BUDAPESTI MŰSZAKI FŐISKOLA BÁNKI DONÁT GÉPÉSZMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR Hőkezelt acélok forgácsolhatósági vizsgálata Tudományos Diákköri Konferencia Dolgozat Készítették: Lindwurm Ádám NGC III/9 Magyar Gergely NGC III/4 Konzulensek: dr. Sipos Sándor főiskolai docens, Hervay Péter főiskolai adjunktus Biró Szabolcs tanszéki mérnök Budapest, 2004.
Bevezető A 2004. évi nyári szakmai gyakorlatot a Budapesti Műszaki Főiskola Bánki Donát Gépészmérnöki Főiskolai Kar Gépgyártástechnológiai Tanszékének gépműhelyében töltöttük, azzal a nem titkolt szándékkal, hogy majdani TDK munkánkat előkészítsük. Feladatunk különböző hőkezeltségű acélok forgácsolhatósági tulajdonságainak vizsgálata volt. A kísérlet során mértük a forgácsolóerő komponenseit, a forgácsolt felületek érdességeit, a keletkezett forgácsok alakját pedig digitálisan rögzítettük. A dolgozatunkban tisztázzuk a forgácsolhatóság és forgácsolóképesség fogalmát, bemutatjuk a kísérletet, majd a kapott eredményeket kiértékeljük, majd az eredményekből levonjuk a következtetéseket. A mellékletekben találhatóak az egyes kísérletek során keletkezett forgácsalakok képei, az alkalmazott mérőműszerek és a szoftverek kezelőfelületének képei. - 2 -
Tartalomjegyzék 1. fejezet: A forgácsolhatóság és forgácsolóképesség fogalma 1.oldal 1.1 A forgácsolóerő mint a forgácsolhatóság kiegészítő jellemzője 2.oldal 1.2 A forgács jellemzői 3.oldal 1.3 A forgácstörésről általában 5.oldal 1.4 A forgácsolt felület érdességének jellemzői 6.oldal 2. fejezet: A kísérleti körülmények bemutatása 7.oldal 2.1 A kísérlet során alkalmazott anyag 7.oldal 2.2 Alkalmazott szerszámgép 7.oldal 2.3 Alkalmazott mérőműszerek 9.oldal 3. fejezet:a klísérleti eredmények kiértékelése 12.oldal 3.1 C45 157HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények 12.oldal 3.2 C45 207HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények 16.oldal 3.3 C45 249HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények 19.oldal 3.4 C45 285HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények 22.oldal 3.5 C45 329HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények 25.oldal 4. fejezet: Az eredményekből levonható következtetések 28.oldal 4.1 Fp/Fc arányainak vizsgálata az anyagok keménységének függvényében 28.oldal 4.2 A különböző anyagokon végzett felületi érdesség mérések összehasonlítása 31.oldal 4.3 A keletkezett forgácsok jellemzése 32.oldal 4.4 Az empirikus hatványfüggvények összehasonlítása 33.oldal 4.5 Forgácsolhatósági index (MR) 34.oldal Irodalomjegyzék 35.oldal Mellékletek 36.oldal - 3 -
1. A forgácsolhatóság és forgácsolóképesség fogalma A forgácsolhatóság fogalmán különböző fogalmakat és tényezőket szoktunk érteni. Nagyoláskor például azt vesszük számításba, hogy az adott (többnyire nagy) ráhagyást milyen sebességgel és teljesítményigénnyel tudjuk leválasztani. Automatizált (CNC) gépeknél ilyen esetekben hozzávesszük a forgács típusát, daraboltságát és a művelet költségeit is. Simító forgácsoláskor természetesen a termelés minőségi tényezői kerülnek előtérbe: a pontos tűrések tarthatósága (melyekért a forgácsoló erőkomponensek felelnek), illetve a felületi mikrogeometria (az érdesség és hullámosság) különböző paraméterei. A forgácsolhatóság a munkadarab anyagának komplex jellemzője, amely meghatározott körülmények között a forgácsolási folyamat közbeni viselkedésének és a forgácsolással elért minőségének megítélésére és minősítésére szolgál [1]. A forgácsolhatóságok leginkább befolyásoló tényezők az alapanyag, az előgyártás módja, a technológia és a hőkezelés. Az erről készített ok-okozati (Ishikawa) diagram az 1.1. ábrán látható. 1.1 ábra. A forgácsolhatóságot befolyásoló tényezők rendszere [2] A forgácsolhatóság jellemzésére (minősítésére) többféle tényezőt használunk. Ezek attól függenek, hogy a forgácsolás rövidtávú (1 2 perces), vagy pedig huzamosabb (például a szerszám teljes eléletlenedéséig tartó folyamatnak a) megítélésre szolgálnak. - 4 -
A pillanatnyi forgácsolhatóság a forgács daraboltságával, a pillanatnyi forgácsolóerő fellépésével, és a pillanatnyilag előállított felület érdességével jellemezhető. A rövidtávú (heurisztikus, fenomenológikus, triviális) megítélés szerint jól forgácsolható az az anyag, amelyiknél a forgács daraboltsága kedvező, a leválasztó erő és a felületi érdesség pedig kicsiny. A huzamosabb ideig végzett forgácsoláskor egyéb tényezőket is számításba kell vennünk. A forgácsolhatóságba ilyenkor a szerszámra gyakorolt hatást is beleértjük, és azt vizsgáljuk, hogy a kopás milyen gyorsan megy végbe. Ilyen szempontból jól forgácsolható az a darab, amelyik kevésbé koptatja a szerszámot, ezért nagy éltartamot érhetünk el vele. Fontos arról is meggyőződni, hogy a szerszám elhasználódási folyamatát nem kíséri-e drasztikus érdességromlás vagy erőnövekedés [3, 4]. A forgácsolhatóságot fő- és kiegészítő jellemzőkre szokás osztani [5]. A fő jellemzők közé a kopás (formája, mértéke, intenzitása, jellegzetességei) és az éltartam (időben, hosszban vagy térfogatban kifejezve) tartoznak. Azért ezeket tekintjük a legfontosabbaknak, mert ezek közvetlenül kapcsolatba hozhatók a művelet költségeivel, produktivitásával és termelékenységével. A forgácsolhatóság kiegészítő jellemzői az erő-, nyomaték- és teljesítményigény, a forgácsolás energetikai folyamatai (hőhatás, energiaigény és annak abszolút és fajlagos értéke stb.), a keletkező forgács alakja, mérete, alakváltozása, a forgácsolt felület minősége (azaz mikrogeometriája és rétegtulajdonaságai) stb. 1.1 A forgácsolóerő mint a forgácsolhatóság kiegészítő jellemzője A forgácsképződést egyéb feltételek teljesülése esetén - a szükséges erőhatások indítják meg. A forgácsolóerőt befolyásoló tényezőket 4 csoportra szokás osztani: a munkadarab jellemzői, a forgácsolási adatai, a szerszám kialakítása és egyéb befolyásoló tényezők (kopás, hűtő-kenő folyadék alkalmazása, stb.). Az ötvözetlen szerkezeti acélok forgácsolhatóságát befolyásoló munkadarab jellemzők az alábbiak (v.ö. 1.1. ábra): széntartalom, az adalékolt (a forgácsolhatóságot javító) anyagok milyensége és mennyisége [8, 9], az esetlegesen alkalmazott hőkezelések (pl. lágyító, szívósságfokozó stb.) milyensége, a kezeléssel létrehozott anyag szívóssága, keménysége, szövetszerkezeti állapota, az előgyártmány milyensége (kovácsolás, hengerlés, sajtolás stb.). A vizsgálatok szerint [12] az ötvözetlen és a (krómmal) kissé ötvözött szerkezeti acéloknál a széntartalom (C, %) és a forgácsolóerő fajlagos főértéke (k c1.1, N/mm 2 ) közötti kapcsolatot +- 5%-os pontossággal írja le a következő kifejezés: N k c 1.1 = 1450 + 300 C [%] 2 mm - 5 -
A vizsgálatba vont 110 féle ötvözetlen és a (krómmal) kissé ötvözött szerkezeti acél között jól forgácsolható automata acél épp úgy van, mint 20 30 % nyúlással rendelkező. Így érthető az, hogy a szilárdság és a forgácsolóerő fajlagos főértéke között csak nagyon laza korrelációs kapcsolat van. Különösen igaz ez az 1%-nál kevesebb krómot tartalmazó acélokra vonatkozóan. Kötött forgácsolás körülményei között az erőkomponensek szokásos arányát, azaz az F c : F p : F f = 1 : (0,3 0,6) : (0,1 0,2) relációt nemcsak a forgácskeresztmetszet, hanem a megmunkálás jellege (nagyolás, simítás), a szerszámgeometria (κ r, r ε ), sőt a munkarab keménysége (HB) is befolyásolja. A pontosságra az F p passzív erő hat a legjobban, ezért nem mindegy, hogy milyen értéket ér el nagysága. A forgácsolóerő fő komponense a teljesítményigényért felelős, ezért a kísérleteknél alkalmazott háromkomponenses erőmérést ennek figyelembevételével célszerű megtervezni és végezni. 1800 Fajlagos forgácsolóerõ fõértéke, kc1.1, N/mm2 1600 y = 0,364x + 1312,1 R 2 = 0,2957 1400 1200 Adatsor1 y = 0,1689x + 1435,7 Adatsor2 R 2 = 0,0274 Lineáris (Adatsor1) Lineáris (Adatsor2) 1000 200 300 400 500 600 700 800 900 Szakítószilárdság, Rm, MPa 1.2 ábra. A szakítószilárdság és a fajlagos forgácsolóerő összefüggése [6] (Adatsor 1 ötvözetlen acél; adatsor2 kis krómtartalmú acél) 1.2 A forgács jellemzői Az utóbbi években egyre elterjedtebben alkalmazzák a félautomatikus és numerikusvezérlésű szerszámgépeket. Ezek gazdaságos működtetése kiváló forgácsolóképességű szerszámokkal rentábilis, amelyek nagy forgácsolósebességen, folyóforgács keletkezése közben dolgoznak. A forgácsolhatóságra optimalizált acélok általában kis karbontartalmúak, csillapítatlanok, melyekben hosszan elnyúlt zárványcsíkokat hoznak létre, melyek megtörik a forgács folyamatosságát, sőt egyes típusaik még a kést is kenik. Régebben a zárványok létrehozásához az acélban kevéssé oldódó ólmot permeteztek, melyek soros jellegű fémes zárványcsíkokat hoztak létre az alakítás, - 6 -
illetve a húzás irányába. Ma kerülik az ólommal való ötvözött automata acélok használatát, mert a környezetre és az egészségre káros hatással vannak. Kifejlesztették a kénnel való ötvözés technológiáját. Ma már ez a legnagyobb mennyiségben gyártott forgácsolásra optimalizált acél jellemző ötvözője. A kénnel való ötvözés maga után vonja a vöröstörékenység kialakulásának veszélyét, ami azt jelenti, hogy a vasszulfid a melegalakítás hőmérséklete felett olyan kristályhatármenti olvadt fázist alkot, amely lehetetlenné teszi a hengerlést, illetve forgácsolást. Az acélok csillapításához leginkább sziliciumot használnak, de emellett gyakoriak még a szelénnel, tellurral, kalciummal csillapított acélok is. A szokásosan megengedett kénmennyiséget 0,035%-ban állapították meg, és a legtöbb acélban van annyi mangán, hogy a ként mangánszulfid alakjában megkösse. A szulfidzárványok akkor javítják legnagyobb mértékben a forgácsolhatóságot, ha vastagabb és rövidebb zárványok képződnek. A forgácsolhatóság javítása érdekében sok nemesacélnál végeznek célhőkezelést, például szándékosan eldurvított perlites szövetet hoznak létre. Tömegtermelés esetén alkalmaznak dezoxidálást is, melynél a dezoxidációs termékek a kés élén felrakódást képezve növelik annak élettartamát. [11] Igen nagy szerep jut a forgácsmanipulációnak, amelyen a forgács hosszanti (törés) vagy vastagságirányú (osztás) feldarabolását és megfelelő irányba történő terelését kell érteni. A sebesség-fogás-előtolás adathármas hatását törési diagramokban szokás ábrázolni. A különböző körülmények között leválasztott forgácsok 1 5 osztályzatok közé eső minősítéssel lehetségesek: a legkedvezetlenebb (kuszált, össze-visszatekeredő, balesetveszélyes forgácsalak az 1, a legjobban kezelhető alak pedig 5 osztályzatot ér el. Az 1.3. ábra acélok forgácsolásokor keletkező jellegzetes alakokat mutat. 1.3 ábra Jellemző forgácsalakok a fogás és az előtolás függvényében [7] A karbontartalom növekedése illetve az acél keménységének fokozódása egyértelmű változást idéz elő a forgács alakjában: minden adatkombináció esetén hamarabb alakulnak ki a kedvezőnek tartott rövid, hengeres spirál illetőleg a C, G és 3 alakú forgácsok.[3] - 7 -
1.3 A forgácstörésről általában A forgácstörés bekövetkezhet önmagától amikor a homlokfelület hajlítja a forgácsot, és az feldarabolódik. A forgácstörő hornyok kialakításához az a felismerés tartozott, hogy észrevették, ahogy növekszik a kráterkopás, úgy lesz töredezettebb forgács a kezdeti folyóforgácsból. A forgácstörést kétféleképpen lehet megvalósítani: forgácstörő horonnyal és forgácstörő lépcsővel.[7] A keletkező forgács alakját befolyásoló tényezők: - a munkadarab anyaga: Képlékeny, szívós anyagot forgácsolva leginkább folyóforgácsot lehet leválasztani, míg ridegebb, keményebb anyagnál töredezett elemi forgács keletkezik. - A forgácsolás paraméterei: A leginkább befolyásoló tényezők: a fogásmélység, az előtolás és a forgácsolósebesség. Kísérletünk célja volt a munkadarab anyagának és a forgácsolás paramétereinek egymáshoz fűződő kapcsolatainak és hatásainak vizsgálata, ezért ezekről a dolgozatban részletesen lesz szó. (lásd 3. fejezet) - A szerszám anyaga. A technológiai fejlődéssel egyetemben egyre magasabb forgácsolósebesség érhető el. - A szerszámgép-rendszer dinamikus és statikus viselkedése. A forgácsolósebesség növelésével intenzívebb lesz a rendszer rezgése, ami befolyással lehet a keletkező forgácsra. - A forgácstörők kialakítása, pl.: a forgácstörő horony szöge. - A szerszám élgeometriája. Minél nagyobb a homlokszög, annál inkább kedvez a folyóforgács kialakulásának. Itt fontos megemlíteni a szerszám kopásának mértékét is, mert ahogy növekszik a kopás úgy csökken a forgács terjedelme. - 8 -
A forgács méreteit leginkább a főél elhelyezkedési szöge befolyásolja. Ha ez a szög (κ r ) kisebb, akkor elnyúltabb, keskenyebb forgács keletkezik, ha nagyobb akkor tömörebb a leválasztott forgács. A keletkezett forgács szélessége meghatározható a következő képlettel: b=a/sinκ r (mm) A keletkezett forgács vastagsága h=f sinκ r (mm) - A forgácsolás alatt alkalmaznak-e hűtő-kenő folyadékot. Ennek alkalmazásakor csökkenhető a súrlódás a kés ( lapka ), és a forgács között. [9] Mindezekből megállapítható, hogy a forgácsolás fő jellemzőit csak hosszantartó, költséges úton lehet meghatározni. 1.4 A forgácsolt felület érdességének jellemzői Általános megfigyelés az, hogy az ötvözetlen szerkezeti acélok karbontartalmának, keménységének vagy szilárdságának növelése kedvező hatással van a megmunkált felület mikrogeometriájára. Ennek magyarázata elsősorban abban keresendő, hogy a keményebb szövetelemek (illetőleg a lemezes perlittartalom százalékos arányának növekedése esetén) kevésbé kenődnek, szemcséik nehezebben tépődnek ki. - 9 -
2. A kísérleti körülmények bemutatása 2.1 A kísérlet során alkalmazott anyag A vizsgált acél: C45 nemesíthető, ötvözetlen szerkezeti acél. Hőkezelés előtt a felületi oxidréteget és a méretpontatlanságot nagyoló esztergálással eltávolítottuk. Az előkészítés után 5 darab, egyenként ø100x300 mm hengert kaptunk, melyeket a HTV Horszt kft. hőkezelő üzemébe szállítottunk el. A cél olyan hőkezelési technológia alkalmazása volt, mely a keménység lépcsőzetes növekedését eredményezte. A mért eredmények növekvő keménységi sorrendben a következők: HB157, HB207, HB249, HB285, HB329. A keménységmérést a hőkezelő üzemben végezték. Hőkezelések: HB157-es anyag: Edzés 860 o C-on olajban, majd megeresztés 720 o C. HB207-es anyag: Edzés 860 o C-on olajban, majd megeresztés 640 o C. HB249-es anyag: Edzés 860 o C-on olajban, majd megeresztés 620 o C. HB285-ös anyag: Edzés 860 o C-on olajban, majd megeresztés 600 o C. HB329-es anyag: Edzés 860 o C-on olajban, majd megeresztés 560 o C. 2.2 Az alkalmazott szerszámgép A forgácsolási kísérleteket a Gépgyártástechnológiai Tanszék földszinti nagyműhelyében található SU50/1500 típusú cseh gyártmányú, fokozatnélküli hajtással ellátott esztergagépen végeztük. A gép szilárdsági, merevségi, pontossági állapota megfelelőnek tekinthető. Az esztergagép fokozatnélküli hajtással rendelkezik, ezáltal a változó keresztmetszetű munkadarabok (különböző fogásmélységeknél is) állandó forgácsolósebességét tartani tudjuk. Kísérletünk során a forgácsolósebesség állandó értéke 200 m/min volt. A szerszámgépre minden esetben forgócsúccsal megtámasztva, központosítva fogtuk be a munkadarabokat. - 10 -
A szerszám ismertetése: A vizsgálathoz használt lapka adatai: Gyártó: Taegutec Alak: CNMG Méret: 120408 Forgácstörő: MP Anyag: TT5100 A vizsgálathoz használt késtartó: PCLNR2020K12 A lapkákat a gyártó leginkább készreesztergálási műveletekhez ajánlja (2.1. ábra), javasolt fogásmélység 1,5-5,5 mm között az előtolás pedig 0,2-0,7 mm-ig. [10] 2.1 ábra A CNMG 120408 MP TT5100 szerszám forgácsolási tartománya - 11 -
A 2.2 ábrán az általunk használt Taegutec lapka nagyított képe látható. 2.2 ábra A szerszám képe 10x-es nagyításban Kísérleteinkben 0.5, 1.0, 1,5, 2.0 és 3.0 mm-es fogásmélységekkel, illetve 0.1, 0.15, 0.2, 0.25 és 0.3 mm-es előtolás értékekkel dolgoztunk. Ezeket az értékeket egymással kombináltuk, így 5x5=25 különböző mérést végeztünk el minden egyes munkadarabon. A vizsgálat során egy értékpárral 10 mm-es szakaszokat készítettünk. Először a legnagyobb fogásmélységgel és előtolással kezdtünk, majd fokozatosan haladtunk a kisebb értékek felé. Mivel a munkadarabok egyenként 300 mm hosszúak voltak, így a 25 felület megesztergálása után maradt elég hely az esetleges ismétlésekhez is. 2.3 Az alkalmazott mérőműszerek: A késtartót KISTLER gyártmányú erőmérő cellára (2.3 ábra) szereltük fel. Ezzel a mérőrendszerrel képesek voltunk a forgácsolás közben fellépő erők három komponensét mérni: a főforgácsolóerőt, az előtolásirányú erőt és a passzív erőt. A mérőcella piezoelektromos elven működő kristályokkal van ellátva. Minden beállításnál 2000 Hz mintavételezési frekvenciát alkalmaztunk, így a számítógép által kirajzolt diagramokon megfigyelhettük a gép rezgéseit is ( 2.4 ábra). [8] A kísérleteket szárazon, hűtő-kenő folyadék nélkül végeztük. - 12 -
2.3 ábra KISTLER mérőfej 2.4 ábra Számítógépes adatrögzítés A forgácsolt felület érdességét a Mahr cég Perthometer PRK típusú mérőműszerével vizsgáltuk (2.5 ábra). A méréshez induktív elven működő mérőfej átalakítót használtunk, melybe FRW -750 gyémánthegyű mérőtapintót (2.6 ábra) helyeztünk. Az eredményeket a készülékhez mellékelt szoftverrel értékeltük. A munkadarabokon az esztergált sávokat négyszer mértük meg, mégpedig a keresztmetszet ellentétes pontjain. A szoftver ezeket átlagolta és így kaptuk meg a felület mikrogeometriáját jellemző érdességi paramétereket: A profil: -maximális csúcsmagasságát (Rp) -völgymélységét (Rv) -magasságát (Rz) -átlagos felületi érdességét (Ra ). - 13 -
2.5 ábra Perthometer PRK típusú mérőműszer 2.6 ábra Tapintócsúcs garnitúra - 14 -
3. A kísérleti eredmények kiértékelése 3.1 C45 157HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények A főforgácsolóerő diagramján megfigyelhető, hogy a főforgácsolóerő a fogásmélység és az előtolás növelésével kb. azonos emelkedést mutat. Az empirikus modellek kevésbé alapulnak a forgácsolási folyamat megértésén, egzakt leírásán, sokkal inkább a gyakorlati tapasztalatokon, megfigyeléseken. Az empirikus modellek forgácsolási kísérletekre támaszkodnak, legtöbbször úgy, hogy a modellalkotók elvégeznek egy kísérletsorozatot, majd a mérési adatokat valamilyen függvény segítségével interpolálják. Ebből következik, hogy az empirikus modellek csak a mérési tartományban alkalmazhatóak, általában jó interpolációs, de rossz extrapolációs tulajdonsággal rendelkeznek. [10.] Az eredményekből meghatároztuk a közép- és kelet európai országokban használatos empirikus hatványfüggvényt, amihez a konzulensünktől kapott speciális szoftvert használtuk. (A számítógépes futtatások a mellékletben találhatók.) = 2528 0,986222 0, a f [ N ] ahol: a szórás ±77N a korreláció 0,994 a szorosság 0,98 F c 826413 A közölt modell igen jó egyezést mutat a szakirodalmi adatokkal [9]. Fc - főforgácsolóerő alakulása 3500 3000 2500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 Fc (N) 2000 1500 1000 500 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] - 15 -
Az alábbi diagramokon a passzív forgácsolóerő fogásmélységtől ill. előtolástól való függését vizsgáljuk. A diagramokból egyértelműen szembetűnik, hogy a passzív erő nagyságát a fogásmélység lényegesen erősebben befolyásolja mint az előtolás, amire az empirikus hatványfüggvény kitevői is utalnak. Kis fogásmélység értékeknél az előtolás növelése gyakorlatilag nem változtatja a passzív forgácsolási erő nagyságát. A passzív erő fogásvétel irányú terhelést ad a munkadarabnak, ami a méretpontosságra gyakorolhat jelentősebb hatást, különösen hosszú és karcsú munkadarabok esetén. Fp - passzív forgácsolóerő alakulása Fp - passzív forgácsoló erő a fogásmélység függvényében Fp [N] 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Fp (N) 1600 1400 f=0,10 f=0,15 1200 f=0,20 1000 f=0,25 f=0,30 800 600 400 200 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [mm] Az F p diagramhoz tartozó empirikus hatványfüggvény: = 579,4 1,2405 0, a f [ N ] ahol: a szórás ±67N a korreláció 0,966 a szorosság 0,98 F p 496318 Ff - forgácsolóerő alakulása Ff [N] 700 600 500 400 300 200 100 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Az F f diagramhoz tartozó empirikus hatványfüggvény: F f 0,3714 = 887,2 a f 0,744091 [ N] - 16 -
Az F p / F c értékek összehasonlítása a forgácsolási adatok függvényében jól mutatja, hogy az F p / F c arány a fogásmélység növelésével növekedést, az előtolási értékek növelésével viszont egyértelmű csökkenést mutat (különösen a simító esztergáláshoz köthető tartományokban). Ez az F c és F p függvények diagramjaiból következik, ahol megjegyeztük, hogy kis fogásmélység értékeknél az előtolás növelése gyakorlatilag nem változtatja a passzív forgácsolási erő nagyságát. Fp/Fc - fogásmélység függvényében Fp/Fc - előtolás függvényében Fp/Fc 0,6000 0,5500 0,5000 0,4500 f=0,10 0,4000 f=0,15 0,3500 f=0,20 0,3000 f=0,25 0,2500 f=0,30 0,2000 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [mm] Fp/Fc 0,6000 0,5500 0,5000 0,4500 0,4000 a=0,5 0,3500 a=1,0 a=1,5 0,3000 a=2,0 0,2500 a=3,0 0,2000 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Az átlagos érdesség diagramból jól kivehető, hogy a fogásmélység gyakorlatilag nincs hatással a felületi érdességre, bár a=3,0 mm (fogásmélységnél) egy kis bizonytalanság tapasztalható. Ez betudható a nagy fogás és kis előtolás miatt kialakult esetleges rezgéseknek. Az előtolást növelve a felületi érdesség monoton növekedést mutat, ahogy erre számítani is lehetett. A kísérletből kimutatható, hogy az előtolás változtatásával könnyen előre meghatározható a felületi érdesség. Az előtolást háromszorosára (f=0,1-ről 0,3-ra) növelve az átlagos felületi érdesség körülbelül négyszeresére növekszik. Felületi érdesség Ra Ra [ym] 5,00 4,50 a=0,5 a=1,0 4,00 a=1,5 3,50 a=2,0 3,00 a=3,0 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 f [mm] - 17 -
A forgácstabló nagyobb felbontásban a mellékletekben szerepel ( ): 3.1 ábra HB157 keménységű anyag forgácstablójának kicsinyített képe HB157-es keménységű anyagról leválasztott forgácsok osztályozása: a/f 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,5 1 1 2 2 2 1,0 2 3 3 3 5 1,5 3 4 5 5 3 2,0 4 4 5 5 4 3,0 5 4 4 3 3 A továbbiakban a dolgozat terjedelme miatt az eredményeket nem elemezzük ilyen részletességgel, de az esetleges eltérésekre mindig kitérünk. - 18 -
3.2 C45 207HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények A főforgácsolóerő diagramja nem sok változást mutat az előző keménységhez képest. Jellegét tekintve ugyanolyan, lényeges erőnövekedés nem figyelhető meg. Fc - főforgácsolóerő alakulása Fc [N] 3500 3000 2500 2000 1500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1000 500 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Az F c -re megállapított empirikus hatványfüggvény: = 2920 0,8839 0, a f [ N] ahol: a szórás ±83N a korreláció 0,993 a szorosság 0,986 F c 8357 Sem a passzív forgácsoló erőnél, sem a fogásvétel irányú forgácsoló erőnél nem tapasztalható jelentős változás, így a diagramokat nem közöljük, csak a regresszióval meghatározott empirikus erőképleteket. 1,0644 0, = 681 a f [ N ] ahol: a szórás ±75N a korreláció 0,975 a szorosság 0,95 F p 5221 0,3255 0, = 873 a f [ N] ahol: a szórás ±25N a korreláció 0,9749 a szorosság 0,95 F f 7129-19 -
Az alábbi diagramon a passzív forgácsoló erő és a főforgácsolóerő arányának fogásmélységtől való függését vizsgáljuk.az értékek kezdetben növekedést mutatnak majd aszimptota szerűen egy maximális értékhez simulnak. Fp/Fc - fogásmélység függvényében 0,6 0,55 0,5 0,45 Fp/Fc 0,4 0,35 0,3 0,25 f=0,10 f=0,15 f=0,20 f=0,25 f=0,30 0,2 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 a [m m ] A HB207-es keménységű anyagról leválasztott forgácsok osztályozása: a/f 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,5 1 2 2 2 2 1,0 2 3 4 4 5 1,5 3 4 5 5 3 2,0 4 4 5 5 4 3,0 5 4 4 3 3-20 -
A felületi érdesség parabolikus növekedést mutat az előtolás növelésével. Itt már nem tapasztalható a különféle fogások beállításakor a HB157 keménységnél megfigyelt szórás. Az a=3 mm-es fogásmélységű vizsgálatot leszámítva nagyon hasonló felületi érdesség-értékeket mértünk a különböző előtolásoknál. Növelve az előtolást a felületi érdesség monoton növekedést mutat, ahogy erre számítani is lehetett. Felületi érdesség Ra 6 Ra [ym] 5 4 3 2 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 f [mm] - 21 -
3.3 C45 249HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények F c - főforgácsolóerő alakulása Fc [N] 3500 3000 2500 2000 1500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1000 500 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] A főforgácsoló erő empirikus hatványfüggvénye: 0,8371 0, 77481 F c 2725 a f [ N] = ahol: a szórás ±128N a korreláció 0,983 a szorosság 0,966 Megállapítható, hogy HB157 HB249 keménységtartományban a fogásmélység és az előtolás kitevője egyre csökkenő tendenciát mutat. Fp - passzív forgácsoló erő a fogásmélység függv ényében Fp - passzív forgácsolóerő alakulása Fp (N) 1600 1400 f=0,10 1200 f=0,15 1000 f=0,20 800 f=0,25 600 f=0,30 400 200 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [mm] Fp [N] 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] A passzív forgácsoló erő empirikus hatványfüggvénye: 0,9778 F p = 638 a f 0,4435 [ N] ahol: a szórás ±75N a korreláció 0,970 a szorosság 0,941-22 -
Ff - forgácsolóerő alakulása Ff - előtoló forgácsoló erő a fogásmélység függvényében Fc [N] 700 600 500 400 300 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 Fp 800 700 600 500 400 f=0,10 f=0,15 f=0,20 f=0,25 f=0,30 200 300 100 200 0 0,05 0,10 0,15 f [mm] 0,20 0,25 0,30 100 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [mm] Az F f diagramhoz tartozó empirikus hatványfüggvény: 0,2285 F f = 950 a f 0,6503 [ N] ahol: a szórás ±25N a korreláció 0,974 a szorosság 0,983 A passzív erő és a főforgácsolóerő hányadosának alakulása az előtolás és a fogásmélység függvényében a következő diagramokon látható. F p/ F c - előtolás függvényében Fp/Fc - előtoló forgácsoló erő a fogásmélység függv ényében Fp/F c 0,6000 0,5500 0,5000 0,4500 0,4000 a=0,5 0,3500 a=1,0 a=1,5 0,3000 a=2,0 0,2500 a=3,0 0,2000 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Fp/Fc f=0,10 0,7 f=0,15 0,65 f=0,20 0,6 f=0,25 0,55 f=0,30 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, 5 a [mm] - 23 -
HB249-es keménységnél elvégezve a felületi érdesség vizsgálatot látható, hogy kis előtolásnál még a 3mm-es fogásmélységgel végzett műveletnél kaptuk a legjobb felületi érdességet, bár az összes fogásmélységnél nagyon hasonló eredményt kaptunk. 0,1 mm/fordulatos előtolásnál az eltérés a legjobb és legrosszabb felület között mindössze 2-3 tized mikron volt. Ahogy növeltük az előtolás értékét itt is növekedést mutatott az R a értéke. Felületi érdesség Ra Ra [ym] 6 5 4 3 2 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 f [mm] HB249-es keménységű anyagról leválasztott forgácsok osztályozása: a/f 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,5 1 1 1 1 1 1,0 1 2 3 4 3 1,5 4 5 4 4 4 2,0 3 5 4 4 4 3,0 1 5 4 4 4-24 -
3.4 C45 285HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények F c - főforgácsolóerő alakulása Fc [N] 3500 3000 2500 2000 1500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1000 500 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [m m ] A főforgácsoló erő empirikus hatványfüggvénye: 0,8018 0, 7354 F c 2855 a f [ N ] = ahol: a szórás ±67N a korreláció 0,995 a szorosság 0,99 F p - passzív forgácsolóerő alakulása Fp [N] 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [m m] A passzív erő empirikus hatványfüggvénye: 0,7608 0, 3515 F p = 782 a f [ N] - 25 - ahol: a szórás ±85N a korreláció 0,9533 a szorosság 0,908
Ff - forgácsolóerő alakulása Fc [N] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 0 0,05 0,10 0,15 f [mm] 0,20 0,25 0,30 Az előtolás irányú erő diagramjához tartozó empirikus hatványfüggvény: 0,9095 0, 5597 F f 1226 a f [ N] = ahol: a szórás ±67N a korreláció 0,868 a szorosság 0,753 A passzív és főforgácsolóerő hányadosának alakulása a fogásmélység függvényében. Fp/Fc - fogásmélység függvényében 0,9 0,8 0,7 f=0,10 f=0,15 f=0,20 f=0,25 f=0,30 Fp/Fc 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [mm] - 26 -
A HB285 keménységű anyagot vizsgálva rosszabb felületi érdességet mértünk 0,5 mm fogásmélység és 0,1 mm előtolás párosításnál, mint arra számítani lehetett. Ahogy növeltük az előtolás-fogásmélység értékeit, úgy távolodott el a 3 mm fogásmélységű R a érték a többitől. Megfigyelhető, hogy maximálisan kb. ¾ mikronos eltérés mutatható ki egy meghatározott fogásmélységnél. Felületi érdesség Ra Ra [ym] 5 4,5 a=0,5 a=1,0 4 a=1,5 3,5 a=2,0 3 a=3,0 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 f [mm] HB285 keménységű anyagról leválasztott forgácsok osztályozása: a/f 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,5 1 1 1 2 2 1,0 1 4 3 2 3 1,5 1 5 5 5 5 2,0 1 5 5 5 4 3,0 1 5 5 4 4-27 -
3.5 C45 329HB keménységű anyagra vonatkozó eredmények Fc - főforgácsolóerő alakulása Fc [N] 3500 3000 2500 2000 1500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 1000 500 0 0,05 0,10 0,15 f [mm] 0,20 0,25 0,30 Az F c -re megállapított empirikus hatványfüggvény: 0,8330 0, 7126 F c 2537 a f [ N] = ahol: a szórás ±70N a korreláció 0,9943 a szorosság 0,988 Fp - passzív forgácsolóerő alakulása F [N] 1500 1300 1100 900 700 500 300 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 100 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 f [mm] Az F p -re megállapított empirikus hatványfüggvény: 0,6928 0, 2706 F p = 781 a f [ N] - 28 - ahol: a szórás ±88N a korreláció 0,9442 a szorosság 0,891
Ff - forgácsolóerő alakulása Ff [N] 900 800 700 600 500 a=0,5 a=1,0 a=1,5 a=2,0 a=3,0 400 300 200 0,05 0,10 0,15 f [mm] 0,20 0,25 0,30 A diagramhoz tartozó empirikus hatványfüggvény: 0,1470 0, 4915 F f 1355 a f [ N] = ahol: a szórás ±95N a korreláció 0,7551 a szorosság 0,57 A passzív és főforgácsolóerő hányadosának alakulása a fogásmélység függvényében. Fp/Fc - fogásmélység függvényében Fp/Fc 1 0,9 0,8 0,7 0,6 f=0,10 f=0,15 f=0,20 f=0,25 f=0,30 0,5 0,4 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 a [m m ] - 29 -
A grafikonon jól látszik, hogy a kis előtolás és fogásmélység értékekkel végzett összehasonlításnál alig mérhető különbség. Lényeges észrevétel, hogy a=2 mm fogásnál a legrosszabb a felületi érdesség, a=1 mm fogásnál pedig a legjobb. Ahogy növeljük az előtolás értékét, úgy távolodnak el egymástól az adatok 0,2 mm előtolástól kezdve a legrosszabb felületi minőséget már a 3mm fogásmélységnél kapjuk. Érdekes megfigyelni, hogy kis fogásmélységeknél alig mérhető az érdességben különbség. Felületi érdesség Ra Ra [ym] 5 4,5 a=0,5 a=1,0 4 a=1,5 3,5 a=2,0 3 a=3,0 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 f [mm] HB329 keménységű anyagról leválasztott forgácsok osztályozása: a/f 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,5 1 1 1 2 2 1,0 1 2 2 2 3 1,5 1 3 3 4 4 2,0 1 5 4 4 4 3,0 1 5 5 4 4-30 -
4. Az eredményekből levonható következtetések 4.1 F p /F c arányainak vizsgálata az anyagok keménységének függvényében A passzív- és a főforgácsolóerő értékeinek hányadosát vizsgálva a=0,5mm fogásmélység értéknél látható a diagramon, hogy HB157, HB207 és HB249 keménységű anyagoknál 0,25mm-es előtolásnál nagyon alacsony meredekségű egyenest kapunk. Fp/Fc 0,3-as értéknél egy kis emelkedés megfigyelhető. HB285 és HB329 keménységnél már lényegesen nagyobb F p /F c értékeket kapunk, megközelítve a 0,6 értéket. 0,1mm-es előtolásnál a 3 kisebb keménységű anyagnál szintén kevésbé jelentősen nő F p /F c értéke, majd HB285nél eléri 0,7-et HB329-nél pedig közel 0,9 ami kedvezőtlen eredmény. Fp/Fc alakulása a=0,5mm-nél Fp/Fc 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 f= 0,1 f=0,25 HB157 HB207 HB249 HB285 HB329 Az F p /F c értékeit 1mm-es fogásmélységnél megfigyelve hasonló eredményt látunk mint 0,5mm-es fogásmélységnél, csak ez az arány sok esetben 0,1-el meghaladja azt. A kisebb keménységű munkadaraboknál látható egy minimális csökkenés is, majd HB249-től feljebb 0,1mm-es előtolásnál ugrásszerű növekedés látható. HB329-nél F p /F c értéke eléri az 1-es számot. Fp/Fc alakulása a=1mm-nél Fp/Fc 1,2 1 0,8 0,6 0,4 f=0,1 f=0,25 0,2 0 HB157 HB207 HB249 HB285 HB329-31 -
1,5 mm-es fogásmélységnél vizsgálva a passzív- és a főforgácsolóerők értékeit, megállapítható, hogy ahogy növeljük a fogásmélység értékét, úgy csökken az Fp/Fc értéke a kisebb keménységű anyagoknál, tehát HB157-,HB207-és HB249-nél, ettől kezdve a keményebb anyagokig haladva növekszik. HB329 a=2mm-nél Fp/Fc értéke a legnagyobb és 0,1mm előtolás közelében van, értéke: 0,73. A 0,25mm előtolásnál végzett mérési eredmény ennél a fogásmélységnél nem sok eltérést mutat a különböző keménységű anyagoknál. Az F p /F c érték 0,4-0,5 körül található. Fp/Fc alakulása a=1,5mm-nél Fp/Fc 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 f=0,1 f=0,25 HB157 HB207 HB249 HB285 HB329 4mm-es fogásmélységnél vizsgálva a passzív- és a főforgácsolóerők értékeit, megállapítható, hogy ahogy növeljük a fogásmélység értékét, úgy csökken az F p /F c értéke a kisebb keménységű anyagoknál, tehát HB157-,HB207-és HB249- nél, ettől kezdve a keményebb anyagokig haladva növekszik. HB329 a=2mm-nél F p /F c értéke a legnagyobb és 0,1mm-es előtolás közelében van, értéke: 0,73. A 0,25mm előtolásnál végzett mérési eredmény ennél a fogásmélységnél nem sok eltérést mutat a különböző keménységű anyagoknál. Az F p /F c érték 0,4-0,5 körül található. Fp/Fc alakulása a=2mm-nél Fp/Fc 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 f=0,1 f=0,25 HB157 HB207 HB249 HB285 HB329-32 -
3mm-es fogásmélységnél megállapítható, hogy ahogy növeljük a vizsgált anyag keménységét, szinte úgy csökken F p /F c értéke a nagyobb, tehát a 0,25mm előtolásnál. HB157-es keménységnél az arány kb. 0,5. HB329-nél ez az érték 0,45. 0,1mm előtolásnál F p /F c = 0,65, ami lényegesen elmarad a kevésbé kemény anyagokon mért értékektől. Fp/Fc alakulása a=3mm-nél 0,7 0,6 0,5 Fp/Fc 0,4 0,3 0,2 0,1 0 f=0,1 f=0,25 HB157 HB207 HB249 HB285 HB329 Mind az 5 grafikont megfigyelve látható, hogy a három kisebb fogásmélységnél történt mérésnél a kisebb keménységű anyagoknál kevésbé térnek el egymástól az F p /F c értékek, míg a nagyobb keménységűeknél a görbe meredeksége megnő. Megállapítható, hogy ahogy nő a fogásmélység értéke a két vizsgált erő aránya úgy csökken. a=1mm-nél az érték közel egyenlő 1-el, míg a=3mm-nél ez az arány kb. 0,65. (mindezeket 0,1mm előtolásnál nézve. 0,25mm az értékek hozzávetőlegesen 2-3 tizeddel alacsonyabbak) - 33 -
4.2 A különböző anyagokon végzett felületi érdesség mérések összehasonlítása Ra (ym) 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Felületi érdesség értékek a=0,5mm-nél HB157 HB207 HB249 HB285 HB329 f=0,10mm f=0.15mm f=0,20mm f=0,,25mm f=0,30mm Ra (ym) 6 5 4 3 2 1 0 Felületi érdesség értékek a=1mm-nél HB157 HB207 HB249 HB285 HB329 f=0,10mm f=0.15mm f=0,20mm f=0,,25mm f=0,30mm - 34 -
4.3 A keletkezett forgácsok jellemzése A kísérletek során keletkezett forgácsokat összegyűjtöttük, rendszereztük, majd táblázatba foglaltuk. Megállapítható, hogy kis fogásmélységnél ( a=0,5 mm ) keletkezett forgácsok nem minősíthetőek jónak, szinte minden esetben gubancos forgács keletkezett, amely rátekeredett a késre. Az ilyen jelenség könnyen balesetet is okozhat. Ha nem gubancos forgács keletkezett a=0,5 mm-nél, akkor végtelen folyóforgács, amit szintén érdemes kerülni. A fogásmélység értékét f=1mm-re növelve a forgácsalakok javulást mutatnak, főleg ha nagyobb előtolást alkalmazunk. Az általunk használt legkisebb előtolásnál (f=0,1mm) még folyóforgács keletkezett, de növelve az f értékét jelentős javulást értünk el. Különösen HB207 és HB249 keménységű anyagnál. Szinte minden esetben a legjobb forgácsalakot a=1,5 és a=2 mm fogásmélység értéknél kaptuk, ahol a forgácsok 4-5 körüli minősítést kaptak, egyetlen kivételtől eltekintve (HB285 keménységű anyagnál rátekeredett a forgács a szerszámra ). Tovább növelve a fogásmélység értékét 3mm-re (a 0,1mm előtolást nem számítva) szintén jó forgácsalakokat kaptunk. A HB157-es anyag kivételével minden esetben f=0,1mm-es előtolásnál gubancos lett a forgács. Összegezve a tapasztaltakat megállapíthatjuk, hogy közepes fogásmélységnél, és közepes, vagy annál nagyobb előtolással érdemes dolgozni, ha megfelelő forgácsalakot szeretnénk kapni, szerszámkímélően és balesetmentesen. - 35 -
4.4 Az empirikus hatványfüggvények összehasonlítása 45 acél anyagminőség állandói 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 157 207 249 285 329 Keménység Fc Fp Ff C45 acél fogásmélység kitevői 1,5 1 0,5 0 157 207 249 285 329 Keménység [HB] Xa-Fc Xa-Fp Xa-Ff C45 acél előtolás kitevői 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 157 207 249 285 329 Kem énység [HB] Yf-Fc Yf-Fp Yf-Ff A diagramokon egyedül a passzív erő fogásmélység- és előtoláskitevője mutat szabályszerű változást, meglepő módon a keménység növekedésével csökken. - 36 -
4.5 Forgácsolhatósági index (MR) A forgácsolhatóság komplex jellemzőjének (MR) azt a viszonyszámot nevezzük, amelynek számlálójában a forgács alaktényezőjének ezerszerese, nevezőjében pedig a forgácsolt felület átlagos érdességi mérőszáma és a kísérlet közben regisztrált (méréssel megállapított) forgácsolóerő szorzata van. Képletszerűen: MR = 1000 1 [ µ m] F [ N] µ m N FAT R a c ahol: FAT forgács alaktényező (osztályozás: 1 5 között) R a - a forgácsolt felület átlagos érdessége, µm F c - forgácsoló erő, N 1,4 C45 forgácsolhatósága Paraméterek 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ra, um Fc, kn MR 100 150 200 250 300 350 400 Keménység, HB A grafikonhoz felhasznált adatok 9.sz. mellékletben találhatóak Természetesen az index megállapításánál több mérés átlagát kellett volna venni. - 37 -
Irodalomjegyzék [1] Dr.Sipos Sándor: Gyártási folyamatok informatikája BMF/BGK, Budapest, 2003. p. 1-65. [2] Dr.Sipos Sándor: Gyártóeszközök és szerszámgépek minőségbiztosítása BMF/BGK, szakmérnöki jegyzet, Budapest, 2000. p. 1-66. [3] Leskovar P. Grum J.: The Metallurgical Aspects of Machining Annals of the CIRP Vol. 35/2/1986. p. 537-550. [4] Dr Pálmai Zoltán: Fémek forgácsolhatósága Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1980. [5] Dr. Angyal Béla és mások: Forgácsolás elmelét és szerszámai Tankönyvkiadó, BDGMF, Budapest, 1988. p. [6] Dr. Sipos Sándor, Dr Angyal Béla, Dr. Dobos Lászlóné, Dr. Palásti Kovács Bála A forgácsolás és szerszámai [7] Miroslav Hruchy Gyártástechnológia, félkész gyártmányok, megmunkálás alapjai [8] www.kistler.com [9] Viharos Zsolt János - Budapesti Műszaki Egyetem http://www.sztaki.hu [10] www.taegutec.com [11] Dr.Kisfaludy Antal, Réger Mihály, Tóth László Szerkezeti anyagok 2 [12] Witte, L.: Korrelationen zwischen Werkstoff- und Schnittkraftkennwerten Industrie Anzeiger, Nr. 10/1991. p. 34-35. [13] Modern Metal Cutting (A Practical Handbook) Sandviken, Sweden, 1994. p. I-16. - 38 -
Mellékletek 1-5 sz.mellékletek Forgácstablók 6-7 sz. mellékletek Mikroszkóppal készített forgácsrészletek 8 sz. melléklet Dynoware szoftver részlet 9 sz.mellékletek MR diagramhoz felhasznált adatok 10-13 sz. mellékletek Adattáblázatok - 39 -
1.sz. melléklet C45 HB157 forgácstabló - 40 -
- 41 -
2.sz. melléklet C45 HB207 forgácstabló - 42 -
- 43 -
3.sz. melléklet C45 HB249 forgácstabló - 44 -
- 45 -
4.sz. melléklet C45 HB285 forgácstabló - 46 -
- 47 -
C45 HB285 a=1 f=0,2 C45 HB329 a=1 f=0,25 A mellékletben szereplő kinagyított forgácsképeket az ábrán látható SN22-A-140F típusú sztereomikroszkóppal készítettük 6.sz. melléklet Mikroszkóppal készített forgácsképek - 48 -
C45 HB285 a=2 f=0,1 C45 249HB a2,0 f0,30 7.sz. melléklet - 49 -
- 50 -
8.sz. melléklet DYNOWARE szoftver által kirajzolt erők egyesített képei - 51 -
MÉRÉSI ADATOK Anyagminőség: C45 (ötvözetlen szerkezeti acél) Művelet: hosszesztergálás Szerszám: Taegutec CNMG 120408 MP TT5100 MR1 (v c =200 m/min; a=3 mm; f=0,1 mm) Keménység HB Éltartam, perc Forgácsalak Érdesség, µm Forgácsoló erő, N Fogácsolhatóság, MR 157 1 1,09 1069 0,858 207 1 1,12 1094 0,816 249 1 0.9 1151 0,965 285 1 0.92 1131 0,96 329 1 0.87 1141 1,01 Megjegyzések: egy-egy mérés alapján megállapított értékek! Megj. MR2 (v c =200 m/min; a=3 mm; f=0,2 mm) Keménység HB Éltartam, perc Forgácsalak Érdesség, µm Forgácsoló erő, N Fogácsolhatóság, MR 157 4 3,11 2014 0,639 207 4 2,87 2058 0,677 249 4 2,54 3104 0,51 285 5 2,87 2013 0,865 329 5 2,24 1934 1,154 Megjegyzések: Megj. MR3 (v c =200 m/min; a=3 mm; f=0,3 mm) Keménység HB Éltartam, perc Forgácsalak Érdesség, µm Forgácsoló erő, N Fogácsolhatóság, MR 157 4 4,02 3056 0,326 207 4 5,34 3163 0,237 249 4 4,79 3104 0,269 285 4 4,31 3043 0,305 329 4 4,44 2892 0,312 Megjegyzések: Megj. Másféleképpen: MR = T R a [ min] FAT min 1000 [ µ m] F [ N ] µ m N - 52 - c
C45 HB157 fogásmélység a=0,5 fogásmélység a=1,0 fogásmélység a=1,5 fogásmélység a=2,0 fogásmélység a=3,0 előtolás Ch1 Fp Ch2 Ff Ch3 Fc Fp/Fc Ra 0,10 94 144 212 0,4444 1,02 0,15 101 173 276 0,3680 1,66 0,20 104 198 330 0,3140 2,62 0,25 109 229 391 0,2791 3,59 0,30 108 256 446 0,2426 4,36 0,10 214 175 397 0,5386 0,94 0,15 242 220 529 0,4565 1,66 0,20 275 280 670 0,4109 2,64 0,25 306 334 808 0,3790 3,56 0,30 320 364 931 0,3442 4,24 0,10 320 189 571 0,5604 1,04 0,15 353 228 757 0,4668 1,66 0,20 400 287 911 0,4392 2,67 0,25 469 343 1176 0,3986 3,53 0,30 547 411 1412 0,3875 4,32 0,10 406 197 729 0,5570 1,09 0,15 470 253 982 0,4788 1,66 0,20 591 335 1291 0,4578 2,7 0,25 721 420 1614 0,4469 3,64 0,30 829 508 1939 0,4274 4,34 0,10 619 226 1069 0,5787 1,09 0,15 758 315 1493 0,5077 2,10 0,20 1028 407 2014 0,5107 3,11 0,25 1254 514 2530 0,4959 3,56 0,30 1471 627 3056 0,4813 4,02 10. sz. melléklet - 53 -
C45 HB207 fogásmélység a=0,5 fogásmélység a=1,0 fogásmélység a=1,5 fogásmélység a=2,0 fogásmélység a=3,0 előtolás Ch1 Fp Ch2 Ff Ch3 Fc Fp/Fc Ra 0,10 115 155 253 0,456667 1,05 0,15 128 187 337 0,379214 2,03 0,20 139 219 421 0,330235 3,1 0,25 144 250 496 0,290721 4,3 0,30 159 279 541 0,294184 5,25 0,10 226 180 437 0,518692 1,07 0,15 269 231 603 0,445843 2 0,20 301 282 756 0,398087 3,11 0,25 318 310 896 0,355334 4,37 0,30 331 350 1025 0,323369 5,26 0,10 323 191 606 0,532527 1,08 0,15 372 244 825 0,450453 2,01 0,20 433 294 1049 0,412602 3,07 0,25 486 347 1288 0,377567 4,42 0,30 561 408 1514 0,370603 5,29 0,10 411 206 769 0,534415 1,13 0,15 482 266 1051 0,458398 1,99 0,20 583 339 1358 0,429322 3,08 0,25 723 428 1716 0,421177 4,39 0,30 801 530 2021 0,396416 5,33 0,10 583 230 1094 0,533469 1,12 0,15 712 301 1519 0,468512 1,82 0,20 967 397 2058 0,469601 2,87 0,25 1188 499 2577 0,461061 4,17 0,30 1479 605 3163 0,46768 5,34 11. sz. melléklet - 54 -
C45 HB249 fogásmélység a=0,5 fogásmélység a=1,0 fogásmélység a=1,5 fogásmélység a=2,0 fogásmélység a=3,0 f Ch1 Fp Ch2 Ff Ch3 Fc Fp/Fc Ra 0,10 129 196 270 0,4786 0,97 0,15 142 233 354 0,4002 1,71 0,20 155 267 450 0,3444 2,64 0,25 162 302 516 0,3129 3,73 0,30 170 378 554 0,3076 4,56 0,10 255 228 465 0,5490 1,07 0,15 295 286 635 0,4648 1,72 0,20 327 338 783 0,4182 2,69 0,25 355 389 933 0,3807 3,79 0,30 377 427 1068 0,3532 4,52 0,10 357 251 642 0,5563 0,98 0,15 402 302 861 0,4670 1,79 0,20 459 366 1083 0,4240 2,77 0,25 510 389 1300 0,3923 3,88 0,30 573 469 1546 0,3707 4,58 0,10 446 253 804 0,5548 1,02 0,15 490 301 1001 0,4896 1,88 0,20 577 393 1378 0,4188 2,82 0,25 706 470 1723 0,4094 3,96 0,30 830 557 2055 0,4041 4,79 0,10 630 256 1151 0,5475 0,9 0,15 728 313 1549 0,4701 1,55 0,20 891 406 2020 0,4412 2,54 0,25 1101 520 2514 0,4379 3,68 0,30 1376 631 3104 0,4434 4,79 12. sz. melléklet - 55 -
C45 HB285 fogásmélység a=0,5 fogásmélység a=1,0 fogásmélység a=1,5 fogásmélység a=2,0 fogásmélység a=3,0 előtolás Ch1 Fp Ch2 Ff Ch3 Fc Fp/Fc Ra 0,10 212 333 311 0,682636 1,42 0,15 221 374 393 0,56173 1,73 0,20 230 412 470 0,490104 2,42 0,25 237 442 542 0,436513 3,13 0,30 241 481 630 0,38254 3,73 0,10 434 401 533 0,815493 1 0,15 469 466 698 0,671845 1,71 0,20 503 528 859 0,585159 2,45 0,25 531 582 1010 0,525466 3,16 0,30 554 626 1151 0,481073 3,72 0,10 557 422 730 0,762678 0,94 0,15 595 485 940 0,633201 1,67 0,20 648 563 1169 0,553835 2,49 0,25 715 636 1401 0,510294 3,24 0,30 766 694 1636 0,468361 3,84 0,10 589 407 864 0,681362 1,16 0,15 662 489 1150 0,57575 1,85 0,20 717 561 1445 0,49639 2,6 0,25 814 646 1744 0,466581 3,33 0,30 944 735 2076 0,454561 3,96 0,10 647 247 1131 0,572473 0,92 0,15 746 335 1541 0,484293 1,73 0,20 886 460 2013 0,440439 2,87 0,25 1101 622 2500 0,440401 3,76 0,30 1353 792 3043 0,444592 4,31 13. sz. mellélket - 56 -
fogásmélység a=0,5 fogásmélység a=1,0 fogásmélység a=1,5 fogásmélység a=2,0 fogásmélység a=3,0 C45 HB329 előtolás ch1 Fp Ch2 Ff Ch3 Fc Fp/Fc Ra 0,10 266 517 305 0,872518 0,94 0,15 259 539 358 0,724651 1,31 0,20 267 573 422 0,633504 1,86 0,25 273 602 481 0,568423 2,37 0,30 285 642 542 0,52583 2,89 0,10 536 562 547 0,979724 0,7 0,15 545 615 680 0,801768 1,29 0,20 555 662 810 0,685715 1,89 0,25 599 763 1018 0,588158 2,47 0,30 643 850 1152 0,55816 2,97 0,10 646 507 708 0,912487 0,84 0,15 693 570 918 0,755313 1,44 0,20 736 635 1122 0,656278 2,02 0,25 785 704 1346 0,582676 2,68 0,30 860 767 1545 0,556468 3,09 0,10 631 401 842 0,749682 1,07 0,15 692 473 1117 0,618832 1,68 0,20 751 551 1376 0,545471 2,28 0,25 850 642 1676 0,507262 3,16 0,30 986 744 1999 0,492938 3,55 0,10 745 267 1141 0,653368 0,87 0,15 821 328 1531 0,535959 1,38 0,20 924 412 1934 0,477606 2,24 0,25 1101 542 2394 0,459642 3,45 0,30 1301 811 2892 0,449862 4,44 14. sz. melléket - 57 -