Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és informatikai Kar Gyártástudományi Intézet. Szakdolgozat

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és informatikai Kar Gyártástudományi Intézet Szakdolgozat rajzszámú vasúti hajtott kerékpár tengely gyártástervezése Készítette: Vajda Ádám Neptun-kód: LSENEF Cím: 3915 Tarcal, Ifjúsági Lakótelep 24.

2 Szakdolgozat kiírás helye 1

3 Eredetiség nyilatkozat 2

4 Tartalomjegyzék Bevezetés... 5 I. Vasúti kerékpárok típusai, felépítése, működése... 6 II. Technológiai folyamat előtervezése... 9 II.1. A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása... 9 II.2. Gyártás technikai feltételeinek körvonalazása II.3. Alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyességének vizsgálata II.3.1. Alkatrész funkcionális elemzése II.3.2. Konstrukció technológiai helyességének vizsgálata II.4. Előgyártmány meghatározása II.4.1. Előgyártmány anyagának és gyártási módjának meghatározása II.4.2. Műveleti ráhagyások meghatározása III. Technológiai folyamat tervezése III.1. Technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása III.2. Technológiai folyamatot alkotó műveletek sorrendjének és tartalmának tervezése III.2.1. Globális műveletek képzése III.2.2. Globális műveletek sorrendjének meghatározása III.2.3. Globális műveletek felbontása műveletekre IV. Kijelölt művelet részletes megtervezése IV.1. Technológiai paraméterek meghatározása IV.1.1. Szerszámgép és befogási mód megválasztása IV.1.2. Műveletelemek meghatározása IV.1.3. Szerszám megválasztása IV.1.4. Technológiai adatok meghatározása IV.1.5. Teljesítmény meghatározása IV.1.6. Műveleti normaidő meghatározása IV.2. Műveleti CNC szerszámgépen történő elvégzésének megtervezése CAD/CAM rendszer segítségével IV.2.1. Geometriai modell elkészítése IV.2.2. Simítási művelet tervezése V. A tengely gyártás utáni minőségellenőrzése

5 V.1. Az üzemben alkalmazott minőségirányítási rendszer V.2. A tengely minőségellenőrzésének módja és eszközei Összefoglalás Summary Irodalomjegyzék Mellékletek listája

6 Bevezetés Szakdolgozatom témája az rajzszámú vasúti hajtott kerékpár tengely gyártástervezése. A tengelyt a DVK Gépgyár Kft. gyártja a MÁV-START Zrt. részére. A nyári szakmai gyakorlat során, melyet az előbb említett cég üzemében töltöttem, lehetőségem nyílt megismerni az üzem működését, a gyártóeszközöket, mérési és ellenőrzési módszereket, eszközöket, illetve maga a tengely gyártási folyamatának a tervezési feladat kidolgozásához szükséges technológiai adatait és egyéb szükséges dokumentációit. A feladat kidolgozása során az elsődleges szempont az átláthatóság, egyszerű technológiai megoldásokra való törekvés, valamint korszerű technológiák alkalmazása a megrendelő által állított követelmények kielégítése mellett. A szakdolgozatom öt fő részre osztható, melyek közül az elsőben a vasúti kerékpárok típusait, felépítését ismertetem majd. A következő részben végrehajtom a tengely gyártásának előtervezését, amely során elvégzem az alkatrész funkcionális elemzését és technológiai helyességének vizsgálatát. Az üzem technikai feltételeit figyelembe véve meghatározom majd a gyártás tömegszerűségét, majd az előgyártmányt, illetve a műveleti ráhagyásokat. A harmadik részben hajtom végre a technológiai folyamat megtervezését. Kidolgozom a technológiai folyamat elvi vázlatát a technológiai tervezés iteratív módszerével. Ezután globális műveleteket képzek, majd az ezekből származtatott műveleti sorrend kialakítása után elkészítem a folyamat ábrás műveleti sorrendtervét. A negyedik pontban a kijelölt művelet részletes tervezését végzem el. Megválasztom a befogási módot, a szerszámot, és meghatározom a technológiai paramétereket. A tervezést az üzemi körülményekre alapozom, továbbá számítógépes CAD/CAM rendszert használok majd. Az utolsó részben részletesen kifejtem a gyártás utáni minőségellenőrzési feladatok menetét, és bemutatom az ellenőrzés során használt eszközöket, gépeket. 5

7 I. Vasúti kerékpárok típusai, felépítése, működése A vasúti járművek legfontosabb szerkezeti része a biztonságos haladás szempontjából a futómű. Ez általános értelemben a kerékpárt, vagyis a tengelyt és a rá szilárd kötéssel illesztett kerekeket jelenti. A kerékpárokat nagyfokú egységesítés jellemzi és a (futás szempontjából) fontosabb méreteket nemzetközi szabványok írják elő. A kerékpárnak három fő feladatot kell ellátnia, melyek a következők: biztosítja a jármű többnyire csúszástól mentes haladását, biztosítja a vágány által meghatározott kényszerpályán való haladást, viseli a jármű tömegét és átadja azt a vágányokra. Ezen három feladat ellátásához többféle igényt kell kielégíteni. Megfelelő futófelület illetve nyomkarima profillal biztosítható, hogy a kerékpár ellássa az első két feladatot, míg a harmadik esetében a kerékpár szilárdsági méretezésével, valamint az anyag és a technológia helyes megválasztásával elégíthetjük ki a kerékpárral szemben állított elvárásokat. A vasúti kerékpárok gyártása és tervezése során az elsődleges szempont a jármű biztonságos futása üzem közben, minden egyéb szempont másodlagos szerepet tölt be. Mindazonáltal elmondható, hogy a vasúti járművek fejlődésének kezdetén is törekedtek a lehető legegyszerűbb szerkezeti megoldásokra, amely manapság is igaz a kerékpárokra. Ez alól csak néhány speciális célra tervezett illetve a vontató járművek kerékpárjai jelentenek kivételt. [1] A vasúti kerékpárok több szempont szerint csoportosíthatóak [2]: a.) Nyomtávolság szerint megkülönböztethetünk normál, széles és keskeny kerékpárokat. A nyomtávolság a két sínszál között adott magasságban mért távolság. Magyarországon a normál nyomtáv néveleges mérete 1435 mm, a keskeny nyomtáv 760 mm, míg a széles 1520 mm. [3] b.) Szerkezeti kivitel esetén a tengelyre szerelt kerék kialakítása szerint különböztetünk meg abroncsos és monoblokk kerekeket. c.) Megkülönböztethetjük a kerékpárokat azok alakja szerint is. Ez esetben a beszélhetünk tárcsás vagy küllős, illetve sikló vagy gördülő csapágyazású kerekekről. d.) Erőátvitel módja szerint két fő csoportra oszthatóak. Az egyik a hajtóerőt nem közvetítő, vagyis futó kerékpárok, míg a hajtóerőt közvetítő (hajtott) kerékpárok. A 6

8 hajtott kerékpárok a hajtás kialakítása szempontjából tovább bonthatók rudazatos kapcsolatú, kardántengely meghajtású, fogaskerék hajtású csoportokra. Amint azt már leírtam, a kerékpár két fő része a tengely és a rászerelt kerék, de a teljesség kedvéért szeretném bővebben kifejteni, hogy a kerékpárok milyen elemekre bonthatóak, vagyis ismertetem a kerékpárok felépítését. 1. Kerekek [1]: A vasúti kerekek kezdetektől fogva nyomkarimás kialakításúak voltak, és a 19. század végétől kezdve a 20. század közel kétharmadában a kettőskúpos, os nyomkarima-oldalszögű kerékprofil volt jellemző. Kezdetben öntöttvasból készült tömbkerekeket alkalmaztak, majd később átvették a vezető szerepet az abroncsos kerekek. Ennek elsődleges okai a nehezen ellenőrizhető belső feszültség, fokozott érzékenység a fékezés hőhatásaival szemben, és a dinamikus igénybevételek ellen tanúsított kis ellenállás volt. A monoblokk kerekek említett hátrányai mellett az abroncsos kerekek előnye az volt, hogy gyengébb anyagból készült kerékváz esetén is biztonságos futást végezhetett a jármű. A kerékvázak kezdetben küllős vagy tárcsás kivitelűek voltak, majd lassan átvették helyüket a hengerelt vagy sajtolt keréktárcsák. Mára azonban ismét előtérbe kerültek a monoblokk kerekek, amelyeket egy előgyártmányból sajtolva vagy hengerelve állítanak elő. Ennek biztonsági okai voltak, ugyanis nagy terhelések és sebességek következtében az abroncs lazulása gyakorivá vált, amely a monoblokk kerék segítségével kiküszöbölhető. Mindemellett az ipari fejlődésnek köszönhetően a tömbkerekek élettartama jelentősen megnőtt, és gyártásuk illetve karbantartásuk gazdaságosabb. 2. Tengely [1]: A tengely legfontosabb feladata a csapágyazás közvetítése révén a kerekek agyfuratában rájutó terhelés alátámasztása. Ehhez a tengely bizonyos részeinek megfelelő kialakítása szükséges. Ezek a részek az alábbiak: Tengelycsap: gondosan megmunkált felület, amelyre a csapágyakat szerelik fel. A kerekeken kívül vagy belül helyezkedhet el. Portárcsaülék vagy labirintgyűrű-ülék: a tengelycsaphoz csatlakozó, annál nagyobb rádiuszú tengelyrész, amely a csapágyazás tömítő elemeit fogja fel és vezeti azokat. 7

9 Agyülék: a tengely azon része, ahova a kereket felsajtolják. Az akadálytalan felhelyezés érdekében az előbbieknél nagyobb átmérővel rendelkezik. További illeszkedő felületek helyezkedhetnek el a tengelyen, ha hajtott kerékpárról van szó. Ezek szolgálhatnak hajtóelemek (például fogaskerék) felerősítésére, de előfordulhat féktárcsa szereléséhez előmunkált felület is. 8

10 II. Technológiai folyamat előtervezése Az technológiai folyamat előtervezésének célja olyan feltételek rögzítése, mely figyelembe vételével célszerű tervezés valósítható meg [4]. Ehhez meg kell vizsgálni a tervezés tárgyáról kapott dokumentációkat, és annak felépítését. Természetesen az elemzés során törekedni kell a technológiailag helyes tervezésre és az optimális lehetőségek megválasztására, mely során az alkatrész tömegességét is figyelembe kell venni. Ezek alapján kialakul a szükséges megmunkálások listája, mely által meghatározhatóak az egyes műveleti ráhagyások, illetve az előgyártmány anyaga és méretei. II.1. Gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása Alkatrészek gyártástervezése során fontos szempont a gazdaságosság, melyhez elengedhetetlen a megfelelő szervezési forma megválasztása. Másrészt a gyártás szervezési típusának ismeretében a technológiai tervezés folyamata is megkönnyíthető, mivel az egyes típusok esetében célszerű megoldások halmazát a technológiai gyakorlat alaposan behatárolta [4]. A megfelelő típus megválasztásához meg kell vizsgálni a gyártás tömegszerűségét, amit a technológiai folyamat tömegszerűségi együtthatójával lehet jellemezni: K s = q t n, ahol: t n : a technológiai folyamat mechanikai megmunkálásainak átlagos becsült normaideje [ min db ] Figyelembe véve a szükséges megmunkálásokat és a munkadarab méretét, az alábbi értéket adtam meg: t n = 48 min q: kibocsátási ütem [ min db ] q = I m Q I m : a termelő berendezések munkarend szerinti időalapja [ min hó ] Egy hónapon belül a legtöbb munkanapot és három műszakot feltételezve az időalap a következőképpen alakul: I m = = 528 h = min hó 9

11 Q: az alkatrészből egységnyi idő alatt gyártott mennyiség [ db hó ] Q = 2 db hó Így a kibocsátási ütem és a tömegszerűségi együttható értéke: q = I m Q = min hó K s = q t n = 2 db hó K s függvényében a gyártásszervezési típusok: min db 48 min db = min db = 330 K s > 20: egyedi és kissorozatgyártás műhelyrendszerű gyártásszervezéssel, 10 < K s < 20: közepes sorozatgyártás csoport rendszerű gyártásszervezéssel, 2 < K s < 10: nagysorozatgyártás szakaszos folyamrendszerű gyártásszervezéssel, K s 1: tömeggyártás folyamatrendszerű gyártásszervezéssel. A tömegszerűségi együttható meghatározott értéke alapján elmondható, hogy a legcélszerűbb szervezési típus az egyedi és kissorozatgyártás műhelyrendszerű gyártásszervezéssel. A műhelyrendszerű gyártás lényege, hogy a gyártóberendezések fajtánként vannak csoportosítva egy-egy helyen, amelyeket általában műhelyeknek nevezünk. Ezen gyártási forma hátránya, hogy amennyiben az alkatrész megmunkálása több különböző típusú műveletből áll, a munkadarab a műhelyek között vándorol, és a hosszú anyag utak miatt megnő a termékek átfutási ideje, viszont a rendszer technológiai szempontból rugalmas, a műhely gyártóberendezései által biztosított lehetőségeken belül bármilyen alkatrész megmunkálása elvégezhető. Emellett elmondható róla, hogy amennyiben a műhelyben egy gyártóberendezés kiesik a termelésből, könnyen helyettesíthető másik berendezéssel, illetve a műhelyirányítás egyszerű, mivel egy-egy műhely azonos típusú gyártóberendezésekből áll. II.2. Gyártás technikai feltételeinek körvonalazása A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása során meg kell vizsgálni, hogy milyen jellegű felületek találhatóak az adott alkatrészen. Ez alapján előzetesen következtetni kell arra, hogy milyen forgácsolási módok szükségesek az alkatrész legyártásához. Ezt össze kell 10

12 vetni az üzemben rendelkezésre álló gépekkel, mely alapján eldönthető, hogy az üzem rendelkezik-e az alkatrész legyártásához szükséges feltételekkel. A szakdolgozatom témájául szolgáló hajtott kerékpár tengely külső és belső hengeres felületekből áll. Ettől eltérő felület nem található rajta. Ezen felületek legtöbbjét esztergálással, illetve köszörüléssel a gépek helyes megválasztása mellett meg lehet munkálni. Kivételt képez ez alól a tengelyvégeken található hat menetes furat és két süllyesztett központfurat. Ezeket fúrni kell, így szükséges egy fúrásra alkalmas gép is. A DVK Gépgyár Kft. üzemében az 1. táblázatban látható megmunkáló gépek találhatóak. 1.táblázat MVE-340 Egyetemes nehéz esztergagép EU 630/2500 Egyetemes nehéz esztergagép POREBA TR-100B1/3M Egyetemes nehéz esztergagép Progress N-725 Egyetemes nehéz esztergagép PA-45/2000 Egyetemes nehéz esztergagép SKODA Kerékpár esztergagép BMT-770/300 Egyetemes CNC esztergagép SLT-240HS MB Egyetemes CNC esztergagép SLT-800/2500 MCY BB Egyetemes CNC esztergagép KDM-18/250 Tengelymásoló esztergagép DK-1200 Kétoszlopos síkesztergagép SKJ 10 (NCT) Egyoszlopos CNC síkesztergagép SKJ 12 Egyoszlopos CNC síkesztergagép SA-60x3000 Egyetemes palástköszörű gép BUT-63 Egyetemes palástköszörű gép RF-22/B Sugárfúrógép H-80 (TOS) Állótornyos vízszintes fúró-marómű CWC-80 Állótornyos vízszintes fúrómű Az adott forgácsolási módokhoz az alábbi gépeket választottam a listából: 1. esztergálás: Progress N-725 PA 45/2000 KDM-18/250 SLT 800/2500 MCY BB 11

13 2. menetfúrás: CWC köszörülés: SA-6Ux3000 Figyelembe véve a gépek paramétereit és a megmunkálandó felületek méreteit, kijelenthető, hogy az üzem rendelkezik a tengely legyártásához szükséges technikai feltételekkel. II.3. Alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyességének vizsgálata A technológiai tervezés e része azt a célt szolgálja, hogy a tervező a meglévő gyártási feltételekből kiindulva, célszerű tervezési döntések meghozatala mellett javaslatot tegyen az adott alkatrész olyan konstrukciós módosításaira, melyek által az alkatrész rendeltetésének megfelelőségének biztosítása vagy javítása mellett gazdaságosabb megmunkálást tesznek lehetővé. A funkcionális elemzés által lehetőségünk nyílik arra, hogy olyan lehetséges megmunkálási változatokat alkossunk, amelyek közül kiválasztható a legmegfelelőbb, legoptimálisabb. A funkcionális elemzéstől elválaszthatatlan a technológiai helyesség vizsgálata, ugyanis a technológiai helyesség felől csak az alkatrész gyártmányban betöltött rendeltetése alapján tudunk dönteni [4]. A konstrukció helyességének vizsgálatát ki kell terjeszteni a geometriai alakra, a méretmegadásra, és tűrésekre, bázisokra, megmunkálhatóságra, a megmunkáláshoz használt gépekre, stb. II.3.1 Alkatrész funkcionális elemzése Funkcionális elemzés során megvizsgálandóak [4]: az alkatrész üzemi terhelései és azok jellege, súrlódási és igénybevételi viszonyok kapcsolódó vagy működő felületeken, az alkatrészt érő hőhatások és környezeti viszonyok, az alkatrész szerepe a gyártmány minősége, megbízhatósága és terhelhetősége szempontjából, az elvárt anyagminőség. A tengelyt üzem közben számos terhelés éri, amelyek az alábbiak: statikus (a jármű súlyából származó) terhelés, 12

14 rugózatlan és rugózott tömegek terhelése, szélnyomás, szekrény billenése, lassítás és gyorsítás következtében fellépő terhelések, terelőerők Tehát elmondható, hogy a statikus terhelés mellet jelentős dinamikus igénybevétel is jelentkezik, de üzem közben az elsődleges igénybevétel a fárasztás. Így elmondható, hogy a tengely anyagával szemben állított elsődleges követelmény, hogy kellő biztonsággal viselje el a fárasztó, és dinamikus erőhatásokat. Az anyag hőkezelhetőségi állapota csak akkor fontos, amennyiben az jelentős mértékben javítja az anyag ellenálló képességét. Ilyen szempontból legelőnyösebb a nemesített tengelyanyag Az elemzés folyamán a tengelyt több különböző részre osztottam, amelyek üzem közben különböző rendeltetéssel bírnak. A rendeltetésüknek való megfelelőséget a tengelyrészekre ható terheléstől tettem függővé. Annak érdekében, hogy egyértelmű legyen, hogy elemzés közben a tengely melyik részét vizsgálom, elkészítettem az alkatrész rajzát az Autodesk AutoCAD 2015 szoftverrel, majd kijelöltem rajta az adott tengelyrészeket. A tengely, majd később a kerékpár egy darus kocsiba lesz beszerelve, így először a kocsi súlyát, tehát statikus terhelést felvevő rész, a tengelycsap (I) funkcionális elemzését végeztem el. A tengelycsapokra szerelik fel a csapágyakat, melyek jelen esetben görgőscsapágyak. Annak érdekében, hogy a csapágyak rendeltetésszerűen működhessenek elengedhetetlen a megfelelő illesztés alkalmazása, amelyhez köszörülés szükséges. A felület finomköszörülést nem igényel, ezért az IT6-IT7 pontossági fokozatok elérésével biztosítható, hogy a tengelycsap ellássa feladatát. Kívülről befelé haladva a következő a labirintgyűrű-ülék (II). Funkcióját tekintve ez a felület fogja fel a csapágyazás tömítőelemeit. Az ülék esetében a legfontosabb követelmény a tengelycsappal való egytengelyűség és a homlokfelületek merőlegességének biztosítása. Nem igényel a tengelycsaphoz hasonló pontosságot, ezért elegendő simító esztergálást végezni rajta. A tengelyen tovább haladva a következő megmunkálandó felület az agyülék (III). Az agyülék rendeltetése, hogy a kereket, melyet túlfedéssel sajtolnak fel rá, magán hordja, és továbbítsa a hajtómű forgómozgását a kerékre. Mivel zsugorkötést alkalmaznak 13

15 kiemelkedően fontos a pontos illesztés, így köszörülést igényel a felület, amely esetén szintén kielégítő az IT6-IT7 pontossági fokozat. A következő felületek a tengelyen, amelyek funkciót töltenek be, a féktárcsa ülékek (IV). A kerékpárra szerelt féktárcsa teszi lehetővé, hogy a vasúti jármű (jelen esetben darus kocsi) tudjon lassítani, illetve megállni. A tengely rendeltetése a tárcsák esetében, hogy megfelelő illesztés mellett a fékezés során stabilan rögzítse azokat. Emiatt e felület esetében is szükséges a nagy pontosság, amit köszörüléssel lehet elérni. Mivel most sem szükséges finomköszörülés, elegendő az IT6-IT7 pontosságot biztosító megmunkálás. A tányérkerék hajtású tengely szempontjából fontos szerepet tölt a két hajtóműcsapágy ülék (V), melyekre egy-egy beálló görgős csapágyat szerelnek fel. Azért szükséges még két csapágyazás a tengelyre, mivel mind a tengely, mind a jármű nagy tömegű, így a két tengelycsapon lévő csapágyazás nem biztosítaná a megfelelő hajtási viszonyokat a jármű számára. Ezen felület esetében is ajánlott az IT6-IT7 pontossági fokozat. További funkcióval bíró felület maga a hajtómű ülék (VI), amelyre a tányérkerék kerül. ellentétben a többi ülékkel, ez a tengelyrész nem igényel IT6-IT7 pontosságú köszörülési műveletet, mivel a tányérkereket nem sajtolással rögzítik, hanem a rajzon a tengelyközéptől jobbra elhelyezkedő tárcsára szerelik fel. Az ülék felületét ezáltal elegendő simító esztergálással megmunkálni. ugyanez igaz magára a tárcsára is. Megemlítendő, hogy a tárcsán furatokat kell elhelyezni, hogy a tányérkereket a helyére tudjuk illeszteni, ám azokat a kerékpár összeszerelése során furattól függően a tányérkerékkel együtt fúrják és dörzsölik, így azok nem képezik részét a technológiai folyamatnak. Habár működési funkció szempontjából nincs több kiemelhető felület, szót kell ejtenem a fennmaradó felületekről. A funkciót betöltő tengelyrészek között elhelyezkedő rádiuszok illetve rádiuszokkal határolt felületek sem elhanyagolhatóak a technológiai folyamat szempontjából. A rádiuszos részekkel szemben szintén nem állítanak különleges követelményeket, így esetükben elegendő egy IT8 pontosságú simító esztergálás. Az alkatrész hőállapota technológiai szempontból nem nevezhető jelentősnek. Ezzel ellentétben a vasúti járművek kerékpárjai gyakran szélsőséges környezeti körülmények között működnek (pl.: eső, hóvihar). Ilyen esetekben korrózió léphet fel, amely elkerülése érdekében a tengely szabadon maradó felületeit korrózióálló réteggel vonják be. Az elemzett felületek az 1. ábrán láthatóak. 14

16 1. ábra A funkcionális elemzés során vizsgált felületek. II.3.2. Konstrukció technológiai helyességének vizsgálata A technológiai helyesség vizsgálatának szempontjai a következők [6]: anyagtakarékosság: megfelelő előgyártmány és megmunkálási módok megválasztásával biztosítható, egyszerű alak: az alkatrészt kellőképpen egyszerűnek ítéltem meg, befoghatóság biztosítása: a tengely megfelelő hengeres felületekkel rendelkezik a befogáshoz, működő darabszámú szerszám használatára való törekvés: az alkatrész megmunkálásához nem szükséges sok szerszám, illesztett felületek legyenek rövidek: a felszerelendő alkatrészek méreteit figyelembe véve úgy gondolom, hogy az illesztett felületek megfelelő hosszal rendelkeznek. Bázisok és mérethálózat vizsgálata: A technológiai helyesség vizsgálata során először elemeztem, hogy a tengely alkatrészrajzán milyen szerkesztési bázisok találhatóak. A rajzon három bázis található, amelyek figyelembe véve a tengely gyártás utáni mérésének menetét megfelelőek. Tűrések, illesztések vizsgálata: Megvizsgáltam az alkatrészrajzon található különböző tűrési értékeket. A mérettűrésekkel kezdtem, melyek közül kiemelten fontos szerepet játszanak a tengelyen funkcióval rendelkező részek. Mivel ezekre a felületekre sajtolással helyezik fel az adott alkatrészeket, csakis olyan tűrés értékek szerepelhetnek, amelyek lehetővé a szilárd, túlfedéses illesztést. Vizsgálatom során úgy találtam, hogy a megadott tűrések megfelelnek ennek a kritériumnak. Továbbá a rajzon szerepelnek alakra és helyzetre vonatkozó tűrések is, melyek a tengely adott részeinek hengerességére, radiális ütésére és egytengelyűségére vonatkoznak. 15

17 Ezen kívül a tengelyen találhatóak letörések, illetve az agy- és féktárcsa ülékeknél kúpos felületek. Ezek elsősorban a felhelyezett alkatrészek egyszerűbb szerelése érdekében vannak kialakítva. A vizsgálat elvégzése után kijelenthető, hogy az alkatrészrajzon nincs felesleges tűrés (méret-, alak- és helyzet), és a megadott tűrések kielégítik az alkatrésszel szemben állított követelményeket. Érdességi értékek vizsgálata: Az alkatrészrajzon többféle érdességi érték szerepel, melyeket a felületek funkciójától függően vizsgáltam meg. A tengelycsapokon R a 0.4 szerepel. A csapok végső megmunkálási módja simító köszörülés, melynek legnagyobb ajánlott pontossága IT7, amelyhez tartozó általános érdességi tartomány R a = 0,2 1,6 μm, tehát a megadott érdesség biztosítható a gyártás során. A tengelycsapokhoz tartozó vállrész érdessége ettől eltérő, mivel az nem illesztett felület, így a rajzon szereplő R a 1.6 simító esztergálással elérhető. ugyanez igaz a labirintgyűrű-ülékekre is. A hajtóműcsapágy ülékek esetében R a 0.8 szerepel. Tekintve, hogy ezeket a felületeket is köszörülni kell szintén IT7 pontossági előírás szükséges, így elmondható, hogy ez az érdesség is elérhető. A hajtómű ülék és a hozzá tartozó vállak esetében nem szükséges a köszörülés, ezért az ott megadott R a 1.6 érték megfelelőnek tekinthető. A hajtómű ülék rádiuszos része és a vele szemben lévő rádiusz felületi érdessége R a 0.4, amit sokallok, mivel nem szükséges ilyen felületminőség, főleg azon a rádiuszon, amelyre a kerékpár építése során nem szerelnek fel semmit se. Másrészt egyszerűbbé válhat a megmunkálás azáltal, hogy az adott felületcsoporton nem különbözik a felületi érdesség. Ennek értelmében az itt megadott felületi érdességet R a 1.6-ra változtattam. Az agyülék és féktárcsa ülék esetében szerepel egy előnagyolásra vonatkozó R a 25 érték, amely megfelelő, de a végső érdességi értéket nem adták meg. Ezen érték megválasztását a gyártóra bízták. Ebben az esetben IT6 pontosságot határoztam meg, amelyhez az ajánlott érdességi értékek R a = 0,1 0,4 μm. Ez alapján az általam megválasztott érdesség: R a 0.4. Ezáltal biztosítható a szükséges pontosság, míg egyszerűbbé teszi a köszörülést a megegyező érdesség miatt. 16

18 A tárcsa homlokfelületei nem illesztett felületek, így simító esztergálással megfelelő pontosság érhető el. A rajzon megadott R a 1.6 érték kielégíti az igényeket A további felületek (rádiuszos tengely részek, illetve központfurat) érdességei kivitelezhetőek, így teljesíthetőek a megrendelői követelmények. II.4. Előgyártmány meghatározása II.4.1. Előgyártmány anyagának és gyártási módjának meghatározása Az előgyártmány anyagának meghatározásakor meg kell vizsgálni, hogy a funkcionális elemzés során feltárt üzemi terheléseknek, mely anyagtípusok felelnek meg. Mivel a tengelynek számos dinamikus igénybevételt kell elviselnie, így célszerű szívós anyagot választani. Jelen esetben véleményem szerint normalizált vagy nemesített acél a legcélszerűbb. Az alkatrészrajzon előírt anyag az EA4T EN 13261:2009-A1:2010 jelű nemesített acél, így az kielégíti az elvárásokat. Az előgyártmány gyártási módjának megválasztása során először meg kell vizsgálni, hogy milyen típusú alkatrészről is van szó. A megmunkálandó alkatrész egy lépcsős tengely, amelyen a lépcsők szimmetrikusan helyezkednek el, de van rajta egy tárcsa, amely aszimmetrikusan helyezkedik el és ezen kívül kúpos felületek is találhatóak rajta. Miután behatároltuk, hogy melyik tengelycsoportba tartozik a kerékpár tengely, a méretei alapján eldönthető, hogy milyen eljárással gyártsák le az előgyártmányt. Ekkor a tengely hosszméreteit és átmérőit is figyelembe kell venni. Az [5] 254. táblázata alapján elmondható, hogy 2180 mm-es tengelyhossz esetén sajtolt vagy kovácsolt előgyártmány ajánlott. Ugyanez a táblázat átmérő szempontjából három előgyártási módot ajánl, melyek a húzás, hengerlés és kovácsolás. A kovácsolás és hengerlés közötti határvonalat 160 mm-nél szabja meg. Mivel a tengely átmérői közül a legtöbb nagyobb, mint 160 mm (csak a tengelyvégeken kisebb), kijelenthető, hogy a legelőnyösebb a kovácsolt előgyártmány. Ezt követően el kell dönteni, hogy milyen kovácsoló eljárással készüljön az előgyártmány. Az eljárás kiválasztása során figyelembe kell venni [4]: az alkatrész méreteit és tömegét, az alkatrész felületének bonyolultságát, az előgyártmány elvárt felületi minőségét, az előgyártmány választott anyagát, a gyártás szervezési típusát. 17

19 Az alkatrész viszonylag nagy méretekkel rendelkezik, felülete pedig nem bonyolult, és az előgyártmány nem igényel nagy pontosságot illetve finom felületet. Az előgyártmány anyaga nemesített acél és műhelyrendszerű gyártásszervezés megvalósítása ajánlott. Mindezek ismeretében az [4] 1.3. táblázata alapján a szabadalakító kovácsolást ítéltem meg a legcélszerűbb eljárásnak. II.4.2. Műveleti ráhagyások meghatározása Általában alkatrész gyártása során a méret-, alak- és helyzetpontosságot az egymást követő megmunkálási műveletek finomításával csökkentjük az előző műveletek megmunkálási hibáit mindaddig, míg el nem érjük a kívánt pontosságot, felületi minőséget. A soron következő megmunkálással eltávolított anyagrétegek vastagságát úgy kell meghatározni, hogy az előző művelet hibáinak eltávolítása mellett fedezzük azt az anyagréteget is, amit a következő művelet során szándékozunk leválasztani. A megmunkálásból származtatott hibák elkerülése érdekében a műveleti méreteket is tűrésezni kell [5]. A ráhagyások meghatározásakor meg kell állapítani azt az optimumot, amely a minőségi és gazdaságossági feltételeket kielégíti, mivel a meghatározott ráhagyások hatással vannak [5]: az anyaggazdálkodásra, mert a nagy ráhagyások többletanyag fogyasztást eredményeznek, míg a túlságosan kis ráhagyások miatt selejt lesz a munkadarab és ez okoz anyagveszteséget, a termelékenységre, mert a nagy ráhagyások felesleges fogásokat kívánnak, megnövelik a megmunkálások idejét, míg a kis ráhagyások a mellékidők növekedését idézik elő, mivel precízebb beállításokat igényelnek, illetve a túlságosan kis ráhagyások okozta selejt darabok pótlása okoz kiesést a termelésben, a szerszámgazdálkodásra, ugyanis a nagy ráhagyások több szerszámkopást okoznak, így növekszik a szerszámfogyasztás, az energiagazdálkodásra, mivel a nem megfelelően választott ráhagyások (a nagyobb felületi réteg leválasztása vagy selejtgyártás miatt) növelik az energiafogyasztást. A ráhagyásszámítás elvégzése után meg tudjuk határozni az előgyártmány méreteti. Ehhez arra van szükség, hogy az előgyártmányon megfelelő méretű és elrendezésű 18

20 felületeket írjunk elő, amelyek lehetővé teszik az adott alkatrész legyártását. Jelen esetben, a tengelyt megvizsgálva, szükséges egy olyan tengelyrész, amelyből kimunkálható lesz a tárcsa, továbbá lépcsőket kell kialakítani úgy, hogy a hajtómű ülék, az agy-, féktárcsa és hajtóműcsapágy ülékek, valamint a tengelycsap és a labirint-gyűrű ülék is kimunkálható legyen. Ehhez a tengely egyik oldalán három lépcső kialakítása szükséges, míg a másik oldalán elegendő kettő. Az adott műveletek ráhagyását az alábbi összefüggéssel határoztam meg: Z = θ h + k θ 2 a + θ 2 m + δ 2 b + δ 2 f, ahol: θ h az előző műveletben keletkezett hibás felületi réteg, θ a az előző műveletben keletkezett alakhiba, θ m az előző művelet mérethibája, δ b az előző művelet bázisválasztási hibája, δ f az előző művelet felfogási hibája, k a hibák eloszlási görbéjének alaki tényezője (forgácsolás esetén k = 1,2) Tárcsa ráhagyásainak meghatározása Az alkatrészrajzról leolvasva a kimunkálandó tárcsa befoglaló méretei: 0 d = 322 h6 = 322 0,036 l = 25 mm 1. nagyolási ráhagyás mm Szabadalakító kovácsolás esetén a hibás felületi réteg 3,0 mm [5/35. táblázat], amit átmérőre számítás miatt megkétszereztem, így: θ h(ny) = 6, 0 mm Az alakhibát a tárcsa hosszának ismeretében ki lehet számítani, melyet szintén megkétszereztem átmérőre számítás miatt [7]: θ a(ny) = 2 25 mm 1 = 0, 558 mm 1000 A nyersdarab mérethibája tárcsák esetén, szabadalakító kovácsolást alkalmazva [5/38. táblázat]: θ m = ±3 mm, ahol az anyagba irányuló méretet kell figyelembe venni, vagyis: θ m(ny) = 3 mm 19

21 Esztergálás esetén bázisválasztási hibáról nem beszélhetünk, mivel a szerkesztési és technológiai bázis megegyezik, ami nem más, mint a tengely középvonala, tehát [9]: δ b(ny) = 0 A tengely felfogás hárompofás tokmánnyal történik. Mivel a nagyolás során a nyersdarabot kell megmunkálni, a felfogási hiba az alábbi értéket veszi fel [7]: δ f(ny) = 1, aminek a kétszeresét veszem az átmérőre számítás miatt, így δ f(ny) = 2 1 mm = 2 mm Ezek alapján a tárcsa nagyolási ráhagyása: Z N = 6 mm + 1, 2 (0, 05 mm) 2 + (3 mm) (2 mm) 2 = 10, , 5 mm 2. A simítási ráhagyás A hibás felületi réteg meghatározása az alábbi módon történik: R a = μm R max 4, μm = 59, 375 μm 60 μm θ h = 2 R max = 2 60 μm = 120 μm, aminek kétszeresét vettem az átmérőre számítás miatt, így: θ h(s) = μm = 240 μm = 0, 24 mm Az alakhibát az alábbi módon határoztam meg (átmérőre vonatkoztatva): θ a(s) = 2 25mm 0, 3 = 0, 015 mm 1000 Az előző művelet mérettűrése megegyezik a megmunkálás átlagos gazdaságos pontosságával, amelynek tengelybe irányuló része IT11-es pontosság esetén: θ m = 360 μm = 0, 36 mm Bázisválasztási hiba ebben az esetben sincs, így: δ b = 0 Figyelembe véve a tokmány ütését a felfogási hiba [7]: Tehát a tárcsa simítási ráhagyása: δ f = 0, 1 mm Z s = 0, 24 mm + 1, 2 (0, 05 mm) 2 + (0, 36 mm) 2 + (0, 1 mm) 2 = 0, 69 mm 0, 7 mm 3. Teljes ráhagyás Z t = Z n + Z s = 10, 5 mm + 0, 7 mm = 11, 2 mm 20

22 1. lépcső ráhagyásának meghatározása A számítások során figyelembe veendő méretek a tengely 1. lépcsőjének legnagyobb átmérője és tárcsától mért hossza: d = 225 mm l = 279 mm 1. Nagyolási ráhagyás A felületi réteg hibája megegyezik a tárcsa hibájával: θ h(ny) = 6, 0 mm Az alakhibát a lépcső hosszának ismeretében határoztam meg, amit átmérőre számítás miatt megkétszereztem: θ a(ny) = mm 1 = 0, 558 mm 1000 A nyersdarab mérethibája tengelyek esetén, szabadalakító kovácsolást alkalmazva adott méretek ismertében [5./37. táblázat]: θ m = ±4 mm, ahol az anyagba irányuló méretet kell figyelembe venni, vagyis: θ m(ny) = 4 mm Akárcsak a tárcsa esetében, itt sem beszélhetünk bázisválasztási hibáról, tehát: δ b(ny) = 0 A tengely felfogása változatlan, így nem változik a felfogási hiba értéke: δ f(ny) = 1, aminek a kétszeresét veszem az átmérőre számítás miatt, így Ezek alapján az 1. lépcső nagyolási ráhagyása: δ f(ny) = 2 1 mm = 2 mm Z N = 6 mm + 1, 2 (0, 558 mm) 2 + (4 mm) 2 + (2 mm) 2 = 11, 41 mm 2. Simítási ráhagyás A hibás felületi réteg értéke megegyezik a tárcsánál kiszámítottal: θ h = μm = 240 μm = 0, 24 mm Az alakhibát az alábbi módon határoztam meg (átmérőre vonatkoztatva): A mérethiba szintén változatlan: θ a = mm 0, 3 = 0, 1674 mm 1000 θ m = 360 μm = 0, 36 mm 21

23 Bázisválasztási hiba ebben az esetben sincs, így: δ b = 0 Figyelembe véve a tokmány ütését a felfogási hiba: δ f = 0, 1 mm Tehát az 1. lépcső simítási ráhagyása: Z s = 0, 24 mm + 1, 2 (0, 1674 mm) 2 + (0, 36 mm) (0, 1 mm) 2 = 0, 73 mm 3. Teljes ráhagyás Z t = Z n + Z s = 11, 41 mm + 0, 73 mm = 12, 14 mm 2. lépcső ráhagyásának meghatározása A 2. lépcső esetében az adott tengelyrészen található legnagyobb átmérőt és a tengelyrészre vonatkozó hosszméretet vettem figyelembe: d = 190 mm l = 680 mm 1. Nagyolási ráhagyás Az alkatrészrajz előnagyolást ír elő, melynek felületi érdessége Ra25. Ez alapján kiszámítható az előgyártás utáni felület hibás rétegének nagysága, amelyhez hozzá kell adni az előgyártmány felületi rétegének hibáját (6 mm): R a = 25 μm R max = 4,75 25 μm = 118,75 μm 120 μm, így a felületi réteg hibája: θ h(ny) = 2 2 R max + 6 mm = 4 120μm = 480 μm = 6, 48 m Az alakhibát az előzőleg már használt összefüggéssel határoztam meg: θ a(ny) = mm 1 = 1, 36 mm 1000 A mérethiba jelenesetben ±4, amelyhez hozzá kell adni az előnagyolásnak megfelelő Ra25-ös érdességhez tartozó IT11 pontosság anyagba irányuló hibáját,tehát a mérethiba: θ m(ny) = 4 mm + 0, 36 mm = 4, 36 mm A bázisválasztási hiba ebben az esetben is zérus. A befogás ebben az esetben sem változik, így a felfogási hiba: Ezek alapján a 2. lépcső nagyolási ráhagyása: δ f(ny) = 2 mm Z N = 6, 48 mm + 1, 2 (1, 36 mm) 2 + (4, 36 mm) 2 + (2 mm) 2 = 12, 46 mm 22

24 2. Simítási ráhagyás A hibás felületi réteget a következő módon határoztam meg: R a = 12.5 μm R max 4, μm = 59,375 μm 60 μm θ h = 2 R max = 2 60 μm = 120 μm, így: θ h(s) = μm = 240 μm = 0, 24 mm Az alakhibát az alábbi módon határoztam meg (átmérőre vonatkoztatva): θ a(s) = mm 0, 3 = 0, 408 mm 1000 Az előző művelet mérettűrése megegyezik a megmunkálás átlagos gazdaságos pontosságával, amelynek tengelybe irányuló része IT11-es pontosság esetén: θ m(s) = 360 μm = 0, 36 mm Bázisválasztási hiba ebben ez esetben sincs, így: δ b(s) = 0 Figyelembe véve a tokmány ütését a felfogási hiba: Tehát a 2. lépcső simítási ráhagyása: δ f(s) = 0, 1 mm Z s = 0, 24 mm + 1, 2 (0, 408 mm) 2 + (0, 36 mm) (0, 1 mm) 2 = 0, 904 mm 3. Köszörülési ráhagyás A simító esztergálás esetén az elérendő a legkisebb előírt felületi érdesség 0,4 μm, amiből meg tudtam határozni a simítás után fennmaradó hibás felületi réteg értékét. R a = 0,4 μm R max = 4,75 R a = 4,75 0,4 μm = 1,9 μm Ez alapján a hibás felületi réteg (átmérőre számítva): θ h(k) = 4 R max = 4 1, 9 μm = 7, 6 μm = 0, 0076 mm, Az alakhiba az adott hosszra és átmérőre vonatkoztatva: θ a(k) = mm 23 0, 2 = 0, 272 mm 1000 A simítás mérethibáját az elvárt érdességi értékhez tartozó IT pontosság alapján 0 határoztam meg. A megmunkálás pontossága Ra0.4 esetén IT6, vagyis a tűrés ± 0,029, amiből az anyagba irányuló értéket vettem figyelembe, így a mérethiba: θ m(k) = 0, 029 mm A technológiai és szerkesztési bázis köszörülés esetén is egybeesik, ami a tengely középvonala, így: δ b(k) = 0

25 Mivel a köszörülést másik gépen végzik, számolni kell az ebből adódó hibával, ami ebben az esetben a következő értéket jelenti [9]: δ (k) = 0, 15 mm Tehát a köszörülési ráhagyás: Z k = 0, 0076mm + 1, 2 (0, 272 mm) 2 + (0, 029 mm) (0, 15 mm) 2 = 0, 382 mm 4. Teljes ráhagyás Z t = Z N + Z S + Z K = 12, 463 mm + 0, 904 mm + 0, 382 mm = 13, 749 mm Tengelyvégek ráhagyásának meghatározása A számítások során figyelembe veendő méretek a következők voltak: d = 160 mm l = 270mm 1. Nagyolási ráhagyás Ebben az esetben nincs előnagyolás, így a nyersdarabon végzett nagyolási felületi rétegének hibája: θ h(ny) = 6 mm Az alakhibát a már megszokott összefüggéssel határoztam meg: θ a(ny) = mm 1 = 0, 54 mm 1000 A mérethiba szabadalakító kovácsolás esetén az alábbi értéket veszi fel: θ m(ny) = ± 3 mm, amiből a tengelybe irányuló részt figyelembe véve: θ m(ny) = 3 mm A bázisválasztási hiba ebben az esetben is zérus. A befogás ebben az esetben sem változik, így a felfogási hiba: δ f(ny) = 2 mm Ezek alapján a tengelyvégek nagyolási ráhagyása: Z N = 6 mm + 1, 2 (0, 54 mm) 2 + (3 mm) 2 + (2 mm) 2 = 10, 375 mm 24

26 2. Simítási ráhagyás A hibás felületi réteg a nagyolás után ugyanazon értéket veszi, mint a tárcsa esetében: Alakhiba: θ h(s) = μm = 240 μm = 0, 24 mm θ a(s) = mm 0, 3 = 0, 162 mm 1000 A nagyolás továbbra is IT11 pontosságú, tehát a mérethiba értéke is változatlan marad: θ m(s) = 360 μm = 0, 36 mm Bázisválasztási hiba ebben ez esetben sincs, így: A felfogási hiba értéke is változatlan marad: Tehát a tengelyvégek simítási ráhagyása: δ b(s) = 0 δ f(s) = 0, 1 mm Z s = 0, 24 mm + 1, 2 (0, 162 mm) 2 + (0, 36 mm) (0, 1 mm) 2 = 0, 729 mm 3. Köszörülési ráhagyás A tengelyvégek esetében is Ra0.4 a legkisebb előírt felületi érdesség, tehát a felületi réteg hibájának értéke nem változik a 2. lépcsőhöz képest: θ h(k) = 0, 0076 mm Az alakhiba az adott hosszra és átmérőre vonatkoztatva: θ a(k) = mm 0, 2 = 0, 108 mm 1000 A mérethiba szintén megegyezik a 2. lépcső esetén használt értékkel: θ m(k) = 0, 029 mm A bázisválasztási hiba is változatlan: δ b(k) = 0 Mivel a köszörülést másik gépen végzik, számolni kell az ebből adódó hibával, ami ebben az esetben a következő értéket jelenti [9]: δ f(k) = 0, 15 mm Tehát a köszörülési ráhagyás: Z k = 0, 0076mm + 1, 2 (0, 108 mm) 2 + (0, 029 mm) (0, 15 mm) 2 = 0, 232 mm 4. Teljes ráhagyás Z t = Z N + Z S + Z k = 10, 375 mm + 0, 729 mm + 0, 232 mm = 11, 336 mm 25

27 Oldalazási ráhagyás meghatározása A felületi érdesség fűrészelés után Ra55, amiből a felületi réteg hibája [7]: R max = 4,75 R a = 4,75 55 μm = 261,25 μm 262 μm θ h(ny) = 2 R max = μm = 524 μm = 0, 524 mm Az fűrészelési ferdeségből adódó alakhiba [6]: θ a(ny) = 2 6 mm = 12 mm A fűrészelés pontossága ±1 mm, amiből az anyagba irányuló értéket vettem figyelembe, így a mérethiba [9]: θ m(ny) = 2 1 mm = 2 mm A bázisválasztási hiba továbbra is zérus: δ b(ny) = 0 A felfogási hiba nyersdarabon: δ f(ny) = 2 1, 5 mm = 3 mm Ezáltal az oldalazási ráhagyás: Z o = 0, 524mm + 1, 2 (12 mm) 2 + (2 mm) (3 mm) 2 = 15, 56 mm 16 mm A ráhagyások ismeretében meghatároztam az előgyártmány méreteit, a tárcsa és lépcső hosszirányú méreteit és a méretekhez választott tűréseket az [8] táblázata alapján választottam meg. A kovácsolt előgyártmány rajza a 2. mellékleten látható. 26

28 III. A technológiai folyamat tervezése Miután elvégeztem az előtervezést, mely során meghatároztam az előgyártmány méreteit, és előzetesen felmértem az alkatrész megmunkálási igényét, rátértem a technológiai folyamat tényleges megtervezésére. A technológiai folyamat tervezése során a legfontosabb feladat az volt, hogy nem csupán a folyamat helyességét kellett biztosítanom, hanem olyan megoldásokat kellett keresnem, amelyek segítségével a technológiai tervek idő- és költségráfordítások szempontjából is a lehető legelőnyösebbek lettek. Ennek eléréséhez a technológiai tervezés többfázisú, iteratív módszerét alkalmaztam, mely során felállítottam a lehetséges technológiai sorrendeket, amelyek közül kiválasztottam az előbb említett szempontból legelőnyösebbet [4]. III.1. Technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása Az elvi vázlat elkészítésének célja olyan technológiai változatok kidolgozása, amelyek lehetővé teszik az alkatrész műhelyrajzán megadott minőségi előírások maradéktalan teljesítését és egyidejűleg figyelembe veszik a gyártásra vonatkozó technikai és gazdasági feltételeket. Ez azt jelenti, hogy meg kell határozni, hogy az alkatrész gyártása során a tizenhárom különböző 3technológiai folyamat szakasz közül melyekben kell megmunkálást végeznünk, milyen eljárásokat kell alkalmazni és a munkadarab mely felületeire terjedjenek ki azok. Tehát az első lépés az volt, hogy kijelöltem az alkatrészen a megmunkálandó felületeket sorszámmal ellátva. Ezen felületek az 2. és 3. ábrán láthatók. 2. és 3. ábra A tengelyen kijelölt felületek 27

29 Nem jelöltem a további öt magfuratot és menetes furatot, illetve a másik tengelyvégen elhelyezkedő központfuratot, csúcsfészket és 52 mm-es furatot. Ennek oka, hogy az előbbiek tengely- és forgásszimmetrikusan helyezkednek el, míg a másik három furat tengelyszimmetrikusan. Továbbá megszámoztam a menetes és 52 furatoknál kimunkálandó letöréseket is. Az öt magfuratnak a 45, 46, 47, 48, 49-es, a menetes furatoknak a 50, 51, 52, 53, 54-es, a letöréseknek az 55, 56, 57, 58, 59-es, valamint 60-as, a másik központfuratnak a 61-es, a csúcsfészeknek 62-es, az 52 mm-es furatnak 63-es sorszámot adtam. A felületek kijelölése után meghatároztam, hogy mely folyamat szakaszban kell a megmunkálásokat végezni, majd hozzájuk kapcsoltam a felületeket és a szükséges megmunkáló eljárásokat. A szükséges folyamat szakaszok [10/12.11 táblázat]: TFSZ2: nagyoló megmunkálás (előnagyolás) TFSZ4: félsimító megmunkálás I. (nagyolás) TFSZ8: simító megmunkálás I. (simító esztergálás) TFSZ11: simító megmunkálás III. (köszörülés) A szükséges megmunkáló eljárások: a1: esztergálás a2: fúrás a3: központfúrás a4: furatsüllyesztés a5: menetfúrás a6: köszörülés A technológiai folyamatszakaszokban az egymáshoz rendelt felületeket és megmunkáló eljárásokat a 2. táblázatban foglaltam össze. 2. táblázat TFSZ Felületek a1 a1 a1 4 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 8 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 11 a6 a6 a6 28

30 TFSZ Felületek a1 4 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 8 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 11 a6 TFSZ Felületek a1 a1 a1 4 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 8 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 a1 11 a6 a6 a6 TFSZ Felületek a1 4 a1 a1 a1 a4 a3 8 a1 a1 a1 a2 a5 a4 a1 a2 11 a6 TFSZ Felületek a2 a3 4 a4 a1 8 a7 a2 a2 a2 a2 a2 a5 a5 a5 11 TFSZ Felületek a2 4 a4 a3 a4 8 a5 a5 a4 a4 a4 a4 a4 a1 a2 a

31 III.2. Technológiai folyamatot alkotó műveletek sorrendjének és tartalmának tervezése Az elvi vázlat elkészítése után a feladat a műveletek sorrendjének összeállítása. A műveletek sorrendjének meghatározása logikai jellegű döntések sorozatával megoldható feladat, amely az alkatrész bonyolultságától függően egy vagy több, de általában három lépésben történik [10]. III.2.1. Globális műveletek képzése A globális művelet egy technológiai folyamat szakasz része, és tartalmazza mindazon elemi felületek megmunkálását, amelyek egy adott gépen elvégezhetők. A kialakított globális műveleteket az átláthatóság érdekében a 3. táblázatban foglaltam össze. A táblázatban használt jelölések az alábbi módon értelmezhetőek: i technológiai folyamatszakasz száma A j globális művelet saorszáma az adott folyamat szakaszon belül a m,n : m a művelet kódja, n pedig a megmunkálandó felület sorszáma 3. táblázat TFSZ száma Megmunkálás Művelet jele Megmunkálandó felületek oldalazás A 1 2 a 1,1 ; a 1,37 TFSZ2 fúrás A 2 2 a 2,43 ; a 2,62 esztergálás 2 A 3 a 3,8 ; a 3,11 ; a 3,13 ; a 3,25 ; a 3,27 ; a 3,30 a 1,3 ; a 1,4 ; a 1,5 ; a 1,6 ; a 1,8 ; a 1,9 ; a 1,11 ; a 1,12 ; a 1,13 ; a 1,15 ; esztergálás 4 A 1 a 1,16 ; a 1,17 ; a 1,18 ; a 1,19 ; a 1,21 ; a 1,23 ; a 1,24 ; a 1,25 ; a 1,26 ; a 1,27 ; a 1,29 ; a 1,30 ; a 1,32 ; a 1,33 ; a 1,34 ; a 1,35 TFSZ4 oldalazás A 2 4 a 2,1 ; a 2,37 központfúrás A 3 4 a 3,42 ; a 3,61 furatsülly. A 4 4 a 4,44 ; a 4,63 TFSZ8 esztergálás A 1 8 a 1,1 ; a 1,2 ; a 1,3 ; a 1,4 ; a 1,5 ; a 1,6 ; a 1,7 ; a 1,8 ; a 1,9 ; a 1,10 ; a 1,11 ; a 1,12 ; a 1,13 ; a 1,14 ; a 1,15 ; a 1,16 ; a 1,17 ; a 1,18 ; a 1,19 ; a 1,20 ; a 1,21 ; a 1,22 ; a 1,23 ; 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 ; a 1,34 ; a 1,35 ; a 1,36 ; a 1,37 fúrás A 2 8 a 2,38 ; a 2,45 ; a 2,46 ; a 2,47, a 2,48, a 2,49 menetfúrás A 3 8 a 2,39 ; a 2,50 ; a 2,51 ; a 2,52, a 2,53, a 2,54 30

32 3. táblázat folytatása TFSZ11 fúrás A 1 11 a 2,42 ; a 2,61 esztergálás A 2 11 a 2,44 ; a 2,63 köszörülés A 3 11 a 3,3 ; a 3,6 ; a 3,8 ; a 3,11 ; a 3,13 a 3,25 ; a 3,27 ; a 3,30 ; a 3,33 ; a 3,35 III.2.2. Globális műveletek sorrendjének meghatározása Egy adott technológiai folyamat szakaszon belül a globális műveletek sorrendje függ az alkatrész alakjától, a méretláncoktól és néhány más tényezőtől. A globális műveletek sorrendjének meghatározásához szükséges a megmunkálandó felületeket rangsorolni, majd ezeket rendszerezni kell, mivel a műveletek sorrendjét egy technológiai folyamat szakaszon belül a bennük megmunkálandó legmagasabb rangszámú felületek rangszámainak sorrendje adja [4]. A felületek három rangba sorolhatók [4]: alapfelületek: az alkatrész külső és belső kontúrját alkotó felületek, elsőrangú felületek: az alapfelületeken helyezkednek el, és valamilyen anyagtérfogat eltávolításával, kimetszésével jöttek létre, másodrangú felületek: az alap- és elsőrangú felületek által határolt részeken valamilyen anyagtérfogat leválasztásával alakultak ki. Emellett értelmezhetőek harmad- és negyedrangú felületek is, ám ezek inkább konstrukciós szempontból lehetnek lényegesek. A gyártandó alkatrész esetében mindösze két felületet tüntettem fel, mint harmadrangú felület. Ezek alapján elvégeztem a felületek rendszerezését, amit a 4. ábrán foglaltam össze. 4. ábra A felületek rendszere 1. globális művelet (oldalazás) Az előgyártmány két végének oldalazása A 1 2 a 1,1 ; a 1,37 31

33 2.globális művelet (fúrás) Ebben a műveletben az előgyártmányt két végén csúcsfészket fúrunk ki, amely a soron következő műveletek során a megfelelő központosítás érdekében szükséges. 2 A 2 a 2,43 ; a 2,62 3.globális művelet (esztergálás) A művelet során az előgyártmány előnagyolását végezzük el, amivel eltávolítjuk a kovácsolás után visszamaradó hibás felületi réteget. 2 A 3 a 3,8 ; a 3,11 ; a 3,13 ; a 3,25 ; a 3,27 ; a 3,30 4. globális művelet (esztergálás) E művelet során végezzük el a tengely nagyolását, és alakítjuk azokat a felületeket, amelyeket később simítani, illetve köszörülni szándékozunk. A 1 4 a 1,3 ; a 1,4 ; a 1,5 ; a 1,6 ; a 1,8 ; a 1,9 ; a 1,11 ; a 1,12 ; a 1,13 ; a 1,15 ; a 1,16 ; a 1,17 ; a 1,18 ; a 1,19 ; a 1,21 ; a 1,23 ; a 1,24 ; a 1,25 ; a 1,26 ; a 1,27 ; a 1,29 ; a 1,30 ; a 1,32 ; a 1,33 ; a 1,34 ; a 1,35 5. globális művelet (oldalazás) Mivel a későbbiekben simító esztergálást végzünk, biztosítani kell a tengely megfelelő központosítását, amely miatt központfúrás szükséges. A központfurat forgástengelyének pedig egybe kell esnie a munkadarab elméleti forgástengelyével. Ennek biztosítása érdekében kell egy újabb oldalazási műveletet végrehajtanunk. 4 A 2 a 2,1 ; a 2,37 6. globális művelet (központfúrás) Amint azt az előző műveletben leírtam, a központosításhoz szükséges egy központfurat kialakítása, amit ebben a műveletben munkálunk ki. 4 A 3 a 3,42 ; a 3,61 7. globális művelet (furatsüllyesztés) Ebben a műveletben a már meglévő csúcsfészket bővítjük, mivel a simító esztergálás után a tengelyvégeken három-három menetes furatot munkálunk ki, amelyek a csúcsos befogás 32

34 következtében pontatlanul készülhetnek el, vagy az azt követő műveletekben deformálódhatnak. A 4 4 a 4,44 ; a 4,63 8. globális művelet (esztergálás) A művelet során a simító esztergálást végezzük el, amely során a palástfelületek elnyerik végleges alakjukat. A 1 8 a 1,1 ; a 1,2 ; a 1,3 ; a 1,4 ; a 1,5 ; a 1,6 ; a 1,7 ; a 1,8 ; a 1,9 ; a 1,10 ; a 1,11 ; a 1,12 ; a 1,13 ; a 1,14 ; a 1,15 ; a 1,16 ; a 1,17 ; a 1,18 ; a 1,19 ; a 1,20 ; a 1,21 ; a 1,22 ; a 1,23 ; 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 ; a 1,34 ; a 1,35 ; a 1,36 ; a 1,37 9. globális művelet (fúrás) A menetfúráshoz szükséges magfuratok kimunkálása történik ebben a műveletben. A 2 8 a 2,38 ; a 2,45 ; a 2,46 ; a 2,47, a 2,48, a 2, globális művelet (menetfúrás) A 3 8 a 2,39 ; a 2,50 ; a 2,51 ; a 2,52, a 2,53, a 2,54 11.globális művelet (fúrás) A művelet során a központfurat szabályozása történik. Ez a köszörülés megfelelő pontosságának elérése érdekében szükséges. 11 A 1 a 2,42 ; a 2, globális művelet (esztergálás) Ebben a műveletben az előzőleg furatsüllyesztéssel kialakított 52 mm-es furat simítását végezzük el. 11 A 2 a 2,44 ; a 2,63 13.globális művelet (köszörülés) Ez a legutolsó megmunkálási művelet, mellyel biztosítjuk az elvárt pontosságot és felületi érdességet a tengely azon felületein, amelyekre a kerékpár alkatrészeit fogják szerelni. A 3 11 a 3,3 ; a 3,6 ; a 3,8 ; a 3,11 ; a 3,13 a 3,25 ; a 3,27 ; a 3,30 ; a 3,33 ; a 3,35 33

35 III.2.3. Globális műveletek felbontása műveletekre Ebben a pontban a globális műveleteket felbontottam műveletekre, majd azokat sorba rendeztem. Mivel az elvi vázlat elkészítése és a globális műveletek kialakítása során a optimális sorrend szerint rendeztem a felületeket és megmunkálásokat, kialakíthattam a szükséges technológiai sorrendet Továbbá a technológiai sorrendben két oldalra választottam szét a tengelyt, ugyanis található rajta olyan felület, amely nem szimmetrikusan helyezkedik el rajta, ezért szükséges a munkadarab forgatása a műveletek között. 1. globális művelet 1. művelet: Oldalazás A oldalon 2. művelet: Oldalazás B oldalon 2. globális művelet 3. művelet: Csúcsfészek fúrása A oldalon 4. művelet: Csúcsfészek fúrása B oldalon 3. globális művelet 5. művelet: Előnagyolás A oldalon 6. művelet: Előnagyolás B oldalon 4. globális művelet 7. művelet: Nagyoló esztergálás A oldalon 8. művelet: Nagyoló esztergálás B oldalon 34

36 5. globális művelet 9. művelet: Oldalazás A oldalon 10. művelet: Oldalazás B oldalon 6. globális művelet 11. művelet: Központfúrás A oldalon 12. művelet: Központfúrás B oldalon 7. globális művelet 13. művelet: Furatsüllyesztés A oldalon 14. művelet: Furatsüllyesztés B oldalon 8. globális művelet 15. művelet: Simító esztergálás A oldalon 16. művelet Simító esztergálás B oldalon 9. globális művelet 17. művelet: Magfuratok elkészítése A oldalon 18. művelet: Magfuratok elkészítése B oldalon 10. globális művelet 19. művelet: Menetfúrás A oldalon 20. művelet: Menetfúrás B oldalon 35

37 11. globális művelet 21. művelet: Központfurat szabályozás A oldalon 22. művelet: Központfurat szabályozás B oldalon 12. globális művelet 23. művelet: 52 mm-es furat simítása A oldalon 24. művelet: 52 mm-es furat simítása B oldalon 13. globális művelet 25. művelet: Köszörülés A oldalon 26. művelet: Köszörülés B oldalon Ezt követően megvizsgáltam, hogy lehetséges-e a kialakult sorrend optimalizálása. A megmunkálandó munkadarab relatíve nagyméretű és tömegű, emiatt a cél az, hogy minél kevesebb alkalommal forgassuk azt, vagyis minél kevesebb befogást végezzünk el. Ezáltal csökkenthető a gyártás időtartama, amely növeli a gyártás gazdaságosságát. Ehhez át kell tekinteni, hogy mely műveleteket végezzük majd egy oldalon, és egy gépen, így összevonásokat hajthatunk végre. A vizsgálat során megállapítottam, hogy az oldalazás, a csúcsfészek fúrása, valamint központfurat és az 52 mm-es furat nagyolása elvégezhető egy műveletben, mivel mindegyik felület forgás- és tengelyszimmetrikusan a tengelyvégeken helyezkednek el, továbbá ugyanazon gép segítségével megmunkálhatóak. Ennélfogva ezeket a műveleteket összevontam. Ugyanez mondható el a későbbi központfurat szabályozásról és az 52 mmes furat simításáról, valamint a menetes furatok megmunkálásáról is. Mindemellett lényeges, hogy a központfúrást a nagyoló megmunkálás előtt végezzük el, ezáltal csökkenthető a központosítás pontatlansága, így az öröklődő hibák (mint például az ovalitás) elkerülhetőek. 36

38 Az így kialakult műveleti sorrend, tehát: 1. művelet: oldalazás A oldalon központfúrás A oldalon csúcsfészek fúrása A oldalon furatsüllyesztés A oldalon 2. művelet: oldalazás B oldalon központfúrás B oldalon csúcsfészek fúrása B oldalon furatsüllyesztés B oldalon 3. művelet: előnagyolás A oldalon 4. művelet: előnagyolás B oldalon 5. művelet: nagyoló esztergálás A oldalon 6. művelet: nagyoló esztergálás B oldalon 7. művelet: simító esztergálás A oldalon 8. művelet: simító esztergálás B oldalon 9. művelet: magfuratok elkészítése A oldalon menetfúrás A oldalon 10. művelet: magfuratok elkészítése B oldalon menetfúrás B oldalon 11. művelet: központfurat szabályozás A oldalon 52 mm-es furat simítása A oldalon 37

39 12. művelet: központfurat szabályozás B oldalon 52 mm-es furat simítása B oldalon 13. művelet: köszörülés A oldalon 14. művelet: köszörülés B oldalon A kialakult műveleti sorrend alapján elkészítettem az alkatrész gyártásának ábrás műveleti sorrendtervét, amely a 3. mellékletben található. 38

40 IV.Kijelölt művelet részletes megtervezése Ebben a pontban a kijelölt művelet, az A oldali simító esztergálás részletes megtervezését, majd az Unigraphics NX 7.5 CAD/CAM szoftverrel a művelet CNC technológiával való elvégzésének megtervezését végeztem el. IV.1. Technológiai paraméterek meghatározása IV.1.1. Szerszámgép és befogási mód megválasztása A műveletet elvégző szerszámgépet a műveleti sorrendtervezés során már kiválasztottam, amely, figyelembe véve az üzem technológiai feltételeit, a munkadarab méreteit és annak pontossági előírásait, a Fanuc 30i vezérlésű SLT-800/2500 MCY BB CNC esztergagép volt. Szintén a sorrendterv elkészítése során meghatároztam a befogás módját, hogy a minőségi előírások biztosíthatóak legyenek. Mivel forgástestről van szó, a cél a munkadarab megfelelő központosítása, illetve annak méretéből és súlyából adódóan stabil megtámasztása. A központosítás és az esetleges alakhibák elkerülése érdekében úgy döntöttem, hogy a munkadarab nem megmunkált végét központosító tokmányba kell befogni, míg a másik végét állócsúccsal kell rögzíteni. Mindez azonban nem elég a munkadarab stabil megtámasztásához, ezért az állócsúcs mellett állóbáb (lünetta) használatát írtam elő. Ezen körülmények között biztosítható a megrendelő által megkövetelt minőség. IV.1.2. Műveletelemek meghatározása Mivel a megmunkálást CNC esztergán végezzük, és a simítási ráhagyás értéke nem nagy, ezért úgy döntöttem, hogy nem szükséges több műveletelem, az A oldali simító esztergálás a CNC esztergával egy fogásban elvégezhető. IV.1.3. Szerszám megválasztása A művelettervben meghatározott esztergálást különféle szerszámtípusokkal lehet elvégezni. Általános érvényű előírás nem adható a szerszám megválasztására, mivel a munkadarab alakjától, az elvégzendő művelettől és az üzemi adottságoktól függően kell kiválasztani a legcélszerűbbet [5]. Először megvizsgáltam a szóba jöhető szerszámanyagokat. Az ötvözetlen szerszámacélok kerülendők, mivel nem biztosítható velük nagy forgácsoló sebesség, míg az ötvözött szerszámacélok közül egyedül a gyorsacélok alkalmasak a megmunkálás elvégzésére, hiszen ezek az anyagok már magasabb forgácsoló sebességet és éltartamot biztosítanak. Azonban keményfém szerszámanyagot választottam, mivel a gyorsacéloknál 39

41 magasabb hőmérsékleten is megőrzik keménységüket, és jelentősen nagyobb forgácsoló sebesség esetén is kiváló éltartammal bír. Az [5] 62. táblázata alapján az ajánlott maximális előtolás értéke f = 1 mm/ford. A 63. táblázat v c = m/min forgácsolósebességet, valamint a 67. táblázat T = 150 min szerszáméltartamot ajánl. Az ajánlott értékek alapján a megfelelő szerszámot a Garant Toolscout [11] alkalmazás segítségével választottam ki. Az alkalmazásnál először meg kellett adni, hogy milyen eljáráshoz kerestem szerszámot. Jelen esetben ez esztergálás, ezért a turning menüpontot választottam. Ezt követően meg kellett adni, hogy a munkadarab milyen anyagcsoportba tartozik a Garant rendszerében. Az EA4T nemesíthető acélra vonatkozó szabvány vegyi összetételét és mechanikai tulajdonságát leíró táblázatai és a Garant Forgácsolási Kézikönyvének anyagtáblázatai alapján elmondható, hogy a megmunkálandó anyag ötvözött, nemesíthető, azon belül is a (DIN szabvány szerinti) 25CrMo4 jelű acél volt. Ezután megadtam, hogy külső felület esztergálásához keresek keményfém lapkát. A következő lépésben az alkalmazás a megmunkálandó átmérőre és hosszra, valamint a fogásmélységre vonatkozó információt kért. Mivel a tengely A oldalán több átmérő is található, azok átlagértékét vettem figyelembe, ami az alábbi érték volt: D átl = D átl = 185, 8 mm 186 mm A megmunkálandó hossz L = 1228, 5 mm, a fogásmélyésg pedig a p = 1, 5 mm volt. Emellett meg kellet adni a lapkára vonatkozó paramétereket is. Mivel a művelet során alakos felületet is meg kell munkálni, mindenféleképpen olyan lapkát kellett választanom, amely megfelelően hozzáfér ezen felületekhez, így az ISO szerinti D jelölésű romboid alakot választottam. Utána megadtam, hogy 0 -os hátszöggel rendelkezzen a lapka, mivel így több forgácsoló él is elhelyezkedhet rajta, illetve alakos profilok megmunkálásához a tengely mérettartományában ilyen lapka használata ajánlott. Ezt követően meg kellett adni a lapkára vonatkozó szabványos tűrést. Én az M jelűt választottam. A továbbiakban kétoldalú, hengeres furattal rendelkező lapkát határoztam meg, mely biztosítja az előbb említett több forgácsoló élt. Ezután megadtam, hogy milyen szabványos méretekkel rendelkezzen a lapka, amelyek közül a leglényegesebb a csúcssugár, ugyanis simító esztergálás esetében nagyobb csúcssugarak használata előnyös. Így a lapka jellemző mérete 15 mm, vastagsága 6 mm, csúcssugara 0,8 mm lett. Végül meg kellett adni, hogy milyen típusú forgácstörőt szándékozok alkalmazni. Itt megadtam a hátszög értékét (0 ), és a megmunkálás típusát 40

42 (simítás), mely alapján SS jelű forgácstörőt ajánlott az alkalmazás. Ezek szerint a lapka ISO kódja DNMG SS lett. Az így kapott, az adott lapkára vonatkozó lista tartalmazza, hogy milyen esztergakések és lapkaminőségek lehetségesek ilyen paraméterek mellett. Az én választásom a HB7010 anyagminőségű lapkára esett, amelyhez Garant eco-qt balos esztergakést választottam. Döntésemet a lapkát illetően az is indokolja, hogy a Hoffman Group katalógusa ezt a lapkaminőséget ajánlja simításhoz, illetve a lapkával való megmunkálásra vonatkozó technológiai adatok határértékei a következők: a p = 0,3 2 mm, f = 0,1 0,4 mm ford, v c = m min. Az előzőleg az [5] szakirodalomból kiemelt ajánlott értékek beletartoznak ezekbe a tartományokba, valamint a műveleti során a fogásmélység 1,5 mm, így ez a lapka kielégíti a feltételeket IV.1.4. Technológiai adatok meghatározása A simító esztergáláshoz három technológiai adatot kell meghatározni, melyek: fogásmélység, fordulatonkénti előtolás és fordulatszám A fogásmélység adott, hiszen a műveleti sorrendtervben meghatározott 3 mm-es ráhagyást kell eltávolítani. Tehát a fogásmélység: a p = 1,5 mm Az előtolás értékét az Rmax, maximális felületi érdességre vonatkozó összefüggés segítségével határoztam meg [9]: R max f2 8 r ε, ahol: R max : maximális felületi érdesség Az érdesség maximális értékét a ráhagyásszámításnál használt összefüggés segítségével fejeztem ki, amelyhez a művelet során elérendő legkisebb érdességet vettem figyelembe: R max = 4, 75 R a = 4, 75 0, 4 = 1, 9 μm = 0, 0019 mm f: fordulatonkénti előtolás [ mm ford ] Ezt az értéket kellett kiszámolnom, így erre rendeztem az összefüggést. 41

43 r ε : a lapka csúcssugara A kiválasztott lapka csúcssugara 0,8 mm Átrendezve az összefüggést, és elvégezve a behelyettesítést a következő értéket kaptam: f = 0, , 8 = 0, , 11 mm ford A fordulatszám meghatározásához először ki kellett számítanom a forgácsoló sebességet. Az [5] 73. táblázata alapján az ajánlott forgácsoló sebesség m min, ám ez egy elméleti táblázati érték. Az alkalmazott forgácsoló sebesség meghatározásához több módosító tényezőt is figyelembe kell venni: K ap : módosító tényező a fogásmélység függvényében. K ap = 0, 89 az [5] 74. táblázata szerint. K f : módosító tényező a fordulatonkénti előtolás függvényében. K f = 1, 00 az [5] 75. táblázata alapján. K κr : módosító tényező a szerszámelhelyezési szög függvényében. K κr = 0, 81 az [5] 76. táblázatának megfelelően. Így az alkalmazandó forgácsolási sebesség: v c = 210 m m 0, 89 1, 00 0, 81 = 151, 389 min min 151 A [12] 4.1-es összefüggését átalakítva határoztam meg a fordulatszámot: n = v c f = 151 m min 1 0, 11 mm = 1372, 73 min min ford IV.1.5. Teljesítmény meghatározása m min A hasznos teljesítmény meghatározásához az alábbi összefüggést használtam fel [13]: P = v c a p k c f Az összefüggésben minden adat ismert, kivéve a k c fajlagos forgácsolóerő. Ezt a megmunkálandó anyag szakítószilárdsága alapján határoztam meg [5]: Így a hasznos teljesítmény: 151 P = N k c = (2, 5 4, 5) R m = = 2700 N mm2 mm 2 m min 1, 5 mm 2700 N mm mm2 0, 11 ford = 1, 12 kw

44 IV.1.6. Műveleti normaidő meghatározása A normaidőt az alábbi összefüggés segítségével határoztam meg [9]: t eb : előkészületi és befejezési idő t eb 15 min (esztergálás esetén) N: gyártandó darabszám N = 2 t g : gépi főidő t N = t eb N + t g + t m A gépi főidő meghatározásához a következő összefüggést használtam fel [5]: T g = o L: megmunkálandó hossz L = 1228, 5 mm L + y n f i o y: ráfutási út és próbafogások hossza Értékét az [5] 81. táblázata alapján határoztam meg: y = h k + h p = 2, 1 mm + 10 mm = 12, 1 mm o n: fordulatszám n = 1373 o f: előtolás 1 min f = 0, 11 mm ford o i: fogások száma A műveletet egy fogásban kell elvégezni, így: i = 1 Tehát a művelet gépi főideje: t m : mellékidő 1228, 5 mm + 12, 1 mm t g = 1 = 8, 21 min 1 mm 1373 min 0, 11 ford t m = (0, 3 0, 8) t g = 0, 3 8, 21 min = 2, 463 min Mindezek értelmében az A oldali simító esztergálás normaideje: t N = 15 min 2 + 8, 21 min + 2, 463 min = 18, , 2 min 43

45 IV.2. Művelet CNC szerszámgépen történő elvégzésének megtervezése CAD/CAM rendszer segítségével A tervezés első lépésében létrehoztam a művelet során kialakítandó alakzat geometriai modelljét. ennek segítségével vált lehetővé a megmunkálás számítógépes szimulációjának elvégzése. A tervezést a már előzőleg meghatározott technológiai adatok megadásával, valamint a lapka- és szerszám geometria definiálásával végeztem el. Ezt követően a program segítségével szerszámpályát generáltam, amely ezután meg is tekinthető. A szimuláció lefuttatása során észrevehetőek az esetleges hibák, amelyek felett esetleg átsiklottam, így alkalmas a tervezés ellenőrzésére is. IV.2.1. Geometriai modell elkészítése A geometriai modell elkészítéséhez létrehoztam egy üres modell sablont. A Sketch paranccsal létrehoztam, egy kétdimenziós rajzteret az abszolút koordináta-rendszer Z-X síkjában. Ezt követően megrajzoltam a simítás utáni geometriai méreteknek megfelelő kontúrt. Miután ez elkészült, a későbbi megmunkálás megtervezéséhez szükséges volt egy új Sketch rajzteret létrehozni az előzővel megegyező síkban, amelyben megrajzoltam a simítást megelőző művelet, az A oldali nagyoló esztergálás utáni tengely méreteknek megfelelő kontúrt. Erre azért volt szükség, mert a megmunkálás tervezése során ezen kontúr görbéi segítségével határoztam meg az előgyártmányt. A kontúrok megrajzolása utána a Revolve parancs segítségével elforgattam a simítás kontúrját az abszolút koordináta-rendszer Z tengelye körül, így létrehozva a kész alkatrész háromdimenziós geometriai modelljét. A kontúrok és a geometriai modell az 5. és a 6. ábrán láthatóak. 5. ábra A munkadarab kontúrja 44

46 6. ábra A munkadarab geometriai modellje IV.2.2. Simítási művelet tervezése A geometriai modell elkészítése után elindítottam a program Manufacturing modulját. A megmunkálási környezet meghatározására szolgáló menüben kiválasztottam a megmunkálás típusát, ami jelen esetben esztergálás, tehát a cam_general csoporton belül a turning-et választottam ki. Ehhez meg kellett határoznom a gépi koordináta-rendszert. Ezt a munkadarab homlokfelületére illeszkedő sík segítségével adtam meg, és a megmunkálás síkjának a ZM-XM síkot választottam. Ez a 7. ábrán látható. 7. ábra. A gépi koordináta-rendszer felvétele A következő lépésben megadtam a kész alkatrészt, amely esetében a már elkészített három dimenziós modellt kellett kijelölnöm. Ezután meghatároztam az előgyártmányt. Mivel jelen esetben nem nagyolást kell tervezni, ahol sok esetben egy rúd vagy cső előgyártmány is megfelel, hanem simítást, a ráhagyás alakzatnak megfelelő előgyártmányt 45

47 kell meghatározni. Emiatt volt szükség a geometriai modell elkészítése előtt a második Sketch objektum létrehozására, ugyanis a benne szereplő görbék kiválasztásával határoztam meg az előgyártmányt. A kész alkatrész meghatározásánál lehetőség van annak anyagának megadására, amely alapján a szoftver tudásbázisa technológiai adatokat és szerszámot tud ajánlani. Azonban jelen esetben a program tudásbázisa még üres volt, így erre nem volt lehetőség, másrészt a művelettervezés korábbi szakaszában már meghatározott technológiai paramétereket szándékoztam használni. A kész alkatrész és a kijelölt előgyártmány a 8. és 9. ábrán láthatóak. 8. ábra. A kész alkatrész 9. ábra. A kijelölt előgyártmány Ezt követően meg kellett határoznom a forgácsolási tartományt, amihez a Create geometry parancs felugró menüjében a Containment almenüt nyitottam meg. Itt meghatároztam egy axiális síkot. Emellett szükség volt egy radiális sík definiálására is, mivel a művelet során a tengely homlokfelülete nem megmunkálandó, illetve a tengely A oldali végén csúcsos befogás található. A forgácsolási tartomány a 10. ábrán látható. Ezek segítségével a program már meg tudta határozni azt a tartományt, amelyben a megmunkálást el kell végezni. Végül szintén a Create geometry parancson belül az Avoidance menü segítségével megadtam a szerszám mozgásának kezdőpontját, valamint azt a pontot, 46

48 amelybe a megmunkálás után vissza kell térnie. Utóbbi ebben az esetben egybeesett a kiindulási ponttal. 10. ábra. Forgácsolási tartomány két síkkal megadva Mindezek után definiáltam a szerszámot és a lapkát. Az előzőleg kiválasztott lapka típusa az ISO jelölési rendszerében D volt, vagyis 55 -os ékszögű romboid, balos esztergaszerszámhoz tartozó lapka volt. Megadtam a lapkára jellemző méreteket, tehát a 0,8 mm-es csúcssugarat, a 15 mm-es élhosszt és a 6 mm-es lapka vastagságot (11. ábra). Szerszámtartónak balos, Q típusút választottam a jobb hozzáférhetőség érdekében, ami azért fontos, hogy a szerszám végig tudjon haladni a munkadarab profilján (12. ábra). A tartó geometriai beállításait az automatikus értékeken hagytam. Végső soron megadtam, hogy a program a lapka P2 pontját követve generáljon programot. 11. ábra. 12. ábra Lapka adatai Szerszámtartó adatai 47

49 Ezek után létrehoztam az eljárást a Create operation parancs segítségével. A felugró menüben megadtam, hogy simító esztergálást kell elvégezni, majd a Location almenüben definiáltam, hogy a művelet hierarchiájában hol helyezkedjen el az eljárás. Ehhez szükség volt a szerszám, a geometria és a megmunkálási mód megadására. A szerszámot előzőleg definiáltam, akárcsak a geometriát is, amely esetében az Avoidance-t adtam meg, továbbá a lathe_finish eljárási módot (13 ábra). Az ezt követően megjelenő menü feeds and speeds almenüjében megadtam a meghatározott fordulatszámot és előtolást (14. ábra). 13. ábra 14. ábra Megmunkálás helyének megadása a rendszerben Előtolás és fordulatszám megadás Ezek után a generate gombra kattintva a program elvégezte a szerszámpálya generálását, és a verify gombra kattintva le is szimulálhattam azt. A generált szerszámpálya a 15. ábrán látható. 15. ábra. A program által generált szerszámpálya 48

50 A számítógépes gyártástervezés utolsó lépéseként elvégeztem a művelet posztprocesszálását, vagyis előállítottam a megmunkálás CNC programját. Ezt a Post process parancsra segítségével hajtottam végre. Az általam választott posztprocesszor a LATHE_2_AXIS_TURRET_REF volt, mivel a műveletet elvégző szerszámgép revolverfejes szerszámcserélővel rendelkezik. A szoftver által elkészített CNC program a 4. mellékletben található. 49

51 V.A tengely gyártás utáni minőségellenőrzése V.1. Az üzemben alkalmazott minőségirányítási rendszer A DVK Gépgyár Kft. az MSZ EN ISO 9001, az ipari tevékenységben általánosan használt szabvány szerint tanúsított minőségirányítási rendszert működtet. A tanúsítást államilag felhatalmazott szervezet végzi. A szabvány előírja a rendszer érvényességi területének pontos megnevezését. A DVK Gépgyár Kft. esetében ez a következőt jelenti: vasúti kerékpár, vasúti kerékpár alkatrészek, szerelvények gyártása és javítása, illetve egyéb gépgyártás. A minőségirányítási rendszer írja le, hogy mit kell szabályozni a gyártás során a minőség biztosítása érdekében. Ennek megfelelően ki kell dolgozni egy minőségirányítási kézikönyvet. Ez tartalmazza az adott gyártási területekre vonatkozó általános szabályozási előírásokat. Mindemellett el kell készíteni a gyártott termékekre vonatkozó specifikus minőségellenőrzési utasításokat is. Az elvégzendő ellenőrzéseket a megrendelővel kötött szerződés írja elő. A szakdolgozatom témájául szolgáló tengelynek a szerződés szerint az MSZ EN 13261:2009+A1:2011 szabványnak, valamint a MÁV-START ZRt. MSZF számú előírásainak kell megfelelni. A minőségirányítási rendszer a megrendelő igényeitől függően kiterjedhet az előgyártmányra, ahogy rajzszámú tengely esetében is. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a külföldről (Németországból) rendelt kovácsolt előgyártmányt a MÁV- START ZRt. egy megbízott szakembere a gyártás helyén ellenőrzi, majd minősíti, és elkészítik az EN szabvány 3.2 típusú műbizonylatát. Az előgyártmány csak ezután szállítható az üzembe. Az ellenőrzés során a szabvány szerint megvizsgálják az előgyártmány kémiai összetételét, feszültségi jellemzőit, kereszt- és hosszirányú ütőmunkáját, valamint hossz- és radiális irányban ultrahangos vizsgálatot végeznek el az anyag homogenitásának ellenőrzése érdekében. Miután az előgyártmány megérkezett az üzembe azonosítják azt, majd ellenőrzik a műbizonylatot. Az azonosítást és ellenőrzést átvétel előtt a szabványnak megfelelően dokumentálják. Ezt követően megkezdődik a tengely gyártása, majd miután a tengely elkészült, elvégzik a szükséges méréseket, ellenőrzéseket. Mindezt a következő pontban részleteztem. 50

52 V.2. Az rajzszámú hajtott kerékpár tengely minőségellenőrzésének módja és eszközei A tengelyre minőségellenőrzésére vonatkozó szabvány több vizsgálatot és mérést ír elő, melyeket a gyártás utáni végellenőrzés során hajtanak végre. Legelőször a tengely anyagának belső homogenitását szükséges ellenőrizni. Ezt ultrahangos vizsgáló berendezéssel, az MSZ EN 13261:2004, valamint az ISO 5948:1994 szabványoknak megfelelő utasítás szerint hajtják végre. A vizsgálat pontosságának biztosítása érdekében található az üzemben egy ET2 jelű, típusú, szériaszámú etalon, amelyhez viszonyítva minősítik a kapott eredményt. A készre forgácsolt tengelyen először hosszirányban kell megvizsgálni az ultrahang áteresztést, majd ezt követően radiális irányban is elvégzendő a vizsgálat az erre a célra kijelölt SONATEST Sitescan 130 nevű berendezéssel. A 16. ábrán látható a berendezés. 16. ábra Ultrahangos vizsgáló berendezés A következő lépés a tengely felületi homogenitásának vizsgálata, ami a tengely mágnesporos vizsgálatát jelenti. Ezt az MSZ EN 13261:2004 és ISO 6933:1986 szabványok szerinti elkészített jelű utasításnak megfelelően kell végrehajtani. A vizsgálathoz használt berendezés a DEUTROFLUX KA-MEGA 2500 jelű volt, valamint az alkalmazott etalon egy berthold tárcsa. A tengelyt 32 A cm -es térerő mellett 20 másodpercen keresztül átmágnesezik, majd ezután szórják rá a vizsgáló anyagot, amely pontos megnevezése: DEUTROFLUX A mágnesezett tengelyen a porózus anyag a felületi hibáknak megfelelő alakot vesz fel, így azok kimutathatóvá válnak. A berendezés a 17. ábrán látható. 51

53 17. ábra Mágnesporos vizsgáló berendezés Ezt követően végzik el a tengely felületi érdességének vizsgálatát. Természetesen az alkatrészrajzon szereplő előírásoknak kell a munkadarab egyes felületeinek megfelelnie, a mérés módját pedig a szabvány határozza meg. A méréshez a PERTHOMETER M4P digitális érdességmérő műszert alkalmazzák. Hogy a mérőeszközzel pontos mérés kivitelezése váljon lehetővé, szükséges egy etalon használata, amely R a 2,95 érdességgel rendelkezik. A műszer a vizsgálat során egy tűvel pásztázza végig az adott felületet, majd az etalonhoz viszonyítva kapott értékből előállítja a felületre jellemző érdességi értéket. Ezek után következik a tengely geometriájának és méreteinek ellenőrzése. Ehhez először el kell készíteni egy mérőlapot, amelyen feltüntetik az ellenőrizendő méreteket, és azok tűréshatárait, valamint a használt mérőeszközök típusát. A mérőlapot sok esetben az üzem készíti el a minőségirányítási rendszernek megfelelően, viszont jelen esetben a MÁV- START ZRt. saját készítésű mérőlapot alakított ki. Az ezen szereplő ellenőrizendő méretek a 18. ábrán láthatóak. 18. ábra Ellenőrizendő méretek 52