Keménymegmunkáló eljárások összehasonlítása

Átírás

1 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa TARTALOM Tartalom Bevezeté Fogakeréktetek megmunkáláánál alkalmazható keménymegmunkáló eljáráok Közörülé Abrazív megmunkáláok oztályozáa A közörűzemce anyaga A köté A furatközörülé két alapvető változata Eztergálá Kombinált eljárá Kíérleti vizgálatok Vizgálati feltételek A vizgálathoz alkalmazott módzer Kíérleti eredmények Keményeztergálá Kombinált megmunkálá Eredmények özehaonlítáa Özefoglalá Irodalomjegyzék

2 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 1. BEVEZETÉS Dolgozatom témája a kemény megmunkálái eljáráok özehaonlító vizgálata fogakeréktetek megmunkáláa orán. Előzör özefoglalom a keménymegmunkáló eljáráok legfontoabb tulajdonágát. Ezt követően bemutatom a különböző keménymegmunkáló eljáráokat. Három fajta eljárát fogok rézletezni. Előzör a közörülő eljárát, majd a Pittler gépen végzett keményeztergálát, végül pedig az EMAG géptípual megvalóított kombinált eljárát. Az eljáráok imertetée után a kíérleti vizgálatot végzem el. Ehhez meghatározom a munkadarab méreteit, tulajdonágait, a zerzámgépet é a zükége zerzámot, majd a technológiai adatokat. Ezután vázolom a vizgálati módzert, a zámítá menetét. A zámítáokat két megmunkálára, a keményeztergálára é a kombinált eljárára végzem el. Az anyagleválaztái é felületképzéi ebeégre kapott értékeket haonlítom öze dolgozatom végén. Dolgozatomat a TÁMOP B-10/2/KONV jelű projekt Befejező precízió megmunkáláok kutatáa elnevezéű projekt támogatta. 2

3 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 2. FOGASKERÉKTESTEK MEGMUNKÁLÁSÁNÁL ALKALMAZHATÓ KEMÉNYMEGMUNKÁLÓ ELJÁRÁSOK Jelentő igénybevételű zerkezetekbe beépített fogakerekek fogazatát kopáállóáguk valamint élettartamuk növelée céljából keményre edzik, legtöbbzör betétedzéel. Ez a lépé a gyártái eljárában befolyáolja a fogakeréktetek megmunkálái műveleteit. Ennek oka, hogy a többi felületet védeni kell a cementálá orán, hogy edzénél ne növekedjen jelentően a keményégük. A máik korábban alkalmazott eljárá, amikor a kerékteten a ráhagyát megnövelik olyan mértékben, hogy a cementálá után a cementált réteget el tudjuk távolítani. A ZF Hungária Kft-ben alkalmazott eljárá az, hogy a keréktet minden felületét beedzik, majd ezt követően a felületet kemény megmunkálái műveletekkel munkálják kézre. Ez a fajta megmunkálá a hőkezelé után következik, ezért ez é az ezt követő megmunkáláok mind keménymegmunkálának zámítanak. A művelet lényege, hogy a fogakerék furatát é az agyréz homlokoldalát hőkezelé után munkálják kézre. Kemény eztergálát alkalmaznak capágyak, fogakerekek, tengelyek é máik mechaniku alkatrézek befejező megmunkáláakor. A keményeztergálát általában olyan munkadarabok eetén tartják célzerűnek, amelyek keményége nagyobb, mint 45 HRC. A tipiku keményég az HRC tartományban van, az anyagok között megtalálható az edzett acélötvözetek zámo fajtája, például a capágyacélok, hideg é meleg alakító zerzámacélok, gyoracélok, ajtoló-acélok, valamint betétedzett acélok. A záraz- kemény forgácolá egyik peciáli feltétele, hogy az alkalmazott vágóebeég értéke 90 é 180 m/perc közötti intervallumban mozog. A kombinált megmunkálá edzett munkadarabok precízió megmunkáláára van kifejleztve. A kombinált ezterga- é közörűközpontok az 1998-a Metav kiállítáon történő elő megjelenée óta technológiájuk nagy fejlődéen ment kereztül. A nagypontoágú keményeztergálá fejlődée a kilencvene évek elején indult meg annak következtében, hogy új zerzámanyagok (CBN alapú) jelentek meg a piacon, ezen kívül a nagypontoágú eztergák kontrukciói i biztoították a kielégítő zilárdágot, tabilitát é pontoágot a keményeztergálá ikeréhez. Keményeztergáláal IT6-o pontoág érhető el [1]. 3

4 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa A kemény felületek megmunkáláára zuper kemény zerzámokat alkalmaznak, melyek lehetnek bórnitrid é gyémánt alapúak. A termézete é zintetiku gyémántot már régóta alkalmazták a zínefémek precízió megmunkáláára. Igaz, hogy a gyémánt zerzámok a legkeményebbek, de azonban ez a minden mánál keményebb anyag nem jöhet zóba az acélok megmunkáláára, mivel a gyémánt az acéllal C felett reakcióba lép. A gyémánt "elég", ezért egy máik kritályfelépítére volt zükég. A bórnitrid köbö kritályzerkezete jelentette a megoldát, mivel a keményégi értékei a gyémánt közelébe enek. Ezért a kemény felületek megmunkáláát többnyire bórnitrid alapú zerzámokkal végzik. A gyémánttól eltérően a köbö bórnitrid egykritály alkalmazáa nagyon ritka, előállítáa nagyon költége, ezért polikritályo formában alkalmazzuk. A nagypontoágú keményeztergálához vizonylag alacony CBN tartalmú zerzámanyagra van zükég, (kb. 50 %), míg a maradékot keramiku kötőanyagok tezik ki. Néha úgynevezett pzeudó-monókritály CBN nyer gyakorlati alkalmazát, mely lényegében egy többkritályo finomzerkezetű anyag, é nem tartalmaz kötőanyagot. Ez az anyag igen alacony kopáállóággal rendelkezik, ezért cak rendkívül maga pontoági követelmények eetében nyer felhaználát [1]. Edzett acélok eztergáláakor általában negatív él-kialakítát haználunk, hűtő-kenő folyadékok alkalmazáa nélkül. A negatív él-kialakítá következménye a megnőtt pazív erő (Fp), amely gyakran rezgékeltő hatáú. A pazív erő a forgácoló erő kétzereét i elérheti. Pozitív él-kialakítáal rendelkező zerzámmal, hagyományo eztergán végzett forgácolákor ez az arány pont fordított. Nagy nyomóerővel történő precízió keményeztergálá cak rendkívül nagy merevéggel é jó rezgécillapítáal rendelkező eztergagépeken valóítható meg. További követelmény a munkadarab merevége, valamint a hoz/átmérő aránya. Adott eetben lehetőég van a munkadarabnak a ké közelében történő megtámaztáára i [1]. A keménymegmunkálá által megkövetelt nagy pontoágú zerzámgépeket ma már az ilyen gépek gyártáára pecializálódott gyártók (Pittler, EMAG, tb.) állítják elő. A következőkben özefoglalom a keménymegmunkáló eljáráok típuait é azok tulajdonágait. 4

5 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 2.1. Közörülé A kemény felületek megmunkáláára haznált legkorábban alkalmazott eljáráok az abrazív eljáráok voltak. Ezen belül a közörülé. Ennek orán a munkadarab több befogában kerül megmunkálára, mivel külön gépen történik a közörülé művelete Abrazív megmunkáláok oztályozáa Az alábbiakban imertetett eljáráokat az 1. ábra zemlélteti. o Pályához kötött: Az anyageltávolítá a zabálytalan alakú kötött zemcék (közörűkorong) é a munkadarab pályája közötti ütközé miatt következik be (pl. közörülé). o Erőhöz kötött: Az anyageltávolítá a zabálytalan alakú kötött zemcékre (hónoló haáb) kifejtett erőhatá miatt következik be (pl. dörzközörülé, hónolá). o Alakhoz kötött: Az anyageltávolítá a zabálytalan alakú zabad zemcék alakja miatt következik be (pl. leppelé, polírozá). o Energiához kötött: Az anyageltávolítá a zabálytalan alakú zabad zemcék munkadarabbal való ütközée miatt következik be (pl. abrazív ugara megmunkálá) [2]. 1. ábra Abrazív megmunkáláok [2] 5

6 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa A közörűzemce anyaga A zemce anyaga leggyakrabban korund, zilíciumkarbid, köbö kritályo bórnitrid é a gyémánt. Ezeket az anyagokat ma zintetikuan állítják elő, mert így ha zűk határok között i, kedvező anyagtulajdonágok érhetők el. o Korund: A korund kritályo alumínium-oxid (Al 2 O 3 ). Mechanikai tulajdonágait a tiztaága határozza meg. Ezerint lehet normál-, fél neme- é neme korund. o Szilíciumkarbid: A zilíciumkarbid a legfontoabb kerámiai anyagokhoz tartozik. Közörűzemce-anyagként alkalmazzuk. Színe zerint fekete vagy zöld zínű lehet, ami az anyag tiztaágára utal. o Szuperkemény cizolóanyagok: A zuperkemény cizolóanyagok nagyobb keményégűek, mint az előzőekben tárgyalt cizolóanyagok. o Termézete gyémánt: Ipari célra abban az eetben haználják, ha a mérete é/vagy zennyezettége miatt má célra nem alkalma. Az egézen apró, mintegy µm nagyágú gyémántzemcéket előorban nem vaalapú anyagok, hanem üveg, kerámia, keményfém, műanyag, tb., finomfelületi megmunkáláára tükröítéére, fényeítéére haználják. o Meterége gyémánt: Keményége é űrűége azono a termézete gyémántéval. Hővezető képeége jobb a korundénál é a zilíciumkarbidénál, hőállóága azonban alacony. Ma a gyémántzerzámok mintegy 75 %-a meterége gyémánt anyagú. o Köbö bórnitrid: Hexagonáli zerkezetű, é keményége a gyémántéhoz haonló. Kiváló hőállóágú, mintegy 2000 C-ig tabil. Vize oldatú hűtő-kenőanyag alkalmazáa eetén megnő a zerzám kopáa [2] A köté A közörűzemcét a közörűzerzámban kötőanyag, vagy máként köté tartja meg helyzetében. A legfontoabb kötéek keramikuak, műgyantáak vagy fémeek. o Keramikuköté: Kaolinból, agyagból, kvarcból, földpátból é vízüvegből áll. Ez utóbbi az égéi hőmérékletet cökkenti. Az alkalmazott anyagok együtteen a közörűzemcével elégnek, korund é zilíciumkarbid zemce eetén Con, bórnitrid eetén 1000 C alatt é gyémánt eetén 700 C alatt. 6

7 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa o Műgyantaköté: Túlnyomóan fenol gyantából, vagy fenol gyanta é má gyanták keverékéből áll. Ezeket melegen ajtolják a zemcével. A ajtolái hőméréklet C. o Féme köté: Bronz, acél vagy keményfémpor zinterezéével, eetleg galvaniku úton nikkel réteggel vagy nikkelkötéel vizik fel. A fémpor alapon előállított kötéek C-on nyomá alatt zinterezéel kézülnek. A féme kötéeket nagykeményégű anyagok befoglaláára alkalmazzák. Ezek jó hőelvezetét biztoítanak az aktív közörüléi zónából, jó alkotók é a közörűzemcék zempontjából nagy biztonágúak. Gyakran alkalmazzák alakközörüléhez [2] A furatközörülé két alapvető változata A közörüléi eljáráok közül röviden a furatközörüléi eljáráokat imertetem, mert a vizgálatokat a furatok megmunkáláánál végzem. A két eljárá a hagyományo merev befogáú módzer é a cúzó aru módzer. o A merev befogáú módzernél (2. ábra) a munkadarabot mereven fogjuk be (pl. tokmányba). A furatközörülét, hacak lehet még rövid furatoknál i oldalelőtoláal végezzük. A v f,l előtolái ebeéget az n k percenkénti kettőlöketek zámával állítjuk be. Fogát általában kettőlöketenként vezünk. A merev befogáú módzernél a bezúró közörülé a legalkalmaabb rövid furatok közörüléére. Ezt a kéőbbiekben fogom zemléltetni a 4. fejezetben. o Cúzó aru eljáránál (3. ábra) a munkadarab forgatáát mágnee harang végzi, amely v t kerületi ebeéggel forog. Mivel nincen ugárirányú zorító erő, vékonyfalú munkadarabok (pl. gördülőcapágy gyűrűk) i pontoan kör alakúra közörülhetők. 7

8 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 2. ábra Hagyományo merev befogáú módzer [3] 3. ábra Cúzó aru módzer [3] 2.2. Eztergálá Alternatív megmunkálái lehetőég a keményeztergálá elvégzéére a Pittler PVSL 2R /1-1 típuú CNC zerzámgép alkalmazáa (4. ábra). A keményeztergálá lényege ebben az eetben az, hogy itt nem furatközörülét alkalmaznak a furat imító megmunkáláára, hanem 8

9 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa imítják a furatot egy Mitubihi márkájú imító kéel. Tehát mind a nagyolá é mind a imítá eztergáláal történik. 4. ábra PITTLER PVSL 2R/1-1 Szerzámgép A gép érdekeége, hogy a megmunkálá függőlege irányú, a ké helyhez kötött, egy 8 tároló revolverfejjel rendelkező (5. ábra) önadagoló zerzámgép, mely cak beforgatja a megfelelő zerzámot. A befogó kézülékbe (6. ábra) befogott munkadarab végzi a fő é mellékmozgáokat i, a vízzinte mozgát zánok egítégével végzi. A függőlege elhelyezkedé a forgácelvezeté zempontjából előnyö. A keletkező forgác nem gátolja emmilyen zempontból a megmunkálát, nem halmozódik fel, nem karcolja öze a felületet. Automata munkadarab adagoló rendzerrel van ellátva, a munkadarabokat egy palettára helyezik (7. ábra). A gép munkaterébe érkező fogakerekeket hárompofá zorító vezi le, é a jobb oldali homlokfelületen ütközteti ütközőcillag egítégével. 9

10 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 5. ábra Revolverfej 6. ábra Munkadarab befogó kézülék 10

11 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 7. ábra Paletta rendzer A megmunkálát követően két fúvóka űrített levegő egítégével tiztítja meg a munkadarabot a forgáctól, miközben a munkadarab laú forgó mozgát végez pozitív, majd negatív irányban Kombinált eljárá Mind a keményeztergálának, mind a közörülének zámtalan előnye van, de alkalmazáukkor nyilvánvalóvá váltak a hátrányaik i. Például eztergáláal nagy anyagleválaztái é felületképzéi ebeéget érhetünk el é zárazon végezhetjük a megmunkálát. De hátránya például, hogy nagy pazív erők ébrednek, mely a pontoágot hátrányoan befolyáolja vagy nem mindenhol felel meg a működéi követelményeknek a felületek topográfiája. Közörülénél előny a folyamat megbízhatóága, az elérhető jó felületminőég, de hátránya a ki anyagleválaztái teljeítmény vagy a nagy mennyiégű hűtő-kenő folyadék alkalmazáa, mely a környezetet károítja. Ezért áttekintették mind egyik, mind máik előnyeit é megpróbálták egyeíteni úgy, hogy a hátrányaikat minimálira 11

12 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa cökkenték. Ennek eredménye a kombinált eljárá, amelyet a következőkben röviden imertetek é közben bemutatom az EMAG géptíput (8. ábra). 8. ábra EMAG VSC 400-DS gép A géptípu egy zimbiózi, mely a következőket jelenti: Komplett megmunkálát egy felfogában, magaabb munkadarab-minőéget é nagyobb termelékenyéget, a megmunkáláok zerzámainak nagyobb éltartamát, 12

13 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa a zerzámköltégek minimalizáláát, ki mennyiégű közörűizapot, a keletkező hulladék kezeléi költégeinek minimalizáláát, a közörüléi ráhagyá jelentő cökkentéét, a zárazmegmunkálá lehetőégét [4]. A VSC DS/DDS kombinált ezterga- é közörűközpont egyeíti a függőlege keményeztergálá előnyeit a közörülé előnyeivel egy gépben, egy felfogában [4]. Az EMAG VSC DS előnyei Függőlege tengelyű keményeztergálá é közörülé vize é záraz egy felfogában, egy gépen. A munkadarab rézei az eztergálá orán megbízhatóan leznek megmunkálva é amennyiben a minőég illetve előírá megköveteli, úgy a keményeztergálá után közörülét i alkalmazhatunk, mint befejező eljárát. Az ennél a gépnél alkalmazott HDS (HartDrehen-Schleifen) technológia költégoptimalizált gyártái módzer. Magaabb munkadarab minőég é magaabb termékminőég, mert a munkadarab egy felfogában kézül el. A közörüléi ráhagyá megközelítőleg 0,02 mm-től az átmérő függvényében változik. Időtakaréko imítóeljáráok, mivel a közörűkorong ki anyagleválaztá orán okkal kevébé kopik. A HDS technológia a hagyományo közörüléel zemben kevé anyag leválaztáát i lehetővé tezi, hogy záraz vagy cak minimáli mennyiégű kenőolajjal i leheen közörülni. A közörűizap költége eltávolítáa megzűnik. Az eljárá megbízhatóágát növelhetjük é egyidejűleg jobb felületminőéget érhetünk el közörüléel, mint cak keményeztergáláal. 13

14 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Az egyzerű keményeztergáláal zemben cavarfelület mente felületeket munkálhatunk meg közörüléel, egy gépen belül. A ima felületek hátoldalai keményeztergáláal könnyen megmunkálhatók. Komplex kontúrvonalakat, amelyek lekövetée közörűkoronggal bonyolult vagy lehetetlen, azokat gyoran é egyzerűen lehet eztergáláal megmunkálni. Ki elmozduláok = minimáli mellékidők = alacony darabköltég. Jól megközelíthető munkatér, gyorabb beállítá. Nagyobb pontoág é felületminőég az eljárá maga megbízhatóága mellett. Szimmetriku felépíté. Merevebb é tabilabb alaptet MINERALIT polimer betonból. Szabadabb forgáceé. Egyzerű kapcolódá má VSC munkadarab-tároló rendzerekkel [4]. A géptípu felépítée Az EMAG VSC 400 DS gépállványa rendkívül tabil, optimáli rezgécillapítái tulajdonágokkal valamint termiku tabilitáal rendelkezik. Munkatere függőlege falakkal határolt, mely a forgáckizóródától jól védett. Kereztzánja görgő capágyazáú valamint játékmente, lineári mozgáú. A gépállványon található az X-tengely irányú mozgá megvezetée, ez az eztergálá maximáli pontoágáról gondokodik. A gép zánhajtáai a munkatér tetején kaptak helyet. A munkatér gondo tervezée biztoítja a megfelelő forgáckihordát, valamint a munkadarab befogó elemekhez é a zerzámhoz való jó hozzáférhetőéget. A gép védve van a munkatér burkoláa révén, a tolóajtó biztonági ablakkal é elektromechaniku biztonági zárral van ellátva. A gép munkaterét egy lámpa világítja meg egy fénycővel. Automatiku központi olajkené van a zánokhoz, ki mennyiégű olajködkené a forgó oró capágyai zámára. Hűtő aggregát van beépítve a főoró motorjának hűtéére. 14

15 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa A revolverfej a gépállványra zerelt, 50 mm-e hengere zárú kétartók befogadáára alkalma, DIN zerinti catlakozáokkal. Központi hűtőközeg hozzávezeté van kialakítva, a fej elfordítáa extrém rövid idő alatt megvalóul, háromfáziú zervomotor által, amelynél mindkét elfordítái irány programozható, átfordulá után pedig a fejet hidrauliku retezeléel a gép rögzíti. Folyadékhűtéű háromfáziú azinkronmotor került beépítére mezőorientált zabályzáal, a Z-tengely irányú zánmozgatáához. Az oró átmérője az elő capágynál 100 mm. A karbantartámente orócapágyazá precízió ferde hatávonalú golyó capággyal van megvalóítva, ami /min-e maximáli orófordulatzámot tez lehetővé. A hidrauliku aggregát zivattyúból é motorból áll, a munkadarab-zorító egyégek, é a kiegézítő berendezéek mozgatáára. Minden vezérlő egyég a legkedvezőbb helyzetben van elhelyezve a felhaználó zámára. A rendzernyomá 60 bar minden vezérlő funkcióra. A hidrauliku zorító henger zolgál a belő- é külő zorítához, biztonági berendezéel é programozható útmérő rendzerrel van kiépítve. A henger zorítóereje beállítható [4]. A 9. ábra zemlélteti a munkadarab megfogáát, a következő 10. ábra é 11. ábra pedig a furat eztergálá é furatközörülé elvi vázlatát. 9. ábra A munkadarab megfogáa é pozícionáláa [4] 15

16 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 10. ábra Furat keményeztergáláa [4] 11. ábra Furat közörülée [4] Az alkalmazott közörűkorong: Típua: a Tritán Gühring Gmbh. által gyártott 12A60K8V4181 zámú közörűkorong. Méretei: 70mm 43mm 20mm. Ezek a méretek orban a külő átmérő-zéleég-furat átmérő. Az alkalmazott közörűkorongot a 12. ábra zemlélteti. Furatkorong pecifikációja: 12A zemceanyag: elektrokorund, 60 zemcefinomági zám: közepe, 16

17 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa K keményég: lágy, 8 zerkezetzám: közepe, V kötétípu: kerámiai köté (vegyi hatáokkal zemben nem érzékenyek, é korlátlanul raktározhatók), 41 kötőanyag belő jele, 81 legnagyobb forgácoló ebeég (m/) [5]. 12. ábra A furatközörülére alkalmazott közörűkorong Korongzabályozá A ráhagyá lemunkáláa két imítái fokozatban történik, 6 máodperc kizikráztatái idővel. Minden darab után történik korongzabályozá, a zabályozá egy irányba történik egy fogáal. A korongzabályozá technológiai adatai: fogámélyég 0,03 mm, a forgácoló ebeég 40 m/min, a zabályzótányér fordulatzáma 825 1/min, a Z irányú előtolá 400 mm/min. A zabályozái korongkopá kompenzáláa X irányú nullponteltoláal történik. 17

18 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa A kombinált eljárá előnye, hogy egyeíti a keményeztergálá é a közörülé előnyeit. A keményeztergálá orán mindöze forgác keletkezik, minthogy nem alkalmaznak hűtőkenő folyadékot, így zárazmegmunkálának minőül. Közörülékor abrazív é kötőanyag rézeckék válnak le a megmunkálá é a zabályozá műveletek orán. Ezek a ki rézeckék keverednek a hűtő-kenő folyadékkal, a forgáccal, az egyéb zűrt rézeckékkel é ún. közörüléi izap keletkezik. Ezt az izapot zétválaztani lehetetlen. Ezért ez az izap különböző - az egézégre é a környezetre - ártalma anyagokat tartalmaz. Az olyan alkatrézeknél, melyek felülete kiemelkedő pontoágot igényel, nagy biztonággal alkalmazható a közörülé. Az EMAG gépen megvalóuló kombinált eljárá orán kiküzöbölhető a felfogái hiba, cökkennek a mellékidők. 18

19 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 3. KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK Kíérleteket végeztem edzett fogakeréktetek megmunkáláakor. A kíérlet célja különböző eljáráok anyagleválaztái é felületképzéi ebeégének vizgálata. Tény, hogy a dolgozatom eddigi fejezeteiben mindhárom módzert imertettem furatmegmunkálára, de mivel a gyakorlati vizgálatokat cak a keményeztergálára é a kombinált eljárára végeztem el, így a hagyományo közörülét ténylege adatok híján nem haonlítom ezekkel öze. Tehát ebben a fejezetben cak két módzer, a keményeztergálá é a kombinált eljárá kerül rézlete vizgálatra é özehaonlítára Vizgálati feltételek Munkadarab A vizgálatok mindegyike ipari körülmények között lett végrehajtva. A gyakorlatban alkalmazott forgácoló paramétereket haználtam. A munkadarab DIN 20MnCr5 anyagminőégű 62 HRC-re betétedzett acél. A megmunkált munkadarab furatának átmérője 88 mm é hoza 41,8 mm. Szerzám Az ISO zabványnak megfelelő váltólapkákat haználtam. Kemény eztergálánál: hagyományo MITSUBISHI: NP-CNGA120408TA2 MB8025 (nagyoló) a zerzámtartó, C5-PCLNR/L é: NP-CNGA120408GSW2 MBC010 a zerzámtartó: C5-PCLNR/L Kombinált eljáránál: SUMITOMO: 4NC-CNGA120412, a zerzámtartó: C5-PCLNR/L Közörűkorong: 12A60K8V4181.C

20 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa CNC ezterga A megmunkálá egyik alternatív zerzámgépe a PITTLER PVSL 2R /1-1, melyen a megmunkálá egy befogában történik. A nagyolá é imítá i eztergáláal van megvalóítva. Az máik zerzámgép EMAG VSC-400 DS, amely nagy merevéget é pontoágot tud biztoítani a megmunkálá orán. A munkadarab egy felfogában munkálható meg. A nagyolá eztergáláal történik a imítá pedig közörüléel. Nagy termelékenyég é kiváló termékminőég érhető el. Keményeztergálá technológiai adatai Furateztergálá o Forgácoló ebeég: v c,n = 170 m min o Fordulatzám: n w furat,n = o Előtolá: o Fogámélyég: f N = 0,24 mm ford a p,n = 0,1 mm min Furatimítá o Forgácoló ebeég: v c,s = 210 o Fordulatzám: o Előtolá: o Fogámélyég: m min n w furat,s = 760 m min f S = 0,08 mm ford a p,s = 0,05 mm Kombinált eljárá technológiai adatai Furateztergálá o Forgácoló ebeég: v c = 45 m min 20

21 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa o Fordulatzám: n w furat = min o Fogámélyég: a e,n = 0,0015 mm Furatközörülé o Forgácoló ebeég: v c = 45 o Munkadarab ebeég: v w = 170 m min o Fordulatzám: n w = 199 m min 1 min o Fogámélyég: a e,s1 = 0, mm a e,s2 = 0, mm 3.2. A vizgálathoz alkalmazott módzer Az eljáráok hatékonyága a következő mérőzámok alapján haonlíthatók öze: Az anyagleválaztái ebeég Q w (mm 3 /) A felületképzéi ebeég A w (mm 2 /) A forgácolátechnikai paraméterek elméleti értéke az alkalmazott eljárá technológiai adataiból egzakt módon zámíthatók. Anyagleválaztái ebeég é felületképzéi ebeég elméleti értékének zámító képleteit a 1. táblázat tartalmazza. Ahol: a e - fogámélyég (mm); (közörülé), a p - fogázéleég (mm); (bezúró közörülé), a p - fogámélyég (mm); (eztergálá), v w - munkadarab ebeég (mm/), v c - forgácoló ebeég (mm/), 21

22 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa v f,r - bezúró ebeég (mm/), f - előtolá (mm/mdb ford.), d w - munkadarab átmérő (mm). 1. táblázat Elméleti képletek özefoglaláa Paraméter Bezúró furatközörülé Eljárá Eztergálá Anyagleválaztái ebeég (mm 3 /) Q w = a p d w π v f,r Q w = a p f v c Felületképzéi ebeég (mm 2 /) A w = a p v w A w = f v c Az elméleti értékek nem mutattak em értékeikben, em tendenciájukban érdemi kapcolatot a megmunkálái időkkel, ill. a költégekkel. Ezért a ténylege arányokat jobban tükröző paramétereket, az anyagleválaztá gyakorlati értékeit alkalmazhatjuk. A Q w anyagleválaztái paraméter gyakorlati értékét, Q wp úgy zámoljuk, hogy a ráhagyá anyagtérfogatát oztjuk a leválaztáához zükége idővel. Ez az idő lehet az ipari gyakorlatban alkalmazott valamely üzemgazdaági időadat, így pl. a gépi főidő, az alapidő, a darabidő, vagy a műveleti idő. Q wp = d 1 π L 3 Z t x 60 mm 3 22

23 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Ahol: d 1 - a furat átmérője, (mm); L 3 - a furat hoza (mm;) Z - ugárirányú ráhagyá (mm) t x - amely lehet: t m - gépi főidő, (min); t a - alap idő, (min); t op - darabidő, (min); t p - műveleti idő, (min). Az A w felületképzéi paraméter gyakorlati értékét, (A wp ) úgy zámoljuk, hogy az elkézítendő felület nagyágát, oztjuk az elkézítéhez zükége idővel: A wp = d 1 π L 3 t x 60 mm 2 A jelöléek értelmezée a Q wp képletnél imertetett paraméterekkel megegyező. 23

24 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 4. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK Az adatokat műzaki dokumentációk é való üzemi körülmények közt mért eredmények alapján foglaltam öze Keményeztergálá A 2. táblázat tartalmazza a keményeztergálára vonatkozó technológiai adatokat. A 3. táblázatban a megmunkálához tartozó időket gyűjtöttem öze műzaki dokumentációk alapján, valamint a hiányzó adatokat a feltüntetett zámítáokkal határoztam meg. A 13. ábra a keményeztergálá elvi vázlatát ábrázolja. 2. táblázat Furatok keményeztergáláa tandard lapkával, adatok Jelölé d 1 (mm) L 3 (mm) L 4 (mm) v c (m/min) n w (1/min) a p (mm) f (mm/ford.) Érték 87, ,8 43,8 N: 170 S: 210 N: 615 S: 760 N: 0,1 S: 0,05 N: 0,24 S: 0,08 24

25 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa d 1 v c L 3 L ábra Keményeztergálá vázlata A zámítáokhoz felhaznált adatok é képletek a következők: Az eredményeket négy tizede jegyre kerekítve adom meg a 3. táblázatban. d 1, L 3 é L 4 ozlop geometriai adatok, alkatrézrajz alapján (L 4 =L 3 +2 mm) v c, n w, a p é f ozlop technológiai dokumentációból felvett adatok (N: nagyolá, S: imítá) T gépi ozlop ezterg álá gépi főidő imítára é nagyolára T gépi,nezterg = L 4 43,8 mm = álá f n w N 0,24 mm = 0,2967 min ford min T gépi,sezterg = L 4 43,8 mm = álá f n w S 0,08 mm = 0,7204 min ford min 25

26 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa T gépi ezterg álá = T gépi,nezterg álá + T gépi,sezterg álá = 0,2967 min + 0,7204 min = 1,0171 min özeített gépi főidő T alap ozlop alapidő: T alap = T gépi fő + T cere +T egy éb T cere = 0,2; T egy éb = 0 (cak különlege eetekben jár, pl. korongzabályozái idő) Egyébként: T alap = T koppan ái T alap = T gépi fő + T cere + T egy éb = 1, ,2 + 0 = 1,2171 min T darab ozlop darabidő T darab = T alap + T pótlék = 1, ,2434 = 1,4606 min T pótlék = 0,2 T alap = 0,2 1,217 = 0,2434 min T előkézületi ozlop műveleti előkézítéi idő, technológiai dokumentációból kivéve T előkézületi = 33 min T előkézületi külő = 17min T előkézületi bel ő = 16 min T előkézületi = T előkézületi külő + T előkézületi = = 33 min bel ő T műveleti ozlop műveleti idő T műveleti = T előkézületi n + T darab = 33 min ,4606 min = 1,5981 min orozatnagyág n=240 db 26

27 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 3. táblázat Furatok keményeztergáláa tandard lapkával, idők T gépieztergálá Jelölé (min) T cere,egyéb (min) T alap (min) T darab (min) T előkézületi (min) T műveleti (min) külön özeen Érték N: 0,2967 S: 0,7204 1,0171 0,2 1,2171 1, ,5981 Mivel t x lehet: t gépi - gépi főidő, (min), t alap - alap idő, (min), t darab - darabidő, (min), az értékekkel zámítom ki külön-külön. t műv. - műveleti idő, (min), ezért a gyakorlati paramétereket i ezekkel Gyakorlati anyagleválaztái paraméterek keményeztergálá eetén (két tizede jegyre kerekítve): Gépi főidőre: Q wp gépi,ezt = d 1 π L 3 Z t gépi 60 mm 3 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 0,15 mm 1,0171 min 60 = 28,39 mm3 Alapidőre: Q wp alap,ezt = d 1 π L 3 Z t alap 60 mm 3 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 0,15 mm 1,2171 min 60 = 23,73 mm3 27

28 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Darabidőre: Q wp darab,ezt = d 1 π L 3 Z t darab 60 mm 3 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 0,15 mm 1,4606 min 60 = 19,77 mm3 Műveleti időre: Q wp műv.,ezt = d 1 π L 3 Z t műv 60 mm 3 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 0,15 mm 1,5981 min 60 = 18,07 mm3 Gyakorlati felületképzéi paraméterek keményeztergálá eetén (két tizede jegyre kerekítve): Gépi főidőre: A wp gépi,ezt = d 1 π L 3 t gépi 60 mm 2 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 1,0171 min 60 = 189,28 mm2 Alapidőre: A wp alap,ezt = d 1 π L 3 t alap 60 mm 2 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 1,2171 min 60 = 158,18 mm2 28

29 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Darabidőre: A wp darab,ezt = d 1 π L 3 t darab 60 mm 2 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 1,4606 min 60 = 131,82 mm2 Műveleti időre: A wp műv.,ezt = d 1 π L 3 t műv 60 mm 2 = 87,9675 mm 3,14 41,8 mm 1,5981 min 60 = 120,48 mm Kombinált megmunkálá A 14. ábra zemlélteti a bezúró közörülé módzerének elvi vázlatát é a paraméterek jelentéét. A 4. táblázatban gyűjtöttem öze a technológiai adatokat a bezúró közörülére vonatkozóan. L 3 v w v c ozcilláció v f,r 14. ábra Furatközörülé hagyományo módzerrel 29

30 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 4. táblázat Furatközörülé bezúró módzerrel, (kombinált feltételek mellett) adatok d 1 L 3 Jelölé mm mm v c m min v w m min n w 1 min t kiz v f,r mm min a e mm Z mm ugár Z N mm nagy. Z S mm im. Érték 88 41, N: 0,005 S1: 0,0033 S2: 0,0016 N: 0,0015 S1: 0, S2: 0, ,05 0,035 S1: 0,010 S2: 0,005 Levegőközörülé: ráhagyáa ugárirányban: Z l =0,27 mm, bezúró ebeégei: v f,r,l1 =0,166 mm/, v f,r,l2 =0,050 mm/, átlagoan v f,r,la =0,108 mm/ A következőkben kifejtett tényezők é képletek alapján zámítottam ki a megmunkálára vonatkozó idő értékeket, melyeket az 5. táblázatban foglaltam öze. d 1, é L 3 ozlop geometriai adatok, alkatrézrajz alapján v c, v w, n w, v f,r, t kiz ozlop technológiai dokumentációból felvett adatok (N: nagyolá, S: imítá) Z, Z N, Z S technológiai dokumentációból felvett adatok T gépi,nközörülé = 0,27 v f,r,la + Z N ug ár v f,r,n () T gépi,nközörülé = 0,27 0, ,035 = 2,5 + 7 = 9,5 0,005 30

31 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa T gépi,sközörülé = Z S1(ug ár ) + Z S2(ug ár ) + t v f,r,s1 v kiz () f,r,s2 T gépi,sközörülé = 0,01 0, , = 12,1553 0,0016 T gépi közörülé = T gépi,nközörülé + T gépi,sközörülé = 9,5 + 12,1553 = 21,6553 = 0,3609 min T gépi = T kombin ált gépi,nezterg + T álá gépi = 0, ,3609 = közörülé 0,6576 min T gépi,nezterg = 0,2967 min álá Keményeztergálánál zámított érték nagyolára. T alap = T gépi öze + T cere + T egy éb T cere = 0,2 min T egy éb = 0,1 min Korongzabályozái idő, minden darab után. T alap = 0, ,2 + 0,1 = 0,9576 min T darab = T alap + T pótlék = 0, ,0383 = 0,9959 min T pótlék = 0,04 T alap = 0,04 0,9576 = 0,0383 min T műveleti = T el őkéz ületi n + T darab = ,9959 = 1,1334 min

32 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 5. táblázat Furatközörülé bezúró módzerrel, (kombinált feltételek mellett) idők T gépikombinált Jelölé (min) Eztergálá Közörülé külön külön özeen T cere,egyéb (min) T alap (min) T darab (min) T előkézületi T műveleti (min) (min) Érték N: 0,2967 N: 0,1583 S: 0,2026 0,6576 0,3 0,9576 0, ,1334 Mivel t x továbbra i lehet: t gépi - gépi főidő, (min), t alap - alap idő, (min), t darab - darabidő, (min), t műv. - műveleti idő, (min), ezért a gyakorlati paramétereket ennél a megmunkálánál i ezekkel az értékekkel zámítom ki külön-külön. Gyakorlati anyagleválaztái paraméter kombinált megmunkálá eetén (két tizede jegyre kerekítve): Gépi főidőre: Q wp gépi,komb. = d 1 π L 3 Z t gépi 60 mm 3 = 88 3,14 41,8 0,15 0, = 43,93 mm3 Alapidőre: Q wp alap,komb. = d 1 π L 3 Z t alap 60 mm 3 = 88 3,14 41,8 0,15 0, = 30,17 mm3 32

33 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Darabidőre: Q wp komb. = d 1 π L 3 Z t darab 60 mm 3 = 88 3,14 41,8 0,15 0, = 29,01 mm3 Műveleti időre: Q wp komb. = d 1 π L 3 Z t műv. 60 mm 3 = 88 3,14 41,8 0,15 1, = 25,49 mm3 Gyakorlati felületképzéi paraméter kombinált megmunkálá eetén (két tizede jegyre kerekítve): Gépi főidőre: A wp gépi,komb. = d 1 π L 3 t gépi 60 mm 2 = 88 3,14 41,8 0, = 292,87 mm2 Alapidőre: A wp alap,komb. = d 1 π L 3 t alap 60 mm 2 = 88 3,14 41,8 0, = 201,12 mm2 Darabidőre: A wp darab,komb. = d 1 π L 3 t darab 60 mm 2 = 88 3,14 41,8 0, = 193,39 mm2 Műveleti időre: A wp műv,komb. = d 1 π L 3 t műv. 60 mm 2 = 88 3,14 41,8 1, = 169,93 mm2 33

34 Felületképzéi ebég (mm²/) Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 4.3. Eredmények özehaonlítáa A 15. ábra zemlélteti a felületképzéi paraméter gyakorlati értékei közötti eltérét a gépi főidő, alapidő, darabidő é műveleti idő figyelembe vételével. A 16. ábra a felületképzéi paraméter gyakorlati értékeit ábrázolja a gépi főidő, az alapidő, a darabidő é a műveleti idő függvényében. Keményeztergálá ,39 23, ,77 18,07 Qwp-gépi főidő Qwp-alapidő Qwp-darabidő Qwp-műveleti idő 15. ábra Anyagleválaztái paraméterek özehaonlítáa keményeztergálá eetén 34

35 Felületképzéi ebég (mm²/) Felületképzéi ebég (mm²/) Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Keményeztergálá ,28 158,18 131,82 120,48 Awp-gépi főidő Awp-alapidő Awp-darabidő Awp-műveleti idő 16. ábra Felületképzéi ebeégek özehaonlítáa keményeztergálá eetén Kombinált eljárá 45 43, ,17 29,01 25, Qwp-gépi főidő Qwp-alapidő Qwp-darabidő Qwp-műveleti idő 17. ábra Anyagleválaztái paraméter kombinált eljáránál 35

36 Felületképzéi ebég (mm²/) Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa ,87 Kombinált eljárá ,12 193,39 169, Awp-gépi főidő Awp-alapidő Awp-darabidő Awp-műveleti idő 18. ábra Felületképzéi paraméter kombinált eljárá eetén A 17. ábra az anyagleválaztái paraméter értékeit mutatja kombinált megmunkálá eetén. A 18. ábra a kombinált eljárá felületképzéi paraméter gyakorlati értékait mutatja be. Mindkét ábra a gépi főidő, az alapidő, a darabidő é a műveleti idő függvényében kézült. Mind a négy ábrából jól kivehető, hogy minden eetben a műveleti idő értékével zámított tényező a legkiebb értékű. Ezt követi a darabidő, majd az alapidő, végül a legnagyobb érték minden eetben a gépi főidő idejével zámított tényező. A kombinált eljárá gyakorlati anyagleválaztái é felületképzéi ebeégének értékei gépi főidő é darabidő eetén 1,5-zör, alap idő eetén 1,3-zor, műveleti idő eetén 1,4-zer nagyobbak a keményeztergálá értékeinél. Ezt a 6. táblázatban zemléltetem. Ennek az értéknek a következő a magyarázata. Keményeztergálánál az előzőekben kizámított értékek az érvényeek, ha ehhez haonlítjuk a hagyományo közörülét, akkor ezek az értékek jóval nagyobbak leznek. Ez adódhat abból például, hogy egy máik gépen kerül megmunkálára a munkadarab, mellyel az előkézületi idő i növekzik, valamint a megmunkálá technológiai adataitól függően a többi idő értéke i változik, adott eetben 36

37 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa növekedik. Így juthatunk arra az eredményre, hogy a hagyományo közörülé gyakorlati anyagleválaztái é felületképzéi ebeégei négyzer, ötzör vagy akár hatzor i nagyobbak lehetnek a keményeztergálá ugyanezen értékeinél. Vizont ha kombinált gépen munkáljuk meg a darabot, akkor ezek a hagyományo közörülénél fellépő növelő tényezők megzűnnek, é cak a furatközörülé ideje növeli ezen tényezők értékét. Így megállapítható, hogy a keménymegmunkálá értékeinek közelében marad a kombinált eljárára vonatkozó felületi é anyagleválaztái ebeégek értéke. Tehát végeredményként megállapítható, hogy a kombinált eljáráal történő megmunkálá eredményeebb a keményeztergálánál. 6. táblázat Eredmények özehaonlítáa KEMÉNYESZTERGÁLÁS KOMBINÁLT ELJÁRÁS Arányok Q wp mm3 Q wp mm3 (mennyivel nagyobb) Százalék (mennyivel jobb) gépi főidő 28,39 gépi főidő 43,93 1,5 35,4 % alapidő 23,73 alapidő 30,17 1,3 21,3 % darabidő 19,77 darabidő 29,01 1,5 31,9 % műveleti idő 18,07 műveleti idő 25,49 1,4 29,1 % A wp mm2 A wp mm2 gépi főidő 189,28 gépi főidő 292,87 1,5 35,4 % alapidő 158,18 alapidő 201,12 1,3 21,3 % darabidő 131,82 darabidő 193,39 1,4 31,9 % műveleti idő 120,48 műveleti idő 169,93 1,5 29,1 % A 19. ábra az anyagleválaztái paraméterek értékeit zemlélteti, keményeztergálához vizonyítva a kombinált eljárát. A 20. ábra pedig a felületképzéi ebeégek közötti eltérét mutatja a kétféle megmunkálái mód között. 37

38 Felületképzéi ebég (mm²/) Felületképzéi ebég (mm²/) Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa Özehaonlítá 45 43, ,39 23,73 30,17 19,77 29,01 18,07 25,49 Qwp1-gépi főidő Qwp2-alapidő Qwp3-műveleti idő Qwp4-darabidő Keményeztergálá Kombinált eljárá 19. ábra Anyagleválaztái paraméter özehaonlítáa Özehaonlítá , ,28 158,18 201,12 131,82 193,39 120,48 169, Awp-gépi főidő Awp-alapidő Awp-műveleti idő Awp-darabidő Keményeztergálá Kombinált eljárá 20. ábra Felületképzéi ebeégek özehaonlítáa 38

39 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa 5. ÖSSZEFOGLALÁS Dolgozatomban a kemény megmunkálái eljáráok özehaonlító vizgálatát végeztem el fogakeréktetek megmunkáláa eetén. A kidolgozát a keménymegmunkáló eljáráok legfontoabb tulajdonágainak özefoglaláával kezdtem. Ezt követően bemutattam a különböző keménymegmunkáló eljáráokat. Három eljárát, a közörülő eljárát, a Pittler gépen végzett keményeztergálát, é az EMAG géptípual megvalóított kombinált eljárát rézleteztem. Itt bemutattam az eljáráok azon főbb tulajdonágait, melyek a minőéget é a termelékenyéget befolyáolják. Az eljáráok imertetée után a kíérleti vizgálatot végeztem el. Meghatároztam a munkadarab méreteit, tulajdonágait, a zerzámgépet é a zükége zerzámot, majd a technológiai adatokat. Ezután vázoltam a vizgálati módzert, a zámítá menetét. A zámítáokat két megmunkálára, a keményeztergálára é a kombinált eljárára végeztem el. Az anyagleválaztái é felületképzéi ebeégre kapott értékek özehaonlítáának eredményeként arra jutottam, hogy a kombinált eljárá anyagleválaztái é felületképzéi ebeégei 1,5-zör nagyobb értékeket mutatnak. Megállapítottam tehát, hogy a kombinált eljárá eredményeebb a keményeztergálánál. Ezúton zeretnék közönetet mondani Prof. Dr. habil. Kundrák Jáno tanzékvezető egyetemi tanárnak, aki dolgozatom elkézítéét egítette. 39

40 Keménymegmunkáló eljáráok özehaonlítáa IRODALOMJEGYZÉK [1] [2] Dr. Dudá Illé: Gépgyártátechnológia I. Mikolci Egyetemi Könyvkiadó, 2000 [3] Dr. Dudá Illé: Gépgyártátechnológia III. Mikolci Egyetemi Könyvkiadó, 2005 [4] [5] 40