Forgácsoló szerszámok A forgácsoló szerszámokkal szemben két fı követelményt támasztanak. Eszerint a szerszám legyen alkalmas: - a meghatározott anyagrész leválasztására, - a munkadarab elıírt méretpontosságának, alakhőségének és felületi érdességének biztosítására. Ezeket a követelményeket úgy lehet maradéktalanul kielégíteni, ha a szerszám forgácsoló részét helyesen alakítják ki (élgeometria), és a szerszám pontos - a géphez és a munkadarabhoz viszonyított - befogását biztosítani lehet. A megfelelı technológiát a szerszám anyaga is befolyásolja.
Forgácsoló szerszámok csoportosítása Élek szerint Anyaguk szerint Készítési módjuk, szerkezeti kivitelei szerint Egyéb szempontok
Élek szerinti csoportosítás - Egyélő: pl. esztergakés - Kétélő: pl. Csigafúró - Szabályosan többélő: pl. maró - Szabálytalanul többélő: pl. köszörőkorong
Szerszám kialakítása Homloklap Mellékél Csúcs Mellékél hátlapja Hátlap Fıél Fıél a szerszámnak az az éle, amely a forgácsolás zömét végzi. A fıél a szerszám csúcsánál találkozik a mellékéllel. A mellékél a forgácsolásban alig vesz részt. A homloklap az a felület, ahol a forgács elcsúszik. A szerszám hátlapja a fıélen átmenı, a forgácsolandó felület felé nézı lap.
Koordináta-rendszer, és síkok az élszögek vizsgálatához Az I. Fısík az a sik, amely magába foglalja a fımozgást és az elıtolás irányú mellékmozgást, és merıleges a fogásvétel irányára. A II. Fısík merıleges az I. Fısíkra, és magába foglalja a fımozgás és a fogásvétel irányú mellékmozgás irányát. A III. Fısík merıleges az I. és II. Fısíkra, valamint a fımozgás irányára, és magába foglalja az elıtolás és fogásvétel irányát. Azt a síkot amely merıleges a fımozgás irányára és magába foglalja az elıtolás és fogásvétel irányát, és átmegy a szerszám csúcsán, Alapsíknak (A) nevezzük. Az alapsíkra merıleges az Érintısík (E), mely átmegy a szerszám fıélén. Az élszögek egy részét a fıélre merıleges metszetben vizsgáljuk. A metszısíkot Fısíknak (F) nevezzük, amely merıleges az Alapsíkra és az Érintısíkra.
Szerszám élszögei α - Hátszög Homloklap β - Ékszög γ Alapsík γ - Homlokszög δ - Metszıszög: α + β = δ A homlokszög pozitív, ha a α β δ homloklap az alapsík alatt helyezkedik el, α + β < 90. Homlokszög nulla, ha α + β Érintısík < 0. Negatív a homlokszög akkor, ha a homloklap az alapsík felett helyezkedik el, α + β > 90.
Egyenes nagyoló esztergakés élszögei A metszet B metszet α A C B α β δ γ α Hátszög α - Mellékél hátszöge β - Ékszög γ - Homlokszög δ - Metszıszög χ B r τ χ - Elhelyezési szög ε - Csúcs-szög τ- Mellékél elhelyezési (Hátraköszörülési) szög λ - Terelıszög ε A m λ m - Csúcsmagasság r - Csúcssugár C nézet
Kétélő szerszám Szabályosan többélő szerszám γ Fıél Mellékél
Szerszámanyagok Szerszámacélok - ötvözetlen - ötvözött - gyorsacélok Ötvözetlen szerszámacél: Az acélba vason kívül csak szenet adagolnak, míg Mn és Si csak szennyezıként szerepel. C = 0,6 1,5%. - keménysége elérheti a 65 HRC-t /megmunkálás 200 250 0 C-ig/ - legkisebb teljesítményő szerszámacél - olyan forgácsolásnál használható, ahol kis hı keletkezik
Szerszámanyagok Ötvözött szerszámacél: Szénen kívül egy vagy több ötvözıt is tartalmaznak. Forgácsoló szerszámok készítésére a Mn, W és a Cr ötvözéső acélok használhatók. Mangán-szerszámacél (Mn = 1,5 2,1%) - helyes edzéssel 63-64HRC elérhetı /megmunkálás 250-300 0 C-ig/ - edzés után, köszörüléskor hajlamos a repedésre - kis teljesítményő forgácsoló szerszámoknál alkalmazható Wolfram-acél : 10 csoport, 1-esben max. W = 12% és C = 0.2%, míg a 10-esben legalább W = 0.8% és legfeljebb C = 1.2% - 63-64HRC elérhetı /megmunkálás 300-350 0 C/ - edzési hımérséklet betartása fontos - közepes teljesítményő forgácsoló szerszámoknál alkalmazható, ahol edzés után minden felületen köszörülni lehet. pl.: csigafúró
Szerszámanyagok Krómötvözéső szerszámacél: 6 csoportba osztható. Az 1-esben Cr = 10 13 %, míg a 6-osban Cr = 0.2-0.5 % - keménysége 63 64 HRC, 350 400 0 C-ig megırzi - jó szilárdsági tulajdonságok - nagy kopásálló - lágy állapotban nehezen megmunkálható, míg edzés után jól köszörülhetı - jó minıségő dörzsárak, menetfúrók
Szerszámanyagok Gyorsacél: A gyorsacélok legjellegzetesebb tulajdonsága a nagy W-tartalom, ami nagy éltartósságot és nagy forgácsolási teljesítményt biztosit. Ezen kívül tartalmaz Cr-ot, a jobb minıségő gyorsacélokban található Co és Mo. - keménysége 63 64 HRC, 550 600 0 C-ig megırzi - szilárdsági tulajdonságai jók - lágy állapotban nehezen megmunkálható, míg edzés után jól köszörülhetı - dinamikus igénybevételt is jól bírja
Szerszámanyagok Keményfémek: A keményfémek olyan szerszámanyagok, amely magas olvadáspontú és nagy keménységő fémkarbidok (pl. wolframkarbid, titánkarbid) porából, zsugorítással állítanak elı. A fémkarbidokat kobalt kötıanyaggal porkohászati úton egyesítik. Az ötvözet keménységét a fémkarbidok adják. Az alacsony olvadáspontú kobalt a zsugorítást segíti elı, és a szívósságot biztosítja. - keménysége 88 90 HRA, 900 950 0 C-ig megırzi - rideg, törékeny, hajlítószilárdsága kicsi, nyomószilárdsága jó - hirtelen hıingadozást kerülni kell
Szerszámanyagok Kerámiák: A kerámia lapkák alapanyaga tiszta alumíniumoxid (Al 2 O 3 ), amit por alakban sajtolnak,lapkaformára alkítanak, és égetve zsugorítanak. - nagy keménység - hıkezelést nem igényel - kis hajlítószilárdság Gyémánt: Egyetlen természetes elıfordulású szerszámanyag. Egykristály, igen simára és élesre csiszolható. - nagyon kemény - hıkezelést nem igényel - kis hajlítószilárdság
Keményfémek osztályozása az ISOszabvány szerint Szerszámanyagok osztályozása, ISOszabvány szerinti rövidítései
Szerszámanyagok összehasonlítása Keménység / vágósebesség Szívósság / elıtolás
Megállapított és prognosztizált világpiaci részesedés egyes vágóélanyagok közt
Bevonatok Bevonat készítési technológiák A szerszámbevonatoló eljárás közül, a szervetlen és a szerves rétegek párologtatására, felhordására 2 kiemelkedı jelentıségő technológia létezik. 1, A fizikai gázfázis párologtatás PVD ( Physical Vapor Deposition ) és 2, A kémiai gázfázis párologatás CVD ( Chemical Vapor Deposition ).
PVD-bevonatoló eljárások Bevonatok A PVD-eljárásnál a forrástól a rétegzıanyag egy fizikai folyamattal a szilárd test fázisból a gázfázisba megy át. A precíziós szerszámoknál az ionbevonat ( Ion Plating ) 3 változata kerül bevetésre. A folyamatokat inaktív gáz alatt és többnyire reaktív gázzal (pl. nitrogén és/vagy acetilén) vezetik és negatív szubsztrátum elıfeszültséggel dolgoznak. A változatok a fémpárologtatás fajtájában különböznek: Elektronsugár-párologtató eljárás Fényív- vagy Arc-eljárás (párologtatásához fényívet gyújtanak. Az eljárás Arc-Ion-Plating (AIP)- ként is ismert) Porlasztás, szilárd fázisból kiindulva, részecskebelövéssel. CVD-bevonatoló eljárások A CVD-rétegezı berendezéseknél a kiválasztandó anyagokat mindig gázokból nyerik. A fém alkotóelemek könnyen párologtatható fémkloridokat használnak, mint pl. a titántetrakloridot (TiCl 4 ) vagy alumíniumtrikloridot (AlCl 3 ). A reakció alkotóelemeket hordozógázon keresztül szállítják, mint pl. argonon (Ar) vagy hidrogénen (H 2 ), és a felhevített szubsztrátumokra választódnak ki.
Bevonatok Gyémántrétegek: A polikristályos gyémánthoz (PKD) képest, ahol egyedülálló, sima vágólemezkéket forrasztanak keményen egy hordozószerszámra, a gyémántréteg azt az elınyt kínálja, hogy a komplex szerszámgeometriák is bevonatolhatók vele. Továbbá a CVD-gyémántrétegek kötıanyagmentesek, és ezáltal mint a felforrasztandó CVD-vastag gyémántlemezkék keményebbek, mint a PKD. Minden gyémántanyagra érvényes a szén magas affinitása a vassal. A gyémánt átalakulása ( égetés ) már kb. 600 C-nál megkezdıdik. Természetesen a gyémántot alkalmazhatják Fe-anyagoknál is a kielégítı hőtés és az alacsony vágósebesség kikötése mellet.
Bevonattípusok és jellemzıi
Bevonattípusok és jellemzıi
Bevonatok Csúszó,- Kenırétegek (MoS2, C-amorph /nem kristályos/, DLC, WC/C) A csúszórétegek tribologiai rétegek, amelyek a szárazmegmunkálásnál is egy bizonyos önolajozást biztosít. A felületi súrlódás, és a gerjesztett súrlódási hı csökkentésével az alkatrészbe ill. a szerszámba bevitt hı csökken. Van puha és kemény réteg. A puha, az ismert molibdén-szulfid (MoS 2 ), jelentıséget a forgácsnélküli, alakító szerszámoknál ért el. A forgácsolásnál jelentıs kemény csúszórétegek közül többek között a szénrétegeket (a-c), és a hidrogéntartalmú fém-szén-rétegeket (Me-C:H, pl. WC/C) alkalmazzák.
- CrN naco AlTiN CrN+CBN naco - Képlékeny alakítás - naco CrN naco AlTiN CrN+CBN naco - ALTiN Kivágás és sajtolás TiN CrN CrN TiN CrN TiN CrN TiN CrN TiN CrN - TiN CrN Fröccsöntés Forgácsolás nélküli megmunkálás - CrN ALTiN TiAlCN TiALN TiALN TiALN Dörzsárazás és üregelés CrN TiN TiN TiN TiCN-Mp TiN TiN Főrészelés CrN naco AlTiN CrN+CBN ALTIN TiALN ALTiN TiALN TiALCH Menet megmunkálás CrN naco AlTiN TiAlCN naco TiCN ALTiN TiALN ALTiN Marás CrN naco AlTiN TiAlCN naco TiCN ALTiN TiALN ALTiN TiALN Esztergálás CrN naco AlTiN TiAlCN naco TiCN ALTiN TiALN ALTiN TiALN Fúrás Forgácsoló megmunkálás Mőanyag Bronz/ Sárgaréz Vörösréz Szuperötvözött Aluminium (<12% Si) Aluminium (>12% Si) Szürkeöntvények Acélok Bevonattípusok alkalmazása
Szerszám forgácsoló részének kialakítása A forgácsoló szerszám felhasználhatósága az élszögek kialakításától függ. A szerszám tervezésekor a homlok-, hát-, fı és mellékélehelyezési-, valamint a terelıszög, és a csúcssugár értékeinek meghatározása az elsıdleges követelmény. Forgácselhelyezés: szerszámtervezéskor a megfelelı forgácstérrıl gondoskodni kell, ellenkezı esetben a forgács megszorul, ami szerszámtöréshez vezethet. A forgácselhelyezés módja szerint megkülönböztetünk: - nyitott forgácstér (pl. eszterga) - félig zárt (pl. csigafúró) - zárt forgácstteret (pl. üregelıtüske)
Forgácsoló szerszámok csatlakozó részei A csatlakozó rész kettıs feladatot lát el: a szerszám pontos helyezését, illetve az erı-, és nyomatékátvitel. A szerszámok csatlakozó részei a szerszámgép típusától függıen szabványosítva vannak. Az általánosan használt csatlakozórészek: - négyszögletes - hengeres - kúpos - különleges kalakításúak
Váltólapkák ISO-szabvány szerinti kialakításuk ISO-szabvány szerinti leszorítás - felerısítésük, és jelölésük
Szerszámkopások fajtái
Szármaró kopása és élezése