Kombinált eljárással megmunkált furatok érdességének vizsgálata

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT Kombinált eljárással megmunkált furatok érdességének vizsgálata II. éves MSc. gépészmérnök hallgató Konzulens: Dr. Kundrák János egyetemi tanár Gépgyártástechnológiai Tanszéke Miskolc, 2010

2 Tartalomjegyzék Bevezetés 2 1.Alkatrészek keménymegmunkálása Befejező megmunkálás köszörüléssel Befejező megmunkálás keményesztergálással Megmunkálás esztergálással és köszörüléssel A két eljárás együttes alkalmazása A két eljárás kombinálása Kísérletek különböző módon megmunkált felületek érdességének elemzésére Kísérleti feltételek Keményesztergálási vizsgálatok feltételei Kombinált eljárás vizsgálati feltételei Mérési módszerek és mérőeszközök Kísérleti eredmények Kísérletek eredmények kiértékelése Irodalomjegyzék

3 Bevezetés Az utóbbi évtizedekben a korszerű megmunkálási eljárások vizsgálatára sok kutatás irányult, melyek egyik kiemelt területe a keménymegmunkálás elemzése volt. A keménymegmunkálásokat döntően köszörüléssel végezték, de kialakultak azok a technikai és technológiai feltételek, amelyek lehetővé tették a határozott élű szerszámokkal végzett forgácsolást is. A kutatási munkák eredményeként egyértelművé váltak az abrazív és a határozott éllel végzett megmunkálások előnyei és hátrányai. Jelenleg a legkorszerűbb alkalmazás ezen két eljárás előnyeire épülő kombinált megmunkálás. TDK dolgozatomban a keménymegmunkálással végzett forgácsolás kísérleti vizsgálatával foglalkoztam, valamint elemeztem az ezzel az eljárással megmunkált felületek érdességi jellemzőket. 1. Alkatrészek keménymegmunkálása A HRC-nél keményebb felületek megmunkálását a szakirodalom [1] keménymegmunkálásnak nevezi. Összefoglaló neve azon megmunkálási (abrazív és határozott élű) eljárásoknak, amelyekkel gazdaságosan előállíthatóak az előírt felületminőségi és pontossági követelmények Befejező megmunkálás köszörüléssel Edzett furatok napjainkban is legelterjedtebb befejező megmunkálása a köszörülés (1. ábra). Ez a határozatlan forgácsoló élekkel végzett megmunkálás a legrégebbi eljárás, amit az emberiség alkalmazott. A szerszám mikro szerkezete rendkívül összetett, az éleknek sem a számuk sem a geometriájuk, sem a munkadarabhoz viszonyított helyzetük nem meghatározott. Egy időben nagyszámú abrazív szemcse érintkezik a munkadarabbal, a teljes anyagleválasztás nagyon sok egyedi forgácsképzési mechanizmus összegeként adódik. Itt túlnyomóan finom megmunkálási eljárásról van szó, amelynél a forgácsképződés 2

4 µm nagyságrendű. Elsősorban befejező megmunkálás, de a korszerű nagyteljesítményű szerszámok és gépek alkalmasak előkészítő és nagyoló műveletekhez is [2]. 1. ábra Furatköszörülés 1.2. Befejező megmunkálás keményesztergálással A keményesztergálás olyan anyagleválasztó eljárás, amely edzett felületek készre munkálására alkalmazható, precíziós pontossági- és felületminőségi követelmények mellett. A néhány ezred vagy század mm 2 keresztmetszetű forgács eltávolítása, hűtő-, kenőfolyadék alkalmazása nélkül, un. száraz anyagleválasztással történik. Az alkatrészek készremunkálásánál a keményesztergálás a köszörülés alternatív eljárása lett. A köszörüléssel ellentétben környezetbarát, tiszta technológia, mert nem igényel hűtő-, kenőfolyadékot. A kilencvenes évek elején indult meg a keményesztergálás fejlesztése, 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. A keményesztergálás szerszámanyaga a polikristályos köbös bórnitrid (PCBN), amely azért alkalmas kemény-esztergálásra, mert a forgácsolás hőfokán legalább háromszor keményebb, mint az edzett acél. A PCBN a múlt század közepén vált ismertté, azonban évtizedeknek kellett eltelnie ahhoz, hogy ipari felhasználásra alkalmas kereskedelmi 3

5 szerszámanyaggá váljon. Ezekkel a szuperkemény szerszámokkal a nagykeménységű és/vagy nehezen megmunkálható anyagokat munkáljuk meg, például a szerszámgyártásban befejező megmunkálásként a keményfémeket, gyorsés szerszámacélokat, valamint a kerámiákat. A szuperkemény szerszámok alatt a bórnitrid szilárd változatainak többkristályos formáit (2. és 3. ábra), és a természetes és a mesterséges gyémántot értjük, de ezt a ZF Hungáriánál, mint szerszámanyag a gyártás jellege miatt nem használják [3, 4]. 1. ábra A gyémánt és a PCBN rácsszerkezete [5] 2. ábra Grafit és bórnitrid kristályszerkezete [5] A köbös bórnitrid-szemcsés szerszámok alkalmazása számos előnnyel jár, így például: A köszörülési idő csökkenése és ezzel a gépkapacitás jobb kihasználása. Az eddiginél jobb alak- és mérettűrés. A köszörült felület, ill. az élközeli rész szerkezete nem változik, mivel a köszörű szerszám szemcséje nem nyom és a felület nem melegszik fel. A megköszörült forgácsolószerszámok élettartama növekszik, esetenként 100%-nál jobban. Vasalapú anyagokat is jól lehet vele megmunkálni, mivel nincs benne szén, ami a megmunkálás magas hőmérsékletén a munkadarabba diffundálna. A gyémánt kb. max. 850 C hőmérsékletével szemben 1200 C hőmérsékletet is elviseli a köbös bórnitrid szemcse. 4

6 Edzett acélok esztergálásakor általában negatív homlokszöget használunk hűtő-, kenőfolyadékok alkalmazása nélkül. A negatív él-kialakítás következménye, a megnőtt passzív erő (F p ), amely gyakran rezgéskeltő hatású. A passzív erő a fő forgácsoló erő kétszeresét is elérheti. Pozitív él-kialakítással rendelkező szerszámmal, hagyományos esztergán végzett forgácsoláskor ez az arány pont fordított [3, 6, 7] Megmunkálás esztergálással és köszörüléssel A keményfelületek megmunkáló eljárásait kemény megmunkálásnak nevezzük. Ezeket a felületeket különböző abrazív szemcsékkel/szerszámokkal munkáljuk meg, s az alkatrész geometriájának, a felület előirt pontossági és érdességi követelmények alapján választjuk a konkrét eljárást. A keményfelületek létrehozásában új fejezetet nyitott a PCBN szerszámok megjelenése, s a velük végzett keményesztergálás [8] A két eljárás együttes alkalmazása Az alternatív eljárásokból többféle technológiai változatot lehet összeállítani tárcsaszerű alkatrészek precíziós készremunkálására. A két eljárás összekapcsolásából (esztergálás majd köszörülés) jött létre a fogaskerekek készremunkálásának újabb változata. Ebben az esetben a legfőbb indíték a periodikus topográfia elkerülés, mert ez nem előnyös a tömítő felületeknél, a csapágyhelyeknél és a szinkronizáló kúpoknál sem. A felület köszörült topográfiáját úgy célszerű biztosítanunk, hogy a keményesztergálás nagy anyagleválasztási teljesítményét kihasználjuk, ezért első műveletben esztergálunk, a másodikban köszörülünk [8] A két eljárás kombinálása A kombinált megmunkálás lényege, hogy mindkét eljárás előnyeit maximálisan kihasználjuk, a hátrányait pedig nem hagyjuk érvényesülni. Kihasználjuk a keményesztergálás rugalmasságát és nagy anyagleválasztási sebességét, és 5

7 ugyancsak kihasználjuk a köszörülés folyamatbiztonságát és megbízható minőségbiztosító képességét. A kombinált eljárások a lényege, hogy a munkadarab azonos befogása mellett, ugyanazon szerszámgépen, a munkadarab ugyanazon befogása mellett először egy keményesztergálási művelet történik. Ezt követően abrazív megmunkálás következik, amikor már csak egy nagyon csekély, néhány század mm anyagréteg leválasztása történik. Ezáltal nő a pontosság, megszűnik a periodikus topográfia, egyszóval biztosított az alkatrész kiváló minősége. A ráhagyás minél nagyobb részét tudjuk az első lépésben leválasztani, annál kevesebbet kell használunk az újra megjelenő hűtő-kenő folyadékból. A köszörülés előnyei már igen kis ráhagyás eltávolításakor is megjelennek. Az egy befogás előnye alapján többféle kombinált eljárást is alkalmazhatnak [8]. Az EMAG VSC DS előnyei [9]: - Függőleges tengelyű keményesztergálás és köszörülés folyadékhűtött és száraz egy felfogásban, egy gépen. - A munkadarab részei az esztergálás során megbízhatóan lesznek megmunkálva és amennyiben a minőség illetve előírás megköveteli, úgy a keményesztergálás után köszörülést is alkalmazhatunk, mint befejező eljárást. Az ennél a gépnél alkalmazott HDS -technológia költségoptimalizált gyártási módszer. - Magasabb munkadarab minőség és magasabb termékminőség, mert a munkadarab egy felfogásban készül el. A köszörülési ráhagyás megközelítőleg 0,02mm-től az átmérő függvényében változik. - Időtakarékos simítóeljárások, mivel a köszörűkorong a kis anyagleválasztás során sokkal kevésbé kopik. - A HDS -technológia a hagyományos köszörüléssel szemben kevés anyag leválasztását is lehetővé teszi, hogy száraz vagy csak minimális mennyiségű köszörűolajjal is lehessen köszörülni. A köszörűiszap költséges eltávolítása megszűnik. - Az eljárás megbízhatóságát növelhetjük és egyidejűleg jobb felületminőséget érhetünk el köszörüléssel, mint csak keményesztergálással. 6

8 - Az egyszerű keményesztergálással szemben csavarfelület mentes (drallfrei) felületeket munkálhatunk meg köszörüléssel, egy gépen belül. - Komplex kontúrvonalakat, amelyek lekövetése köszörűkoronggal bonyolult vagy lehetetlen, azokat gyorsan és egyszerűen lehet esztergálással megmunkálni. - Kis elmozdulások = minimális mellékidők = alacsony darabköltség - Jól megközelíthető munkatér, gyorsabb beállítás. - Nagyobb pontosság és felületminőség az eljárás magas megbízhatósága mellett. - Szimmetrikus felépítés - Merevebb és stabilabb alaptest MINERALIT polimerbetonból. - Szabadabb forgácsesés 2. Kísérletek különböző módon megmunkált felületek érdességének elemzésére A kísérletek célja a keménymegmunkálással előállított edzett felületek érdességi vizsgálata. A kombinált megmunkálás és a keményesztergálás edzett munkadarabok precíziós megmunkálására van kifejlesztve Kísérleti feltételek Keményesztergálási vizsgálatok feltételei A forgácsolási kísérleteket nagymerevségű keményesztergán, bórnitrid szerszámmal végeztük. Az alábbiakban ennek a kutatási feltételeit ismertetem. A vizsgált munkadarab A kísérleteknél edzett fogaskerék testeket munkáltak meg. A munkadarab jelölését az 1. táblázatban foglaltam össze. A fogaskerekek geometriai adatait, valamint az anyagminőséget a 2. és 3. táblázat tartalmazza. 7

9 1. táblázat Jelölésrendszer bemutatása Jelölés Alkalmazott technológia és az előírt érdességi jellemező K/I K/II E/I E/II Keményesztergált furat R z 3 előírással Keményesztergált furat R z 6 előírással Kombinált eljárással megmunkált furat R z 3 előírással Kombinált eljárással megmunkált furat R z 6 előírással 2. táblázat K/I munkadarab specifikációja Vegyi összetétel C% 0,15 0,2 Cr% 1 1,3 Mn% 1 1,3 Mo% max. 0,12 Si% max. 1,4 Al% 0,02 0,05 S% 0,02 0,035 P% max. 0,025 B% 0,001 0,003 Cu% max. 1,3 Ni% max. 0,3 Megnevezés 20MnCr5 Keménység HRC 3. táblázat K/II munkadarab specifikációja Vegyi összetétel C% 0,14-0,2 Cr% 1,4-1,7 Mn% 0,5-0,9 Si% max 0,4 S% 0,035 P% 0,035 Ni% 1,4-1,7 Megnevezés 17CrNi6-6 Keménység 60-63HRC 8

10 A szerszámgép PCC Pittler- CNC- vertikális esztergagép (4. ábra) a PV SL 2 /1-1 modell egy motoros orsóval és egy keresztszánnal. A gépnél a legnagyobb pontossággal elkészített, különösen stabil blokk állvány alkotja a gépállványt, amely nagy statikus és dinamikus merevséggel, optimális rezgéscsillapítási tulajdonságokkal, és termikus stabilitással rendelkezik. A függőleges falak a gépen belül forgácskiszóródástól jól védett munkateret képeznek (5. ábra). A keresztszán megvezetése (görgős csapágyazása játékmentes, ami lineáris mozgást eredményez. Közvetlenül a gépállványra) van felszerelve az X- tengely irányú mozgás megvezetése, ez gondoskodik a legnagyobb esztergálási pontosságról. Minden szánhajtás a munkatér tetején van elhelyezve. A munkatér gondos méretezése biztosítja a kedvező forgácskihordást, valamint a munkadarab befogó elemekhez és a szerszámhoz a jó hozzáférhetőséget. A gép védve van a munkatér burkolása révén, a tolóajtó biztonsági ablakkal és elektro-mechanikus biztonsági zárral van ellátva. A gép munkaterét egy lámpa világítja meg egy fénycsővel. Automatikus központi olajkenés van a szánokhoz, kis mennyiségű olajködkenés a forgó orsó csapágyai számára. Hűtő aggregát van beépítve a főorsó motorjának hűtésére. A zajszint 75 db alatt marad normál megmunkálási feltételek mellett [3]. 4. ábra PV SL 2/1-1 keményeszterga 5. ábra A keményeszterga munkatere 9

11 A keményesztergálásra vonatkozó technológiai paramétereket a 4. és az 5. táblázatban foglaltam össze, mind a simító mind a nagyoló megmunkálás esetén. 4. táblázat K/I technológiai paraméterei n n 620 1/min n s 450 1/min f n 0,22 mm/ford f s 0,12 mm/ford a pn 0,12 mm a ps 0,02mm 5. táblázat K/II technológiai paraméterei n n 855 1/min n s 782 1/min f n 0,24 mm/ford f s 0,12 mm/ford a pn 0,1mm a ps 0,03mm Szerszámbefogás A revolverfej a gépállványra szerelt, nyolc darab, 50 mm-es hengeres szárú késtartó befogadására alkalmas (6. ábra). Laptávolsága: 360 mm. Központi hűtőközeg hozzávezetés van kialakítva, a fej elfordítása extrém rövid idő alatt megvalósul, ami az iránylogikának, valamint a háromfázisú szervomotornak köszönhető, átfordulás után pedig a fejet hidraulikus reteszeléssel a gép rögzíti. A befogásnál a biztonságra is törekednek. CAPTO befogással kerülik el az esetleges hibákat. Ez kúpos poligon befogást jelent, ami csak egyféleképen teszi lehetővé a szerszám elhelyezését a revolverfejen. 6. ábra Szerszámbefogás 10

12 Az alkalmazott esztergaszerszám tartó adatai az 6. táblázatban kerültek összefoglalásra. Ezt a szerszámtartót használják mindegyik forgácsoló lapka befogásához. 6. táblázat Késszár specifikációja [10] Megnevezés C5-PCLNR/L Munkadarab befogás Gyártó Homlokszög SANDVIK γ=-6 Terelőszög λ s =-11 Működő hossz Befogórendszer 67 mm CAPTO A három pofás pneumatikus működésű gyorstokmány (7. ábra) szolgálja a munkadarab biztonságos szorítását a szerszámgépen. A fogaskerekeket fejkörön szorítják be (8. ábra). Szerelhető ütközőkkel van ellátva, valamint a munkadarab felfogását ellenőrző berendezéssel. A szorítóerő állítható a pofákon, így a körkörösségi hiba nagyságát is be tudjuk állítani. A szorítóerő mind axiális, mind radiális irányban változtatható. A felfogást kemény pofák teszik lehetővé. Azért nem puha pofás tokmányt alkalmaznak, mert azzal az előírt pontosság nem lenne elérhető. A pofákat egyszer szabályozzák, az első felfogáskor, és onnantól kopásig használják őket. A maximális fordulatszám a gépen elérheti a /min-t is. 7. ábra Munkadarab befogás 8. ábra Fejkörön való befogás 11

13 A munkadarab befogás paramétereit úgy kell megválasztani, hogy az IT 6 pontosság és az ennek megfelelő előírások a körkörösség, a hengeresség és a párhuzamosság tekintetében biztosíthatóak legyenek keményesztergálással is. Szerszámanyagok és a szerszám Keményesztergálás esetében a nagyoló és a simító megmunkálás is esztergálás. Hűtó-kenőfolyadékot a PCBN bevonatú lapka hősokkérzékenysége miatt ebben az esetben nem alkalmaznak. A K/I esetben alkalmazott nagyoló lapka specifikációja a 7. táblázatban, a simító lapka specifikációja az 8. táblázatban került összefoglalásra. 7. táblázat K/I nagyoló lapka specifikációja[11] Lapka megnevezése 4NC CNGA120408TA2 Gyártó MITSUBISHI Bevonat PCBN Élkialakítás Normál Ajánlott v c m/min Ajánlott f 0,03 0,2 mm/ford Ajánlott a p 0,05 0,2 mm D 1 12,7 mm D 2 5,16 mm S 1 4,76 mm R e 0,8 mm 8. táblázat K/I simító lapka specifikációja [11] Lapka megnevezése 4NC-CNGA120408GSW2 Gyártó Bevonat Élkialakítás Ajánlott v c Ajánlott f Ajánlott a p D 1 D 2 S 1 R e MITSUBISHI PCBN Wiper m/min 0,03 0,2 mm/ford 0,05 0,2 mm 12,7 mm 5,16 mm 4,76 mm 0,8 mm 12

14 A K/II jelölésű keményesztergált furatnál a nagyoló és a simító lapka specifikációja megegyezik, amit a 9. táblázatban mutatok be. 9. táblázat K/II nagyoló és simító lapka specifikációja [10] Lapka megnevezése CNGA120408S01030A 7015 Gyártó SANDVIK Bevonat PCBN Élkialakítás Normál Ajánlott v c m/min Ajánlott f 0,05 0,3 mm/ford Ajánlott a p 0,07 0,8 mm ic 12,7 mm r ε 0,8 mm s 4,76 mm l 12mm Kombinált eljárás vizsgálati feltételei A vizsgált munkadarab A fogaskerekek geometriai adatait, valamint az anyagminőséget a 10. és 11. táblázat tartalmazza. 10. táblázat E/I munkadarab specifikációja Vegyi összetétel C% 0,14-0,2 Cr% 1,4-1,7 Mn% 0,5-0,9 Si% max 0,4 S% 0,035 P% 0,035 Ni% 1,4-1,7 Megnevezés Keménység 17CrNi HRC 13

15 11. táblázat E/II munkadarab specifikációja Vegyi összetétel C% 0,15 0,2 Cr% 1 1,3 Mn% 1 1,3 Mo% max. 0,12 Si% max. 1,4 Al% 0,02 0,05 S% 0,02 0,035 P% max. 0,025 B% 0,001 0,003 Cu% max. 1,3 Ni% max. 0,3 Megnevezés 20MnCr5 Keménység 59-63HRC A szerszámgép Az EMAG VSC 400 DS gépállványa rendkívül stabil, optimális rezgéscsillapítási tulajdonságokkal valamint termikus stabilitással rendelkezik. Munkatere függőleges falakkal határolt, mely a forgácskiszóródástól jól védett. Keresztszánja görgős csapágyazású, játékmentes, lineáris mozgású. A gépállványon található az X-tengely irányú mozgás megvezetése, ez az esztergálás maximális megmunkálási pontosságáról gondoskodik. A gép szánhajtásai a munkatér tetején kaptak helyet. A munkatér gondos tervezése biztosítja a megfelelő forgácskihordást, valamint a munkadarab befogó elemekhez és a szerszámhoz való jó hozzáférhetőséget. A gép védve van a munkatér burkolása révén, a tolóajtó biztonsági ablakkal és elektromechanikus biztonsági zárral van ellátva. Automatikus központi olajkenés van a szánokhoz, kis mennyiségű olajködkenés a forgó orsó csapágyai számára. Hűtő aggregát van beépítve a főorsó motorjának hűtésére. A köszörülés két vagy három műveletben valósul meg, ugyan azzal a koronggal. A köszörülés technológiai adatait a 12. és 13. táblázat tartalmazza. 14

16 12. táblázat E/I technológiai adatai v c 45m/s a p2 0,012mm n w 351/min f 2 0,08mm/ford a p1 0,03mm a p3 0,008mm f 1 0,25mm/ford f 3 0,04mm/ford 13. táblázat E/II technológiai adatai v c 45m/s a p2 0,008mm n w 425/min f 2 0,18mm/ford a p1 0,42mm - - f 1 0,25mm/ford - - Szerszámbefogás A revolverfej a gépállványra szerelt, 50 mm-es hengeres szárú késtartók befogadására alkalmas, DIN szerinti csatlakozásokkal. Központi hűtőközeg hozzávezetés van kialakítva, a fej elfordítása extrém rövid idő alatt megvalósul, háromfázisú szervomotor által, amelynél mindkét elfordítási irány programozható, átfordulás után pedig a fejet hidraulikus reteszeléssel a gép rögzíti. Kombinált eljárásnál a nagyoló megmunkálás forgácsoló lapkával, keményesztergálással történik, míg a simítás egy köszörülési művelet. A simító megmunkálás köszörüléssel a nagyoló keményforgácsolás után következik ugyanazon befogással. A köszörülési műveletben a beégés veszélye miatt feltétlenül szükséges a hűtő-kenés alkalmazása, ezért keletkezik némi köszörűiszap, amely mennyisége a konvencionális értelemben vett köszörüléshez képest (nagyoló + simító köszörülés) elhanyagolható mennyiségű. Az alkalmazott korszerű szerszámok műszaki specifikációi a 14. táblázatban került összefoglalásra, valamint a 15. táblázatban a korongszabályozás adatait mutatom be. 15

17 14. táblázat Köszörűkorong specifikáció Megnevezés 97A 60 K 6 V112 Gyártó Anyag (szemcse) Kötőanyag Keménység Ajánlott f Ajánlott v Tyrolit 60 közepes szemcseméret, Al2O3 96%-99% korund V keramikus K: közepes keménység, /min 50m/s 15. táblázat Korongszabályozás adatai E/I szabályozási adatai E/II szabályozási adatai szabályozási idő 10s szabályozási idő 6 s n 825 1/min n 825 1/min v 40m/s v 40m/s f 300mm/min f 400mm/min a p 0,015mm a p 0,03mm szabályozás 2 db-ként szabályozás 2 db-ként Munkadarab befogás A hidraulikus szorító henger szolgál a belső- és külső szorításhoz, biztonsági berendezéssel és programozható útmérő rendszerrel van kiépítve. A henger szorítóereje beállítható. A munkadarab befogás a kombinált eljárás esetén sarkalatos műveletelem, ugyanis az egy befogásban végzett keményesztergálás és köszörülés biztosítja a nagy alak- és helyzetpontosságot (9. ábra). Ezért nagyon fontos a megfelelő befogás és központosítás tervezése Mérési módszerek és mérőeszközök A vizsgálataim során elsősorban a keménymegmunkálással készre munkált fogaskerék furatok érdességi mérőszámait vizsgáltam olyan módon, hogy a sorozatban futó kerekek közül minden tizedik kiemelésére került, ezekből minden ötödiket kilencszer, az összes többin háromszor végeztem el a mérést. 16

18 9. ábra A munkadarab megfogása és pozícionálása[9] A felületi érdességi méréseket a Mahr PGK 120 Perthometer mérőállomáson (10. és 11. ábra) végeztem, mérőszobai körülmények között. 10. ábra A mérőműszer 11. ábra Mérés 3. Kísérleti eredmények A konvencionális keményesztergálással és a kombinált eljárással megmunkált fogaskerekek felületérdességi mérőszámainak a kiértékelő szoftver (Mahr Surf XR20) által szolgáltatott értékeket vettem figyelembe. 17

19 Négy táblázatban ( táblázat) kerültek összefoglalásra a mintavételezett fogaskerekek furatain mért szűrt érdességi profil és a választott mérőszámok is. 16. táblázat K/I érdességi karakterisztikák változása darabszám R profil Érdesség

20 Megfigyelhető a K/I és K/II esetben a forgácsolószerszám kopása miatt kialakult profilváltozás, míg E/I és E/II esetén pedig változás szinte nem tapasztalható. 17. táblázat K/II érdességi karakterisztikák változása darabszám R profil Érdesség

21 18. táblázat E/I érdességi karakterisztikák változása darabszám R profil Érdesség

22 19. táblázat E/II érdességi karakterisztikák változása darabszám R profil Érdesség A feldolgozott mérési eredményeket a 20. táblázatban foglalom össze a megmunkált fogaskerekek számát feltüntetve. Ezeket grafikonon is ábrázoltam ( ábra), valamint a grafikonon néhány esetben bemutatom az érdességi profil változását is. 21

23 20. táblázat Mérési eredmények 12/a 22

24 12/b 12/c 12/d 12. ábra K/I felületek érdességének változása 23

25 13/a 13/b 13/c 24

26 13/d 13. ábra K/II felületek érdességének változása A ábrasorozaton bemutatott keményesztergált érdességi paramétereknél a darabszám növekedésével a K/I sorozat esetén jelentős hullámzás tapasztalható, de valamennyi érték az előírt határ alatt maradt. A kezdeti darabszámnál az érdesség növekedés a szerszám kezdeti kopásának tudható be. Az ez után következő érdesség csökkenés a forgácsoló élre feltapadt fémrészek hatásával magyarázható. Az érdesség csökkenést követő darab után újra erőteljes növekedés figyelhető meg, a szerszám további adhéziós kopásának köszönhetően. A második méréssorozatnál a darabszám növekedésével közel egyenletesen növekednek az érdességi mérőszámok értékei, kivéve a 100. darabnál. 14/a 25

27 14/b 14/c 14/d 14. ábra E/I felületek érdességének változása 26

28 15/a 15/b 15/c 27

29 15/d 15. ábra E/II felületek érdességének változása AZ E/I és E/II jelű mérési sorozatban már az ún. kombinált eljárással megmunkált furatok kerültek vizsgálatra. Mivel a simító fokozatban alkalmazott köszörüléskor a szerszám mind a két esetben két darabonként szabályozásra kerül, ezért a vizsgált értékek tekintetében alig észlelhető változás, mivel a szabályozás miatt a szerszámkopás hatása itt nem jelentkezik. 4. Kísérletek eredmények kiértékelése A 16. és a 17 ábrán egyszerre tüntetem fel és hasonlítom össze a keményesztergálással és a kombinált eljárással megmunkált furatok érdességei mérőszámait. 16/a 28

30 16/b 16/c 16/d 16. ábra Felületi érdességek összehasonlítása R z 3 előírásnál 29

31 17/a 17/b 17/c 30

32 17/d 17. ábra Felületi érdességek összehasonlítása A keményesztergálással és kombinált eljárással előállított felületi érdességi mérőszámok között jelentős különbségeket tapasztaltam a darabszám függvényében (21. és 22. ábra). Keményesztergálás esetén jelentős ingadozás figyelhető meg az érdességi jellemzők tekintetében, amely bizonytalanná teszi az előállított érdesség tervezhetőséget. Ez a jelenség bizonyos gépelemek gyártása során hátrányos lehet. Ez magyarázható a határozott élű PCBN szerszámkopási mechanizmusával, mivel az egy ponton forgácsoló szerszám dolgozó részének geometriája belemásolódik a munkadarab, így annak geometriai hibái is. Ellentétben a kombinált eljárás estén keményesztergálással nagyolt felület érdességi csúcsai leköszörülésre kerülnek a két munkadarabonként szabályozott köszörű szerszámmal. Ezzel egyenletessé, tervezhetővé válik az előállítható felületi érdesség, valamint elkerülhető az esztergálás során képződő mikro menet jelensége is. Bár a keményesztergálás hűtőkenő folyadék alkalmazásának mellőzése miatt kvázi abszolút környezetbarátnak mondható, az elérhető felületi érdesség ingadozása valamint a topográfia jellege miatt meghatározott működési feltételek esetén kiváltása javasolt a minimális környezeti terhelést jelentő kombinált eljárásra. 31

33 Irodalomjegyzék [1] Forgácsolási Műszaki Kézikönyv, AB Sandvik Coromant SE-811 Sandviken, Sweden, 2010, p. H9 [2] WILFRIED KÖNIG: Köszörülés, dörzsköszörülés, tükrösítés, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, [3] Szakács György- Dévényi Miklós: Keményfémek és szuperkemény anyagok alkalmazása [4] Gégény János: Precíziós megmunkálások gyémánt és köbös bórnitrid szerszámokkal, Biomed Center Bt [5] Internet: [6] G. de S. GALOPPI- M. S. FILHO- G. F. BATALHA: Hard turning of tempered DIN 100Cr6 steel with coate and no coated CBN inserts. Journal of Materials Processing Technology, Volume 179, 2006, Pages [7] KUNDRAK J., BANA V.: Investigation of surface roughness in turning of hardened and cylindrical surfaces. Cutting and tool in manufacturing systems No63, pp.88-94, [8] J. Kundrák: Comparison of Processes in Machining of Hardened Surfaces, The Journal of the Advanced Materials and Operations Society, Vol. 1, Is. 1, 2009, pp [9] Internet: [10] Sandvik Coromant szerszámkatalógus [11] Mitsubishi szerszámkatalógus [12] KUNDRAK, J; GYANI, K; BANA, V: Roughness of ground and hard-turned surfaces on the basis of 3D parameters INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY Volume: 38 Issue: 1-2 Pages: Published: 2008 [13] KUNDRAK J, MAMALIS AG, MARKOPOULOS A: Finishing of hardened boreholes: Grinding or hard cutting MATERIALS AND MANUFACTURING PROCESSES 19 (6): [14] KUNDRAK J., GYANI K., BANA V.: Qualification of hard bored surfaces with 3D parameters, DAAAM International Scientific Book, Vienna 2005, pp [15] MAMALIS AG, KUNDRAK J, GYANI K: On the surface integrity of precisionground steel cylindrical parts, MATERIALS AND MANUFACTURING PROCESSES 18 (5):