MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT Gyémántvasalás ísérlet vzsgálata Tóth Máté László IV. éves gépészmérnö BSc hallgató Konzulens: Dr. Varga Gyula egyetem docens Msolc Egyetem Gépgyártástechnológa Tanszé Msolc, 0. november 3-0.
Tartalomjegyzé. Bevezetés 3 oldal. Irodalm áttentés 4 oldal. Tartósság növelő eljáráso 4 oldal. Külső hengeres felület vasalása 6 oldal. Hengeresség hba vzsgálat 9 oldal. Kísérlettervezés 7 oldal 3. Hengeresség értée értéelése megmunálás előtt 3 oldal 4. Gyémántvasalás ísérletterve 4 oldal 5. Hengeresség értée értéelése megmunálás után 6 oldal 6. Az értée összehasonlítása és értéelése 7 oldal 7. Összefoglalás 8 oldal 8. Felhasznált rodalom 33 oldal - -
. Bevezetés A műödő gépe és gépalatrésze legjobban a felületüön és a felület rétegeben vanna téve génybevételne, mely a opás és a fárasztás feszültséggyűjtő hatáson eresztül fáradás formájában szenved el. Eze védésére fejlesztetté a vasalás eljárását, am hőezelő eljárás nélül befolyásolja az anyag szerezetét a felület rétegben. Így hatással van a felület érdességre, melyet esetenént jobban javít, mnt a forgácsoló eljáráso és a felület eménység. Megjegyezzü, hogy edzett acélo s vasalható. A felületvasalásaor a munadarab felületéne a szlárdságát növeljü és az érdességét csöentjü. Az eljárás özben egy szférus fejű, az alapanyag eménységétől jóval eményebb anyagú szerszámmal végg övetjü az alapanyag palástfelületét, melyen csúszás súrlódás hatására megy végbe a felületváltozás. A műveletet általában esztergán vagy egyszerű célgépen végezhetjü. Pontosság: IT 6-0 függ az előgyártmány pontosságától. A dolgozat célja, hogy megvzsgálja egy adott anyagmnőségű munadarab felület érdességéne, hengeresség hbájána változását a gyémántvasalás hatására, a ülönböző technológa paramétere függvényében. A felület érdesség paramétere és a technológa paramétere özött emprus függvényapcsolat meghatározására a teljes fatoráls ísérlettervezés módszerét használju. Hasonlóan függvényapcsolatot vzsgálun a hengeresség hba és a technológa paramétere özött s. A dolgozat tartalmazza a gyémántvasalás elvét, a fatoráls ísérlettervezés lényegét és a mérés eredményeet, továbbá a orábban említett függvényapcsolatoat. Bemutatásra erül a gyémántvasalást megvalósító szerszám főbb jellemző. Részletesen smertetésre erülne a méréseet megvalósító berendezés, a hengeresség hba mérését lehetővé tevő TalyRond 365 típusú ala- és helyzetvzsgáló berendezés. A dolgozat végén a számított függvénye dagramoon ábrázolva válna szemléletessé. A TDK dolgozatomat a TÁMOP-4...B-0//KONV-00-000 jelű projet Befejező precízós megmunáláso utatása elnevezésű részprojet támogatta. - 3 -
. Irodalm áttentés. Tartósságnövelő megmunáláso [] Gépe műödéseor a legtöbb génybevétel elsősorban a gépeleme felületén vagy bzonyos vastagságú felület rétegét érnt. A megmunált felület mrogeometrája hat: a gépelem opására, fárasztásor a feszültséggyűjtő hatáson eresztül a fáradásra. A felület réteget elsősorban fárasztásor ér árosodás. Tartósságnövelő mechana megmunálásoal: az érdesség hatéonyabban csöenthető mnt forgácsolással, a felület réteg tulajdonsága hőezelés nélül s nagymértében javíthatóa. Élettartam és üzembztonság növelése elérhető: a onstrucó töéletesítésével, megfelelő anyagválasztással, felületmnőség javítással. A. Kérgesítő eljáráso hőezeléssel. Kérgesítő eljáráso hőezeléssel és termodnama ezeléssel. Eze az eljáráso a felület réteg tulajdonságat: hőhatással szénnel, ntrogénnel, rómmal, stb. elemmel való dúsítással és dúsított réteg edzésével változtatjá meg. B. Feltöltő hegesztés, fémszórás: Célja: Az alatrésze élettartamána és üzembztonságána növelése, a hasznos felületre felvtt jó üzemeltetés tulajdonságoat bztosító anyaggal. C. Alatrésze műödő felületene bevonása: fémes, rómos és emény nelezés, nemfémes bevonato, műanyag bevonat. A tartósság növelés céljából alalmazott mechana megmunálásoat felületszlárdító megmunálásona nevezzü. A megmunálandó felületet erő hatáso jellege szernt a felületszlárdító megmunálás lehet: felületvasalás felülethengerlés ütőtestes felületszlárdítás - 4 -
Számos elmélet és ísérlet eredménnyel bzonyítható, hogy ha az eleme műödő felületét hdeg-épléeny alaítással szlárdítju, élettartamu megnő, azaz a optató és orrózós hatásna jobban ellenállna. A felületszlárdítás eredményeént a nagyobb élettartam az alább oora vezethető vssza: nő a felület eménység, csöen a felület érdessége, nő a hordfelület-hányad. - 5 -
. Külső hengeres felület vasalása [] A vasalás elmélete Felületvasalásor a munadarab felület érdességét csöentjü, felület szlárdságát növeljü. A felület réteg szlárdítását a megmunálandó anyagnál jóval eményebb anyagú szférus felületű (pl gömb alaú) szerszám és a szlárdítandó felület csúszás súrlódásor végbemenő ölcsönhatása eredményez. A ülső hengeres felülete gyémántszerszámmal történő vasalását épléenyen alaítható anyagonál alalmazzá. Külső hengeres felülete vasalását esztergán vagy egyszerű célgépen s végezhet.. ábra, Gyémántvasalás elv elrendezése Rugóerő állító, Mérőóra, 3 Megmunáló fej, 4 Munadarab, [3] Lényeg: a vasalószerszám alaító eleme gyémánt-gömbszelet, mely méretezett rugó segítségével, megfelelő nyomóerővel alaítja a vasalandó felületet. A vasaláshoz esztergaszerű gépeet alalmazun. A mozgásvszonyo: hasonlóa az esztergáláshoz. A főmozgást a munadarab, az egyenes vonalú egyenletes előtoló mozgást a szerszám végz. - 6 -
. táblázat, Különböző anyago vasalás paramétere, [] Poontosság IT: 6-0 függ az előgyártmány pontosságától. Termeléenység t g (gép fődő) hasonlóan számítható, mnt esztergálásor. Felületmnőségre hatással vanna a övetező: A technológa adato hatása a felület érdességére, a ülső hengeres felület esetén R a =0,04-0,6 m A technológa adato hatása a felület mroeménységére: feleményedés jön létre, A megmunálás eredményeént nyomó maradó feszültség eletez a felület rétegben. Jellemző: Az alaító elem (szerszám) és az alaító felület özött csúszó súrlódás van. Az alaítás zónában rendszernt azonos szerszámfelület deformálja az anyagot. Kemény- (63-65 HRC) és lágy anyago megmunálására alalmazható. A szerszámo ülönböző onstrucós alaításúa lehetne: Esztergaés-szerű, üregelő tüse alaú, golyó, tárcsa alaú, stb. A megmunálás történhet: merev szerszámonstrucóval, rugalmas szerszámonstrucóval. - 7 -
A arát nagyságú gyémántot alacsony olvadáspontú fémmel rögzít a tartóban, amelyet szférusra vagy hengeresre munálna. A vasalt felület átlagos érdességét a vzsgált értéhatáro özött a vasalás előtolás, lletve a sebesség növelése növel, a vasalóerő növeedése pedg egy darabg csöent, majd növel.. ábra, A technológa adato hatása a felület érdességére, [] 3. ábra, A technológa adato hatása a felület mroeménységre, [] A vasalt felület mro eménysége a vasalás előtolás növelésével csöen, a vasalóerő és a vasalás sebesség növelésével nő. 4. ábra, A felület rétegben maradó feszültsége ülönféle megmunáláso esetén, [] - 8 -
.3 Hengeresség hba vzsgálat A hengeresség hba méréseet a Talyrond 365 típusú öralahba vzsgáló berendezésen végeztü (5. ábra). 5. ábra, A Talyrond 365 öralahba vzsgáló berendezés mérés özben A hengeresség hbá mérése előtt célszerű a méréssel apcsolatos néhány defnícó bemutatása. Eze smeretében a mérés jegyzőönyvöön lévő mért paramétere s megvlágításra erülne. Referenca örö [] A örörösség meghatározáso a referenca örtől való eltérésen alapulna: ezért az első lépés a Szám hozzárendelésnél, hogy meghatározzu a referencát. Történelmleg a örörösség értéet úgy számoltá, hogy egy mntát helyezte a proflra és szemmel özpontosítottá a proflt. A legmagasabb csúcsot és a legmélyebb völgyet azonosítottá és a öztü lévő ülönbséget aluláltá. A folyamat a ezelőtől függött és a pontosság a ezelő személyes véleményén és hozzáértésén múlott. A modern számítás metóduso eltávolítottá a ezelő értelmezését a matematalag meghatározott referenca örö alalmazásával. Négy meghatározott referenca ör létez a nemzetöz standardban, eze: Legsebb merőleges ör (LSCI): Ezt a ört fgyelembe ell venn, mnt az összes csúcs és völgy átlagát. A ör a matemata defnícója, hogy a sugár rányú távolságo négyzetene összege a referenca örtől mérve a proflhoz mnmum értéet ad. A özéppontot úgy említ, mnt Legsebb merőleges ör. Legsebb zónás örö (MZCI): Van ét oncentrus ör, amelye behatároljá a proflt, és amelyene mnmum sugaras szeparácója van. Ez a referenca ör fogja adn a legalacsonyabb örörösség értéet bármely referenca ör özül. - 9 -
Gyaran egy harmad ör s meghatározott, am a Közepes Mnmum Zóna referenca ör. Ez egyszerűen a ét mnmum referenca ör özépértée. Ez egyhasznos onstrucó, eltérése mérésére épes profltól hasonlóan az LSCI mérés referenca örehez. Legnagyobb Beírható ör (MICI): Ez a legnagyobb ör, am teljes mértében beírható a proflban anélül, hogy metszené azt. A maxmum beírható ör nem szüségesen egyed megoldás. Az alatrészen töéletes bütyöel a ör özepe épes jelentősen elmozduln és még teljesíten ugyanazt a mnmum örörösség értéet mnden pozícóba. Ez a valóságban rtán történ meg. Ezt a paramétert használja, ha meg aarja mutatn hogyan, lleszed az alatrész a tengelyen és ez tpusan belső átmérő méréseor használt. Legsebb Köré írt ör (MCCI): Ez a legsebb ör, amely teljes mértében örülzárja a proflt anélül, hogy metszené azt. Ez a referenca gyaran használt, hogy megmutassa, mlyen jól lleszed a munadarab a belső átmérőbe és tpusan tengelye mérésénél használt. A beírható és öré írható öröet néha úgy fejez, hogy furatdomszer és llesztő gyűrű örö, lletve ezen domszere használatát szmuláljá a belső átmérő vagy tengely ellenőrzéseor. A fejezése a, mégs, számíthatóa, mert az domszerrel történő ellenőrzés lényegében 3 dmenzós ellenőrzés, míg a profl csa dmenzós eresztmetszet. Paramétere [] A örörösség paramétere az ISO 8--ban (003) lette meghatározva. Ez a standard meghatározásoat ad a örörösség értéeléséről. Azonban a örörösség és a hozzá apcsolt paramétere rajzon történő meghatározása az ISO 0-el van összhangban. Az ISO 0 módosításána dejében megelőlegezté, hogy az majd összhangban lesz néhány paraméterrel, specfácójual és meghatározásaal. A övetező megjegyzéseben a meghatározáso vsszatüröz a jelenleg par gyaorlatot néhány, az ISO 0-ben meghatározott paramétere használatáról, de ISO 8-ne nevezve a szabályoat. Jegyezze meg, hogy néhány ISO 8-ben meghatározott paramétert nem tárgyalun, mert nncsene általános használatban (mnt ahogy nncsene meghatározva az ISO 0 rajzolás standardban). RONt Teljes örörösség (Roundnesstotal) a legáltalánosabban használt paraméter. Előzőleg a RONt-t gyaran csúcsról-völgybe fejezéssel lletté, meghatározása, hogy ét ör elválasztása a oncentrus referenca ör özéppontjával, am csa elhatárolja az adatoat (ISO 0 az atuáls defnícó az ISO 8-ben némleg eltérő a megfogalmazása, de ugyanazt jelent). A paraméter meghatározása mnd a négy referenca örre. RONp és RONv Ez a ét paraméter meghatározott az ISO 8-ban zárólag a LS számára. A csúcs örörösség eltérését (maxmum anyag eltérés az llesztett referencától) és a völgy örörösség eltérését (maxmum eltérés a referenca örtől a munadarab anyagába) mutatjá. Amor ezeet a paramétereet vonatoztatju a örörösség ábrához, ezért szüséges tudn, vajon a mérés furaté vagy tengelyé, mvel ez megváltoztatja a levegő/anyag apcsolatát. - 0 -
Egyéb ISO paramétere (Ütésmérés, Koncentrusság) Számos egyéb paraméter van, szüséges megérten, hogy az Ütésmérés [] Az ütésmérést mndg a dátum fgyelembe vételével határoztá meg, és a ülönbség a legözelebb és legtávolabb pont özött a proflon a dátumtól (jegyezze meg, hogy nem ell llesztene referenca ört). Az ütésmérés fgyelembe vesz a mérőóra alatrésszel szemben tartott eltérését, amíg a özéppontban forgatva van. Az ISO 0-ben az ütésmérés meghatározása, hogy ét ör, am oncentrus a dátummal, sugaras elválasztása, am csa elhatárolja az adatoat. Jegyezze meg, hogy az ütésmérés és a RONt meghatározása özel azonos. A ülönbség a ét paraméter özött, hogy a RONt a referenca ör özéppontjától mért, míg az ütésmérés a dátum ponttól mért. Koncentrusság [] A oncentrusság a referenca ör özéppontja és a dátum özött elmozdulás mér. Meghatározott (ISO 0-ben), hogy a ör átmérője oncentrus a dátummal,am csa lehatárolja a referenca ör özéppontját. Nem ISO paramétere (Ecc, DFTC, Slope) amely szorosan ötőd a örörösséghez, amet szntén eszöz elemzés épességet legjobban használn tudja. Ecc (Excentrusság) Az excentrusság a referenca dátum llesztett referenca ör özéppontjától vszonyított távolság (Ecc) és rány (EccPos). Könnyen látható, hogy az excentrusság magntúdója fele a oncentrusságéna (Conc=*Ecc). Míg az excentrusság nem ISO paraméter, gyaran hasznos lehet gyaorlat mérés sztuácóban, főleg, ha mérést állít be. DFTC (Eltérés a Valós Körörösségtől) Eltérés a valós örörösségtől egy paraméter, amely elsődlegesen a csapágyalalmazásohoz lett fejlesztve. Ez egy sugaras eltérés mérés a felhasználó által meghatározott szög ablaban. Az abla teljes 360 foban szennelt és a sugaras eltérés a referenca özponttól alulált mnden egyes abla pozícóhoz. A maxmum sugaras eltérés DFTC-ént özl azzal a szöveggel együtt, ahol ez előfordul (DFTC Pos). Slope (Dőlés) Mnt a DFTC, a Slope s egy paraméter, amelyet eredetleg a csapágypar számára fejlesztette. Ez egy mérés arra, hogy a mért profl mlyen gyorsan változ. Slope-t úgy alulálja, hogy megeres a gardáns abszolút értéét dr/d (ahol az r sugaras eltérést a referenca ör özéppontjától és a a szöget jelent) mnden ponton a proflon. A felhasználó által meghatározott szög abla után szennelt a gradáns adatoon eresztül. Az abla mnden helyzetében, a gradáns érté az ablaon belül átlagolt. Ezen átlago maxmumát megjegyz - -
azzal a szöggel együtt, ahol ez előfordul. Ez az érté Slope Max néven adja és a pozícót a SlopePos néven. SlopeAve mnden egyes dőlés érté átlaga. Hengeresség [] Mostanra az olvasóna smerne ell a örörösség oncepcóját, mérés a forgó dátum a metódussal, eredmény jelzésével, a örörösség ulcsparaméterevel és a harmonus összetétel alapján. Bár a örörösség értéelése egy erős elemző eszözt szolgáltat magas mnőségű forgásszmmetrus alatrészehez, bllentyű határtól függ: ez csa egy dmenzós elemzése a 3 dmenzós alatrészne. Ha egy vázlat jó jele az alatrész mnőségéne, a fontos jellemző, am hatna a folyamatra hányozhatna, mor csa egy mérést végez el. Jobb elemzés elérhető nagyobb számú örörösség méréssel, az összetevő tengelyéne mentén lévő ntervallumban, majd utána ombnáln egy hengerbe. Mérés metódus A hengerességet úgy értéel, hogy ombnál egy bzonyos számú örörösség mérést, amet az összetevő ülönböző magasságaban mért. A legegyszerűbb eszözöben ez a szolgáltatás manuáls. A soal fejlettebb eszözönél a tapntó mozgatása motorzálható, hogy lehetőséget nyújtson soal pontosabb pozíconálásra és mozgatásra a számítógép vezérlésével. Mndét metódusnál ötelező, hogy a tapntó ne veszítse el a apcsolatot a számítógéppel. A ulcs elvárás a hengeresség méréseben, hogy a tapntó mozgásána ötelező pontosan függőlegesen és párhuzamosan lenne a forgó dátum tengely forgásához. Ezért szüséges, hogy legyen függőleges dátum egy tengellyel, am egyenes és párhuzamos a forgó dátummal. Jellemző (de nem alapvetően) lyen a függőleges dátum elem s szolgáltat egyenesség mérés épességet és gyaran nevez VertcalStraghtness Unt (VSU) Függőleges Egyenesség Egység. Ha az adatoat megszerezte, az adato varácóját lehet számoln egy valós hengerből egy analóg úton a örörösség mérésben. Referenca hengere A számolandó mennység a hengeresség (CYLt), amely egy valós hengertől való eltérést mér. Mnt az egyetlen örörösség vázlattal, a hengeresség s gényl a referenca formá lleszedését, ebben az esetben a öröben található hengere. A hengeresség ezután meghatározott, mnt a sugaras elválasztása ét özös tengelyű hengerne a referenca hengerhez épest, am csa elhelyez az adatot. Négy referenca henger van. Eze: Legsebb Merőleges Henger(LSCY) Ez a henger úgy tenthető, mnt az összes csúcs és völgy átlagána ábrázolása. A matemata defnícó, hogy a sugaras távolságo négyzeténe összege, a referenca hengertől mérve a proflhoz, mnmum értéel bír. - -
A Legsebb Merőleges Henger a legstablabb referenca henger és ez a leggyarabban használt s. Fontos, hogy ez a tengely, am az összetevő szntezésénél és özéppontosításánál használt forgó dátumon. A több referenca henger vzsgálatával mutatható, hogy a tengelye extrém adato által ngadozhat. 7. ábra, Legsebb merőleges henger, [] Három más referenca hengert lehet használn, mnt lent vázolt. Megjegyezendő, hogy eze mndegye ngadozhat az adatoban lévő extrém ponto matt, úgy mnt a tüse, am mutatja az alatrész szennyezettségét vagy arcolódását. Ezen oból örültentően ell használn. Legsebb Zónás Henger (MZCY) Ez ét henger, özös tengellyel /azaz oaxáls/, amely a legsebb sugaras elválasztás elvárása van, a profl mnden pontjána benne ell lenne. 8. ábra, Legsebb zónás henger, [] Ez a referenca henger a referenca hengere hengerességéne legalacsonyabb érté fogja adn és ez gyaran az előnyben részesített elemzés módszer so cégnél és nemzetöz standardnál. - 3 -
Legnagyobb Beírható Henger (MICY) Ez a legnagyobb henger, amt teljes mértében be lehet rajzoln a proflba. 9. ábra Legnagyobb beírható henger, [] Legsebb Köré Írható Henger (MCCY) Ez a legsebb henger, am teljes mértében magába foglalja az összes mért pontot. 0. ábra Legsebb öré írható henger, [] Hengeresség paramétere A hengeresség paramétere az ISO 80- szabványban meghatározotta. Ez a standard szolgáltatja a hengeresség értéelését. Azonban a hengerességet és a hozzá apcsolódó paramétereet a rajzoon az ISO 0 használatához határoztá meg. Az ISO 0 felülvzsgálatána dejében megfontoltá, hogy néhány paramétere, specfácóju és meghatározásu összhangban legyene. A övetező megjegyzéseben a meghatározáso türöz az ISO 0-ben meghatározott paramétere használatát a jelenleg par gyaorlatban, de az ISO 8 megállapodáso megnevezésével. Tartsa észben, hogy néhány paraméter az ISO 8 szernt lett defnálva, nem leszne tárgyalva, mvel nncsene általános használatban /nncsene meghatározva az ISO 0-es rajzolás standardba/. - 4 -
CYLt A hengeresség (CYLt) a legnább használt paraméter. CYLt ezelőtt gyaran azonosítottá, mnt a csúcsról a völgybe, és úgy határoztá meg, mnt ét özös tengelyű henger a referenca henger tengelyével elválasztva, am csa elhelyez az adatoat (ISO 0 az atuáls defnícó az ISO 080-ban megfogalmazásban ülönböz, de ugyanazt jelent). Ez a paraméter meghatározott mnd a négy referenca hengerre. 0. ábra CYLt hengeresség tűrés llusztrácója, [] CYLp és CYLv Ezeet a paramétereet az ISO 80 határozta meg, zárólag az LS referenca hengerre. Eze ábrázoljá a csúcs legmagasabb anyag eltérését az llesztett referencától (CYLp) és a völgy legnagyobb eltérését a referenca hengertől a munadarab anyagában (CYLv). Amor ezeet a paramétereet egy hengeresség ábrához vszonyítju, aor szüséges smern vajon furatot vay tengelyt mér-e, mvel ez megváltoztatja a levegő/anyag apcsolatát. Egyéb ISO paramétere (Kúp, Ütésmérés, Közös tengelyűség) Számos paraméter van, amely szorosan vszonyul a hengerességhez, amet smern ell, azért, hogy az eszöz elemző épességet mnél jobban használhassa. CYLtt Kúpos henger (CYLtt) türöz a úposságot az összetevőben. Az általános par használatban ez a paraméter a övetezőéppen alulált. Mnden szöghöz 0 és 80 özött egy egyenes vonalat hoz létre az adat pontjan eresztül, egyezve a hengerben lévő mnden egyes örörösség síal. Egy más egyenest hoz létre ezen ponto homloegyenest ellentétes párjan eresztül. A hely úpos hengert ezen egyenese özött mért, a henger tetejénél és aljánál, átmérő abszolút eltéréseből számolja. CYLtt úgy alulálja, mnt az összes hely úp értééne maxmuma. Megjegyzés: a adott ISO standardban, a CYLtt meghatározott, mnt a fent ábra fele és csa az LSCY referencára érvényes. Ezért fontos tudn, hogy a paraméter mely verzójára hvatoz a rajzon és mely verzót számolja a mérés eszöz szoftverével. - 5 -
Megjegyzendő, hogy a CYLtt egysége hosszmértée, nem pedg szögmértée; ezért a paraméter érzéeny a teljes hosszra, amben a mérés történt. Ismert az eszöz szoftverében a CYLtt mutatása, mnt jelzett érté, jelz, hogy az összetevő a teteje felé úpos-e vagy sem. Malatt a CYLtt paraméter és a hengeresség jelzője mutat valamt az összetevő úposságával apcsolatban, az adat sűrűsége tengelyes rányban nagyon határolt. Ha tengelyes rányban a henger formájána nagyon mélyreható elemzése ívánt, aor elvégezhető az egyenesség és a párhuzamosság értéelésével, mnt ésőbb leírju. Atuáls profl: Egy alatrész eresztmetszeténe perférája. Egyenetlenség: Csúcso és mélyedése a profl perféráján. Excentrusság: Az a mérté, amellyel a ét ala özpontja eltér egy mástól egy egyén síorn, vagy ülönválasztott síoon a tengelyhez vszonyítva. Hengeresség: (Helyesebben, eltérés a hengerességtől.) Az a mérté, amellyel az alatrész eltér a töéletes hengertől. Körörösség: (Helyesebben, eltérés a örörösségtől.) Az a mérté, amellyel az alatrész eltér a töéletes örtől. Legsebb öré írható ör: A lehető legsebb ör, amt teljesen a profl öré lehet rajzoln. Legnagyobb beírható ör: A lehető legnagyobb ör, amt teljesen bele lehet rajzoln a proflba. Mérőfej: Eletromos jelátalaító megvalósítása, am átalaítja a tapntó mozgását eletromos jeleé. Mért profl: A profl ábrázolása örörösség mérő eszöz által. Paraméter: Mérn ívánt érté típusa. Tapntó: Az a része az eszözne, amely érntez a mérn ívánt felülettel; általában a tapntó véget a tapntó szárra rögzít, majd a mérőfejre épít. Ütés: A megfgyelt jellemző helyzet varácó, tentettel egy fx pontra egy teljes fordulat alatt a dátum tengelye örül tengelyes mozgás nélül. - 6 -
3. Kísérlettervezés, [4] A aratersztus együttható módszere Egy ísérlet leírására az ábrán látható vázlat felhasználható.. ábra, A utatás objetum vázlata, [4] y~ - a feete doboz menete (függő változó) x~ - a feete doboz bemenete, a befolyásoló tényező vagy jellemző vagy fatoro (vagy független változó) z j - a feete doboz zavaró tényező Megjegyzés: a feete dobozna több menete s lehet, de m csa egyet tüntettün fel. A ísérlet célja az ~ y függő változó és az x~ független változó özött függvényapcsolat meghatározása. Az y~ = ϕ(x ~, x~, x~,..., x~,...x ~ ) függvényt válaszfüggvényne nevez. 3 f A ísérleteben mndegy független változó (fator) több értéet vehet fel. Ezeet az értéeet szntene nevezzü. A lehetséges egymástól független ísérlet beállításo száma: n=p f, ahol: p f - sznte száma - fatoro száma Elterjedt az a gyaorlat, hogy az egy fator értéét szntenént változtatva, a többt állandó értéen tartva mér a függő változót. Így az összes elvégzendő ísérlete száma gen nagy lehet. - 7 -
A fatoráls ísérlettervezés emprus függvénye meghatározása Jelölje a fatoroat természetes mértében: x~, x~, x~ ~ 3,..., x~,... x f a függő változót pedg az y~ = ϕ(x ~ ) () függvényt. a) Az () smeretlen, több változós függvényt polnommal approxmálju. A válaszfüggvényt helyettesítő és azt elégítően özelítő polnomot természetes mértében a övetező formában eressü: f β + βj j + y~ = β 0 + x~ x~ x~ βx~ +... = < j = ahol: f - fatoro száma x x j pl. x x vagy (x x és x x 3 és x x 3 ), ezért nem lehet paraméteresen megadn a másod összefüggés felső orlátját. A özelítésre legegyszerűbb a polnomot felhasználn, mert mnél alacsonyabb foú a polnom, annál evesebb az smeretlen, így a meghatározandó együttható száma és így a szüséges ísérlet beállításo száma s. Megjegyzés: Ha a válaszfüggvényt hatványfüggvény formájában eressü, aor anna logartmálása után jutun el a () polnomhoz. Legyen pl. f=3, aor a eresett hatványfüggvény: * f () Y ~ ε CX ~ α X ~ γ X ~ δ 3 = (3) tehát - 8 - y~ = β 0 + βx~ + β x~ + β 3x~ 3 = β 0 + β ~ x b)a továbbaban mnden fatorna jelöljü azt a tartományát, amelyen belül változtatása reáls x~ a x~ ~ x f. Enne az ntervallumna a özepe lesz az alapsznt (nullasznt): x~ = (x ~ n x~ f ). 0 + 3 =
c) Az alapsznte megválasztása után megválasztju a X ~ varácós ntervallumot. Egy fator varácós ntervallumána azt a számot nevezzü, amelyet az alapsznthez hozzáadva a fator felső szntjét, az alapszntből levonva az alsó szntjét apju meg. x~ = (x ~ f x~ a ). A ísérlet feltétele felírását és a ísérlet adato feldolgozását + egyszerűsíthetjü úgy, hogy a felső szntne a +, az alsó szntne a, és az alapszntne a -t feleltetjü meg. Folytonos értéészletű fatoro esetén ez megtehető az transzformácó alalmazásával. x~ x~ 0 x = x ~ (4) A felül jelzés nélül x értée a fatoro transzformáét értée. A (3) függvény transzformácóját a övetező épen végezzü: ( - lnx ~ ) lnx ~ = + lnx ~ x lnx ~ f (4 ) f a d) Ezeel a transzformált értéeel a () özelítő polnom a övetező alaú lesz: ahol f bx + bjx x j + y = b0 + bx +... = < j = b 0, b, b együttható a () polnom értémérő b ß, b j ß j, b ß, b 0 β 0 + β +... y pedg az ~ y függő változó értémérője. e) Az (5) polnom b együtthatóna meghatározása az x fatoro ülönböző értéene beállítása mellett elvégzett ísérlete eredményene felhasználásával történ. f (5) A ísérleteet előre eléészített ísérlet terv alapján célszerű elvégezn. A ísérlet terv az x fator ombnácó táblázatban rögzített formája X=[x ], - 9 -
ahol: n - a beállított ísérlete (6) össz száma =,,, n; =,,, f x =(+V-), de x o =+ f) A ísérlet terv alapján elvégezzü a ísérleteet véletlenszerűen választott, randomzált sorrendben. Ha mnden ísérlet beállítást m-szer smételün meg, aor a fator ombnácóhoz tartozó mérés eredmény: A mérés eredménye átlagértée pedg Y=[y l ] mm, l=,,, m (7) [ y ] n m Y =, ahol y = y l (8) m g) A mérés eredménye átlagértéene smeretében a polnom együtthatóna meghatározása az n számú normál egyenlet megoldásával történ: B X=Y/X T l= B X T X=X T Y T ( ) ( ) adj X X B=(X T X) - X T Y= T X X X T Y ahol: X T az X mátrx transzponáltja A művelete elvégzése után megapju a polnom együtthatót B = [ b ] n = n = n x = x y n (9) Mvel x =(+V-) ezért x = és x = n. n = - 0 -
Így az (5) polnom együttható a övetező leszne: b 0 n y = =, n b n x y = = n, b j = n = x n x j y h) Statszta hpotézs vzsgálatoal gazoln ell, hogy a ísérlete megsmételhetősége az együttható értéene egyértelműsége a választott polnom adevát volta a megívánt (általában 95%-os) megbízhatóság sznten teljesül-e Ezehez a vzsgálatohoz először a válaszfüggvény függő változójána szórás négyzetét számítju : n s = s (y) =, ahol s n = m l= ( y y) l m s (y) smeretében a ísérlete megsmételhetőségét a Cochran rtérummal ellenőrzzü. ( s ) max G = () n s = (0,05; Ha a G<G n/m-) tábl teljesül, aor a ísérlet beállításo megsmétléséne száma elegendő. Az együttható egyértelműségét a Student rtérummal ellenőrzzü. b t = () s (y) n (0,05; Ha t >t njm-) tábl teljesül, aor az együttható egyértelmű, ha nem teljesül, az együttható értéét nullával tesszü egyenlővé (b =0), mert a szórás nagyságrendjébe es. A modell adevát voltát a Fscher rtérummal ellenőrzzü. n s ad =, ahol s ad = (y y ) (3) s (y) n f F = - -
ahol: y a ísérlet beállítás fator ombnácójához tartozó (5) polnon számított értée. (0,05; n-f-; Ha az F<F n) tábl teljesül, aor a meghatározott polnom adevát ellenőrző esetben nem. Ha a polnom nem bzonyul adevátna, aor a fatoro varácós ntervallumána csöentésével vagy magasabb foú polnom választásával tehetjü azzá. Természetesen ez új ísérlet tervet és ísérletsorozatot gényel. )A (4) összefüggést az (5) polnomba helyettesítve vsszatranszformálju a fatoro természetes x értéet és a megfelelő művelete elvégzése után a polnom eresett () alajához jutun. A mérés eredménye értéelése és ellenőrzése az előbbeben említett módon éz számológéppel lletve IBM PC XT vagy AT gépeen elvégezhető. - -
4. Hengeresség hba értée vasalás előtt A. es fejezetben smertetett paramétere és elve alapján mértü az alább értéeet. Az alap megmunálásun öszörülés volt. MDB Szelvény CYLt [µm] MDB Szelvény CYLt [µm] MDB Szelvény CYLt [µm] 9,74 4 7,98 3 0,7 3,9 4 3,84 3 3 7,97 4,46 4 4 9, 3 4, 5 4,48 4 5 4,68 3 5,78 5 7,36 8,3 6 8,53 5 3 4,85 8 3 7,66 6 3 5,6 5 4 3,7 8 4 4,4 6 4,97 5 5 5,7 8 5 4,7 6 5 7,37. táblázat, Megmunálás előtt hengeresség értée 4_ 4_3 4_4. ábra, Négyes munadarab szelvénye, vasalás előtt. - 3-4_5
5. A gyémántvasalás ísérletterve Kísérlet örülménye Mérés helye: ME Gépgyártástechnológa Tanszé Műhely, Tanszé mérőlaboratórum Mérés deje: 0. otóber 3. Mérés hőmérsélet: 0 c +,- c Szerszámgép: Készülé: Szerszám: Kenőanyago: Munadarab anyaga: Rugóerő felvétele: Optmum, Típus D40x500 D00, hárompofás sprálmenetes önözpontosító esztergatomány; forgócsúcs Hengeres gyémánt vasalószerszám Szánenő olaj, STC olaj és Omala 0 olaj. C45 3. ábra alapján. 50 48 48 46,945,8 46 l [mm] 44 4 40 38 36 44,6 43,6 4,4 4,3 40,39,4 38, 37 l [mm] 34 35,8 34,8 33,6 3 30 0 0 30 40 50 60 70 80 90 00003040 F [N] 3. ábra, Rugóerő dagram. - 4 -
Egyéb beállítás paramétereet az alább táblázat mutatja: - Olaj: Szánenő olaj STC Oma 0 - Előtolás: (n) 0,05 mm/ford 0,0 mm/ford - Megmunálás sebesség: (v c ) 80, m/mn 77,9 m/mn - Erő: (F) 45 N 8 N A gyémántvasalás megvalósításán látható a 4 ábrán. 4 ábra, Gyémánt vasalás megvalósítása. - 5 -
6. Hengeresség hba értée a vasalás után A megmunálás után megsmételt mérése az alább eredményeet hoztá ugyan azon paraméterre a CYLt re, értelmezése a.3 es fejezetben. MDB Szelvény CYLt [µm] MDB Szelvény CYLt [µm] MDB Szelvény CYLt [µm] 3,65 4 5,47 3 3,97 3 3,9 4 3 8,6 3 3 3,8 4 3,76 4 4 7,69 3 4 9,95 5 6, 4 5 8,6 3 5,8 5,46 8 0,65 6 9,83 5 3,8 8 3 4,8 6 3 7,45 5 4,8 8 4 3,44 6 4 38,84 5 5 3,38 8 5,03 6 5 75,07 3. táblázat, Megmunálás után hengeresség értée. 4_ 4_3 4_4 4_5 5. ábra, a négyes munadarab vasalás után hengeresség épe. - 6 -
7. Az értée összehasonlítása és értéelése A megmunálás előtt és után mért értée összehasonlításához egy ρ vszonyszámot használtun melyne értelmezése az alább: á ő á á Ez egy dmenzótalan vszonyszám lesz mely jellemez a felülete változását a megmunálás hatására. Így a ülönböző olajo és paramétere szernt alaulás az alább módon fgyelhető meg. - 7 -
A szánenő olajesetén: Az alább paraméter beállításan és mért értéen volta, melyből a ρ számítása után az övetez, hogy nagyobb erőnél jobb eredményeet tudun elérn és javulást eredményez a CYLt értében. Vasalás előtt Vasalás után Technológa paramétere MDB Szelvény CYLt [µm] CYLt [µm] ρ Olaj v c [m/mn] f [mm/ford] F [N] l [mm] 9,74 3,65 0,73553 77,9 0,05 45 44 3,9 3,9 0,9674 80, 0,05 45 44 4,46 3,76 0,90553 77,9 0, 45 44 5 4,48 6,,586 Szánenő 80, 0, 45 44 5 7,36,46,39358 olaj 77,9 0,05 8 40 5 3 4,85,8,0983 80, 0,05 8 40 5 4 3,7,8,60745 77,9 0, 8 40 5 5 5,7 3,38,744 80, 0, 8 40 4. táblázat, Szánenő olajjal végzet megmunáláso értée. Az eredménye ábrázolható methlab segítségével, alább éplete felhasználásával, 6 ábrán látható. 6. ábra, A Szánenő olajjal végzett ísérlet eredménye CYLt so Helyettesítés értée: so 0 = 6.948 so so so so so so so so = 0 + vc + f + 3 F + vc f + 3 vc F + 3 f F + 3 v so 3 so = 3.097 = 8 0 so so 5 = 0.09 3 = 3.389 0 so 3 = 0. 53 so 49. 3 = 0. 066 c f F so 4 3 =.63 0-8 -
Az STC olajesetén: Az alább paraméter beállításan és mért értéen volta, melyből a ρ számítása után az övetez, hogy nagyobb erőnél jobb eredményeet tudun elérn és javulást eredményez a CYLt értében. Vasalás előtt Vasalás után Technológa paramétere MDB Szelvény CYLt [µm] CYLt [µm] ρ Olaj v c [m/mn] f [mm/ford] F [N] l [mm] 4 7,98 5,47,458867 77,9 0,05 45 44 4 3,84 8,6,37545 80, 0,05 45 44 4 4 9, 7,69,85956 77,9 0, 45 44 4 5 4,68 8,6,706977 STC 80, 0, 45 44 8,3 0,65,55869 olaj 77,9 0,05 8 40 8 3 7,66 4,8 0,54097 80, 0,05 8 40 8 4 4,4 3,44 0,6588 77,9 0, 8 40 8 5 4,7,03,39347 80, 0, 8 40 5. táblázat, STC olajjal végzett ísérlete eredménye. Az eredménye ábrázolható methlab segítségével, alább éplete felhasználásával, 7 ábrán látható. 7. ábra, Az STC olajjal végzett ísérlet eredménye. CYLt ahol: stc = 3 stc stc stc stc stc stc stc stc 0 + vc + f + 3 F + vc f + 3 vc F + + 3 f F + + vc f F () stc 0 stc = 4.759 stc = 0. 0 stc = 77. 7 stc 3 = 0. 86 stc 4 = 0.8 = 7.57 stc stc =. 353 = 8.98 3 0 3 3 3 0-9 -
Az Omala 0 olajesetén: Az alább paraméter beállításan és mért értéen volta, melyből a ρ számítása után az övetez, hogy nagyobb erőnél jobb eredményeet tudun elérn és javulást eredményez a CYLt értében. Vasalás előtt Vasalás után Technológa paramétere MDB Szelvény CYLt [µm] CYLt [µm] ρ Olaj v c [m/mn] f [mm/ford] F [N] l [mm] 3 0,7 3,97 0,767359 77,9 0,05 45 44 3 3 7,97 3,8,303 80, 0,05 45 44 3 4, 9,95,058647 77,9 0, 45 44 3 5,78,8 0,56056 Omala 0 80, 0, 45 44 6 8,53 9,83 0,43056 olaj 77,9 0,05 8 40 6 3 5,6 7,45,4676 80, 0,05 8 40 6 4,97 38,84 0,30887 77,9 0, 8 40 6 5 7,37 75,07 0,364593 80, 0, 8 40 6. táblázat, Szánenő olajjal végzet megmunáláso értée. Az eredménye ábrázolható methlab segítségével, alább éplete felhasználásával, 8 ábrán látható. 8. ábra, Az Omala 0 olajjal végzett ísérlet eredménye. CYLt oma ahol: oma 0 = 3.697 oma oma oma oma oma oma oma oma = 0 + vc + f + 3 F + vc f + 3 vc F + 3 f F + 3 v oma 3 oma = 3.53 04 0 oma oma 5 = 0.034 3 =.488 0 oma 3 = 0. 7 oma = 45. 3 = 0. 04 oma 5 3 =.574 0 c f F - 30 -
7. Összefoglalás: A dolgozat bemutatta három ülönböző olaj alalmazásával megvalósított ülső hengeres felület gyémántvasalás ísérletet, ülönböző technológa paramétere esetén. A hengeresség hba változására meghatároztam egy vszonyszámot, mely a vasalás előtt és után paramétere hányadosából épeztem. A fatoráls ísérlettervezés módszertanána használatával, emprus épleteet határoztam meg a számított hengeresség hba vszonyszám és a technológa paramétere apcsolatára. Eredményemet 3D-s dagramoban szemléltettem. A ísérlet vzsgálatoból megállapítható, hogy a gyémántvasalást segítő ülönböző olajtípuso lletve a technológa paramétere megválasztásánál, célszerű előísérelte végzése. Bzonyos olaj típusonál a sebb erő esetén adódta a jobb vagy sebb hengeresség hbával rendelező értée, más olaj típusonál a nagyobb erő esetén. Általános összefüggés meghatározásához tovább ísérlete szüségese. - 3 -
8. Felhasznált rodalom. Dudás Illés Gépgyártástechnológa III, Msolc Egyetem Kadó, 003. Körörösség mérés segédlet, Taylor Hodson Precson 3. Grbovsz László Géppar megmunáláso, Tanönyvadó, Budapest, 977 4. Frdr László Válogatott fejezete a gépgyártást-technológa ísérlete tervezése témaöréből, Tanönyvadó, Budapest, 989-3 -