SZAKDOLGOZAT. PC 150 csatornarobot alkatrészének gyártástervezése. Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet SZAKDOLGOZAT PC 150 csatornarobot alkatrészének gyártástervezése Készítette: Németh Gergely 3663 Arló, Ady Endre út 124

2 Tartalomjegyzék: 1. Bevezetés A gyártmány ismertetése Csőszerkezetek vizsgálata, karbantartása, tisztítása PC 150 csatornarobot bemutatása Technológiai előtervezés Az alkatrész funkcionális elemzése, technológiai helyesség vizsgálata A gyártás tömegszerűségének meghatározása Az előírt anyagminőség vizsgálata Alkalmazott előgyártmány meghatározása Ráhagyási alakzat meghatározása A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása Technológiai tervezés Az alkatrész,,a" oldalának technológiai tervezése Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata Az alkatrész,,b oldalának technológiai tervezése Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata Optimális sorrend képzése Művelettervezés Első művelet (darabolás) művelettervezése Második művelet (NC esztergálás I.) művelettervezése Harmadik művelet (NC esztergálás II.) művelettervezése Negyedik művelet (NC marás I.) művelettervezése Ötödik művelet (NC marás II.) művelettervezése Hatodik művelet (NC marás III.) művelettervezése A technológiai folyamatot alkotó 6. művelet első részének részletes megtervezése Művelet elemek generálása Szerszámválasztás Technológiai adatok meghatározása Mérési módszer és mérőeszköz választása

3 6. Programszerszám tervezése a gyártási idő csökkentésére Alkalmazhatóság vizsgálata, ráhagyási alakzat meghatározása Alkalmazott lapkák megválasztása Forgácsolási adatok meghatározása: Szerszámtest méretezése Programszerszám kiértékelése Összegzés Felhasznált irodalom

4 1. Bevezetés Szakdolgozatom témája a PC 150 típusú csatornarobot gyártmányban található, A- 03 rajzszámú, Forgófej megnevezésű alkatrész gyártásához szükséges technológiai dokumentáció elkészítése, valamint programszerszám tervezése a munkadarab gyártási idejének csökkentése céljából. Szakdolgozatom második fejezetében ismertetem a csatornarobotok alkalmazási területeit, valamint az egyes eljárások jellemzőit. Ezután bemutatom az alkatrészt magában foglaló gyártmányt, annak rendeltetését, valamint ismertetem a berendezés főbb műszaki jellemzőit. A következő fejezetekben részletesen kidolgozom a munkadarab előállításához szükséges gyártási dokumentációt. Az alkatrész műszaki rajza az 1. számú mellékletben található. A harmadik fejezet magában foglalja a technológiai előtervezést. Első lépésként elvégzem az alkatrész funkcionális elemzését, majd meghatározom a gyártás tömegszerűségét. A következő alfejezetekben megvizsgálom a munkadarab számára előírt anyagminőséget, megválasztom a szükséges előgyártmány típusát, valamint meghatározom a megmunkáláshoz szükséges ráhagyási alakzatot. A fejezet utolsó részében körvonalazom a gyártás feltételeit, valamint a gyártáshoz szükséges gépeket- berendezéseket. A negyedik fejezetben elvégzem az alkatrész technológiai tervezését. Ezt a szakdolgozat során 3 fő részterületre bontom: Az első részben elvégzem az elvi vázlat kidolgozását, a tényleges műveletek generálásását, valamint a lehetséges művelet-összevonások vizsgálatát. A második rész során kialakításra kerül az optimális műveleti sorrendterv. A negyedik fejezet harmadik része tartalmazza a művelettervezést. Ebben az alfejezetben megválasztom az egyes műveletekhez szükséges gépeket/berendezéseket, valamint az adott műveletek során alkalmazott egyes befogási módokat. A szakdolgozat ötödik pontjában részletesen megtervezem a tervezésvezető által választott műveletet. Ezt a kijelölt szintig fogom elvégezni. A fejezet tartalmazza az egyes műveletelemek generálását, ezekhez megfelelő szerszámok, illetve technológiai adatok megválasztását, valamint a kialakított munkadarab ellenőrzésének előírását. Kiegészítő feladatként olyan programszerszámot tervezek, amelynek segítségével az egyes művelet-elemek összevonhatók, ezáltal a gyártási idő csökkenthető. Az alkatrész gyártási dokumentációját a TOMETH Fémtechnika Kft. gépparkjára alapozva készítem el. 4

5 2. A gyártmány ismertetése Ebben a fejezetben röviden ismertetem a csatornarobotok felhasználási területeit, valamint az alkalmazható eljárások előnyeit- illetve hátrányait. Ezután részletesen bemutatom a szóban forgó gyártmány tulajdonságait, valamint a típus főbb jellemzőit Csőszerkezetek vizsgálata, karbantartása, tisztítása A különböző csatornarendszerek tisztításának célja az iszaplerakódások, valamint a szennyvízrothadás megakadályozása. A karbantartás biztosítja a dugulásmentes, állandó vízszállítási képességet, valamint a biogáz megjelenésének megakadályozását. Az eliszapolódás elkerüléséhez 0,6m/s optimális vízsebesség és 3-5cm úsztatási magasság szükséges. A kisebb hibák javításával megelőzhetők a nagyobb hibák, ezáltal a jelentősebb költségeket igénylő javítások. A rendszeres karbantartás a csatorna élettartamát is jelentősen növeli [1]. 1. ábra. Csatornatisztítás folyamata [1] - A csatornatisztítás főbb típusai: A föld alatt húzódó csővezeték-rendszerek, illetve csatornahálózatok vizsgálata, tisztítása, valamint karbantartása igen körülményes feladat. Ezen feladatok elvégzése történhet feltárásos eljárással, valamint feltárás nélküli, úgynevezett No-Dig eljárással. A feltárásos technológia általában jelentős költséggel jár, valamint megvalósítása sokkal körülményesebb, mint az utóbbi technológia esetében. Emiatt ez a típusú eljárás egyre inkább háttérbe szorul, és ahol lehet, mellőzik az alkalmazását [1]. No-Dig eljárás esetén a csőszerkezetek tisztítása költséghatékonyabbá válik, valamint a hagyományos eljáráshoz képest kevésbé terheli a környezetet zaj- és porártalommal [1]. 5

6 Abban az esetben, amikor a csőszerkezet falán lévő lerakódásokat pusztán nagy nyomású vízsugárral már nem lehet eltávolítani, a feladat elvégzésére marófejjel rendelkező csatornarobotokat alkalmaznak [1]. Ezen berendezések a csővezetéken végighaladva, a marófej forgó mozgása, valamint a folyamatos nagynyomású vízsugár segítségével fokozatosan távolítják el a csövek falára lerakódott szennyeződést [1]. Szakdolgozatom során egy erre a célra kialakított marórobot alkatrészének gyártástechnológiáját fogom megtervezni PC 150 csatornarobot bemutatása Az általam kidolgozandó alkatrész az előzőekben említett, marófejjel rendelkező PC 150 típusú csatornarobot forgófejének gyártástervezése. 2. ábra. Csatornarobot szerelt állapotban (a kép illusztráció) [2] A berendezés marófeje 4 szabadságfokkal rendelkezik, meghajtása sűrített levegővel történik, ez üzem közben végtelenített forgómozgást biztosít számára. A fej által leválasztott lerakódások nagynyomású vízsugár segítségével kerülnek ki a munkatérből. 3. ábra. A berendezés marófeje (a kép illusztráció) [2] - A berendezés főbb műszaki jellemzői [2]: Alkalmazási terület: Na150 Na225 Hossz: 750mm Karok hossza: 250mm Tömeg: 20-25kg 6

7 - Egyéb jellemzők [2]: A roboton nincsenek külső ellátó vezetékek A releváns értékek szenzoros felügyelete Távkarbantartó modul Tempomat (sebességtartó elektronika) Lejtésmérés Vezérlés a marófej pozíciójának és a karok helyzetének tárolásával Nagy szabadságfok A robotkar végtelenített forgómozgással rendelkezik A kar alaphelyzetbe állítása egyetlen gomb segítségével A CAN-BUS alapú vezérlésnek köszönhetően a robot több szenzorral rendelkezik, melyek segítségével megjeleníthető és rögzíthető a robotkar pozíciója. - A berendezés levegő/víz/áramellátása [2]: - Stabil acélszerkezet a sűrített levegő és víztömlőhöz, forgó csatlakozásokkal, kézi le-, és felcsévéléssel - 100m duplatömlővel vagy 60m tömlővel felszerelve Alkalmazott kábeldobok [2]: - Teljesen automata, kényszerpályás kábelvezetés. o I. típus: 140m speciális kábellel, min. 400kg húzóerővel o II. típus: 220m speciális kábellel, min. 400kg húzóerővel A géphez tartozó levegő motorok 3 kivitelben érhetők el [2]: 1. táblázat. A gyártmányhoz választható motorok paraméterei POWER-Line Basic-Line EOC-Line Teljesítmény: 1400W 1200W 860W Fordulatszám: 4300Rpm 10800Rpm 10800Rpm Forgatónyomaték: 12,2Nm 5,5Nm 4Nm Levegőfogyasztás: 1650 l min 1500 l min 1050 l min Méretek: Ø59/M: 165mm Ø59/M: 125mm Ø59/M: 85mm 7

8 3. Technológiai előtervezés A következő fejezetben a tanult ismeretek alapján elvégzem a gyártáshoz szükséges előzetes vizsgálatokat. Első lépésben elvégzem az alkatrész funkcionális elemzését, valamint megvizsgálom az alkatrészrajzon előírt követelmények technológiai helyességét. Ezután meghatározom a gyártás tömegszerűségét, valamint ebből adódóan az alkatrész gyártásának szervezési típusát. Ezt követően megvizsgálom az alkatrész számára előírt anyagminőséget. Erre azért van szükség, mert megmunkálásra kerülő munkadarab anyagcsoportja, vegyi összetétele, valamint mechanikai tulajdonságai nagymértékben befolyásolják a tervezendő gyártás technológiai paramétereit. Az előírt anyag tanulmányozása után megválasztom a szükséges előgyártmány típusát, majd az ezt követő alfejezetben kiszámítom az optimális ráhagyási alakzat mértékét. Az utolsó alfejezet során elvégzem a gyártás technikai feltételeinek körvonalazását. Ennek elvégzése elengedhetetlen a technológiai folyamat megtervezése előtt, mivel az alkatrész gyártását a rendelkezésre álló berendezések felhasználásával kell elvégezni Az alkatrész funkcionális elemzése, technológiai helyesség vizsgálata Az alkatrész összeköti a marófejet, valamint az ezt meghajtó pneumatikus hengereket a robotkar testével, valamint ezen keresztül jut el a sűrített levegő-, valamint a nagynyomású vízellátás a berendezéshez. - Az alábbi két ábrán az alkatrész Solid Edge-ben elkészített 3D-s modellje látható: 4. ábra. Az alkatrész 3D-s geometriai modellje 8

9 A berendezés üzem közben dinamikus igénybevételnek, valamint különböző külső környezeti hatásoknak van kitéve, ezért a szóban forgó alkatrész paramétereit is ennek figyelembe vételével kell megtervezni (kialakítás, anyagminőség, felületkezelés, stb.). Az alkatrész felhasználási területéből adódóan a legnagyobb veszélyt a korrózió megjelenése jelentheti. Korróziónak nevezzük a fémek környezet hatására, kémiai reakció következtében bekövetkező, felületről kiinduló tönkremenetelét [3]. Mivel a fémek korróziós hajlama az alkalmazott anyagminőségtől függ, így ezzel bővebben az előírt anyagminőség vizsgálatánál fogok foglalkozni. - Az alkatrész általános tűrései ISO-2768-mK toleranciaosztály szerint vannak megadva. - Ezen felül az alkatrész több, külön előírt pontossági követelményt tartalmazó méretet, felületi érdességi előírást, valamint alak- és helyzettűrést tartalmaz: - Helyzettűrések előírva: o Egytengelyűség tűrés - Fokozott mérettűrések: o Felületekre külön előírva: e8; H7; H8 - Felületi érdesség: o Külön nem jelölt felületeken: o Néhány előírt felületeken: Ra6,3 Ra1,6; Ra0,8 Mivel nem ismerem az alkatrész fokozott tűréssel, illetve felületi érdességgel ellátott felületeinek pontos rendeltetését, funkcióját, ezáltal a tűrés előírások szükségességét, így nem teszek javaslatot az előírtak megváltoztatására. - Az alkatrész műszaki rajzán a fent említett jelöléseken kívül sorjázási előírás is található: A jelölés alapján a kialakított külső- vagy belső éleket sorjázni kell. A lemunkálás alakja tetszőleges. - Technológiai helyesség vizsgálata: A technológiai helyesség vizsgálata során megállapítom, hogy a munkadarab palástfelületén lévő, M10x20 menet, valamint az ehhez tartozó furat műszaki rajz szerinti kialakítása gyártástechnológiai szempontból igen körülményes feladat. Ennek kiküszöbölésére fenekes furatot javaslok. A javasolt kialakítás alkalmazása nem befolyásolja a furat, valamint a hozzá tartozó menet funkciójának betöltését, így a változtatás megvalósítható. 9

10 3.2. A gyártás tömegszerűségének meghatározása A technológiai tervezés előtt meghatározom a gyártás szervezési típusát. Erre azért van szükség, hogy megállapíthassuk az alkatrész gyártásának megvalósíthatóságát a cégen belül. Ha az üzem felépítése nem teszi lehetővé a meghatározott szervezési típust, akkor esetlegesen más gyártót kell megbízni a feladat elvégzésével. Ennek meghatározásához szükséges a tömegszerűségi együttható kiszámítása. Erre azért van szükség, mert a kapott érték alapján lehet meghatározni a munkadarab számára megfelelő szervezési típust. A feladatkiírás szerint a legyártandó mennyiség két hét időtartam alatt 35db, ez havi szinten 70db alkatrész gyártását jelenti. A tömegszerűségi együttható számításának képlete [4]: K s = q t n - a képletben szereplő együtthatók: K s : tömegszerűségi együttható [ ] q: t n : kibocsátási ütem [ min db ] becsült átlagos normaidő [ min db ] Ezen együttható értékének függvényében a szervezés típusa a következőképpen alakulhat: 1 K s 2 tömeggyártás 2 K s 10 nagysorozat gyártás 10 K s 20 középsorozat gyártás 20 K s egyedi gyártás - Az alkatrész mechanikai megmunkálásainak becsült átlagos normaideje: t n 15 min db - A kibocsátási ütem értékét az alábbi képlettel határozhatjuk meg [4]: q = I m Q - A képletben szereplő együtthatók: I m : rendelkezésre álló időalap [ min hó ] Q: gyártandó mennyiség [ db hó ] 10

11 - A rendelkezésre álló időalap értéke: I m = 21nap 1műszak 8óra 60perc = perc hó - Valamint a gyártandó mennyiség: db Q = 35 két hét - Ennek alapján a kibocsátási ütem értéke: q = I m Q = perc hó 70 db hó = 70 db hó = 144 perc db - A kibocsátási ütem függvényében a tömegszerűségi együttható értéke: K s = q 144 perc = db t n 15perc = 9,6 Ebből adódóan az alkatrész gyártásának szervezési típusa nagysorozat-gyártás lesz. Nagysorozat-gyártás esetén a gyártási rendszer típusa szakaszosan folyamrendszerű gyártás. Ez a gyártási forma kivitelezhető az üzemben, így az előírt darabszám előállítása megvalósulhat. 11

12 3.3. Az előírt anyagminőség vizsgálata Az alkatrész számára előírt anyagminőség: X5CrNi18-10 (1.4301) - Ennek főbb tulajdonságai: Az előírt anyagminőség az ausztenites korrózióálló acélok csoportjába tartozik. A korrózióálló acélok egyik leggyakrabban használt fajtája. Jól hegeszthető, illetve hidegen alakítható. Alacsony hőmérsékletig nagyon jó szilárdságú. Jól polírozható és mélyhúzható. Ellenálló képessége 300 -ig garantált. Megmunkálását magasan ötvözött acélból vagy keményfémből készült szerszámokkal javasolt elvégezni (a keményedésre való hajlam miatt) [5]. Kristályközi korrózióval szemben ellenálló, azonban hegesztés után instabillá válik az ellenállósága (ez a hátrány az esetemben nem mérvadó, mivel a beépítés során nincs szükség az említett eljárásra). Alkalmazási terület [5]: - vegyipar - textilipar - élelmiszeripar - háztartási eszközök gyártása - gyógyszeripar - belsőépítészet - papírgyártás - autógyártás - petrokémia - hőcserélők csővezetékeinek gyártása - Az alkatrész anyagminőségének vegyi összetétele [6]: 2. táblázat. Az előírt anyagminőség vegyi összetétele C 0,07% Si 1% Mn 2% P 0,045% S 0,03% 17% Cr 19,5% Mo 0,15% V 0,1% Al 0,1% Cu 0,3% 8% Ni 10,5% W 0,1% Ti 0,05% Co 0,1% Pb 0,15% - Egyéb vegyi adatok: - Technológiai adatok: - 0,015% S 0,03% - N 0,11% - Melegalakítás: Edzés:

13 Az alkalmazott anyagminőség főbb mechanikai tulajdonságai az alábbi táblázatban találhatóak [7]: 3. táblázat. Mechanikai tulajdonságok Mechanikai tulajdonságok Jellemző tartomány Jellemző érték Folyáshatár: R p0,2 190 N mm 2 R p0,2 = 360 N mm 2 Szakítószilárdság: 500 N mm 2 R m 700 N mm 2 R m = 660 N mm 2 Nyúlás: A 5 45% A 5 = 50% Keménység: HB 215 HB = 195 Ütközési energia: (T = 25 ) ISO V 100J ISO V = 225J 3.4. Alkalmazott előgyártmány meghatározása - Az előírt anyagminőség esetén az előgyártmány típusa lehet: húzott rúdanyag hengerelt rúdanyag hántolt rúdanyag A készítendő alkatrész átmérője Ø97mm. Ennél az előgyártmány átmérője nagyobb lesz, ennek pontos értékét a ráhagyásszámítás elvégzése után fogom megkapni. Ebben a tartományban jellemzően hengerelt/hántolt rúdanyagot használunk, a húzott előgyártmány nem járatos. - A lehetséges előgyártmány- típusok ismertetése: Hengerlési technológia alatt a fémeknek forgó hengerekkel történő olyan megmunkálását értjük, amelynek során az anyag előírt mértékű maradó képlékeny- alakváltozást szenved. A hengerlés fajtája lehet hideg- valamint meleghengerlés. A folyamat során megváltozik az anyag mikroszerkezete, ami a fém tulajdonságainak megváltozásával jár [8]. Hántolás során a hántoló berendezésen levő forgó fejbe szerelt körlapkák leesztergálják az előgyártmány palástfelületén található egyenetlenségeket [9]. Ezt az eljárást alkalmazva sokkal jobb felületminőség érhető el, mint hengerlés esetén. Hátránya azonban, hogy költséges eljárás, így ezt a technológiát csak indokolt esetben érdemes alkalmazni. A beérkezett előgyártmány első lépésben darabolásra fog kerülni. Mivel ezután a hengeres előgyártmány mindkét homlokfelülete, valamint a palástfelület a későbbiek során megmunkálásra kerül, így ebben az esetben a hántolás nem indokolt. Tekintve, hogy a hengerelt előgyártmány alkalmazása gazdaságosabb, így ezt a típust fogom alkalmazni. 13

14 3.5. Ráhagyási alakzat meghatározása Az egyes alkatrészek megmunkálása során 4 féle hiba adódhat, ezek az alábbiak [10]: 1. Méret hiba: - A munkadarabon megvalósított méret hibája 2. Alak hiba: - A munkadarabon megvalósított alak hibája 3. Helyzet hiba: - A munkadarab egyes elemeinek kölcsönös elhelyezkedésének valós hibája, a helyzettűrés az elemek kölcsönös elhelyezkedésében megengedett legnagyobb eltérés 4. Mikrogeometria hiba: - A felületi érdesség, amely a munkadarabon megvalósított felületmikrogeometriai egyenetlenségeinek mértéke Az előző művelet hibái: hibás felületi réteghibája: (θ h ) mérethiba: (θ m ) alakhiba: (θ a ) Az aktuális művelet hibái: bázisválasztási hiba: (θ b ) felfogási hiba: (θ f ) Egy művelet ráhagyása: Az az anyagréteg vastagság, amelyet egy adott művelet alkalmával a munkadarabról eltávolítunk. - Ennek számítási módja [10]: z m = θ h + k θ 2 a + θ 2 m + θ 2 2 b + θ f megj.:,,k a hibák eloszlási görbéjének alaki jellemzője (forgácsolás esetén: k = 1,2) A ráhagyásszámítás első részében meghatározom az előgyártmány palástfelületén lévő nagyolási, majd félsimítási ráhagyást. A számított értékek segítségével meghatározom a hengerelt előgyártmány kezdeti átmérőjét. Utolsó lépésként kiszámítom az oldalazási ráhagyást, így megkapom az előgyártmány befoglaló méreteit. 14

15 - Első lépésként meghatározom a nagyoláshoz szükséges ráhagyási alakzat mértékét: Az előző alfejezetben rögzítettem, hogy az előgyártmány típusa hengerelt rúdacél. A hibás felületi réteg vastagsága 0,5mm, a munkadarab hibája így: A munkadarab tengelymetszeti alakhibája: θ h = 2 0,5mm = 1mm θ a = 73mm = 0,073mm A hengerelt nyersanyag tengelymetszeti alakhibáit figyelembe véve, a mérethiba értéke: θ m = 0,7mm Az alkatrész megmunkálásánál nincs bázisválasztási hiba, így az ezt figyelembe vevő tényező értéke: θ b = 0 A munkadarab felfogása 3 pofás tokmány segítségével történik. Ezt figyelembe véve a felfogási hiba értéke: θ f = 2 0,5mm = 1mm Az előbbiekben meghatározott adatokat figyelembe véve az alkatrész nagyolásához szükséges ráhagyás értéke: z m = θ h + k θ a 2 + θ m 2 + θ b 2 + θ f 2 = 1 + 1,2 0, , = 2,4674mm z m 2,47mm Nagyolás után a munkadarab felületi érdessége R a = 6,3µm. Ez az érték megfelelő, mivel a nagyoló esztergálás során biztosítva van a műszaki rajzon előírt pontosság. Ahhoz 0 azonban, hogy a szigorú mérettűrést ( 97 0,05 ) meg lehessen valósítani, a felületet simítani kell, ami szintén ráhagyást eredményez. Második lépésként meghatározom a szükséges félsimítási ráhagyás mértékét: A nagyolt felület R a = 6,3µm érdességű R max = 6,3µm 4,75 = 29,925µm = 30µm A hibás felületi réteg vastagsága ennek alapján: θ h = 2 R max = 2 30µm = 60µm = 0,06mm A művelet előtt nincs hőkezelési eljárás, így az alakhiba értéke: A mérethiba értéke: θ a = 0 θ m = 0,3mm Bázisválasztási hiba ebben az esetben sincs, így: θ b = 0 15

16 A felfogási hiba ebben az esetben: θ f = 0,1mm Az adatok alapján a félsimítási ráhagyás értéke: z f = θ h + k θ 2 a + θ 2 m + θ 2 b + θ 2 f = 0,06 + 1,2 0, ,1 2 = 0,4395mm z f 0,44mm A fenti értékekből megállapítható, hogy a palástfelületre számított teljes ráhagyás értéke: n z t = z mi = 2,47mm + 0,44mm = 2,91mm i=1 Az előzőekben meghatározott ráhagyási alakzattal együtt tehát a szükséges előgyártmány átmérője D = 97mm + 2,91mm = 99,91mm. Ez azonban nem szabványos méret, így ezt az értéket D = 100mm-nek választom. A szabványos átmérőből adódóan a felületről leválasztott anyagréteg 1,5mm. Emiatt a nagyoló esztergálás alatt leválasztott anyagréteg vastagságát 1,25mm-re, valamint a simításnál 0,25mm-re választom. Oldalazási ráhagyás számítása: Fűrészelés után a munkadarab felületi érdessége: Ebből adódóan: R a = 25µm R max = 25µm 4,75 = 118,75µm θ h 0,118mm A fűrészelési ferdeséget figyelembe véve a homlokfelület alakhibája: θ a = 1mm Figyelembe véve a mérettűrést: θ m = 0,5mm A fenti értékek alapján az egy oldalra eső ráhagyás értéke a homlokfelületen: z k = θ h + k θ a 2 + θ m 2 = 0, , ,5 2 = 1,4596mm 1,5mm Mivel a számított érték csak egy oldalra vonatkozik, így ezt ennek az értéknek a kétszeresét kell venni ahhoz, hogy megkapjuk az előgyártmány hosszméretét: z t = 2 1,5mm = 3mm A munkadarab hossza 71 mm, ebből adódóan az előgyártmány hosszmérete: l = 71mm + 3mm = 74mm - A kiinduló előgyártmány befoglaló méretei tehát: Ø100mm 74mm 16

17 3.6. A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása Ebben az alfejezetben megvizsgálom az alkatrész cégen belüli gyárthatóságát, a gyártáshoz szükséges technikai feltételek teljesíthetőségét. A szükséges előgyártmány melegen hengerelt rúdacél formájában kerül az üzembe. Első lépésként az rúdanyagot megfelelő méretre kell darabolni, ennek értéke (a ráhagyásszámítás alapján) 100x74mm. Ez a művelet automata szalagfűrész segítségével végezhető el. Második lépésként elvégzem az előgyártmány oldalazását, valamint nagyoló hosszesztergálását. Ez a műveletet NC esztergagépen, két befogásban elvégezhető. A soron következő műveletekben kialakításra kerül az alkatrész tényleges geometriája. A munkadarab számára nincs külön előírva hő-illetve felületkezelés, így a gyártás során egyedül forgácsoló megmunkálásokra lesz szükség. A kialakítandó geometria részben tengelyszimmetrikus, ezen felületek kialakítása szintén NC esztergagép segítségével végezhető el. - Az alkatrészen található esztergálással (kék), valamint marással (szürke) megmunkálandó felületeit az alábbi ábrákon szemléltetem: 5. ábra. Az alkatrész marással, ill. esztergálással kialakított felületeinek szemléltetése Az alkatrész esztergált oldalán többféle furat található. Ezek kialakítása az esztergálási művelet után lehetséges. A művelet elvégzéséhez NC marógép szükséges. Az esztergálással előállítható oldal után megvizsgálom a munkadarab mart oldalának kialakítását. A megmunkálandó felületek elhelyezkedése alapján megállapítható, hogy a műveletek egy befogásban történő elvégzése csak 5-tengelyes marógépen lehetséges. A megmunkálás azonban több befogás alkalmazásával 4-tengelyes gépen is elvégezhető. 17

18 Az üzemben mindkét típusú gép rendelkezésre áll, így a szükséges műveletek elvégezhetőek. Az alkalmazott szerszámgép kialakítását, valamint pontos típusát a későbbi fejezetekben fogom rögzíteni. A különböző forgácsoló műveletek elvégzése után a munkadarab menetszabályozásra kerül. Ezután következhet az alkatrész ellenőrzése, ezt a minőségbiztosítási osztályon (MEO-n) belül lehet elvégezni. Az üzemben többféle mérőberendezés, valamint számos analógilletve digitális mérőeszköz áll rendelkezésre, amik segítségével az munkadarab ellenőrzése biztosítható. A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása után arra a következtetésre jutottam, hogy a rendelkezésre álló géppark- illetve üzem kielégíti az alkatrész gyártásához szükséges technikai feltételeket. Mivel a gyártás megvalósítható, a következő fejezetekben elvégzem a szükséges technológiai tervezési lépéseket. 18

19 4. Technológiai tervezés Az előző fejezetben megvalósítottam az alkatrész technológiai előtervezését. Elvégeztem a funkcionális elemzést, meghatároztam a gyártás tömegszerűségét, valamint a szervezési típusát. Ezután megbizonyosodtam az előírt anyagminőség helyességéről, meghatároztam aalkalmazott előgyártmány típusát, a megmunkáláshoz szükséges ráhagyási alakzatot, valamint megvizsgáltam a gyártáshoz szükséges technológiai feltételek meglétét. Mivel megállapítottam, hogy a rendelkezésre álló géppark megfelelő az alkatrész előállítására, így ebben a fejezetben kidolgozom az alkatrész gyártásához szükséges technológiai tervet. Ezeket a lépéseket a tanult módszerek alapján fogom elvégezni. Az alkatrész nagyszámú felülete miatt a technológiai tervezést két részre bontom, így az átláthatóbbá válik. A technológiai tervezés első felében a munkadarab esztergált oldala kerül kialakítása. Ezt az oldalt elnevezem,,a oldalnak. Az,,A oldal kialakítása magában foglalja az előgyártmány darabolását, az ezután következő esztergálási műveleteket, végül az esztergált oldali furatok elkészítését. A technológiai tervezés második felében a munkadarab mart oldala kerül kidolgozásra. Ezt az oldalt,,b oldalnak nevezem el. - A technológiai folyamat tervezésének első része az,,a oldal, a második része pedig a,,b oldal megmunkálását fogja tartalmazni. A két oldalhoz tartozó felületeket az alábbi ábrákon szemléltetem: 6. ábra. Az,,A oldal kék, valamint a,,b oldal szürke színnel jelölve (megjegyzés: a mart oldal homlokfelülete mindkét technológiai folyamat esetén jelölve van, mivel a szóban forgó felület mindkét műveletcsoport esetén megmunkálásra kerül.) A technológiai folyamat tervezését a tanult sorrendben fogom elvégezni. Ezt az elvi vázlat kidolgozásával kezdem, majd a műveletek generálásával. Végül meghatározom a műveletek sorrendjét. A technológiai folyamat tervezésének lépéseit a továbbiakban részletesen ismertetni fogom. 19

20 4.1. Az alkatrész,,a" oldalának technológiai tervezése Ebben a fejezetben az előző oldalon leírtak alapján elvégzem az,,a oldal technológiai tervezését Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése Ebben az alfejezetben kijelölöm az,,a oldalhoz tartozó felületeket, meghatározom a megmunkáláshoz szükséges technológiai folyamat szakaszokat, valamint az egyes felületek kialakításához szükséges megmunkálási módokat. Végül az alkalmazott megmunkálási módokat az egyes felületekhez rendelem. - Felületek kijelölése: Az alkatrész,,a oldala 33 megmunkálandó felületet tartalmaz. Az egyes felületek jelölését az alábbi ábra tartalmazza: 7. ábra. Az,,A oldal felületeinek kijelölése - Technológiai folyamat szakaszok, valamint megmunkálási módok kijelölése: Az,,A oldal geometriájának kialakításához szükséges megmunkálási módokat az alkatrész műszaki rajzának tanulmányozása alapján állapítottam meg. - A műveletek során alkalmazott megmunkálási módok a következők: a 0 fűrészelés a 1 központfúrás a 2 esztergálás a 3 marás a 4 fúrás Ezeket a megmunkálási módokat a tervezés további részében a megfelelő technológiai folyamat szakaszokhoz rendelem, így megkapom az alkalmazandó eljárások pontosabb jellegét (pl. nagyoló esztergálás/finomesztergálás). 20

21 A felsorolt megmunkálási módok segítségével az alkatrész,,a oldala teljes mértékben megmunkálható. A következő lépésben meghatározom a gyártás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszokat. A gépipari alkatrészgyártás technológiai folyamata 13 különböző részre bontható. Ezeket a részeket technológiai folyamat szakaszoknak nevezzük. Következő lépésben meg kell határoznom az alkatrész előállítása során alkalmazott technológiai folyamat szakaszokat, valamint azt, hogy az egyes TFSZ-ok milyen megmunkálási módokat tartalmazzanak. 4. táblázat. Alkatrészgyártás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ megnevezése Példa a megmunkálási eljárásokra TFSZ 1. Előgyártás fűrészelés, központfúrás TFSZ 2. Nagyolás nagyoló esztergálás, nagyoló marás, fúrás TFSZ 3. Hőkezelés I. lágyítás, feszültségcsökkentő izzítás TFSZ 4. Félsimító megmunkálás I. esztergálás, félsimító marás TFSZ 5. Hőkezelés II. nemesítés, normalizálás, cementálás TFSZ 6. Félsimító megmunkálás II. finomesztergálás, simító marás TFSZ 7. Hőkezelés III. edzés, betétedzés TFSZ8. Simító megmunkálás I. köszörülés TFSZ 9. Hőkezelés IV. nitridálás TFSZ 10. Simító megmunkálás II. finomköszörülés TFSZ 11. Simító megmunkálás III. mikroesztergálás, mikroköszörülés TFSZ 12. Felületkezelés galvanizálás TFSZ 13. Befejező megmunkálás Az alkatrész,,a oldalának megmunkálásához szükséges TFSZ-okat, valamint a hozzájuk rendelt különböző megmunkálási eljárásokat az alábbi táblázatban foglaltam össze: 5. táblázat. Alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ megnevezése Alkalmazott megmunkálási eljárások TFSZ 1. Előgyártás fűrészelés; központfúrás TFSZ 2. Nagyolás nagyoló esztergálás; oldalazás; fúrás TFSZ 4. Félsimító megmunkálás I. esztergálás; marás TFSZ 6. Félsimító megmunkálás II. finomesztergálás A táblázat alapján az,,a oldal megmunkálásához 4db TFSZ szükséges, ezek alkalmazásával kialakítható a munkadarab ezen részének végleges állapota. 21

22 - Műveletelemek generálása: Első lépésként meghatározom, hogy az alkatrész egyes felületei milyen megmunkálási módokat igényelnek a különböző TFSZ-ok során. Ez a táblázat az alapja a technológiai tervezésnek, mivel a későbbiekben az itt található műveletelemek csoportosításával, illetve összevonásával készül el az alkatrész tényleges megmunkálásához szükséges sorrendterv. - A megmunkálás során alkalmazandó műveletelemek az egyes felületek számára: 6.A táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ TFSZ1 a a 0 - a TFSZ2 a a 2 a 2 a 2 a 4 - a 2 - a TFSZ4 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 - a 2 - a 2 a 2 a 2 a 2 a a 2 TFSZ a a a 2 - a 2 - a 2 a 2-6.B táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ TFSZ a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 TFSZ a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 a 4 TFSZ4 a 2 a 2 a a a 3 a 3 a 3 TFSZ6 a 2 a 2 - a 2 a A táblázat tartalmazza az,,a oldalon kijelölt 33 felület megmunkálásához szükséges összes művelet-elemet, ami jelen esetben 60db t jelent. A következő alfejezetek során az lesz a célom, hogy a fenti táblázatban meghatározott műveletelemekből a lehető leggazdaságosabban megvalósítható, valamint a teljes megmunkálás során legkevesebb számú befogást igénylő műveleti sorrendtervet alkossak. Ennek első lépésében az fent kidolgozott táblázat adatai alapján a felsorolt műveletelemekből globális műveleteket képzek, majd az így kapott táblázatban szereplő műveleteket tényleges műveletekre bontom, attól függően, hogy a gyártás folyamata során mely lépések munkálhatóak meg egymást követő sorrendben. 22

23 Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása Az előző alfejezet során kialakított táblázat adatai alapján ebben az alfejezetben összevonom az felületekhez rendelt egyes TFSZ- okban található műveletelemeket, azok jellege szerint. Ennek elvégzése után a kialakított globális műveletekből tényleges műveleteket alkotok. - Globális műveletek képzése: Ahogy az előzőekben említettem, a lent látható táblázatban összevonom az egyes technológiai folyamat szakaszokhoz tatozó műveletelemeket, valamint csoportosítom az ezeken belül található megmunkálási eljárásokat azok jellege szerint. 7. táblázat. Globális műveletek képzése TFSZ GMJ Megnevezés Művelet elemek TFSZ1 TFSZ2 A 1,1 fűrészelés a 0,1 ; a 0,7 ; A 1,2 A 2,1 A 2,2 központfúrás nagyoló esztergálás fúrás a 1,9 ; a 1,24 ; a 1,25 ; a 1,26 ; a 1,27 ; a 1,28 ; a 1,29 ; a 1,30 ; a 1,31 ; a 1,32 ; a 2,1 ; a 2,6 ; a 2,7 ; a 2,8 ; a 2,11 ; a 2,13 ; a 4,9 ; a 4,24 ;a 4,25 ;a 4,26 ; a 4,27 ; a 4,28 ; a 4,29 ; a 4,30 ; a 4,31 ; a 4,32 ; a 4,33 ; TFSZ4 A 4,1 esztergálás a 2,1 ; a 2,2 ; a 2,3 ; a 2,4 ; a 2,5 ; a 2,6 ; a 2,7 ; a 2,8 ; a 2,10 ; a 2,11 ; a 2,12 ;a 2,13 ; a 2,14 ; a 2,17 ; a 2,20 ; a 2,23 ; A 4,2 marás a 3,31 ; a 3,32 ; a 3,33 TFSZ6 A 6,1 finomesztergálás a 2,5 ; a 2,8 ; a 2,11 ; a 2,13 ; a 2,15 ; a 2,16 ; a 2,18 ; a 2,19 ; a 2,21 ; a 2,22 ; A táblázatból az látható, hogy a munkadarab,,a oldalának kialakításához 7db globális művelet szükséges. Ezek azonban még nem a tényleges műveleteket jelentik, mivel ennek megvalósítását a munkadarab geometriájának kialakításából adódóan nem lehetséges a fent vázolt, egymás utáni sorrendben elvégezni. A technológiailag helyes sorrend kialakításához első lépésként meg kell állapítanom, hogy az előző részben kialakított egyes globális műveleteket hány lépésben lehetséges elvégezni a megmunkálás során. 23

24 - Tényleges műveletek generálása: A technológiai tervezés következő lépésében az előző oldalon leírtak alapján az egyes globális műveleteket szakaszokra bontom, annak megfelelően, hogy a gyártás során hány műveletben végezhető el az adott globális művelet. Az alábbi táblázatban az előzőekben meghatározott globális műveleteket tényleges műveletekre bontom a megmunkálás kivitelezhetősége alapján. 8. táblázat. Tényleges műveletek generálása TFSZ GMJ TM Művelet elemek TFSZ1 TFSZ2 TFSZ3 A 1,1 A 1,2 A 2,1 A 2,2 A 4,1 1 A 1,1 a 0,1 ; 2 A 1,1 a 0,7 ; 1 A 1,2 a 1,9 ; 2 A 1,2 a 1,24 ;a 1,25 ;a 1,26 ; a 1,27 ; a 1,28 ; a 1,29 ; a 1,30 ; a 1,31 ; a 1,32 ; a 1,33 ; 1 A 2,1 a 2,6 ; a 2,7 ; 2 A 2,1 a 2,1 ; a 2,6 ; a 2,8 ; a 2,11 ; a 2,13 ; 1 A 2,2 a 4,9 ; 2 A 2,2 a 4,24 ;a 4,25 ;a 4,26 ; a 4,27 ; a 4,28 ; a 4,29 ; a 4,30 ; a 4,31 ; a 4,32 ; a 4,33 ; 1 A 4,1 a 2,6 ; 2 A 4,1 a 2,1 ; a 2,2 ; a 2,3 ; a 2,4 ; a 2,5 ; a 2,6 3 A 4,1 a 2,8 ; 4 A 4,1 a 2,10 ; a 2,11 ; a 2,12 ; a 2,13 ; 5 A 4,1 a 2,14 ; a 2,17 ; a 2,20 ; 6 A 4,1 a 2,23 ; 1 A 4,2 A 4,2 a 3,31 ; a 3,32 ; a 3,33 ; 1 TFSZ4 A 6,1 A 6,1 a 2,5 ; a 2,8 ; a 2,11 ; a 2,13 ; a 2,15 ; a 2,16 ; a 2,18 ; a 2,19 ; a 2,21 ; a 2,22 ; (megj.: a munkadarab palástfelülete (6-os számú felület) a gyártás során két befogásban kerül megmunkálásra, így a tényleges műveletek kialakításánál az ehhez a felülethez tartozó művelet-elemeket kétszer vettem alapul.) A tényleges műveletek generálása után megállapítható, hogy az alkatrész,,a oldalának megmunkálásához legfeljebb 15 művelet szükséges. Ezeket azonban a későbbiekben rendszerezni kell az alapján, hogy az egyes műveleteket a gyártás folyamán milyen sorrendben lehetséges/célszerű elvégezni. A következő alfejezet során megvizsgálom a lehetséges művelet-összevonásokat. 24

25 Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata Ebben az alfejezetben az eddigi adatokat felhasználva megvizsgálom, hogy a munkadarab,,a oldalának megmunkálását hány művelet alkalmazásával lehetséges elvégezni. - Felületek rangjának meghatározása: Első lépésként meghatározom az egyes felületek hierarchiai szintjeit annak megfelelően, hogy az adott felület a gyártás mely szakaszában alakítható ki. Az egyes elemek közötti kapcsolatot a hordozó-hordozott viszony jelenti. 8. ábra. Az egyes felületek hierarchiai besorolása - Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata: Az technológiai tervezés során azon műveletek vonhatóak össze, amelyek a gyártás során egy befogásban kerülnek kialakítása. 9. táblázat. Lehetséges művelet-összevonások meghatározása Alkalmazott műveletek Sorszám Összevont műveletek A 1,1 A 1,1 A 1,2 A 1,2 1. A 2 1,1 ; A 1, A 2,1 A 2,1 A 2,2 A 2,2 2. A 1 1 2,1 ; A 4, A A 4,1 A 4,1 A 4,1 A 4,1 A 4,1 A 4,1 A 4, ,2 ; A 2 2,1 ; A 1 2,2 ; A 1 4,1 ; A 2 4,1 ; A 3 4,1 ; A 4 4,1 ; A 5 4,1 ; A 6,1 1 A 6,1 4. A 2 1,2 ; A 2 1 2,2 ; A 4,2 A táblázatban látható közös színnel jelölt műveletek egy befogás alkalmazása során elvégezhetők. Ennek alapján az A oldal megmunkálása 4 művelet alkalmazásával valósítható meg. A munkadarab technológiai tervezése az optimális műveleti sorrend meghatározásával zárul. Mivel azonban a,,b oldal technológiai tervezése még nem valósult meg, ezért a következő lépésben ennek a résznek a kidolgozását fogom elvégezni. Az,,A és,,b oldal optimális sorrendjének kialakítását összefüggően, a 4.3-as fejezetben fogom elvégezni. 1 ; 25

26 4.2. Az alkatrész,,b oldalának technológiai tervezése Ebben a fejezetben az esztergált oldal analógiája alapján elvégzem az alkatrész,,b oldalának technológiai tervezését. Mivel azonban ennek az oldalnak a megmunkálása többtengelyes megmunkáló központon történik, ezért ebben az esetben a tényleges műveletek generálását más megközelítéssel fogom kialakítani Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése - Felületek jelölése: Az alkatrész B oldala 48db megmunkálandó felületet tartalmaz. A kijelölt felületek az alábbi ábrán láthatóak: 9. ábra. A,,B oldal felületeinek jelölése - Technológiai folyamat szakaszok, valamint megmunkálási módok kijelölése: - Az alkatrész,,b oldalához rendelt felületek kialakítása során alkalmazandó megmunkálási módok az alábbiak: a 0 központfúrás a 1 fúrás a 2 marás a 3 menetmegmunkálás 26

27 - A,,B oldal megmunkálása során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok a következőkből állnak: 10. táblázat. A megmunkálás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ megnevezése Alkalmazott megmunkálási eljárások TFSZ 2. Nagyolás nagyoló marás; központfúrás TFSZ 4. Félsimító megmunkálás I. marás; felfúrás TFSZ 6. Félsimító megmunkálás II. félsimító marás; fúrás TFSZ 8. Simító megmunkálás I. simító marás TFSZ 13. Befejező megmunkálás menetmegmunkálás - Műveletelemek generálása: Az egyes felületekhez rendelt műveletelemeket az alábbi táblázatokban foglalom össze: 11.A táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ TFSZ2 a 2 a a 0 a a 0 a a 2 TFSZ a 1 a a 1 a TFSZ6 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 - a 2 a 2 a 2 TFSZ a 2 a 2 a 2 a TFSZ a 3 - a 3-11.B táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ TFSZ2 a a 2 a 2 a 2 - a 2 a 2 a 2 a 2 a 0 - a 0 a 0 a 0 TFSZ a 1 - a 1 a 1 a 1 TFSZ6 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 1 a 2 a TFSZ a TFSZ a 3 a 3 a 3 11.C táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ TFSZ2 a 0 a 0 a 0 a 0 a 0 a 0 a 2 a 2 a 2 a a 2 a 2 a 0 - TFSZ4 a 1 a 1 a 1 a 1 a 1 a a 1 - TFSZ a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 a 2 - a 2 TFSZ TFSZ13 a 3 a 3 a 3 a 3 a 3 a a 3-27

28 Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása - Globális műveletek képzése: A műveletelemek generálása után összevonom az egyes technológiai folyamat szakaszokhoz tartozó műveletelemeket, a megmunkálások jellege szerint csoportosítva azokat: 12. táblázat. Globális műveletek képzése TFSZ GMJ Megnevezés Műveletelemek TFSZ2 A 2,1 A 2,2 központfúrás nagyoló marás a 0,8 ; a 0,9 ; a 0,12 ; a 0,13 ; a 0,28 ; a 0,30 ; a 0,31 ; a 0,32 ; a 0,33 ; a 0,34 ; a 0,35 ; a 0,36 ; a 0,37 ; a 0,38 ; a 0,47 ; a 2,1 ; a 2,2 ; a 2,16 ; a 2,17 ; a 2,20 ; a 2,21 ; a 2,22 ; a 2,24 ; a 2,25 ; a 2,26 ; a 2,27 ; a 2,39 ; a 2,40 ; a 2,41 ; a 2,42 ; a 2,45 ; a 2,46 ; TFSZ4 A 4,1 fúrás a 1,8 ; a 1,9 ; a 1,12 ; a 1,13 ; a 1,28 ; a 1,30 ; a 1,31 ; a 1,32 ; a 1,33 ; a 1,34 ; a 1,35 ; a 1,36 ; a 1,37 ; a 1,38 ;a 1,47 TFSZ6 A 6,1 félsimító marás a 2,1 ; a 2,2 ; a 2,3 ; a 2,4 ; a 2,5 ; a 2,6 ; a 2,7 ; a 2,8 ; a 2,9 ; a 2,10 ; a 2,11 ; a 2,12 ;a 2,13 ; a 2,14 ; a 2,15 ; a 2,16 ; a 2,17 ; a 2,18 ; a 2,19 ; a 2,20 ; a 2,21 ; a 2,22 ; a 2,23 ; a 2,24 ; a 2,25 ; a 2,26 ; a 2,27 ; a 2,28 ; a 2,29 ; a 2,39 ; a 2,40 ; a 2,41 ; a 2,42 ; a 2,45 ; a 2,46 ; a 2,48 ; A 6,2 méretre fúrás a 1,28 ; a 1,30 TFSZ8 A 8,1 simító marás a 2,7 ; a 2,8 ; a 2,9 ; a 2,10 ; a 2,22 ; TFSZ13 A 13,1 menetmegmunkálás a 3,13 ; a 3,15 ; a 3,30 ; a 3,31 ; a 3,32 ; a 3,33 ; a 3,34 ; a 3,35 ; a 3,36 ; a 3,37 ; a 3,38 ; a 3,47 ; A táblázat alapján a,,b oldal esetében alkalmazandó globális műveletek száma 7db. A következő lépésben ezeket a műveleteket fogom tényleges műveletekre bontani. A,,B oldal technológiai tervezésének következő szakaszát az esztergált oldaltól eltérően fogom kialakítani. Mivel a mart oldal kialakítása az alkatrész több oldalán, annak különböző pozíciókba helyezésével (elfordításával) valósul meg, így a megmunkálás során alkalmazott tényleges műveleteket a munkadarab egyes helyzeteiben elvégezhető műveletelemekből fogom felépíteni. Az előbbiekben vázolt tervezési folyamat megvalósításának első lépéseként meghatározom a munkadarab egyes felületeinek hierarchiai szintjeit. Ebből láthatóvá válik, hogy a jelölt (elsőrangú) felületek kialakításával mely további (származtatott) felületek munkálhatóak meg ugyanazon befogást alkalmazva. 28

29 A következő ábrán vázolom a munkadarab,,b oldalán jelölt felületek hierarchiai szintjeit: - Felületek rangjának meghatározása: 10. ábra. A munkadarab,,b oldalán lévő felületeinek rangjai Az ábrán látható, hogy a munkadarab mart oldala 8 db I. rangú felületet tartalmaz. Ezekből származtathatóak az alkatrészen található további, alacsonyabb rangú felületek. - Tényleges műveletek generálása: A következőkben megvizsgálom, hogy a fenti ábrán vázolt egyes elsőrangú felületekből mely további származtatott felületek munkálhatóak meg ugyanabban a munkadarabpozícióban. Az azonos munkadarab helyzetekben kialakítható felületek művelet-elemei összevonásra kerülnek, így műveleteket fognak alkotni. A műveletek megtervezése során kialakítom a bennük szereplő műveletelemek helyes sorrendjét is, ügyelve a megmunkálás gazdaságosságára. Ahol lehetséges, az azonos műveletelemek összevonásra kerülnek. Az 1-es számú felület a munkadarab palástfelületén lévő 1. laprészt jelöli. Az ebből a felületből származtatott további elemek a munkadarab egyazon pozícióba helyezésével megmunkálhatóak, így ezeknek a felületeknek a kialakítását egy műveletben fogom elvégezni. Az 1. művelet során kialakítandó felületek jele: 1; 3; 4; 9; 10; 11; 12; 14; 15; 16; A művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,1 A 6,1 a 2,1 A 2,1 a 0,9 ; a 0,12 A 4,1 a 1,9 ; a 1,12 A 6,1 a 2,9 ; a 2,10 A 8,1 a 2,9 ; a 2,10 A 6,1 a 2,3 ; a 2,4 ; a 2,11 ; a 2,12 A 2,2 a 2,16 A 6,1 a 2,16 A 6,1 a 2,14 ; a 2,15 A 13,1 a 3,15 29

30 A 2-es számú felület a munkadarab palástfelületén lévő 2. laprészt jelöli. Az ebből a felületből származtatott további, alacsonyabb rangú felületek az első művelethez hasonlóan egy megmunkálás során kialakíthatóak, így a gyártás során ezek a felületek is egy műveletet fognak képezni. A 2. művelet során kialakított felületek jele: 2; 5; 6; 7; 8; 13; 17 A művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,2 A 6,1 a 2,2 A 2,1 a 0,8 ; a 0,13 A 4,1 a 1,8 ; a 1,13 A 6,1 a 2,8 ; a 2,7 A 8,1 a 2,8 ; a 2,7 A 6,1 a 2,5 ; a 2,6 A 13,1 a 3,13 A 2,2 a 2,17 A 6,1 a 2,17 A 18-as, valamint 19-es számú felület a munkadarab mart oldalának homloklapját jelöli. Az ebből származtatott felületek mindegyike merőleges, vagy párhuzamos a homloklapra, így ez az oldal is egy műveletben tud elkészülni. A 3. művelet során kialakított felületek jele: 18; 19; 20; 21; 22; 23; 24; 28; 29; 30 A 3. művelet során alkalmazott műveletelemek: 31; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42 A 2,2 a 2,20 A 6,1 a 2,18 ; a 2,19 ; a 2,20 A 2,2 a 2,21 ; a 2,22 ; a 2,24 A 6,1 a 2,21 ; a 2,22 ; a 2,24 ; a 2,23 A 8,1 a 2,22 A 2,1 a 0,28 ; a 0,30 ; a 0,31 A 4,1 a 1,28 ; a 1,30 ; a 1,31 A 6,1 a 1,28 ; a 1,30; a 2,29 A 13,1 a 3,30 ; a 3,31 A 2,1 a 0,34 ; a 0,35 ; a 0,36 ; a 0,37 ; a 0,38 A 4,1 a 1,34 ; a 1,35 ; a 1,36 ; a 1,37 ; a 1,38 A 13,1 a 3,34 ; a 3,35 ; a 3,36 ; a 3,37 ; a 3,38 A 2,2 a 2,41 A 6,1 a 2,41 A 2,2 a 2,42 A 6,1 a 2,42 A 2,2 a 2,39 ; a 2,40 A 6,1 a 2,39 ; a 2,40 30

31 A 25-ös számú felület az alkatrész palástfelületének alsó részén kialakított síklapot jelöli. Ebből 3 további felület származtatható. Ebben az esetben a 32-vel, ill. 33-al jelölt menetes furatok kialakítása az elsőrangú felülettel egy műveletben elvégezhető, azonban a 48-as jelű ferde furat kialakításához a munkadarabnak új pozícióba kell kerülnie, így a 25-ös számú felületen található elemek kialakításához két művelet szükséges. A 4. művelet során kialakított felületek jele: 25; 32; 33 A 4. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,25 A 6,1 a 2,25 A 2,1 a 0,32 ; a 0,33 A 4,1 a 1,32 ; a 1,33 A 13,1 a 3,32 ; a 3,33 Az 5. művelet során kialakított felület jele: 48 Az 5. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 6,1 a 2,48 A 26-os, illetve 27-es számmal jelölt ferde letörések egy műveletben munkálhatók meg, azonban ehhez a munkadarabnak ismét új pozícióba kell kerülnie, így ez a művelet nem vonható össze továbbiakkal. A 6. művelet során kialakított felületek jele: 26; 27 A 6. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,26 ; a 2,27 A 6,1 a 2,26 ; a 2,27 A 43-as, ill. 44-es számú felületek a 26-os, valamint 27-es számú ferde letörések után kerülhetnek kialakításra. Ekkor a munkadarab pozíciót vált, így ezek kialakítása ismét külön műveletet igényel. A 7. művelet során kialakított felületek jele: 43; 44 A 7. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 4,1 a 1,43 ; a 1,44 31

32 A 45-ös számmal jelölt palásfelületen lévő letörés megmunkálása szintén a munkadarab új pozíciójába kerülését vonja maga után, így a felület kialakítása külön műveletet igényel. A 8. művelet során kialakított felület jele: 45 A 8. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,45 A 6,1 a 2,45 A szintén palástfelületen található 46-os, ill. az abból származtatott 47-es felület egy pozícióban megmunkálható, így egy műveletet alkothat. A 9. művelet során kialakított felületek jele: 46; 47 A 9. művelet során alkalmazott műveletelemek: A 2,2 a 2,46 A 6,1 a 2,46 A 2,1 a 0,47 A 4,1 a 1,47 A 13,1 a 3,47 A fenti csoportosítás alapján az alkatrész mart oldala 9 műveletben, 9 munkadarab- pozícióváltás alkalmazásával valósítható meg. Marás esetében azonban ez az érték nagymértékben redukálható, annak függvényében, hogy a megmunkálás során milyen jellegű szerszámgépet fogok alkalmazni Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata - Alkalmazott művelet-összevonások meghatározása: Az előző vizsgálatok során meghatároztam a,,b oldal megmunkálásához szükséges tényleges műveletek számát, valamint az egyes műveleteken belül megvalósított műveletelemeket, azok sorrendjével együtt. A tervezés során kialakított műveletek összevonhatósága a,,b oldal esetében annak a függvénye, hogy a megmunkálás során alkalmazott megmunkáló központ hány tengellyel, azaz hány szabadságfokkal rendelkezik. Ebből adódóan első lépésként, a műveletek számának meghatározásához ezt kell leszögezni. 32

33 Az alkatrész vizsgálata során arra a következtetésre jutottam, hogy a gyártást 4-tengelyes megmunkáló gépre fogom előírni. Ebben az esetben a szükséges befogások száma, valamint ezáltal a műveletek száma annak alapján dől el, hogy milyen befogást tudunk megvalósítani a munkadarab rögzítése céljából. - A munkadarab befogásának módját a következő módon tervezem megvalósítani: Az első befogás során elkészítem az alkatrész palástfelületén elhelyezkedő két oldallapot, valamint (ugyan ebben a befogásban) az elsőrendű (1-es és 2-es) felületből származtatott további elemeket. Mivel az alkalmazott gép 4 tengellyel rendelkezik, így a paletta billentésével a munkadarab mindkét oldalának megmunkálásához szükséges helyzete biztosítható. Ennél a műveletnél a munkadarabot homloklapjai segítségével rögzítem, szerelt befogókészüléket alkalmazva. 11. ábra. Beépíthető forgatóasztal (a kép illusztráció) A második befogásban az előző műveletben kialakított felületek segítségével rögzítem a munkadarabot, így annak homlokfelülete, valamint a palástfelület további, még megmunkálatlan részei szabadon maradnak, ezáltal a második művelet során kialakíthatóak lesznek. A paletta egyes helyzetekbe való elforgatásával a munkadarab megmunkálásához szükséges pozíciók ebben az esetben is biztosíthatóak. A létrejövő két marási művelet során alkalmazott befogási módokat, valamint az ehhez szükséges készülékeket a művelettervezés című alfejezet során részletesen ismertetni fogom. A következő alfejezetben összesítem a technológiai tervezés során kapott eredményeket, valamint kialakítom a gyártáshoz szükséges optimális sorrendtervet. 33

34 4.3. Optimális sorrend képzése Ebben az alfejezetben kialakítom a munkadarab számára megtervezett, mindkét oldal technológiai tervezését összesítő optimális műveleti sorrendtervet. Az,,A oldal technológiai tervezése során arra a megállapításra jutottam, hogy a lehetséges művelet- összevonásokat elvégezve az alkatrész esztergált oldala 4 műveletben kialakítható. A munkadarab,,b oldalának lehetséges művelet-összevonásait az alkalmazott szerszámgép megválasztásával kezdtem. Végül 4-tengelyes megmunkálás mellett döntöttem, így az eredetileg meghatározott 9 tényleges műveletet 2 műveletre csökkentettem. A következő táblázatokban ismertetem az alkatrész technológiai tervezésének elvégzése alapján megvalósított optimális megmunkálási sorrendet. A mart oldalon történő 4 tengelyes megmunkálás esetében az alkalmazott műveleteket a munkadarab pozíciója alapján a táblázatban 9 részre bontottam, a jobb átláthatóság miatt. Az optimális sorrendterv kialakítása után megválasztásra kerülnek az alkalmazott megmunkáló gépek, valamint az egyes műveletek során alkalmazott befogási módok. 13.A táblázat. Optimális megmunkálási sorrend kialakítása Művelet Sorszám Műveleten belüli sorrend Darabolás 1. Darabolás megadott méretre Esztergálás I. 2. Mart oldal homlokfelület oldalazása Palástfelület nagyoló hosszesztergálása Palástfelület simító hosszesztergálása Esztergálás II. 3. Esztergált oldal oldalazása Központfúrás Felfúrás Belső átmérők nagyoló esztergálása Külső homlokbeszúrás nagyoló esztergálása Külső homlokbeszúrás félsimító esztergálása Külső felületek félsimító esztergálása Belső felületek félsimító esztergálása Radiális irányú beszúrások kialakítása Axiális irányú beszúrás kialakítása Külső felületek simító esztergálása Belső felületek simító esztergálása NC Marás I. 4. Központfuratok fúrása Furatok felfúrása Fokozottan tűrésezett furatok simító marása 34

35 13.B. táblázat. Optimális megmunkálási sorrend kialakítása Művelet Sorszám Műveleten belüli sorrend NC marás II. NC marás III. Palástfelület nagyoló marása Palástfelület simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Furatok félsimító marása 5. Fokozottan tűrésezett furatok simító marása Letörés nagyoló marása Letörés simító marása Letörésen levő furatok marása Menetmegmunkálás Palástfelület nagyoló marása Palástfelület simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása 6. Furatok félsimító marása Fokozottan tűrésezett furatok simító marása Letörés nagyoló marása Letörés simító marása Homlokfelület készre marása Belső homlokfelület nagyoló marása Belső homlokfelület simító marása Fenekes furatok nagyoló marása Fenekes furatok simító marása Süllyesztett profil nagyoló marása 7. Süllyesztett profil simító marása Letörések nagyoló marása Letörések simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Menetmegmunkálások Alakos laprész nagyoló marása Alakos laprész simító marása 8. Furatok központfúrása Furatok felfúrása Menetmegmunkálások 15 -os ferde felület nagyoló marása os ferde felület simító marása 10. 2,05x45 letörés marása Palástfelület 20 letörés nagyoló marása 11. Palástfelület 20 letörés simító marása Fenekes furat marása Központfúrás 12. Felfúrás Menetmegmunkálás 13. Átmenő furat marása 35

36 4.4. Művelettervezés A technológiai tervezés utolsó szakaszában elvégzem a gyártáshoz szükséges műveletek megtervezését. Ennek részeként előírom az egyes műveletek során alkalmazandó megmunkáló gépeket, valamint meghatározom a szükséges befogási módokat Első művelet (darabolás) művelettervezése Az előgyártmány darabolását automata szalagfűrész segítségével végzem el. A művelet során az előgyártott, melegen hengerelt rúdanyagot a ráhagyásszámítás során alkalmazott méretre, 100x74 +0,2 +0 mm-re darabolom. Gép- és felfogási mód választása: Az üzemben egy darab automata szalagfűrész áll rendelkezésre, így ezt a gépet kell alkalmazni. A fűrészgépek egyik fő jellemzője a vágási kapacitás, erre a gépválasztás során ügyelni kell. Ebben az esetben ez az érték megfelelő (250mm). 12. ábra. PILOUS ARG 250 DF-NC Automata szalagfűrész - A művelet során alkalmazott befogási mód: - A szerszámgép főbb jellemzői: A fűrészelési művelet során a hengerelt rúdanyagot gyorsszorítós gépsatu segítségével rögzítem a fűrészgépen. - A munkadarab művelet utáni állapota: 14. táblázat. A fűrészgép műszaki jellemzői Műszaki adatok: Szalagméret: 2710x27x0,9 [mm] Szalagsebesség: [ m min ] Teljesítmény: Tömeg: Méretek: 400/3 [ V kw ] 740 [kg] 2100x1500x1450 [mm] 13. ábra. Az 1. művelet során kialakított geometria 36

37 Második művelet (NC esztergálás I.) művelettervezése A második művelet során elvégzem a mart oldal oldalazását, valamint a palástfelület hosszesztergálását. Gép- és felfogási mód választása: - Az első esztergálási művelet során alkalmazott szerszámgép: - SAMSUNG PL25 MC esztergagép A feladat elvégzéséhez elegendő lenne egy kisebb tudással rendelkező gép is, azonban a soron következő, fokozott tűréssel ellátott, ezáltal nagyobb pontosságot igénylő műveletet ezzel a géppel célszerű elvégezni. Ebből következően a mellékidő csökkentése céljából ezt a műveletet is az ott alkalmazott géppel fogom elvégezni. - A gép főbb jellemzői: 15. táblázat. Főbb műszaki jellemzők Max. fordulatszám: 3500rpm Teljesítmény (30perc/foly.): 22/18,5kW Gyorsjárati sebesség (X/Z): 18/24m/min Feed Motor (X/Z): 3/3kW Max. esztergálási átmérő: 365mm Max. esztergálási hossz: 1020mm 14. ábra: SAMSUNG PL 25 MC esztergagép - A munkadarab befogásához 3 pofás tokmányt alkalmazok: 15. ábra. A 2. művelet során kialakított geometria 37

38 Harmadik művelet (NC esztergálás II.) művelettervezése A harmadik művelet során megmunkálása kerülnek a további esztergálással előállítható felületek. Ebben a műveletben (az előzővel ellentétben) már csak készfelületek kerülnek előállítása. Gép- és felfogási mód választása: Az alkalmazott szerszámgép ebben az esetben is SAMSUNG PL25 MC esztergagép, amelyet az előző művelet során is felhasználtam. A munkadarab befogása során az előző műveletben már leesztergált palástfelületet 3 pofás tokmányban, esztergált puhapofával fogjuk meg. A pofák az előző művelet folyamán már megmunkált (finomesztergált) palástfelületre illeszkednek, így az technológiai bázisként használható. Ezáltal megmunkálás pontossága biztosított. - Az esztergálás során kialakított geometria az alábbi 3D-s modellen látható: 16. ábra. Az esztergált oldal megmunkálása során kialakított felületek 38

39 Negyedik művelet (NC marás I.) művelettervezése Ebben a műveletben kialakítom az esztergált oldalon található furatokat, ezzel befejezve az alkatrész esztergált felének megmunkálását. Gép- és felfogási mód választása: A munkadarab marási műveleteit az esztergáláshoz hasonlóan egy gépen fogom elvégezni, ezáltal az egyes műveletek során keletkező mellékidők lerövidülnek. A választott gép az előzőekben rögzítettek alapján 4-tengelyes marógép. Ez a típus eredetileg 3-tengelyes kivitelben készült, azonban a későbbiek folyamán 4. (A) tengellyel lett ellátva. A marási műveletekhez alkalmas választott marógép: HURCO VMX30t - A berendezés főbb műszaki jellemzői: 17. ábra. HURCO VMX 30t 16. táblázat: Főbb műszaki jellemzők Asztal méret: 1020x510mm T-hornyok: 5x18x100mm Max. asztalterhelhetőség: 1000kg Tengely elmozdulások: X-tengely: 760mm Y-tengely: 510mm Z-tengely: 610mm Főorsó motor teljesítménye: 13,5kW Főorsó-asztal távolság: mm Főorsó fordulatszám: ford/perc Forgatónyomaték: 214Nm Szerszámcserélő: DIN69871-szerszámbefogó: SK-A40 Helyek száma: 24 Max. szerszámátmérő: 80mm Max. szerszámhossz: 300mm Max. szerszámsúly: 7kg - A művelet során alakos satupofával történik a befogás: 18. ábra. A 3. művelet során kialakult geometria, valamint az alkalmazott befogási mód 39

40 Ötödik művelet (NC marás II.) művelettervezése Az ötödik műveletben elvégzem a mart oldalon lévő, a munkadarab palástfelületből kialakított két síklap, valamint az ebből származó felületek megmunkálását. Gép- és felfogási mód választása Ahogy az előző fejezetben kifejtettem, a megmunkáláshoz ebben az esetben is HURCO VMX 30t megmunkáló gépet fogok alkalmazni. A munkadarab befogását erre a célra kialakított, szerelt befogó készülékkel oldom meg. Mivel az üzemben már gyártásra kerültek hasonló geometriával rendelkező alkatrészek, így a befogó készülék már rendelkezésre állt. A központosítás az esztergált felületre felfektetve, valamit az előző műveletben kialakított, 8 mart furat központosításának segítségével történik. Emellett a munkadarab a mart oldali homlokfelületen leszorításra kerül. Ezzel az alkatrész helyzete meghatározottá válik. Mivel a munkadarab ebben a műveletben kialakítandó két palástfelülete közel azonos, figyelembe kell venni, hogy a megmunkálás történhet soros, illetve párhuzamos módon. Soros megmunkálás esetén a munkadarab két oldala egymás után kerül kialakításra. Párhuzamos esetben (az azonos felületek esetében) a marógép elvégzi az adott forgácsoló műveletet, majd a munkadarab elforgatása után kialakítja a második oldalon is. Ennek a megmunkálási módnak a hátránya az, hogy minden egyes elforgatás esetében csökken a megmunkálás pontossága, így én a soros megmunkálási módot választottam. - A szerelt befogó készülék (valamint a művelet során megmunkált munkadarab) 3Ds modellje az alábbi ábrákon látható: 19. ábra. Az 5. művelet során kialakított geometria, valamint a szükséges befogó készülék 40

41 Hatodik művelet (NC marás III.) művelettervezése A hatodik, és ezzel az utolsó megmunkálási művelet során kialakítom az előző műveletben megmunkált síklapokra merőleges felületeket. A művelet elvégzése után elkészül a munkadarab végleges geometriája. Gép- és felfogási mód választása: Az alkalmazott megmunkáló gép változatlan, a HURCO VMX 30t típusú megmunkáló gép ebben az esetben is megfelelő a művelet elvégzésére. Ahhoz, hogy a kijelölt felületek megmunkálásra kerüljenek, ebben az esetben másfajta szerelt befogó készüléket kell alkalmazni. A felfogó készülék alapja változatlan marad, tehát az alkatrész ebben az esetben is a készre esztergált felületre fekszik fel, valamint a munkadarab központosítása itt is a 8 mart furat segítségével biztosított. Lényeges különbség azonban, hogy ebben az esetben a munkadarabot az előző művelethez képest 90 al elfordítva kell felhelyezni, így biztosítva a megfelelő oldalak megmunkáláshoz szükséges munkadarab forgatást. A 6. művelet során alkalmazott befogó készülék 3D-s modellje az alábbi ábrákon látható: 20. ábra. A 6. művelet során kialakított geometria, valamint a szükséges befogó készülék A szükséges szerszám- valamint befogógépek megválasztása után elkészítem a munkadarab ábrás műveleti sorrendtervét. Ezt a 2. számú melléklet tartalmazza. 41

42 5. A technológiai folyamatot alkotó 6. művelet első részének részletes megtervezése Szakdolgozatom egyik részfeladata a tervezésvezető által kiválasztott műveletek részletes megtervezése. Ebben az esetben ez a 6. művelet azon részét képezi, melynek során kialakul a munkadarab mart oldalának homlokfelülete, valamint az ebből a homlokfelületből származó további elemek. A választott művelet ezen része magában foglalja a munkadarab 6. műveletében lévő, első pozícióba történő helyezés során kialakítandó elemeket. - A művelet során megmunkálandó geometriát az alábbi ábrákon szemléltetem: 21. ábra. A kijelölt művelet során megmunkált geometria Mivel a műveletben szereplő összes felület párhuzamos, vagy merőleges a homlokfelület síkjára, ezért a munkadarab (valamint a befogó készülék) a művelet során nem fog elfordulni. - A művelet során a munkadarab pozíciója az alábbi ábrán látható: 22. ábra. A munkadarab pozíciója a kijelölt művelet során A művelet során használt megmunkáló berendezést, valamint felfogási módot a alfejezetben már megválasztottam, ezért a következőkben elvégzem a művelet elemek generálását, meghatározom az egyes művelet elemekhez szükséges szerszámokat, valamint a forgácsolás során alkalmazott technológiai adatokat. Végül megválasztom a kialakított geometria ellenőrzéséhez szükséges mérési módszereket, valamint mérőeszközöket 42

43 5.1. Művelet elemek generálása Ebben az alfejezetben meghatározom a megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek sorrendjét. Ennek során a lehető leggazdaságosabb megmunkálás elérésére törekszem. - A megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek sorrendjét az alábbi táblázatban foglalom össze: 17. táblázat. Művelet elemek generálása Sorszám Művelet-elem Felület jele 1. Homlokfelület simító marás Belső homlokfelület nagyoló marás Belső homlokfelület fenéksimítás Belső homlokfelület palástsimítás x3 körkörös nagyoló marás x3 fenékrész előmunkálás x3 fenékrész körkörös simító marás x3 fenékrész simító marás x3 palástfelület simító marás x15 körkörös nagyoló marás x15 fenékrész előmunkálás x15 körkörös simító marás x15 fenékrész simító marás x15 palástfelület félsimító marás x15 palástfelület simító esztergálás Háromszög profil körkörös nagyoló marás Háromszög profil fenékrész előmunkálás Háromszög profil körkörös simító marás Háromszög profil fenékrész simító marás Háromszög profil palástfelület simító marás ,7x45 letörés simító marás x45 letörés nagyoló marás (2x) x45 letörés simító marás (2x) x45 letörés simító marás (2x) R7 ívfelület simító marás D11 furat központfúrás G1/8 furat központfúrás M5 furat központfúrás x24 furat felfúrás x24 furat körkörös nagyoló marás x24 furat fenékrész simító marás x24 furat palástfelület simító marás G1/8 furat felfúrás M5 furat felfúrás G1/8x10 menetmegmunkálás M5x10 menetmegmunkálás M3 furat központfúrás (5x) M3 furat felfúrás (5x) M3 furat menetmegmunkálás (5x)

44 5.2. Szerszámválasztás Ebben az alfejezetben kiválasztom az egyes megmunkálási műveletekhez szükséges szerszámokat. A feladat megoldásához a SANDVIK Coromant szerszám- valamint lapkagyártó cég katalógusait, illetve a CoroGuide nevű programot alkalmaztam [11]. Az egyes művelet-elemekhez alkalmazandó szerszámok megválasztása során a következő szempontokat vettem figyelembe: - A művelet-elemek során alkalmazott szerszámok számát, valamint a szerszámcserék számát a megmunkálás során célszerű minimalizálni - Az egyes szerszámok befogási módját lehetőleg egységesre kell választani, így nem szükséges különféle szerszámcsatlakozók beszerzése - Amennyiben lehetséges, célszerű az egymás után következő művelet-elemet azonos szerszámmal elvégezni, így csökken a gyártási idő A fent leírt szempontokat figyelembe véve arra a következtetésre jutottam, hogy az egyes művelet-elemekhez szükséges szerszámokat célszerű minél inkább egységesíteni. A különböző szerszámok/szerszámcsaládok megválasztása során a következő szempontokat kell figyelembe venni: - Az munkadarab anyaga ausztenites korrózióálló acél, így olyan szerszámokat kell választani, amelyek képesek megmunkálni ezt az anyagtípust. Ezen anyagtípus jele: - A megmunkálandó anyag keménysége HRC27 39 [12], ennek megmunkálására a választott szerszámoknak képesnek kell lenniük. - Célszerű olyan szerszámokat, valamint lapkákat választani, amelyekkel lehetséges a nagyoló, valamint a simító megmunkálás elvégzése is. - Lehetőleg olyan szerszámokat alkalmazzunk, amelyek nem túl speciálisak, így azok az adott művelet-elemeken, valamint az adott alkatrészen kívül eltérő megmunkálások alkalmával is alkalmazhatóak. Homlokmarás, valamint vállak, nagy átmérőjű furatok kialakítása esetén egységesen Coromill 390, letörések esetén CoroMill 495, központfúrás/kisebb átmérőjű furatok kialakítása esetén CoroMill 860/862, furatok marása esetén pedig CoroMill Plura szerszámcsaládot választok. A menetmegmunkálásokat CoroCut 300 menetvágó szerszámokkal készítem el. A H8-as tűréssel rendelkező mart furat esetében CoroBore 825 finomkiesztergáló szerszámot fogok alkalmazni. Ezen szerszámcsaládok tagjai teljesítik az elvárásokat, valamint termelékeny megmunkálást tesznek lehetővé. 44

45 A szerszámcsere időigényes folyamat, ezért a szerszámválasztás során arra törekedtem, hogy ahol lehetséges, a sorban egymás után következő művelet-elemek azonos szerszámmal legyenek megmunkálva. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy-egy művelet-elem megmunkálása nem minden esetben a lehető leggyorsabb, azonban ezekben az esetekben a szerszámcserék elhagyásával a megmunkálási idő nagymértékben csökken. Az egyes művelet-elemekhez választott szerszámokat az alábbi táblázatokban foglaltam össze: 18.A táblázat. Szerszámválasztás Művelet elem száma Választott szerszám/lapka Alkalmazott szerszám modellje Forgácsolási átmérő [DC] Befogás típusa, mérete CoroMill390 váltólapkás maró Szerszám: R A20-11M Lapka: R T3 02E-MM 2030 CoroMill390 váltólapkás maró Szerszám: R A16-11L Lapka: R T3 02E-MM 2030 CoroBore825 finomesztergáló Szerszám: TC06-A20 Lapka: TCMT 06T1 04-UF mm 16mm 28-36mm hengeres 20mm hengeres 16mm hengeres 25mm CoroMill Plura tömör maró Szerszám: 2P CMA mm hengeres 10mm CoroMill495 váltólapkás maró Szerszám: A L Lapka: T3M-MM mm 23,4mm hengeres 16mm 25. CoroMill Plura tömör maró Szerszám: R BCC13P 6mm hengeres 6mm CoroDrill860 tömör fúró Szerszám: A0-PM mm hengeres 6mm 45

46 18.B. táblázat. Szerszámválasztás Művelet elem száma Választott szerszám/lapka Alkalmazott szerszám modellje Forgácsolási átmérő [DC] Befogás típusa, mérete 29. CoroDrill860 tömör fúró Szerszám: A1-MM ,9mm hengeres 8mm CoroMill Plura tömör maró Szerszám: RA DAK04G ,35mm hengeres 6,35mm 33. CoroDrill860 tömör fúró Szerszám: A1-MM ,7mm hengeres 10mm 34. CoroDrill860 tömör fúró Szerszám: A1-MM ,1mm hengeres 6mm 35. CoroTap300 menetvágó Szerszám: T300-XM100DK-1/8 C110 G 1/8 28 négyszög 7x5,5mm 36. CoroTap300 menetvágó Szerszám: E404M5 M5 négyszög 6x4,9mm 37. CoroDrill862 tömör fúró Szerszám: A1-GM GC34 2mm hengeres 3mm 38. CoroDrill862 tömör fúró Szerszám: A1-GM GC34 2,44mm hengeres 3mm 39. CoroTap300 menetvágó Szerszám: E404 M3 M3 négyszög 3,5x2,7mm 46

47 A szerszámok megválasztásánál arra törekedtem, hogy azok szárai azonos típusúak, hengeres kivitelűek legyenek (ez alól kivételt képeznek a menetmegmunkáló szerszámok, mivel ezek csak négyszög alapú szárral kaphatóak). A hengeres szerszámok befogását ER szorítópatronos szerszámbefogókkal, valamint ER patronok segítségével lehet megvalósítani. Ebben az esetben a szárak átmérőtartománya 3 20mm közé esik. Az ehhez szükséges patronkészletek az ER25, ER32, valamint ER40 típusok. Az üzemben ezek feltételezhetően rendelkezésre állnak. A szükséges patronok: 23. ábra. ER patron o ER25: (3-2,5mm) (2db) (6-5mm) (4db) (8-7mm) (1db) (10-9mm) (2db) (16-15mm) (2db) o ER32: (20-19mm) (1db) o ER40: (25-24mm) (1db) A menetfúró szerszámok esetében szintén szükséges patron alkalmazása, azonban ebben az esetben ER menetfúró patronokat kell alkalmazni. - Ebben az esetben ezek a következők: M3 menetfúró esetében: DIN6499A ER16-3,5X2,7 M5 menetfúró esetében: DIN6499B ER25-6,0X4,9 G1/8 menetfúró esetén: REGO-FIX ER-GB DIN 6499 Utolsó lépésként megfelelő tokmányt választok a patronokhoz: ER25 patronokhoz: AA3B szerszámbefogó (11db) ER32 patronokhoz: AA3B szerszámbefogó 4db) ER40 patronhoz: AA3B szerszámbefogó (1db) 24. ábra. ER patronos szerszámbefogó 47

48 5.3. Technológiai adatok meghatározása Ebben az alfejezetben megadom az egyes művelet-elemeknél alkalmazandó technológiai paramétereket. Ezek meghatározása során elsődleges szempont a szerszámgép, valamint az egyes művelet-elemek során alkalmazott szerszámok minél jobb kihasználtságának biztosítása, ezáltal a megmunkálási idő csökkentése. A megmunkáláshoz szükséges főbb technológiai adatok a következőkből állnak [11]: Forgácsolási sebesség: Ez az érték adja meg a kerületi sebességet adott átmérőnél, valamint alapértéket jelent a forgácsolási adatok kiszámításához. Jele: v c [ m min ] Fogásmélység: A forgácsolási művelet során egy időben leválasztott anyagréteg vastagsága. Jele: a p [mm] Forgácsolási szélesség: A marószerszám radiális szélessége a fogásban. Jele: a e [mm] Fogankénti előtolás: Alapérték a forgácsolási adatok kiszámításához. A maximális forgácsvastagságot és a főél elhelyezési szöget figyelembe véve számítjuk. Ezt a paramétert szerelt lapkás marók alkalmazása esetén tüntetem fel. Jele: f z [ mm fog ] Fordulatonkénti előtolás: Kiegészítő érték, amely azt mutatja meg, hogy a szerszám mennyit mozdul el egy teljes fordulat megtétele alatt. Ezt a paramétert tömör marók/fúrók alkalmazása esetén tüntetem fel. Jele: f n [ mm ford ] A forgácsolási paraméterek egy részét a Sandvik Coromant cég honlapján található CoroGuide nevű szoftver segítségével, valamint az egyes lapkákhoz a gyártó által javasolt forgácsolási paraméterek figyelembevételével határoztam meg. A program azonban nem képes néhány (bonyolultabb) geometriai elem kalkulációjára, így ezekben az esetekben közelítő értékeket alkalmaztam, szintén ügyelve az alkalmazott szerszámok javasolt forgácsolási paramétereire. Az egyes művelet-elemek technológiai adatainak megválasztása során ügyeltem rá, hogy a megmunkálásokhoz szükséges teljesítményszükséglet ne haladja meg az alkalmazott megmunkáló gép teljesítményének 90%-át, ami esetemben P meg = 12,15kW-ot jelent 48

49 - Az egyes művelet-elemek során alkalmazott technológiai paraméterek: 19. táblázat. Technológiai adatok meghatározása Művelet-elem sorszáma, megnevezése v c [ m min ] f z [ mm min ] f n [ mm min ] a p [mm] a e [mm] 1. Homlokfelület simító marás a p = 1,1 2. Belső homlokfelület előmunkálás a p = 7,5 3. Belső homlokfelület fenéksimítás a p = 0,5 4. Belső homlokfelület palástsimítás a e = 0, x3 körkörös nagyoló marás a p = 2, x3 fenékrész előmunkálás a p = 2, x3 fenék körkörös simító marás a p = 0, x3 fenékrész simító marás: a p = 0, x3 palástfelület simító marás a e = 0, x15 körkörös nagyoló marás a p = 7, x15 fenékrész előmunkálás a p = 7, x15 körkörös simító marás a p = 0, x15 fenékrész simító marás a p = 0, x15 palástfelület félsim. marás a e = 0, x15 palástfelület simító eszt ,1 a e = 0, profil körkörös nagyoló marás 85, a p = profil fenékrész előmunkálás 77,6 - - a p = 5,8 18. profil körkörös simító marás 95, a p = 0,2 19. profil fenékrész simító marás a p = 0,2 20. profil palástfelület simító marás a e = 0, ,7x45 letörés készre marás a p = 1, x45 letörés nagyoló marás (2x) a p = 4, x45 letörés készre marás (2x) a p = 0, x45 letörés készre marás (2x) a p = R7 ívfelület készre marása a p = 11,5 26. D11 központfúrás 35-0, G1/8 központfúrás 35-0, M5 központfúrás 35-0, x24 furat felfúrása 35-0, x24 körkörös nagyoló marás a p = 23, x24 fenékrész simító marás a p = 0, x24 palástfelület simító marás a e = 0,5 33. G1/8furat felfúrása 60-0,1-34. M5 furat felfúrása 50-0,1-35. G1/8 menetmegmunkálás 12,7-0,9-36. M5 menetmegmunkálás 10-0,8-37. M3 furatok központfúrása (5x) 35-0, M3 furatok felfúrása (5x) 35-0,1-39. M3 menetvágás (5x) 5,25-0,5-49

50 5.4. Mérési módszer és mérőeszköz választása Mivel a munkadarab a megmunkálási folyamat után kerül minőségellenőrzésre, így az ellenőrzés jellegét, valamint az egyes geometriai elemek mérésének módját az egész munkadarabra nézve írom elő. A munkadarabon lévő legtöbb méret tűrése az ISO 2768-mK toleranciaosztálynak megfelelő. Ez a szabvány közepes megmunkálási pontosságot jelöl, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy az egyes méretekre előírt tűrés legkisebb értéke hosszméret esetén ±0,1mm (3mm), sugár esetén ±0,2mm (3mm), valamint szögérték esetén ±1. Azon méretek, amelyek a fent említett jelöletlen tűréssel rendelkeznek, valamint azon további méretek, amelyek tűrése nem haladja meg a fent említett tolerancia értékeket, kézi mérőszerszámmal is mérhetőek. Az előzőekben említett hosszméretekhez, valamint külső, illetve belső átmérők méréséhez célszerű digitális tolómérőt alkalmazni, ebből a cégnél számos típus áll rendelkezésre. A mérés pontosságát fokozhatja, ha olyan eszközt választunk a mérési feladat ellátására, amely IP67 védelemmel ellátott, így az üzemben esetlegesen előforduló szennyeződések nem rontják a mérés pontosságát. 25. ábra. Mitutoyo digitális tolómérő Az alkatrész számos letöréssel, valamint különböző szögekben lemart felülettel rendelkezik. Ezeket a szögértékeket digitális mérőprojektor segítségével lehet ellenőrizni. A gép főbb jellemzői: 26. ábra. Scarrett HE400 Digitális mérőprojektor 20. táblázat. A gép műszaki jellemzői Méréstartomány: 254x100mm Precíziós munka asztal mérete: 480x120mm Mérendő mdb. maximális súlya: 25kg 10x, 20x, 25x, 31,25x, 50x és 100x nagyítási lehetőség Digitális szögmérő 50

51 A munkadarab az előzőekben említett méreteken kívül rendelkezik nagyobb geometriai pontosságot igénylő felületekkel is, amelyek ellenőrzéséhez már más eszközöket célszerű alkalmazni. - Fokozott tűréssel ellátott felületek a munkadarabon: Esztergált oldal: 68 e8; 94 e8 külső átmérők 38 H8; 56 H8 belső átmérők 5 H8 furatok (2x) Mart oldal: 34 H8 belső átmérő 16 H7 furatok (4x) Az esztergált oldali fokozott tűréssel ellátott külső, illetve belső átmérők ellenőrzését, továbbá a mart oldalon lévő, fokozott tűréssel ellátott belső átmérőt, valamint a furatokat az üzemben alkalmazott, WENZEL LH87 típusú mérőberendezéssel ellenőrzöm. 27. ábra. WENZEL LH87 mérőgép A berendezés műszaki adatai: 21. táblázat: A berendezés műszaki jellemzői Mérési tartomány: Asztalméret: Max. terhelhetőség: Mérési pontosság: X=800mm Y=2000mm Z=700mm 2780x1040mm 1200kg U1: (2 + L 350 ) µm U2: (2,5 + L 250 ) µm Abban az esetben, amennyiben a berendezés kapacitása ezt lehetővé teszi, lehetőség van arra, hogy a további (előzőekben említett), jelöletlen/nagyobb tűréssel rendelkező méreteket is ezzel a géppel ellenőrizzünk le. Mivel a mérés folyamata részben automatizált (az egyes mérési műveletek során alkalmazott befogásokat kézzel kell megvalósítani), a munkadarab ellenőrzésének folyamata gyorsabbá, valamint ezen túlmenően megbízhatóbbá is válik. 51

52 6. Programszerszám tervezése a gyártási idő csökkentésére A programszerszámok célja a megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek lehetséges összevonása, ezáltal a megmunkálási idő csökkentése. Ebben a fejezetben egy ilyen célra kialakított szerszám tervezését fogom elvégezni. A tervezés első felében kiválasztom az összevonni kívánt művelet-elemeket, megvizsgálom ezek alkalmazhatóságát, majd meghatározom a legcélszerűbb anyagleválasztási tervet. Ezek után kiválasztom a megmunkáláshoz szükséges lapkákat, majd meghatározom az alkalmazott technológiai paramétereket. Végül megtervezem a szerszámtestet, valamint ellenőrzöm a megmunkálás során keletkező terhelésekre. A fejezet végén összehasonlítást végzek az általam tervezett programszerszám, valamint a jelenleg alkalmazott szerszámok termelékenységét illetően Alkalmazhatóság vizsgálata, ráhagyási alakzat meghatározása A szakdolgozat kiírásban nem szerepeltek kijelölt művelet-elemek, így a tervezés első lépésében megválasztom a lehetséges művelet-összevonások helyét. A gyártási folyamat tanulmányozása során arra a következtetésre jutottam, hogy programszerszámot az 34 H8x15 fenekes furathoz, valamint az ebből származtatott további felületekhez (1,7x45 letörés; 48x3 vállrész) érdemes tervezni. A választott geometriai elemek jelenlegi kialakítása nagyszámú műveletet igényel, így programszerszám alkalmazásával csökkenthető a megmunkálási idő. A szóban forgó művelet jelenleg 12 művelet-elemből áll, ezek sorrendben a következők: D20 marószerszám: 1. 48x3 körkörös nagyoló marás 2. 48x3 fenékrész előmunkálás 3. 48x3 fenék körkörös simító marás 4. 48x3 fenékrész simító marás 5. 48x3 palástfelület simító marás D16 marószerszám: 6. 34x15 körkörös nagyoló marás 7. 34x15 fenékrész előmunkálás 8. 34x15 fenék körkörös simító marás 9. 34x15 fenékrész simító marás q. 34x15 palástfelület simító marás Furatesztergáló kés: x15 palástfelület simító eszt. Élletörő maró: 12. 1,7x45 letörés készre marás 28. ábra. A megmunkálás során kialakuló geometria 52

53 A programszerszám tervezését jelentősen megnehezíti, hogy a választott lépcsős fenekes furat nem átmenő. Ez nagymértékben korlátolja a tervezendő szerszám alkalmazhatóságát. A alábbiakban részletesen elemezni fogom ezt a problémát. - A programszerszám alkalmazhatóságának elemzése során a következő megállapításokra jutottam: A választott geometria a fent leírt művelet-elemek előtt még nincs előmunkálva. Ebből adódik, hogy a szerszám használatához mindenképpen szükséges egy kezdeti nagyolt fenekes furat kialakítása. Véleményem szerint ezen a ponton célszerű eltérni az eredeti művelettervtől, és megváltoztatni a maró szerszám megmunkálásának sorrendjét. Ebben az esetben a 34x15-ös, valamint a 48x3-as furat nagyolását egy lépésben fogom megmunkálni. A fenékrész süllyesztését az eddigiekben is alkalmazott módon, csavarvonalas interpoláció segítségével fogom elvégezni. A ráhagyási alakzat tervezése során megvizsgáltam az egyes lehetőségek alkalmazhatóságát: Mivel a választott lépcsős zsebfurat nem átmenő, így általános programszerszám alkalmazása esetén a forgácsoló lapkák a palástfelületen egyszerre csak egy anyagréteget tudnak leválasztani. Ennek ellenére megvizsgáltam a lehetséges programszerszámmal történő kétlépcsős palástmegmunkálást. Az alábbi ábrán egy ilyen lehetséges forgácsleválasztási opciót mutatok be: 29. ábra. az 34-es fenekes furat homlokfelülete kétlépcsős megmunkálás esetén Az ábrán vázolt esetben egy nagy sarokrádiusszal rendelkező, valamint nagy fogásmélységet megengedő simító lapkával alakítom ki a palástfelület készméretét, a nagyoló lapkát pedig a simító lapkához viszonyítva,,eltoltan helyezem el. Ebben az esetben a munkadarab homlokfelülete igényelne további simító megmunkálást, amit a soron következő művelet során alkalmazott szármaróval lehetne elvégezni. Ez a kivitelezés elméletileg működőképes lenne, azonban a szerszámkatalógusok tanulmányozása során nem találtam olyan méretű lapkákat, amelyek ebben az átmérő tartományban teljesítenék a megmunkáláshoz szükséges technológiai feltételeket, valamint egyben megfelelő méretűek is lennének az adott geometria kialakítására. 53

54 Az egyes lehetséges alternatívák vizsgálata során arra a következtetésre jutottam, hogy ebben az átmérő tartományban a programszerszám csak egylépcsős anyagleválasztást tud megvalósítani, így végül egy ilyen alkalmazást választottam. A tervezés során többféle anyagleválasztási tervet kidolgoztam, végül a következő variáció mellett döntöttem: 30. ábra. A tervezendő szerszám anyagleválasztási terve Ebben az esetben a szerszám egy műveletben munkálja készre a fokozott tűréssel rendelkező 34x15-ös fenekes furat palástfelületét, kialakítja az 48x3as lépcsős süllyesztéket, valamint az 1,7x45 -os letörést. A művelet elvégzése előtt az előzőekben felsorolt 12 művelet-elemből az alábbiak elvégzése szükséges (a megváltoztatott műveleti sorrend miatt a mélyítési érték változott): 34x18 körkörös nagyoló marás 34x18 fenékrész előmunkálás 34x18 fenék körkörös simító marás 34x18 fenékrész simító marás A fenekes furat előmunkálásához az eredeti művelettervezésben már megválasztott D16-os marószerszámot fogom alkalmazni. A művelet során a belső homlokfelületet kész méretre munkálom, valamint a palástfelületen 0,4mm ráhagyást hagyok. Az előbbiekben felsorolt 4 művelet után alkalmazom a programszerszámot, és a művelet végeztével befejeződik a kijelölt felületek megmunkálása. A következő alfejezetben megválasztom a fent vázolt ráhagyási alakzat megmunkálásához szükséges szerszámlapkákat. 54

55 6.2. Alkalmazott lapkák megválasztása - Második lépésként kiválasztom a megmunkáláshoz szükséges lapkákat. A későbbi hivatkozások érdekében az egyes lapkákat betűkkel jelölöm el. A belső palástfelület simításához választott lapka [11]: TPMT 06 T ábra. Simítás során alkalmazott lapka 22. táblázat Az,,A jelű lapka adatai Lapka jele: A Forgácsoló él hossza: L = 6,5991mm Beírható kör átmérő: Vastagság: Sarokrádiusz: I c = 3,81mm S = 1,905mm R e = 0,3969mm Főél-elhelyezési szög: Κ r = 105 Az 1,7x45 -os letörés elkészítéséhez választott lapka [11]: TCMT MM ábra. Letörés kialakítása során alkalmazott lapka A nagyátmérő esztergálásához választott lapka [11]: 23. táblázat. A,, B jelű lapka adatai Lapka jele: B Forgácsoló él hossza: L = 10,74mm Beírható kör átmérő: Vastagság: Sarokrádiusz: SCMT UM 4025 I c = 6,35mm S = 3,175mm R e = 0,7938mm Főél-elhelyezési szög: Κ r = táblázat. A,,C jelű lapka adatai Lapka jele: C Forgácsoló él hossza: L = 12,7mm Beírható kör átmérő: Vastagság: Sarokrádiusz: I c = 12,7mm S = 4,7625mm R e = 0,7938mm Főél-elhelyezési szög: Κ r = ábra. Lépcsős furat kialakítása során használt lapka 55

56 6.3. Forgácsolási adatok meghatározása: A programszerszám forgácsolási paramétereit a megmunkálás azon szakaszára kell méretezni, ahol egy időben a legnagyobb mértékű anyagleválasztás történik Ebben az esetben a legnagyobb a szerszámot- valamint a megmunkáló gépet ért terhelés. A lapkák megválasztása során rögzítettem az egyes darabok gyártó által legideálisabbnak tartott, valamint javasolt forgácsolási paramétereit. Ezeket az alábbi táblázatban foglaltam össze [11]: Alkalmazott lapka jele 25. táblázat. Az egyes lapkák ajánlott forgácsolási paraméterei Fogásmélység Fordulatonkénti előtolás Forgácsolási sebesség (a p ) [mm] (f n ) [ mm ford (v c ) [ m min A 0,09 0,26 1,3 0,04 0,09 0, B 0,42 0,67 2,5 0,09 0,17 0, C 0,3 1,5 4 0,1 0,25 0, A táblázatban feltüntetett technológiai adatok az egyes lapkák legideálisabb alkalmazási esetére vonatkoznak. Ezektől az értékektől (bizonyos határokon belül) el lehet térni, azonban ebben az esetben számolni kell a lapka éltartamának csökkenésével. A technológiai paraméterek meghatározását a fordulatonkénti előtolás mértékének megválasztásával kezdem. Ennek oka az, hogy ebben az esetben a lapkák egy adott szerszámszáron vannak elhelyezve, így a megmunkálás során a választott fordulatonkénti előtolás (f n ) értéke mind a 3 különböző szerszámlapkán azonos lesz (Az,,A jelű lapkák esetében a fordulatonkénti előtolás értéke feleződik). Az egyes lapkákra érvényes forgácsolási sebesség értékére azonban mind a 3 esetben különböző érték fog adódni, mivel mind 3 lapka különböző átmérő tartományban fog forgácsolni. Mivel a fenti táblázatban közölt értékek a gyártó által legmegfelelőbbnek ítélt paraméterek, a technológiai adatok meghatározásánál célszerű ezeket az értékeket lehetőleg minél jobban megközelíteni. Az alkalmazott megmunkáló gép teljesítménye P = 13,5kW. A művelet tervezése során törekedni kell arra, hogy az alkatrész megmunkálásához szükséges egyidejű teljesítményszükséglet ne haladja meg a megmunkáló gép névleges teljesítményének 90%- át, ami jelen esetben P meg = 12,15kW. 56

57 Mivel a programszerszám egyidejű anyagleválasztása viszonylag nagy lesz, fennáll a valószínűsége annak, hogy a lapkák számára javasolt paraméterek nem lesznek alkalmazhatóak, mivel valószínűleg nagyobb teljesítményt igényelnének, mint amekkorára az alkalmazott megmunkáló gép képes. Ebből kifolyólag a technológiai paramétereket igyekszem úgy meghatározni, hogy a megmunkálás lehetőleg ne járjon túl nagy teljesítményszükséglettel. Első lépésként megválasztom a fordulatonkénti előtolás értékét. Az előzőekben leírt okok miatt ezt az értéket alacsonyra választom. Ehhez megvizsgálom az előző táblázat adatait, majd kiválasztom azt az előtolás értéket, amely a 3 lapka esetében a legkisebb. Figyelembe véve az egyes lapkákra előírt legkisebb javasolt paramétereket, a választott értékem: f n = 0,1 mm ford Mivel meghatároztam a szerszám fordulatonkénti előtolását, a kapott adatokkal kiegészülve meg tudom állapítani a forgácsolás során előállított felületi érdességet. Ennek az értéknek a vizsgálatát az 34 fenekes furat palástfelületén fogom elvégezni, mivel ez a felület rendelkezik a legnagyobb tűréssel, valamint a megmunkáló lapka lekerekítési sugara ebben az esetben a legkisebb (azonos fordulatonkénti előtolás esetén minél kisebb a szerszámlapkán lévő sarokrádiusz értéke, annál nagyobb lesz a megmunkált felület érdessége). - Első lépésben kiszámítom a jelenlegi paraméterekkel kapott maximális felületi érdesség értékét: R z = f n 2 8 r ε = (0,05)2 mm 8 0,4mm = 7, mm 0,81μm (mivel ebben az esetben a keresztmetszeten egy időben két lapka forgácsol, így a fordulatonkénti előtolás értéke feleződni fog) - Felhasználva a maximális, valamint az átlagos felületi érdesség közötti kapcsolatot, meghatározom az utóbbi értéket [13]: R z = 4 R a R a = R z 4 = 0,81μm 0,2μm 4 Ez az érték megfelelő a palástfelület számára. A következő lépésben meghatározom a szükséges forgácsolási sebességet (v c ). Ennek értékét az előzőekben leírt okok miatt szintén nem szeretném túl nagy értékre választani, mivel a forgácsolási sebesség növekedésével a megmunkálás teljesítményigénye növekszik. 57

58 Az egyes forgácsolási sebességek számításához azonban elsőként a főorsó fordulatszámot kell meghatározni. A lapkák adatait tartalmazó táblázatot megvizsgálva látható, hogy az egyes lapkák közül a palástfelület simítására szolgáló lapkához szükséges a legnagyobb forgácsolási sebesség. Mivel ez az elsőrangú felület, így a főorsó fordulatszámot úgy fogom meghatározni, hogy annak értéke kielégítse a lapka gyártó által meghatározott intervallumot - Az,,A jelű lapka forgácsolási sebességét v ca = 190 m számítás elvégzéséhez az alábbi képletre van szükség [13]: n = 1000 v ca D köza π min értékre választom. A A képletben szereplő D köza paraméter a lapka legkisebb valamint legnagyobb forgácsolási átmérőjének mértani átlaga. Ezt az értéket tehát a következő módon kaphatom meg: D köz = D k + D b 2 = 34mm + 33,2mm 2 = 33,6mm Mivel a további lapkák esetén is szükség lesz erre az értékre, ezért ezt a,,b, valamint,,c jelű lapkák esetén is meghatározom. Ennek eredménye: D közb = 35,7mm D közc = 42,82mm Mivel most már minden érték adott, meghatározhatom az,,a lapkához szükséges főorsó fordulatszám értékét: n = 1000 v ca D köza π m = min 33,6mm π ford ford = 1799, min min Ezt az érték az alkalmazott megmunkáló gép által teljesíthető, így megfelelő. A már meghatározott főorsó fordulatszámot felhasználva kiszámolom a további lapkák adatait is, majd megvizsgálom, hogy a kapott értékek beleesnek-e a gyártó által javasolt intervallumba: v cb = D közb π n 1000 v c,c = D közc π n 1000 = = 35,7mm π 1800 ford min ,82mm π 1800 ford min ,88 m min 242,14 m min 58

59 A kiszámolt értékek alapján látható, hogy a jelenlegi főorsó fordulatszámból adódó forgácsolási sebesség értékek az,,a, valamint a,,c jelű lapkák esetében a javasolt intervallumon belül vannak, a,,b jelű lapka azonban a javasolt érték alatt működik. Mivel azonban a megvalósítandó forgácsolási műveletek közül a,,b lapka szerepe a legkisebb, valamint a lapka által kialakításra kerülő geometria nem rendelkezik fokozott tűréssel, így a kapott értéket megfelelőnek választom. A következő lépés során kiszámítom azt a szükséges maximális forgácsoló erőt, ami a szerszám jelenlegi paraméterekkel történő, legnagyobb forgácsleválasztást igénylő keresztmetszetén szükséges. - A következő ábra az egyes forgácsoló lapkák belépéséi pontjait jelöli: 34. ábra. Az egyes lapkák belépése a leválasztani kívánt anyagrétegbe (a jobb szemléltethetőség miatt a,,b jelű lapka belépési pontja az ábrán nem arányos) A legnagyobb leválasztandó forgácskeresztmetszet a művelet legvégén adódik. Ennek oka az, hogy a palástsimító szerszám a homlokfelületet elérve 0,095 0,1mm értékkel túlfut, ezzel biztosítva azt, hogy ne maradjon lépcső a homlokfelületen. Amikor a szerszám eléri ennek a mélyítési értékét, a fogásmélység értéke a p = 0,8mm. Ezt az érték még az ajánlott tartományon belül van, így nem okoz gondot. A homlokfelület tényleges alakját az alábbi ábrán vázolom: 35. ábra. Belső homlokfelület peremének süllyesztése 59

60 Ebben a pontban mind a négy szerszám maximális terhelés alatt dolgozik, így a megmunkálás teljesítményszükségletének számításánál az ebben a tartományban történő forgácsolási paraméterekkel fogok dolgozni. - A hasznos teljesítményt az alábbi képlet segítségével határozhatom meg [11]: P c = v c a p f n k c [kw] A teljesítményszükséglet meghatározásához szükségem van a fajlagos forgácsolóerő értékére (k c ), amit a következő módon számítom ki [11]: k c = k c1.1 h z [ N mm 2] A képlet alkalmazásához szükségem van a,,z korrekciós tényezőre, valamint a fajlagos forgácsoló erő alapéértékére (k c1.1 ). A képletben szereplő,,h forgácsvastagság megegyezik a fordulatonkénti előtolás értékével, ami ebben az esetben f n = 0,1 mm ford értékkel rendelkezik. A,,z korrekciós tényező, valamint a forgácsolási erő alapértéke táblázatból kiolvasható [14]. A munkadarab anyagminősége alapján ezek az értékek a következők: k c1.1 = 1750 N mm 2 z = 0,22 A meghatározott alapadatok alapján a fajlagos forgácsolóerő értéke: k c = k c1.1 h z = 1750 N mm 2 0,1 0,22 = 2904,27 N mm ,3 N mm 2 Mivel az,,a jelű lapkából két darab forgácsol egy időben, így ebben az esetben a fordulatonkénti előtolás értéke: f n = 0,05 mm értékre változik. ford Ennek változásával azonban megváltozik a fajlagos forgácsolóerő értéke is, így ezt az,,a jelű lapkákra külön kell meghatározni. Ezek esetében a fajlagos forgácsolóelő értéke: k c = k c1.1 h z = 1750 N mm 2 0,05 0,22 = 3382,71 N mm ,7 N mm 2 Mivel a teljesítményszükséglet meghatározásához már minden érték adott, így a következő lépésben kiszámíthatom az egyes anyagleválasztások során szükséges értékeket. 60

61 Az,,A jelű lapkák esetében a szükséges forgácsolási teljesítmény maximális értéke: P ca = v ca a pa f n k 190 m mm 0,8mm 0,05 c min ford 3382,7 N mm = ,43kW (Az összteljesítmény- szükséglet számításánál ennek az értéknek a kétszeresét kell venni) A,,B, valamint a,,c jelű lapkák esetében pedig a következő: P cb = P cc = 201,88 m mm 1,7mm 0,1 min ford 2904,3 N mm ,66kW 242,14 m mm 5,42mm 0,1 min ford 2904,3 N mm ,35kW A kapott értékeket összegzem, így megkapom a szükséges összteljesítményt: P c = P ca1 + P ca2 + P cb + P cc = 0,43kW 2 + 1,66kW + 6,35kW = 8,87kW A kiszámított érték az alkalmazott megmunkáló gép számára megfelelő, mivel alkalmas a megkívánt teljesítmény értékének biztosítására. A következő lépésben meghatározom a programszerszám termelékenységét. Ezt úgy tudjuk megtenni, hogy kiszámítjuk az általa végzett műveletek megmunkálásának időtartamát. Ezt a következő képlet segítségével tehetjük meg [13]: T c = L n f n [min] A képletben szereplő,,l érték a szerszám munkameneti úthosszát jelöli. Ez esetünkben egyenlő lesz a palástfelület hosszának (18mm), valamint a homlokfelület süllyesztése során elvégzett túlfutás értékének (0,1mm) összegével, azaz 18,1mm-el. Ebből következően a megmunkálás időtartama [13]: T c = L n f n = 18,1mm 1800 ford mm 0,1 perc ford = 0,1006min = 6,04sec A kiszámolt érték alapján a programszerszám t=6,04 másodperc időtartam alatt képes megmunkálni a kjelölt felületeket. A technológiai adatok meghatározása után áttérek a szerszámtest geometriájának kialakítására, majd elvégzem a szükséges méretezési, illetve ellenőrzési lépéseket. 61

62 6.4. Szerszámtest méretezése A tervezés következő szakaszában meghatározom a megmunkálás során bekövetkező szerszámtestre ható terheléseket. Ezek közül jelen esetben a forgásból származó csavaró nyomaték értéke lényeges. A szerszám hosszmérete a kialakítandó geometria alapján viszonylag rövid lesz, így a forgácsolási művelet során nem merül fel a kihajlás veszélye. - A szerszámot ért csavaró igénybevétel peremfeltétele [15]: - a képletben szereplő tagok: τ cs,max = M c K p τ meg [ N mm 2] τ cs,max : maximálisan fellépő csavaró feszültég τ meg : megengedett csavaró feszültég értéke M c : fellépő csavaró nyomaték K p : poláris keresztmetszeti tényező Első lépésként kiszámítom a megmunkálás során fellépő csavarónyomaték értékét: M c = P c ω [Nm] - A P c forgácsolási teljesítményt már ismerem, így a számításhoz már csak az ω szögsebesség értékét kell megadnom. Ez a fordulatszám értékéből számítható: ω = 2 π n = 2 π 1800 ford 60 sec 188,5 1 s - Ezek alapján az egyes lapkákra fellépő csavaró nyomaték értéke: M ca = P ca ω = 0, W 188,5 1 = 2,28Nm = 2280Nmm s M cb = P cb ω = 1, W 188,5 1 = 8,81Nm = 8810Nmm s M cc = P cc ω = 6, W 188,5 1 = 33,68Nm = 33680Nmm s - A megmunkálás kritikus szakaszában tehát az csavarónyomatékok összege: M c = M ca1 + M ca2 + M cb + M cc = 47050Nmm 62

63 A következő lépésben megvizsgálom a szerszámtest kritikus keresztmetszeteiben ható csavarónyomaték értékét. A művelet során a szerszámtesten található lapkák közül elsőként az,,a jelű váltólapkák dolgoznak, következőként az,,a és,,b jelű lapkák együtt forgácsolnak, végül a,,c jelű lapka belépésével a mind a 4 lapka egyidejűleg működik. Az első esetben az,,a jelű lapkák az 33 as keresztmetszeten vannak elhelyezve, így ez lesz az első vizsgálandó szelvény: 1. eset: M c1 = M ca1 + M ca2 = 4650Nmm A következőként belépő,,,b jelű lapka a szerszám 37 es keresztmetszetén helyezkedik el. Ezen az átmérőn van elhelyezve a,,c jelű lapka is, így ezt a szelvényt már mind a 4 szerszámtesten lévő lapka csavarónyomatéka terheli. Ezen az átmérőn két kritikus keresztmetszet található, így a vizsgálat során ezeket fogom ellenőrizni: eset: M c2 = M c1 + M cb + M cc = 47050Nmm A vizsgálandó keresztmetszetek kiválasztása után meghatározom az egyes esetekben fellépő csavaró-feszültség értékét. Ennek számítási módja a következő [15]: τ cs = M c K p [ N mm 2] A képletben szereplő K p érték az adott szelvény poláris keresztmetszeti tényezője. Ennek számítása az alábbi módon történik [15]: - A képlet tagjai: K p = I p R max [mm 3 ] I p : poláris másodrendű nyomaték [mm 4 ] R max : a keresztmetszet súlypontjának és attól legtávolabb eső pontjának távolsága [mm] A poláris másodrendű nyomaték olyan érték, amely a test csavaró igénybevétellel szembeni ellenállását fejezi ki. Az egyes szelvények poláris másodrendű nyomatékát az Axis VM9 nevű végeselem-program segítségével határoztam meg. Ehhez szükségem volt a vizsgált szelvények 2D-s vázlatára, amelyeket Solid Edge, valamint AutoCad tervezőrendszerek segítségével készítettem el. 63

64 A 2D-s keresztmetszetek megrajzolásakor az egyes lapkák rögzítéséhez szükséges furatok, valamint a szerszám palástfelülete közötti anyagrészt nem rajzoltam meg, mivel a keresztmetszet ezen része olyan kis mértékű anyagréteget képvisel, hogy az elhanyagolható a számítás során. A követketkező lépésben a fent leírtak szerint megvizsgálom az,,1 -es jelű keresztmetszetet: - A program által meghatározott adatok a következők (I p = I x ): 36. ábra. Az,,1 -es számú keresztmetszet vizsgálata A kapott adatok alapján kiszámítom a poláris keresztmetszeti tényező értékét: K p1 = I p1 = 3,9 104 mm 4 R max1 16,5mm = 2363,64mm3 Ezután következhet a szelvényre ható csavaró-feszültség számítása: τ cs1 = M c1 K p1 = 4650Nmm 2363,64mm 3 = 1,97 N mm 2 64

65 Az,,1 -es keresztmetszet után következhet a,,2 -es szelvény vizsgálata: - A kapott értékek a következők: 37. ábra. A,,2 -es számú keresztmetszet vizsgálata Ebben az esetben a poláris keresztmetszeti tényező értéke: K p2 = I p2 = 9,3 104 mm 4 R max2 23,5mm = 3957,45mm3 Ebből adódóan a csavaró feszültség értéke ebben az esetben: τ cs2 = M c2 = 47050Nmm K p2 3957,45mm 3 = 11,89 N mm 2 65

66 Végül megvizsgálom a,,3 -as számú keresztmetszetet: - A kapott eredmények: 38. ábra. A,,2 -es számú keresztmetszet vizsgálata Ebben az esetben a poláris keresztmetszeti tényező értéke: K p2 = I p2 = 9,7 104 mm 4 R max2 23,5mm = 4127,66mm3 Ebből adódóan a csavaró feszültség értéke ebben az esetben: τ cs2 = M c2 = 47050Nmm K p2 4127,66mm 3 = 11,40 N mm 2 A számítások során megállapítottam, hogy a vizsgált keresztmetszetek közül a,,2 -es számú esetben lép fel a legnagyobb csavarófeszültség, így az anyagválasztás, valamint az ellenőrzés során ezt az értéket veszem alapul. τ cs,max = τ cs2 = 11,89 N mm 2 66