú legördüléssel forgácsol és a fogárkot egyszerre csak két alkotón érinti. Fogmarás technológiai paramétereit az 1. táblázat tartalmazza. 22

23 1. táblázat: Fogmarás technológiai paraméterei Megnevezés jel mértékegység 1. fogás 2. fogás Vágósebesség v c1 m/min Fordulatszám n 1/min Előtolás f a mm/fordulat 3 5 Számított nyommélység x mm Számított max. fejforgácsvastagság h m1 mm Fogvésés Ebben műveletben munkálják meg a fogaskerék kapcsoló fogazatát, az SH-200 típusú CNC fogazó gép Fellows rendszerű metszőkerékkel dolgozó egységével. Egy felfogásban, függőlegesen befogva a darabot történik a megmunkálás. A fogaskereket a vésőkészülékbe helyezi a manipulátor. A metszőkereket a metszőkerék felfogóba befogják. A munkadarab befogása megegyezik a fogazásnál leírtakkal. A metszőkerék kezdeti és végpozíciójának beállítását a gép automatikusan végzi a programban beállított értékek szerint. A beállítás után a fogazatot vésik megadott méretre. A beszúrásból és a vésésből adódó sorját, a gépre szerelt sorjázó készülékkel eltávolítják. A fogazó eljárások során a munkadarab felfogása szorítótüskével történik (lásd 8-9. ábrák). A tüske egy behúzó patronba kerül, melyet a hidraulikus behúzó szár működtet. Meghúzás esetén a tüskében elhelyezkedő gumi deformációt szenved. Külső átmérője megváltozik, és ez által biztosítja a megmunkálandó munkadarab pontos és fix rögzítését. 23

24 8. ábra: Felfogó tüske vázlata 9. ábra: Felfogó tüske kép Technológiai adatokat a 2. táblázat tartalmazza [8]. 24

25 2. táblázat: Technológiai adatok fogazásnál Fogazási eljárás egyenirányú Fogások száma 2 A bekezdések száma 2 Radiális előtolás 99 mm/ford. Axiális irányú előtolás 3mm/ford. Vágósebesség 130 m/min. Z-tengely irányú előtolás értéke 1 mm Axiális előtolás 2. fogásban 3 mm/ford. Fogásmélység 2. fogásban 0.3 mm Vágósebesség 2. fogásban 140 m/min. Maróáteresztések száma 3 Maróeltolás nagysága mm Eltolás kezdeti Y pozíciója 20 mm Fogvésési eljárás külső Fogások száma 2 Fogásmélység 4.2 mm Szerszámlöket bekezdésnél 1000 kettőslöket/min. Maximális/minimális radiális előtolás 0.003/0.002 mm/kettőslöket Szerszámlöket kifutásnál 1000 kettőslöket/min Mosás A mosást MC-1850 (Metalas) forró vizes mosóban végzik (lásd 10. ábra). Az olaj és egyéb szennyeződéseket, valamint a sorjázás után a munkadarabon maradt forgácsot távolítják el. A hőkezelőbe már a megtisztított állapotában kell, hogy kerüljön a lágy megmunkáláson már átesett fogaskerék, mert ha nem tisztítanák meg az olajszennyeződésektől, akkor un. lágyfoltság alakulhatna ki. Első lépésként a munkadarabokat egy mosófolyadékkal teli tartályba rakják, ennek hatására a szennyeződés egy részét eltávolítják a felületről. Ezt követően a fogaskerekeket tartókra rakják, melyet manipulátor helyez be a tisztítógépbe. Az ajtó záródása után nagy nyomású (5 bar) és viszonylag nagy hőmérsékletű, 80 C-os víz éri az alkatrészeket. Ez az olaj és forgácsszennyeződéseket teljes mértékben eltávolítja. Ez után a darabokat szárítása következik az ajtó kinyitása után a gőz távozik, a munkadarabokat kiveszik és átszállítják a hőkezelőbe. 25

26 10. ábra: MC-1850 típusú mosó 4.4. Fogsarkítás Fogsarkításra a lefejtő megmunkálás után van szükség. A művelet célja, hogy a lefejtő marást követően keletkezett sorját eltávolítsa a fogakról. Ezt két lépésben végzik, de egy befogásban, először a fogak egyik, majd másik oldalán, amit a 11. ábra szemléltet. A munkadarab lassú forgó mozgást végez, míg a maró követi a sarkítani kívánt felületet. Ezt a mozgást nem vezérléssel oldják meg, hanem rugó segítségével szorítják a marót a munkadarabhoz, így az követi a fogak vonalát, és így a rugóerő segítségével tudják állítani a fogásmélységet is. 11. ábra: Fogsarkító gép munkatere 26

27 4.5. Foghántolás A művelet a fogak simítása, méretre megmunkálása. Olyan alkatrészeknél alkalmazzák, amelyeknél a fogfelületre nincs szigorú tűrés előírva. A műveletnél figyelembe veszik a hőkezelés során fellépő mikrogeometriai változásokat is, tehát a hőkezeléssel nyeri el kész méretét a fogazás. A munkadaraboknál fellépő hőkezelés utáni esetleges hibákat még így is tudják javítani köszörüléssel, de jó munkadaraboknál már nincs szükség a fogak külön megmunkálására a hőkezelés után. A 12. ábra a megmunkáló egységet mutatja be, a 13. és 14. ábra pedig a megmunkálás előtt és után a munkadarabot. 12. ábra: Foghántoló berendezés működés közben 13. ábra Fogaskerék foghántolási művelet előtt 14. ábra: Fogaskerék hántolási művelet után 27

28 4.6. Mosás A mosás több szempontból is szükséges lehet egy-egy művelet előtt, illetve után. Egy pontban gyűjtöm össze a mosásra vonatkozó tulajdonságokat, nem írom le külön pontokban a három műveletet. Mosás a fogvésést, a foghántolást és a keményesztergálást követően van. Az első két mosás az MC-1850 (11. ábra) gépen történik, míg a harmadik MFR II (15. ábra) gépen. A mosásra azért van szükség, hogy a szennyeződéseket eltávolítsuk. 15. ábra: MFR II típusú mosó Hőkezelés előtt célszerű minden szennyeződés eltávolítása az anyagról, elsősorban az olajat, ugyanis az olajos részen úgynevezett lágyfoltság alakul ki, ami befolyással van a hőkezelés minőségére, valamint az anyag felületét is elszínezi. Ez utóbbi nem jelent gondot, mert a hőkezelés után következő megmunkálások során ez az elszínezett réteg eltávolítódik, viszont a foltok helyén a hőkezelés kevésbé hatásos, így az anyag gyengébb az adott területeken, ezért is hívják a hibát lágyfoltságnak. A mosás első lépéseként a munkadarabokat egy mosófolyadékkal teli tartályba helyezik, a folyadék hatásaként a szennyeződés egy része távozik a felületről. Ezt követően a darabokat tartókra rakják, ahonnan egy manipulátor helyezi be a tisztítógépbe. Az ajtó záródását követően 5 bar nyomású magas hőmérsékletű, 80 o C-os víz éri az alkatrészt és távolítja el az olaj és forgácsszennyeződést. Végül a darabokat szárítják, majd a tiszta munkadarabokat szállítják a következő művelet helyszínére. 28

29 4.7. Hőkezelés előkészítés és hőkezelés A hőkezelés az acél számunkra kedvező szövetszerkezetének megváltoztatásához szükséges. Általában a teljes hőkezelési folyamat cementálásból, előmelegítésből, melegítésből, hirtelen lehűtésből és megeresztésből áll. Ennek eredményeként betétedzett acélt kapunk. A munkadarabokat szállítószalag viszi az egyes műveletfázisokhoz. A fogaskerék típusú alkatrészeket fektetve, tálcán elhelyezve kell a szállítószalagra elhelyezni. Ebben az esetben ugyanis a legkisebb az esély a vetemedésre. A tengelyszerű alkatrészek függőleges helyzetben kerülnek a kemencébe. A fogaskerekeken betétedzést hajtanak végre a nagyméretű AICHELIN típusú toló kemencékben (16. ábra) és az IPSEN típusú kétkamrás kemencékben. Az egész hőkezelési folyamat (17. ábra) 10 órás időtartamban történik. A vizsgált fogaskerékre jellemző hőkezelési adatokat a 3. táblázat tartalmazza. A hőkezelés technológiai adatai 3. táblázat tartalmazza [8]. 3. táblázat: A hőkezelés technológiai adatai Művelet Hőmérséklet -TOL +TOL C% -TOL +TOL Idő [min] Előhevítés I Előhevítés II Hevítőzóna Cementáló zóna I Cementáló zóna II Diffúziós zóna Olajfürdő Utómosás Megeresztés I Megeresztés II Megeresztés III Utóhűtés

30 16. ábra: AICHELIN típusú toló kemence 17. ábra Hőkezelési folyamatok betétedzési folyamatábrája 4.8. Felületszilárdítás A sörétezés során a hőkezeléskor keletkezett revét, szennyeződéseket és sorját távolítják el a munkadarabról, valamint egy felületkezelő és zömítő eljárás is egyben. Egyszerre több munkadarabot is söréteznek a hatékonyság növelésének céljából a meghatározott műveleti utasítások alapján. 30

31 A folyamat során a munkadarabokra nagy sebességgel úgynevezett söréteket, apró acélgolyókat fújnak nagy sebességgel, amely tisztítja a felületet, valamint a sörétek ütéseinek hatására keményedik is a felület, mely által a működő felületen nyomófeszültség alakul ki. Ennek a váltóban működés közben igen fontos szerepe van. A sörétezés pneumatikus úton történik. A homokszóróhoz hasonlóan, az apró söréteket sűrített levegővel fújják az alkatrészre. Ezzel a módszerrel 20-szor jobb felületszilárdságot lehet elérni, mint a gravitációs sörétezéssel. A sörétek mérete elérheti akár az 5 mm-t is, a ZFH-ban 0.6 mm átmérőjű söréteket használnak. A termelékenység növelésének érdekében az alkatrészeket hegesztett, fogasszerű vázra helyezik, így több darabon végezhető egyszerre a művelet Köszörülés, mint alternatív művelet A köszörülés egy javító eljárás. A hőkezelés során az alkatrészek felületei a nem megfelelő felrakásból következően felverődhetnek, ezután a hibás alkatrészek egy részét köszörüléssel javítják, ezáltal csökkentve a selejtek számát. Az alkatrészek javítását alternatív gépként a VAS- 433-as fogköszörű gépen lehet végrehajtani Keményesztergálás A keményesztergálást általában olyan munkadarabok esetén tartják célszerűnek, amelyek keménysége nagyobb, mint 45 HR C. A tipikus keménység az HR C tartományban van, az anyagok között megtalálható az edzett acélötvözetek számos fajtája, például a csapágyacélok, hideg és melegalakító szerszámacélok, gyorsacélok, sajtoló-acélok, valamint betétedzett acélok. Kemény megmunkálásnál figyelembe kell venni a lapka élettartamot is. A nagypontosságú keményesztergálás fejlődése a kilencvenes évek elején indult meg annak következtében, hogy új szerszámanyagok (CBN alapú) jelentek meg a piacon, ezen kívül a nagypontosságú esztergák konstrukciói is biztosították a kielégítő szilárdságot, stabilitást és pontosságot a keményesztergálás sikeréhez. Keményesztergálás IT5-6-os pontosság érhető el. A természetes és szintetikus gyémántot már régóta alkalmazták a színesfémek precíziós megmunkálására. Azonban ez a minden másnál keményebb anyag nem jöhet szóba az acélok megmunkálására, mivel a gyémánt az acéllal C felett reakcióba lép. A gyémánt "elég", ezért egy másik kristályfelépítésre volt szükség. A bórnitrid köbös 31

32 kristályszerkezete jelentette a megoldást, mivel a keménységi értékei a gyémánt közelébe esnek. A gyémánttól eltérően a köbös bórnitrid egykristály alkalmazása nagyon ritka, előállítása nagyon költséges, ezért polikristályos formában alkalmazzák. A nagypontosságú keményesztergáláshoz viszonylag alacsony CBN tartalmú szerszámanyagra van szükség, (kb. 50%), míg a maradékot keramikus kötőanyagok teszik ki. Ez az anyag igen magas kopásállósággal rendelkezik, ezért csak rendkívül magas pontossági követelmények esetében nyer felhasználást. Edzett acélok esztergálásakor általában negatív él-kialakítást használunk, hűtő-kenő folyadékok alkalmazása nélkül. A negatív él-kialakítás következménye, a megnőtt passzív erő (F p ), amely gyakran rezgéskeltő hatású. A passzív erő a forgácsoló erő kétszeresét is elérheti. Pozitív él-kialakítással rendelkező szerszámmal, hagyományos esztergán végzett forgácsoláskor ez az arány pont fordított. Nagy nyomóerővel történő precíziós keményesztergálás (4. táblázat) csak rendkívül nagy merevséggel és jó rezgéscsillapítással rendelkező esztergagépeken valósítható meg. További követelmény a munkadarab merevsége, valamint a hossz/átmérő aránya. Adott esetben lehetőség van a munkadarabnak a kés közelében történő megtámasztására is. Keményesztergálás technológiai adatait a 4. táblázat tartalmazza. 4. táblázat: Keményesztergálás technológiai adatai Furat Oldalazás v [m/min] n [1/min] f [mm/ford.] a p [mm] MITSUBISHI CBN lapka technológiai adatai: A megmunkálás során Mitsubishi lapkával dolgoznak. Az alkalmazott lapkákhoz tartozó ajánlott technikai paraméterek: - Furat nagyolás: v=160 m/min f a =0,3 mm/ford. - Furat simítás: v=160 m/min f a =felületminőségtől függő - RZ3/RZ4-es felület esetén: f a = 0.12 mm/ford. - RZ5/RZ6-os felület esetén: f a = 0.14 mm/ford. - Fogásmélység: a p = mm/oldal 32

33 Élettartam eredmények: Átlagos darabszám: - Furat nagyolás: 591 db - Élfutás: m/él Éltartam: 120 min/él - Furat simítás: 285 db (MITSUBISHI) - Élfutás: m/él Éltartam: 98 min/él - Furat simítás: 205 db (SANDVIK) - Élfutás: m/él Éltartam: 94 min/él Esztergálás gépi főideje: t fg L = i n f ahol: t fg gépi főidő [min] i a fogások száma L e megmunkált felület hossza, valamint a ráfutási és kifutási hossz (mindkettő 0.3mm) n a gép főorsójának percenkénti fordulatszáma f a szerszám vagy munkadarab fordulatonkénti előtolása [mm] Mivel három esztergált felület van, így három számítás szükséges, ezek összege adja a tényleges gépi főidőt. t fg1 51.4mm = = 0,3426 min 1 mm 500 0,30 min ford. t fg1 8.6mm = = 0,1285 min 1 mm 478 0,14 min ford. t fg1 8.6mm = = 0,1285 min 1 mm 478 0,14 min ford. tfgösszes = 0,3426 min+ 0,1285 min+ 0,1285 min = 0,5996 min 33

34 Keményeszterga gép A keményesztergálás elvégzésére a Pittler PVSL 2R /1-1 típusú (18. ábra) CNC szerszámgép kerül alkalmazásra. 18. ábra: PVSL 2R/1-1 Szerszámgép A gép jellemzője, hogy a megmunkálás függőleges irányú, a kés helyhez kötött, egy 8 tárolós revolverfejjel rendelkező önadagolós szerszámgép, mely csak beforgatja a megfelelő szerszámot. A munkadarab végzi a fő és mellékmozgásokat is, a vízszintes mozgást szánok segítségével végzi. A függőleges elhelyezkedés a forgácselvezetés szempontjából előnyös. A keletkező forgács ne gátolja semmilyen szempontból a megmunkálást, nem halmozódik fel, nem karcolja össze a felületet. Automata munkadarab adagoló rendszerrel van ellátva, a munkadarabokat egy palettára helyezik. A gép munkatere (19. ábra) mellé érkező fogaskerekeket hárompofás tokmány veszi le, és a jobb oldali homlokfelületen ütközteti ütközőcsillag segítségével. A megmunkálást követően két fúvóka sűrített levegő segítségével tisztítja meg a munkadarabot a forgácstól, miközben a munkadarab lassú forgó mozgást végez pozitív, majd negatív irányban. Keményesztergálás technológiai adatait az 5. táblázat tartalmazza. 34

35 19. ábra: PVSL 2R/1-1 szerszámgép munkatere 5. táblázat: Keményesztergálás technológiai paraméterei Furat Oldalazás v [m/min] n [1/min] f [mm/ford.] a [mm] Esztergálás gépi főideje: t fg L = i n f ahol: t fg gépi főidő [min] i a fogások száma L e megmunkált felület hossza, valamint a ráfutási és kifutási hossz (mindkettő 0.3) [mm] n a gép főorsójának percenkénti fordulatszáma [1/min] f a szerszám vagy munkadarab fordulatonkénti előtolása [mm] 35

36 Mivel három esztergált felület van, és egy felületet simítanak csak, így négy számítás szükséges, ezek összege adja a tényleges gépi főidőt. 51.4mm = 1 mm 500 0,,30 min ford. t fg 1 = 8.6mm = 1 mm 478 0,14 min ford. t fg 1 = 8.6mm = 1 mm 478 0,14 min ford. t fg 1 = 0,3426min 0,1285min 0,1285min t fgösszes = 0,3426min+ 0,1285min+ 0,1285min = 1,3273min A Pittler szerszámgépre vonatkozó gépi fő és mellékidők a 6. táblázatban találhatók. 6. táblázat: Pittler szerszámgép fő és mellékidői Gép típusa Külső átállási idő [min] Előkészítési idő [min] Koppanási idő [min] Normaidő [min] Személyi idő [min] PVSL 2R/ Mosás A mosás több szempontból is szükséges lehet egy-egy művelet előtt, illetve után. Egy pontban gyűjtöm össze a mosásra vonatkozó tulajdonságokat, nem írom le külön pontokban a három műveletet. Mosás a fogvésést, a foghántolást és a keményesztergálást követően van. Az első két mosás az MC-1850 (10. ábra) gépen történik, míg a harmadik MFR II (15. ábra) gépen. A mosásra azért van szükség, hogy a szennyeződéseket eltávolítsuk a munkadarabról. Ilyen szennyeződés lehet egy megmunkálás után a hűtőfolyadék, forgács, olaj, por, egyéb szennyeződések. 36

37 4.12. Zajvizsgálat A zajvizsgálatot a ZP-320 RB típusú gép segítségével végzik. Mivel hántolt fogaskerékről van szó így minden hántolt kerék átesik a zajvizsgálaton. Előírt százalék arányba kell elvégezni ez lehet 100%-tól a 10%-ig. Előírt művelet elvégzéséhez szükség van egy befogó patronra, ami kúpos és egy ellenkerékre befogott kereket lassú és gyors fordulaton járatják és hallgatják a zajokat, ha valami rendellenes zajt hallunk, akkor megkeresik a felverődést és egy finom csiszoló kővel lecsiszolják a felverődést. Az előírt zajvizsgálat után a os fogaskerék utolsó ellenőrzési fázisa a végellenőrzés, amely a ZFH saját ellenőrzési utasítása Végellenőrzés A legutolsó ellenőrzési művelet. A selejtes alkatrészek e fázisig általában már el sem jutnak. Az üzemi mérőszoba feladata a termelés által előállított termékek minőségének végellenőrzése. A mérőszobába bekerülő bármilyen termék csak az azonosításra szolgáló érvényes dokumentációval (rajz, műveletterv), tisztán, olaj és egyéb mechanikai szennyeződéstől mentesen és szabályosan kitöltött megrendelő lappal vehető át mérésre. A bemért, kalibrált darabokra rá kell helyezni az elvégzett mérés tényét igazoló bizonylatot (mérési jegyzőkönyv, mérőműszer ellenőrzési lap), valamint az azonosításra szolgáló dokumentációt. A dolgozó a mérési lappal együtt viszi el a munkadarabot. A fogaskerék alkatrészeken a következő legfontosabb méréseket hajtják végre: fogirány hiba ellenőrzés; furat hengerességi vizsgálat; köralaktól való eltérés; radiális ütés; homlokütés. A fogazat alakjával és irányával kapcsolatos méréseket a ZP-260-as vagy ZP-400-as 3D-s mérőgéppel végzik el. A gép kiválóan alkalmazható fogaskerék és tengely jellegű alkatrészekhez egyaránt. A kerekek rögzítése a belső hengeres felületükön történik. A számítógéppel vezérelt tapintó végigmegy a fogazaton és kiértékeli annak alakját egy grafikonon. A papírra már előre be van jelölve az elméleti fogirány és az ettől való eltérés kiválóan szemléltethető. A köralak és hengeresség eltéréseket a Mahr Formtester alakvizsgálóval végzik. A gép kiválóan alkalmazható: 37

38 körkörösség; hengeresség; síklapúság; kúposság; szögletesség; párhuzamosság; koncentrikusság méréseire. A mérőgépek tapintó rendszere számítógép vezérelt Siemens vezérlőprogrammal rendelkezik. A furatban több helyen is tapint, és az adatokból értékel. Külső hengeres felületek mérésére is alkalmazható. Mindkét mérőgép mérési pontossága 0,001 mm. Vannak olyan mérések, amelyeket nem lehet a Höfler géppel mérni, ekkor különböző kézigépi mérések alkalmazására van lehetőség: a mikrométertől az ugyancsak számítógép által vezérelt konturográfig. A konturográf egy univerzális gép, amely alkalmas hosszméretek, szögek, felületi minőségek mérésére. A gép érzékelő tüske segítségével méri meg a fogaskerék: fejkörét, lábkörét többfog-méretét profilját, fogirányt egyedi (fp)-és összetett (Fp) osztáshibáját radiális ütését. A végellenőrzési paramétereket a 7. táblázat tartalmazza. 7. táblázat Végellenőrzési paraméterek Paraméter Ellenőrzési mód Ellenőrző eszköz Sérülés, repedés, mdb. tisztasága. Fogazat felülete. Fogsarkítás. Furat felülete. Oldalfelület struktúrája. Rajzszám azonosítás. Kapcsoló fogazat. Olajcsatornák megléte és iránya. Szemrevételezés Mintavétel: szúrópróba szerűen A rajzi előírásoknak nem megfelelő mdb-okat, ha javítható, vissza kell adni a gyártásnak utómunkára. Ha nem javítható, konstrukciós állásfoglalást kérni, vagy leselejtezni. Hibás terméket sárga azonosítóval jelölni. Szem, szükség szerint kézi nagyító, rajz. 38

39 Zeppelines méretek ellenőrzése. Futó és kapcsoló fogazat többfogmérete, vagy csapmérete. Ha az alkatrészrajzon nincs Zeppelines méret megjelölve, akkor a furatátmérőt, agyszélességet mindenképpen meg kell mérni. Méret ellenőrzés Mintavétel: 3 db A rajzi előírásoknak megfelelő mdb-okat, ha javítható, vissza kell adni a gyártásnak utómunkára. Ha nem javítható, konstrukciós állásfoglalást kérni, vagy leselejtezni. Hibás terméket sárga azonosítóval jelölni. Hárompofás furat mikrométer. Mahr mérőkészlet. Tárcsás mikrométer. Külső mikrométer. Magasságmérő. Érdességmérő, Höffler mérőgép. Tolómérő. 39

40 5. Keménymegmunkálások gazdasági összehasonlítása 5.1. Az összehasonlítás ismertetése Külön feladatom megvizsgálni a hőkezelés utáni alternatív befejező megmunkálásokat, azaz a keményesztergálást, köszörülést, és a Kombinált eljárás eljárást. Ezen megmunkálási módokat gazdasági szempontból kell megvizsgálni és összehasonlítani, nem figyelmen kívül hagyva a minőséget sem, mely ugyan nem gazdasági szempont, ám mégsem lehet figyelmen kívül hagyni. Gépenként a következő sorrend szerint határozom meg a költségeket: 1. Gyártáshoz szükséges eszközök költségei: Ezek a tételek szükségesek a szerszámgéphez egy gyártás esetén. A táblázatok az aktuális árakat tartalmazzák. 2. Szerszámköltség: A szerszámköltségnél figyelembe kell venni az adott szerszám éltartamát. 3. Gépi fő- és mellékidők meghatározása: A költségek mellett figyelembe kell venni a gyártás időigényét is, ugyanis meghatározó szempont a gyártás költségét illetően, valamint a vállalható határidők szempontjából is, valamint az energiafogyasztás szempontjából sem egy elhanyagolható tényező. 4. Előállítható felületi minőség: Erre a szempontra azért van szükség, hogy lássuk ki tudjuk-e használni az adott gépet, illetve, hogy milyen alkatrészek megmunkálására elegendő a gép pontossága. A szerszámgépek külön-külön bemutatását követően egy összegzést követősen hasonlítom össze a szerszámgépeket, illetve a megmunkálási típusokat a különböző gazdaságossági szempontok figyelembevételével, illetve az kapott eredmények segítségével. Az általam választott fogaskerék szériája 750 darabos. Ahol szükséges figyelembe venni a széria nagyságát, ezzel az adattal fogok számolni mindegyik gép esetén Keményesztergálás A vizsgálatot a már fentebb ismertetett Pittler PVSL 2R/1-1 típusú szerszámgépen végeztem. Első tétel a szerszámgéphez szükséges készülékek (lásd 8. táblázat), szerszámok, ellenőrző eszközök árait összegzem, melyek szükségesek prototípus gyártásához, és magához az egész gyártáshoz. 40

41 8. táblázat: Gyártóeszköz költségek keményesztergálásnál Költség Széria gyártáshoz Költség Prototípus gyártáshoz Mennyiség egysége Darab Garnitúra Mennyiség széria gyártáshoz - - Mennyiség Prototípus gyártáshoz 1 1 Egységár [ ] Gyártóeszköz megnevezése Támasztócsillag Tokmánypofa garnitúra - - A 8. táblázat alapján az összköltsége a gyártóeszközöknek: 315. A gyártóeszközök értékét át kell számolni, mivel nem szériánként kell megvásárolni, sokkal több szériára alkalmazhatóak. Ezeknek a 750-es szériára vonatkoztatott értékéről a 9. táblázat mutat pontos értéket. 41

42 9. táblázat: Gyártóeszközök költsége keményesztergálásnál Eszköz megnevezése Élettartama darabszámban 750 darabos szériára kifejezve számított értéke [ ] Tokmánypofa garnitúra db 5,125 Támasztócsillag db 0,825 Össz. értéke: A keményesztergálás négy műveletben zajlik, így négy kés szükséges annak elvégzéséghez. A szerszámgép Mitsubishi késeket használ, a kések adatai a 10. táblázatban találhatóak meg. 10. táblázat: Keményesztergálás szerszámjellemzői Megmunkálás típusa Átlagos darabszám Éltartam hossz [m] Éltartam [min/él] Nagyolás Simítás A szerszámgépre vonatkozó időket a 10. és 11. táblázatok tartalmazzák. 11. táblázat: Keményesztergálás gépi főidői Megmunkálás Oldalazás Furatnagyolás Oldalazás Furatsimítás Gépi főidő [min] 0,1285 0,3426 0,1285 0,7677 Kés éltartama [db] (Éltartam/Gépi főidő) A 9. táblázat segítségével készítek egy 750 darabos szériára vonatkozó szerszámlapka cseretervet, lásd 12. táblázat. 12. táblázat: Szerszámél csereterv Darabszám Kés (Új széria) Furatnagyoló X - X - X Oldalazó X X Furatsimító X X X X X 42

43 Tehát egy 750 darabos széria esetén szükség van 2 furatnagyoló, 2 oldalazó (mivel két oldalazó kés van) és 4 darab furatsimító szerszám élre. A használt nagyoló lapkák négy élűek, így negyed annyi oldalazó illetve nagyoló lapkával lehet számolni, azaz 0.5 lapka, de mivel ugyanazt a típusú lapkát használják oldalazásra és furatnagyolásra, így átlagban egy lapkát használnak el egy 750 darabos sorozat esetén. Simító megmunkálás esetén 2 élű lapkákat alkalmaznak, így 2 darab lapka szükséges átlagosan egy 750 darabos széria esetén, lásd 13. táblázat. A fő és mellékidőket a 14. táblázat tartalmazza [5]. 13. táblázat: A szerszámgépen használt lapkák jellemzői Lapka típusa Megmunkálás Szükséges darabszám Ár/db Összes költség NP-CNGA120408TA4MB8025 oldalazás, nagyolás 1 (4 élű) NP-CNGA120408GSW2MBC010 simítás táblázat: A Pittler szerszámgépre vonatkozó gépi fő és mellékidők Gép típusa Külső átállási idő [min] Előkészítési idő [min] Normaidő [min] Személyi idő [min] PVSL 2R/ as széria Összesen 2354 perc szükséges 750 darabos széria legyártásához. Ez az információ az energiafogyasztás szempontjából lényeges Kombinált eljárás A vizsgálatot az EMAG VSC-400 DS típusú szerszámgépre végeztem. Először tétel a szerszámgéphez szükséges készülékek, szerszámok, ellenőrző eszközök árait összegzem, melyek szükségesek prototípus gyártásához, és magához az egész gyártáshoz (lásd 15. táblázat). 43