Gépgyártástechnológiai Tanszék Miskolc-Egyetemváros DIPLOMATERV FELADAT Hajtómű tengely gyártástervezése Szám: 2014-GYT-1-MT Készítette: Rácskai Milán Neptunkód: D8WHEF Dátum: 2015.01.20.
Tartalomjegyzék Bevezetés... 3 1 Alkatrész ÉS gyártmány ismertetése... 5 1.1 Alkatrész bemutatása... 5 1.2 Protos 2C cigarettagyártó gép ismertetése... 7 1.3 Cégismertetés... 11 2 Technológiai folyamat előkészítése... 15 2.1 A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása... 15 2.2 A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása... 16 2.3 Az alkatrész funkcionális és technológiai helyességének elemzése... 17 2.3.1 Az alkatrész igénybevétele... 21 2.4 Helyesbített műhelyrajz és az alkatrész geometriai modelljének elkészítése... 25 2.5 Az előgyártmány fajtájának, az előgyártás módjának kiválasztása... 26 2.6 Ráhagyások műveleti méretek és tűrések... 27 2.6.1 Egy művelet ráhagyása... 27 2.6.2 Műveleti méretek... 27 2.6.3 ø40 h6 ráhagyásának számítás... 28 2.6.4 Hossz ráhagyás... 31 2.7 Előgyártmány rajzának elkészítése kovácsolt előgyártmány esetén... 33 3 Technológiai folyamat tervezése... 36 3.1 Technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása... 36 3.2 Globális műveletek képzése... 42 3.3 Globális műveletek sorrendjének felállítása... 44 3.4 Globális műveletek felbontása optimális műveletelem koncentrációjú folyamat szakaszokra... 47 4 Műveleti sorrendterv... 50-1-
5 Munkadarab simító és félsimító megmunkálása (4. művelet)... 51 5.1 Megmunkáló gép ismertetése... 51 5.2 Ráhagyás leválasztási terv... 52 5.3 Műveletelemek sorrendje... 54 5.4 Szerszámválasztás... 54 5.5 Technológiai adatok ellenőrzése számítással... 54 5.6 Mérőeszköz választás... 60 5.7 A megmunkálás norma idejének kiszámítása... 62 5.7.1 Előkészítési és befejezési idő meghatározása... 62 5.7.2 Darabidő meghatározása... 64 5.7.3 Normaidő meghatározása... 67 6 Gyártmány szerelése... 68 6.1 Szerelési családfa... 68 6.2 Szerelvények összeszerelése... 71 6.2.1 E1 és E3 előszerelése... 71 6.2.2 E2 szerelése... 73 6.2.3 E4 szerelése... 76 6.2.4 E5 szerelése... 77 6.2.5 E6 szerelése... 78 Összefoglaló... 81 Summary... 83 Melléklet... 85 Irodalomjegyzék... 86-2-
BEVEZETÉS A feladat kiírásomnak megfelelően egy hajtómű tengely gyártását kell megterveznem, majd a szerelési egységbe történő építéshez szükséges tevékenységeket, dokumentációkat dolgozom ki. A szakdolgozatom megírásakor törekedtem a korszerű számítógépes programok, dokumentációk, adatbázisok használatára. Az alkatrészem legyártásakor figyelembe vettem a témaadó cég gyártóbázisát és gyártási, technológiai feltételeit. Egyes részeknél a cégnél rendelkezésre álló tapasztalati adatok felhasználásával, kiegészítésével végeztem el a feladataimat. Reményem szerint ezzel némi betekintést nyújtok az alkatrészem gyártásának az üzemi körülmények között történő gyakorlatáról is. Sok helyen eltértem a gyakorlatban alkalmazottaktól, és korrekciókat végeztem. Jól lehet a sokszínű, széles gyártási felhasználás miatt kerültek bele ezek a megoldások, én még is elhagytam vagy módosítottam a gazdaságosság és az egyszerűsítés miatt. Így következetes és megalapozott folyamaton tudtam végigvinni a szakdolgozatom tárgyát. Az első részben pár sorban ismertetem a céget, ahonnan a szakdolgozati témát kaptam. Bemutatom a tengelyem és a gyártmányt amiben ellátja funkcióját. A gyártmány működését is közlöm. Vázolom a részegységeket, melyekkel összeszerelik a tengelyt, mielőtt bekerülne a gyártmányban a végleges helyére. A második részben megvizsgálom a tengelyem funkcionális és technológiai helyességét. Meghatározom a gyártás tömegességét, a tengely igénybevételét. Szilárdsági számításokkal ellenőrzöm a veszélyes keresztmetszetet. Az eddig vizsgáltak alapján meghatározom az előgyártmány fajtáját és konstrukciós változtatásokat teszek az alkatrészen, majd elkészítem a helyesbített műhelyrajzát. Elvégzem a ráhagyási számításokat és ezek alapján meghatározok egy helyesbített előgyártmányt. A harmadik részben a technológiai folyamat tervezésében globális csoportokba rendezem a felületeket és így a felületek kialakításáért felelős műveleteket. Végül a globális műveletek sorrendjét is meghatározom. A negyedik részhez elkészítem a harmadik rész globális műveletek felépítése alapján a műveleti sorrendtervet. -3-
Az ötödik részhez elkészítem egy művelet részletes dokumentációját. Az utasításhoz kapcsolódóan ismertetem a ráhagyás leválasztási tervet, műveletelemek sorrendjét, szerszámválasztás menetét, eredményét, technológiai adatok választását, ellenőrzését. Kiszámolom a művelet normaidejét és mérőeszközt választok. A hatodik részben elkészítem a szerelési családfát és a szerelési utasítást. A szerelés lépéseit külön ismertetem az általam készített CAD rajzokkal. -4-
1 ALKATRÉSZ ÉS GYÁRTMÁNY ISMERTETÉSE 1.1 Alkatrész bemutatása. Az alkatrészem a 30 FC 2-4 rajzszámú tengely (lásd 1. ábra) egy úgynevezett átadódob meghajtásáért felelős. Az átadódob egy több fogaskerékből álló hajtóműbe (TE egység) van beépítve. A dobok a cigaretták szállítását végzik a rajtuk található vákuumvájat segítségével (lásd 2. ábra). A cigaretta filterek rendszerint nem tesznek meg egy egész fordulatot a dob körül, nagyrészt fél fordulat után átadódnak a következő dobra. A fordulatok közben a filteren elvégzik a cigaretta gyártás egy-egy lépéseit, eljutva így a kész cigarettához. Egyes műveletek, amiket a cigaretta dobok közötti filter és cigaretta átadáskor elvégeznek a következők: vágás, töltés, ragasztás, vasalás, szétválasztás, forgatás, ellenőrzés, selejtezés. 1. ábra: Szakdolgozat téma A tengely úszó vezető csapágyazással van ellátva az A és B bázisoknál. Ezekre a bázisokra nézve teljes radiális ütés és teljes homlok ütés van előírva 1-1 helyen (kúpon és a tengelyvállon) a kapcsolódó alkatrészek helyes illeszkedése miatt. A kúpos részhez illeszkedik a fogaskerék, ahonnan a meghajtást kapja a tengely. A tengelyvállon egy karima található, ami a dob forgatásáért felelős. A kis érdességgel ellátott drallfrei felületeken helyezkednek el a tömítő elemek, ezeknek a felületeknek perdületmentesnek kell lennie. A nem megfelelően sima és/vagy nem perdületmentesített felületnél könnyen olajkilépés jöhet létre a tömítő elemeknél. A tömítések helyén ezért szigorú előírások vonatkoznak az alkatrészen. -5-
2. ábra: Cigarettákat szállító dob (1) A tengely az úgynevezett E-kuplunghoz kapcsolódik. A magasabb rendű egységek, amelyek az alkatrészt (tengelyt) tartalmazzák az 3. ábrán láthatók. Az E-kuplung egy X elnevezésű alkatrész csoportba tartozik. A mellékletben megtalálható (M1) az előbbi csoportnak az alkatrészei, robbantott nézetben. Az X csoport a TE- egységhez vagy más néven a Zwischen- modulhoz (közép modulhoz) kapcsolódik. A TE- egységet a gyártmánnyal a Protos 2C-vel szerelik össze. Az elektromos motor által bolygómű segítségével hajtott tengely forgása fogaskerekekkel adódik tovább a többi részegységhez, végül meghajtja a 30 FC 2-tengelyet és így az átadódobot is. A TE- egységről a meghajtás tovább adódik fogaskerékkel a Protos 2C további egységeihez, kerekeihez. A következő fejezetben bemutatom a gyártmány működését. -6-
3. ábra: Tengely egységcsoportjai 1.2 Protos 2C cigarettagyártó gép ismertetése A gyártmány neve: Protos 2C. A berendezés, szűrővel ellátott cigarettákat készít mintegy 12000 darabot percenként. A 4. ábrán látható a gyártmány elől nézete. A 8-as számozású az átadódob részegység, az E-kuplung, amiben a szakdolgozatomhoz választott alkatrész található. A 4. ábra segítségével szemléltetem a dohány útját, így megérthető a gép működése. Maga a Protos 2C gép készíti a cigarettákat, vagyis a bejövő dohány törzsekből (dohány rudakból), papírból és filterből kész cigarettát készít. Mind a dohányt, mind a papírt, illetve a filtert méretre kell előtte vágni. A dohányt mielőtt a Protos 2C-be kerülne még számos kisegítő gép, berendezés segítségével kezelik, szárítják, ízesítik, darabolják, rázzák, illetve válogatják. Ezekhez más és más gép, berendezés tartozik, amik ismertetésére nem térek ki. A papír illetve a filter méretre vágását a Protos 2C gép maga végzi. A filter hossza kb. 10-15 cm-es rudak formájában érkezik. Ezeket vágja méretre, ami változhat megrendeléstől illetve beállítástól függően. A filter beérkezése, kezelése és vágása a filter -7-
magazinban (37,38,39,40,41,42) történik. A 42-es dob adja át a filtert a 12-es keverődobnak ahol a dohány törzshöz adódik. 4. ábra: Protos 2C- elől nézet A cigarettapapír nagyobb darabokban, felcsévélve érkezik, majd a gép méretre vágja azt. A papír méretre vágását és vezetését a 28,29, 30,31,32 dobok illetve elemek látják el. A papír hőre lágyuló ragasztóval van ellátva. A méretre vágott papír a 13-as tüskésdobban adódik a dohányhoz. A tüskésdob vájatai körül ekkor a vájatban már dohány és filter szállítása történik - tüskék találhatók. Ezekbe a tüskékbe kapaszkodik fel a papír, így az nem csúszik el. A papírt ezután a vasaló villa segítségével (15) rávasalódik a dohányra és a filterre. A vasalót a vasalás érdekében 60 O C fölé fűtik. Vasaláskor a cigaretta elválik a vájatról a vasalóban lévő kiemelő segítségével, ami alányúl és kiszedi a cigarettát. Ekkor a cigaretta végiggördül a vasaló fűtött felületén. A villa után található fogasdob visszavezeti a vákuumvájatba az immár papírral ellátott, ragasztott cigarettát. A dohány először a TE- egységbe érkezik. A dohány a dobokon található vájatokban, vákuum segítségével halad. A dohány ide már készen érkezik úgynevezett dohány törzs formájában. A 3-as fogadja a dohány törzset, ami aztán átadja a 4-es -8-
dohánytörzs vágódobnak. Itt két darabra vágja a törzset az 5,6 dohányvágó segítségével. Az immár két részből álló dohány átadódik az úgynevezett 7-es terpesztőnek. Ez széthúzza a két dohányt, eltávolítja egymástól a két törzset. A vájatban így már elkülönülve két dohánytörzs mozog. Ezek a törzsek a 8-as átadódob segítségével (ezen a dobon található a szakdolgozatomban témája, a 30 FC 2-es tengely) a 12-es adagoló dobban megkapják a filtert. A filter a két törzs között helyezkedik el. Miután a papírt is megkapta a cigaretta a 17-es átadódob után a 18-as vágódob a 19-es kés segítségével elvágja középen a filtert. A késnek manuálisan állítható 20-as köszörűje, élezője van. Innentől már 2 kész cigaretta található egy vájatban. Ismét egy 21-es átadódob után, a 22-es forgatódob egy irányba rendezik a cigarettákat az egyszerűbb szállítás érdekében, mivel eddig a filteres részük volt középen. A gép leellenőrzi a kész cigarettát a 23-as vizsgáló dob segítségével. Itt tömörséget néz többek között, levegő segítségével megfújja és figyeli az ellenállását, áteresztő képességét. A hibás darabokat a 25-ös kidobódob segítségével távolítja el. A leesett darabokat rekeszekbe gyűjtik, de kérés esetén a berendezés futószalag segítségével oldja meg az összegyűjtést. A 25-ös alatt található az érzékelő, a vizsgálófej (nincs beszámozva). A hibátlan darabok a végkihordó egység után (50, 51, 52, 53, 54, 55) adódik tovább a következő gépnek. A Protos 2C után helyet foglaló gépek csomagolják, pufferelik, dobozolják a cigarettákat. A 4. ábra elemeit a 1. táblázatban foglalóm össze. -9-
1. táblázat: 4. ábra elemei Sorszám Gyári szám Megnevezés 1. - borítás 3. 505 FN fogadódob 4. 515 FN dohánytörzs (rúd) vágódob 5. - dohányrúd vágó (körkés) 6. - csiszoló berendezés 7. 30 FC terpesztő 8. 25 FN 2 átadódob TE- egység 12. 530 FN adagolódob 13. 540 FN tüskésdob 15. - vasaló villa és fogasdob 16. 550 FN görgősdob 17. 60 FN átadódob 18. 70 FN vágódob 19. - körkés 20. - köszörűház 21. 80 FN átadódob 22. 610 FN fordítódob 23. vizsgálódob 25. 131 FN kidobódob 37. - 38. - 39. - 40. - filter magazin 41. - 42. - 50. - 51. - 52. - 53. - 54. - 55. - végkihordó egység -10-
1.3 Cégismertetés Az tengelyt és a gyártmányt a Pécs telephelyű gépgyárban (a későbbiekben Pécsi Gépgyár Vállalat nevet fogom használni) gyártják és szerelik össze. A Gépgyárban jellemzően egyedi, kis sorozatban történik a gyártás. A Gépgyár a nemzetközi dohányipari technológiák, műszaki szolgáltatások és tanácsadás területén, a dohányfeldolgozástól a filterek, cigaretták és speciális termékek gyártásán keresztül a végső minőségi ellenőrzésig széles palettával képviselteti magát. A vállalat több üzemből áll, melyeket a PC (Profit Center) névvel láttak el. A telephely 5 PC-vel és központi területtel rendelkezik (5. ábra). - - 5. ábra: Pécsi gépgyár területei (2) Fogácsolt alkatrészgyártással foglalkozó telephely (PC2) technológiái: - esztergálás: Ø 420-ig és 2000 mm hosszig tűrésosztály IT6 CNC esztergagépek hagyományos esztergálás -11-
- köszörülés: síkköszörülés: 6 µm pontosságig, 1500x400x300mm mérettartományban, max. 200 kg belső furatköszörülés: d=100mm, L=400mm palástköszörülés: d=350mm, L=400mm - marás: o o Kis, kubikus alkatrészek megmunkálása: közepesen komplex, nem körszimmetrikus alkatrészek CNC megmunkálóközpontok 5 tengelyig tűrésosztály IT6 szabadon formált felületek marása kis- és közepes sorozatnagyságok (1-300 db) max. mérettartomány: 2500x500x600mm Nagy, kubikus alkatrészek megmunkálása: közepesen komplex, nem körszimmetrikus és hengerszerű alkatrészek kis- és közepes sorozatnagyságok (1-50) max. mérettartomány: 4.000x2.500x1.400mm munkadarabok 9000 kg-ig - hőkezelés: cementálás betétedzés normalizálás karbonitridálás feszültségmentesítés védőgázzal vagy védőgáz nélkül - felületkezelés: barnítás A gyakorlatomat a PC2-ben töltöttem. Ez alatt volt lehetőségem nyomon követni a tengely megmunkálását, megismertem a cég felépítését és bepillantást nyertem az alkatrésznek a gyártmányba történő szerelésébe. A cégnél szerzett tapasztalatokra és adatokra támaszkodva fogom ismertetni, kidolgozni a tengely gyártástervezését. Az 2. táblázatban, a teljesség igénye nélkül, gyűjtöttem össze PC2 gépparkját. -12-
2. táblázat: Pécsi Gépgyár Vállalat gépparkja Megnevezés Gép Megnevezés Gép VDF BOEHRINGER DUE 800 / 1000 BLOHM HFS 512 Egyetemes eszterga Egyetemes palást köszörű Mägerle MFP CNC köszörű CNC megmunkáló központ MAHO MC 50 S CNC köszörű MD5 OV 3000 CNI CNC BLOHM Planomat megmunkáló központ BOHLE FP 160 Egyetemes maró MAS MCV 1000 CNC maró BÖHRINGER Taurus 3P BÖHRINGER VDF32M BÖHRINGER 4Z1250 BÖHRINGER PNE 710 BÖHRINGER VDF315 Chiron FZ 22 L CHIRON FZ18W DECKEL KF2 DMG CTX 310 DECKEL MAHO MC 50 DECKEL MAHO MH 1600S DMG CTX BETA 800 DMG DMC 55H DMG DMC 635V DMG DMF 260 CNC megmunkáló központ CNC eszterga Gyalu MAHO MH 800 C DMG NEF 400 Oerlikon M 10 V CNC eszterga OKUMA LB 15 IIM-Y CNC eszterga OMC 6 CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ Egyetemes maró CNC eszterga CNC maró CNC maró CNC eszterga CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ RECKERMANN Beta S 10 SN710S SCHAUDT AR 1500 STUDER S40 TOS SUI-32/750 SZIM KU250-04 WERNER TC 2.6 TRIPET TST300 UNION KF5.3S UNISIGN Uniport 6000 CNC maró CNC eszterga CNC megmunkáló központ CNC eszterga CNC Horonymaró CNC megmunkáló központ Egyetemes eszterga Egyetemes palást köszörű CNC palástköszörű Egyetemes eszterga Egyetemes csúcsköszörű CNC megmunkáló központ CNC köszörű CNC konzolos megmunkáló központ CNC megmunkáló központ -13-
DMG DMU 100 FORST RW 5 HECKERT FU 400 E Huron EX721 CNC megmunkáló központ Horizontális üregelő CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ UNISIGN Univers 5 WOTAN RAPID 2 R-/12,5 WOTAN RAPID 2 R-/6 CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ CNC megmunkáló központ -14-
2 TECHNOLÓGIAI FOLYAMAT ELŐKÉSZÍTÉSE 2.1 A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása A gyár gépparkjába számos megmunkáló gép tartozik (2 táblázat). Ezek között megtalálható szalagos fűrészgép, egyetemes eszterga, CNC eszterga, CNC esztergáló központ, különböző CNC megmunkáló központ, CNC maró, CNC sík és profil köszörű illetve üregelő gép is. A csarnokban a gépek többsége CNC megmunkáló gép. A tengely gyártásakor egy kivétellel az előzőleg említettek miatt, CNC gépeket választottam. Az alkatrészem megmunkálásakor felhasznált gépek határai: Egyetemes eszterga: maximális esztergálási átmérő: 480 [mm] maximális esztergálási hossz: 1550 [mm] maximális fordulatszám: 2240 [1/min] axiális előtolás: 0,039-4,8 [mm] radiális előtolás: 0,02-0,3 [mm] CNC eszterga: maximális esztergálási átmérő: 410 [mm] maximális esztergálási hossz: 800 [mm] maximális fordulatszám: 5000 [1/min] útfelbontás X/Y/Z: 12/12/14 [µm] CNC köszörű: maximális köszörülés átmérő: 300 [mm] maximális köszörülési hossz: 1000 [mm] maximális fordulatszám: 3200 [1/min] útfelbontás: 0,0001 [mm] CNC maró: tengelyek hossza X/Y/Z: 1000/800/800 [mm] maximális fordulatszám: 6000 [1/min] útfelbontás X/Y/Z: 0,015 [mm] -15-
2.2 A gyártás tömegességének és szervezési típusának meghatározása Egy alkatrész megmunkálás norma ideje (indukciós edzést kooperációt, nem tartalmazza): t 1 = 500,4 [ perc db ] Megmunkálások száma (indukciós edzést kooperációt, nem tartalmazza): n=10 [db] A gyártás becsült átlagos műveleti normaideje: t n = t 1 n = 500,4 = 50,04 [perc 10 db ] A munkarend szerinti időalap: I m = 4 5 24 60 = 28800 [ perc db ] Gyártandó mennyiség: Q = 10 [ perc db ] Kibocsátási ütem: q = I m Q = 28800 [ perc hó ] perc 10 [ db = 2880[ hó ] db ] A gyártás tömegessége: K S = q t n = 2880[perc db ] 50,04 [ perc db ] = 57,55 ha K s < 1; akkor adott feltételek mellett a gyártást nem tudjuk megvalósítani; ha 1 < K s < 2, akkor tömeggyártás; ha 2 < K s < 10, akkor nagysorozat; ha 10 < K s < 20, akkor középsorozat; ha 20 < K s, akkor egyedi és kissorozatgyártásról beszélünk. -16-
Mivel K s = 57,55; ezért egyedi, kis sorozatgyártást vettem alapul, és műhelyrendszerű gyártást alkalmazok technológiai stratégiaként. 2.3 Az alkatrész funkcionális és technológiai helyességének elemzése A mellékletben megtalálható a Pécsi Gépgyár által készített tengely műhelyrajza (M4) és az lent közölt változtatások utáni helyesbített tengely műhelyrajza is (M5). Az A és B bázisok a csapágyak helyeit jelölik. A bázisok felületét a csapágyak miatt finomra (kis felületi érdességre) kell munkálni (Rz 4). A bázisfelületeken szoros illesztéssel (j5, k5) látták el. Egy mélyhornyú golyós csapággyal és egy dupla soros ferde hatásvonalú csapággyal támasztják meg a tengelyt. Ezek a csapágyak gyári zsírkenésűek. Az alkatrészen a Z NK 2001 alámetszést jelöl, ami a cég belső szabványa alapján van kialakítva (lásd 6. ábra). Az alámetszést tűrés módosításakor használják: Ø35d9-ból a csapágy miatt Ø35 k5 tűrést alkalmaznak azonos átmérőn. 6. ábra: Z NK 2001 alámetszés A tengely sarkait alámetszésekkel látták el. Ezek az alámetszések a DIN 509-E 0.8x0.3 as szabványnak felelnek meg. Az Ø40 h6 és az Ø94-es váll találkozásánál szintén alámetszést alkalmaznak, de ez már eltér az előbb említett típustól, itt DIN 509-F 0.8x0.3 alkalmaztak. Minden alászúrásokhoz azonos szabványt alkalmaznak, de a típusban (F, E, stb.) különbözőséget mutat. Ahogy azt a 7. ábra is mutatja számottevő különbség nincs a két típus között. Mindkettőt tengelyváll találkozásnál használják. A szabvány az E típust -17-
akkor ajánlja, ha a kapcsolódó alkatrész nagy lekerekítési sugárral rendelkezik, vagy a kapcsolódó alkatrész nem fekszik fel a vállra. Az E típushoz ahogy az összeállítási ábrán is látható (melléklet M7) gördülő csapágyak illeszkednek. Ezek nagyrészt r=1 [mm]-es lekerekítést tartalmaznak. A csapágy tengely vállon fekszik fel. Az F típushoz egy 25FN7 rajzjelű karima kapcsolódik, ami 1x45 o -os letörést tartalmaz, és ez szintén felfekszik a vállra. Az alámetszett helyekhez illeszkedő alkatrészek azonosnak mondható az alámetszési helyeken, ezért nem indokolt F típusú beszúrás alkalmazása. A gyártás egyszerűsítése miatt az egész alkatrészen azonos típusú formát alkalmazok és ez az E típusú forma. 7. ábra: F és E típusú alámetszés összehasonlítása (jelölések: r=0,8; t 1 =0,3; f=2,5; g=2,4; t 2 =0,2 [mm]) Más konstruktőri változásokat is érdemes lehet alkalmazni a gyártás egyszerűsítése céljából. Ilyen például a tengely oldalára, középvonalra esztergált M20-as menetes furat. Ezt a felületet gyakorlatilag nem használják semmire. Nem illeszkedik sem menetes csap, sem bármilyen más alkatrész, ez egy kihasználatlan felület (lásd összeállítási ábrát a mellékletben M8). Valószínűleg egy régebbi konstrukció maradványa esetleg ezt a tengelyt olyan gépbe is beépítik, ahol már szerepe van ennek a furatnak. Mivel a tengelyemet a Protos 2C cigarettatöltő gép szerelési egységeként kezelem és ott nincs szerepe ennek a furatnak, ezért a gyártás technológia egyszerűsítése miatt elhagyhatónak tekintem a furatot megmunkálását. A fenti okok miatt nem munkálom bele az M20-as furatot a tengelybe. Egy másik változtatás a tengely (3) másik oldalába elkészített M10-es furatot érinti (lásd 8. ábra). A furat Ø11,5 [mm]-es 11 [mm] mély süllyesztéssel alakították ki. Ide egy DIN 912 M10x45-ös belső kulcsnyílású csavar (14) illeszkedik, ami hozzá illeszti a -18-
tengelyhez az előtét tárcsát (1). A működés szempontjából nem használják ezt a süllyesztést. A gyártásból kihagyható a süllyesztés kialakítása mivel nincs szerepe, és a menet hosszával a felfekvő felületek növelésével nő a csavar teherbírása is. 8. ábra: Előtét tárcsa rögzítése a süllyesztett furatba Az alkatrészrajzon hiányzott a tűréstábla. Ennek hiányában a dolgozó nem tudhatja, hogy mekkora méret eltérés engedélyezett. Ennek pótlására tűréstáblázatból kikerestem a méreteket és a szövegmező szélére berajzoltam a tűréstáblázatot (lásd 30 FC 2-4 tengelyrajzot). Az M40x1,5-ös menet és a Ø40j5 találkozásánál nincs menetkifutás. A CNC-s megmunkáláskor nincs szükség menetkifutásra, de egyetemes esztergán szükség van rá, ezért menetkifutással látom el a munkadarabot arra az esetre, ha valamilyen okból egyetemes gépen kell megmunkálni a menetet. A megfelelő menet és a szerszám könnyebb kilépése miatt R1,6-os menetkifutást alkalmaztam (lásd 9. ábra). -19-
9. ábra: Menetkifutás M40x1,5-ös menetnél A drallfrei felületeket leppelni kell, hogy a felület perdületmentes legyen. A perdületet a megmunkáló szerszám kemény anyagának körkörös-spirális forgács leválasztása miatt alakul ki, úgynevezett mikro menetet hagy a megmunkálás után a felületen. El lehet kerülni ezt a perdületképződést. A perdületmentesség arra szolgál, hogy a tömítéseken meggátolja a folyadék szivárgását, kizárva a perdület irányú érdességek szállító hatását és így az olajkilépést a tengelytömítő gyűrűk (RWD) használatánál. A perdületmentességet leppelésel érik el. Leppeléskor a méretpontosság a felületi érdesség, és az alakpontosság is javul. Szigorú érdességi előírások vannak a leppelt felületeken. Rz 3,2 a nagy simasága révén biztosítja a tömítőelemek kismértékű kopását. A legkisebb érdességmélység Rz 0,8 biztosítja a jó bevezetési viszonyokat és az olajtartást. Rmax 6 korlátozza az érdesség miatti kiszakadásokat és biztosítja a tömítettséget. A tengely Ø8K6( +0,002 ) furatába pozicionáló csapot illesztenek, ami a rotor 0,007 pozícionálásában segít. A megfelelő illesztés miatt dörzsárazni kell a furatot. A gépi dörzsárakat H7-es ( +0,015 ) tűréssel lehet a kereskedelemben beszerezni. Egyedei gyártást 0,000 alapul véve a furatok megmunkálása a kereskedelmi forgalomban nem kapható dörzsárral nem gazdaságos. A Pécsi Gépgyár Vállalatnál K6-os tűréssel látják el a furatokat belső szabvány alapján. A szabványosított tűrésű Ø8K6 furat megmunkálására így megfelelő méretű és tűrésű dörzsárak rendelkezésre állnak. A technológia kidolgozásánál egyedi gyártási stratégiát veszek alapul. Csakhogy a kiírásom alapján, a feladatom kidolgozása során a Pécsi Gépgyártó Vállalat gyártóbázisa és műszaki-technikai feltételei szerint kell -20-
eljárnom. Éppen ezért nem változtattam meg, a kereskedelmi forgalomban könnyebben beszerezhető szerszám miatt, H7-re a furat tűrését. Ha a tűrés nagyságán nem akarunk megnövelni, egy megoldás lehet a precíziós dörzsárral való megmunkálás, mely használható egyedi gyártású dörzsár helyett. Itt bármely H7-től eltérő dörzsártűrés megengedett az Ø8-as méretben ( +0,005 ) tűréssel, így a tűrés mező 0,000 nagysága nem lett nagyobb, sőt ellenkezőleg, a 0,009 [mm] széles tűrésből 0,005 [mm] széles tűréssel tudjuk megmunkálni a furatot. Az alkatrész átmérő/ hossz viszonya nagy (l/d 10), bábot kell alkalmazni az esztergáláskor. A két bázisra nézve (A-B) a teljes radiális ütéstűréssel (0,01), csökken a tengely futásakor létrejövő gerjesztési erő mértéke. A helyzettűréseket a kapcsolódó fogaskerék és tárcsa pontos illeszkedése, állása miatt kapta, az alakpontosság tűrései indokoltak. Túl nagy ütés esetén a tárcsa és a fogaskerék nem megfelelően illeszkedne a tengelyre, ami az illeszkedést, szerelést nehezítené illetve működés közbeni hibához, nem megfelelő működéshez, zajszint növekedéshez, erőnövekedéshez vezetne. Az alapanyaga kovácsolt, ezért szakító szilárdsága (Rm= 900+50 [MPa]) és keménysége (340-490 HV) nagy. A szaggatott vonal mentén (kúpos rész) a felületet indukciósan kell edzeni. A felület keménysége itt 600 680 HV10 Vickers keménységű lesz az edzést követően. Az edzett helyen fekszik fel a fogaskerék. A fogaskerék miatt a tengely igénybevétele csavarással egyidejű nyírás. A tengely kemény, kopásnak jól ellenáll. A tengely statikus igénybevételnek van kitéve. 2.3.1 Az alkatrész igénybevétele A Protos 2C meghajtásért egy Siemens 1FT6064-6WH71-6FG0 típusú 3 fázisú villamos motor felel. A meghajtás a dobokon változó áttételű fogaskerekeken adódik tovább. A motor adattáblán található adatok az 3. táblázatban találhatók. -21-
3. táblázat: Siemens 1FT6064-6WH71-6FG0 motor adatai M O M N n max n N I O I N U N Védettség m 16,2 [Nm] 16,0 [Nm] 9100 [1/min] 4500 [1/min] 15,4 [A] 14,2 [A] 302 [V] IP64 12 [kg]. A villanymotor tengelyén tengelykapcsolóval ellátott fogaskerék található. A fogaskerék fogszáma z=46. A hajtóműben az átadódobig a meghajtás, egy sor fogaskerék közbeiktatásával történik. A fogaskerekek meghajtásával a hozzájuk kapcsolódó dobok is mozgásba jönnek, így a cigaretta hüvelyek szállítása megtörténik. A mellékletben megtalálható M1 robbantott ábrán megfigyelhető az X elnevezésű alkatrész csoportok kapcsolódó fogaskerekei. Az egyes fogaskerekek közötti áttételek a következők: a 12 UM 5 (z 1 =84) fogaskerék és a 12 UM 14 (z=46) fogaskerék áttétele: i 1 = z 1 z = 108 46 a 25 FN 2 (z 3 =108) fogaskerék és a 12 UM 5 (z 1 =84) fogaskerék áttétele: i 2 = z 1 z 3 = 84 144 a 20 FN 2 (z 3 =144) fogaskerék és a 25 FN 2 (z 2 =108) fogaskerék áttétele: i 3 = z 3 z 2 = 144 108 a 25 FN 2 (z 3 =108) fogaskerék és a 20 FN 2 (z 2 =144) fogaskerék áttétele: i 4 = z 3 z 2 = 108 144-22-
A hajtómű és a villamos motor fogaskerekének az áttétele:,tehát lassító. i = i 1 i 2 i 3 i 4 = 63 46 = 1,3696 A villamos motor adattáblája alapján a leadott nyomaték 16,0 [Nm]. A nyomaték áttétel alapján a tengelyre ható névleges nyomaték: M cs = i M N = 63 504 16 [Nm] = = 21,913 [Nm] 46 23 Az M cs a tengelyre ható névleges csavaró nyomaték segítségével kiszámolható a tengelyre ható tangenciális erő. A csavaró nyomatékot a kúpos felületen illesztett fogaskerék (25 FN 2) sugarával elosztva kapjuk meg a kereset erőt: F t = M cs d kerék 2 = 21913 [Nmm] 216 2 [mm] = 202,898 [N] d kerék a fogaskerék osztókör átmérője (melléklet M11) A tengelyt rúdszerű elemnek tekintem, a súlyától illetve a rajta lévő alkatrészek súlyától eltekintek. A tengelyre ható külső erők a csavarásból fellépő tangenciális erő (F t ) és az abból számítót radiális erő (F r ). A radiális erőt a kapcsolószög tangensével megszorozva a tangenciális erőt kapjuk. F r meghatározása: F r = F t tan α = 101,449 tan 20 0 = 73,849 [N] α kapcsolószög A külső erőkből meghatározható támasztó erők: az R 1 és R 2, a mélyhornyú csapágy és a ferde hatásvonalú kétsoros csapágyak helyénél lép fel. -23-
R 1, R 2 támaszerők: 2 M 1,i i=1 = 0 = F r 38,75 R 2 410,75 R 2 = F r 38,75 410,75 R 2 = 6,967 [N] 2 M 2,i i=1 = 0 = F r (38,75 + 410,75) R 1 410,75 R 1 = F r (38,75 + 410,75) 410,75 R 1 = 80,816[N] Az igénybevételi ábra a 10. ábrán látható. A nyíró erő területéten mínusz egyszerese alapján a legnagyobb hajlító nyomaték az 1-es keresztmetszetben műhelyrajzon "A" bázis adódik: M h,max = 2816,649 [Nmm] A csavaró és hajlító nyomaték alapján a redukál nyomaték: M red = M h 2 + M cs 2 = 2816,649 2 + 21913 2 = 22093,28 [Nmm] A tengely veszélyes keresztmetszete az A bázisnál található, itt hat az R1 erő. A bázis K x keresztmetszeti tényezője: K x = I x d = d3 π 32 = 4209,24 [mm3 ] d= 35 mm a tengely átmérője a vizsgált pontban. σ max = M red K x = 5,249 [MPa] A tengely anyag egyezményes folyáshatár (lásd 2.5 pont) és egy választott biztonsági tényező alapján a megengedett feszültség: A biztonsági tényező a kritikus helyen: σ meg = R p0,2 = 650 = 325 [MPa] n v 2 η = σ meg σ max = 325 5,249 62 Ezek alapján a tengely anyaga többszörösen megfelel az igénybevételeknek. -24-
10. ábra: A tengely igénybevétele 2.4 Helyesbített műhelyrajz és az alkatrész geometriai modelljének elkészítése Mellékletben megtalálható a helyesbített műhelyrajz (M5). Módosításokat a 2.3 pont alapján végeztem. -25-
2.5 Az előgyártmány fajtájának, az előgyártás módjának kiválasztása A Gépgyártó Vállalatnál az alkatrész előgyártmánya kovácsolt: EN10083-1-42CrMo4 anyagú. Előnemesített, króm-molibdén ötvözésű nemesíthető acél. Nagy szilárdságú és szívósságú. Molibdén ötvözése révén nem érzékeny a megeresztési ridegségre, felületi edzésre alkalmas. A választás azért esett erre az anyagra, mert egyrészt kitűnő mechanikai tulajdonságai vannak, másrészt a beszerzi ára a kovácsolt darabnak ebből az anyagból kedvezőbb, mint a hengerelt előgyártmánynak. A 529 [mm] hosszúságú hengerelt előgyártmányt: 41,2 [EUR/Db] áron, míg a kovácsolt előgyártmányt ugyan ilyen hosszon 21,87 [EUR/Db] áron tudja a vállalat beszerezni. A gyakorlatot követve gazdasági megfontolásból nem változtatom meg az előgyártmány fajtáját, vagyis 42CrMo4 nemesített acélt választom és az előgyártás módja süllyesztékben kovácsolás. Az EN 10083-3:2006 szabvány szerint a 42CrMo4 tulajdonságai a 4. táblázatban található. 4. táblázat: 42CrMo4 százalékos összetevői [%] C Si Mn P S Cr Mo 0,38-0,45 max 0,4 0,6-0,9 max 0,025 max 0,035 0,9-1,2 0,15-0,3 R p0,2 = 650 [MPa] egyezményes folyáshatár. HVc = 340-490 - Vickers keménység. Rm= 9000-1100 [MPa] szakítószilárdság. -26-
2.6 Ráhagyások műveleti méretek és tűrések 2.6.1 Egy művelet ráhagyása Z m = θ h + k θ 2 a + θ 2 m + δ 2 2 b + δ f θ h - hibás felületi réteg θ m - méret hiba θ a -alakhiba δ b - bázisválasztási hiba δ f - felfogási hiba k- hibák görbéjének alaki tényezője, forgácsoláshoz: k=1,2 Z m - adott művelet ráhagyása (3) A tengely előgyártmányaként a mellékletben szereplő kovácsolt előgyártmányt feltételezem. A szükséges nagyolási ráhagyásokat a DIN 7526 szerint meghatározott tűrésnagyságokat és határeltéréseket használom. A számolt ráhagyások után később visszaigazolom a műhelyrajzon szereplő méretek jogosságát. 2.6.2 Műveleti méretek Simítás ((Köszörülési átmérő + Felső határ) + Z k ) δgm δ gm Simításra a gazdaságos megmunkálási pontosság értéke Félsimítás ((Simítási átmérő + Felső határ) + Z s ) δgm δ gm Félsimításra a gazdaságos megmunkálási pontosság értéke -27-
2.6.3 ø40 h6 ráhagyásának számítás Köszörülési ráhagyás θ h = 0,018 [mm] 1,1 R a h q = 0,18 R max A felsimított felület R a 2 [μm] R max = 1,1 R a = 8,926652 0,18 R max =8,927 [μm] θ h (hibás felületi réteg)=2 R max = 2 8,927 = 17,854 [μm]=0,018 [mm] ϑ a = 0,1054 [mm] Simító esztergálás utáni koefficiens: θ a (alak darab hiba)=527 [mm] 0,2 1000 0,2 1000 = 0,1054 [mm], átmérőre: kb. 0,21 θ m = 0,08 [mm] Mérethiba a 40. táblázat alapján. (3) δ b = 0 A szerkesztési és a technológiai bázis megegyezik. δ f = 0 Csúcsok között munkáljuk meg. Z k = θ h + k θ a 2 + θ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 0,018 + 1,2 0,21 2 + 0,08 2 + 0 2 + 0 2 = 0,29 [mm] Simítási ráhagyás, műveleti méret θ h = 0,095 [mm] R a =20 [μm] nagyolt felülettel számolva: R max 4,75 R a és átmérőre értelmezve. -28-
(37. táblázat (3)) θ a = 0,158 [mm] Normalizálás utáni koefficiens: 0,3 1000 θ a = 0,3 527=0,158 [mm] alak darab hiba, 0,316 [mm] átmérőre 1000 értelmezve. θ m =0,3 [mm] Mérethiba 38. táblázat alapján. (3) δ b =0 A szerkesztési és a technológiai bázis megegyezik. δ f =0,1 [mm] A tokmány ütése 0,1 [mm]. Z s = θ h + k θ a 2 + θ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 0,095 + 1,2 0,316 2 + 0,3 2 + 0 2 + 0,1 2 = 0,63 [mm] Simítási átmérő: ((Köszörülési átmérő + Felső határ) + Z k ) δgm =((40) + 0,29) 0,15 = Ø40,29 0,15 [mm] Félsimítási ráhagyás, műveleti méret θ h= 2 [mm] A nyersdarab hibás felületi rétegének vastagsága, a 31. táblázat alapján (3), kis- és közepes méretű, egyszerű alakon: 1 [mm]; átmérőre 2 [mm] θ a= 0,632 [mm] A görbeség és vetemedés (tűréstábla) alapján határozzuk meg a hengerlés után a munkadarab tengelymetszeti alakhibáit (görbésség, kúposság). Görbeség, vetemedés 0,6 [mm]. Akkor, a teljes hosszt meg kell szorozni 0,6/1000-del. θ a (alak darab hiba)= 0,6 527=0,3162 [mm]; átmérőre 0,632 [mm] 1000 δ b=0 Mert a szerkesztési bázis megegyezik a technológiai bázissal. -29-
θ m = 0,7 [mm] A kiindulási átmérő Ø45 [mm]. A tűréstábla alapján a szélességi átmérő eltérés (+1,3; -0,7): 2 mm; átmérőre értelmezve. A külső felületen számolva a mérethiba: 0,7 [mm] δ f = 1 [mm] A felfogási hiba mivel az első felfogásnál nyers felületen fogjuk meg a munkadarabot: 1 [mm] a 31. táblázat alapján. (3) Z f = θ h + k ϑ a 2 + θ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 2 + 1,2 0,632 2 + 0,7 2 + 0 2 + 1 2 = 3.65 [mm] Félsimítási átmérő: ((Simítási átmérő + Felső határ) + Z f ) δgm =((40,29) + 0,63) 0,3 = Ø40,92 0,3 [mm] z 40h6 =Z f +Z s +Z k =3,65+0,74+0,33=4,72 [mm] 5 [mm] átmérőre értelmezve. A fenti gondolatmenet alapján, a további átmérőkre értelmezett méreteket, ráhagyásokat az 5. táblázatban foglaltam össze. -30-
Félsimítás Simítás Köszörülés Kész méret MISKOLCI EGYETEM 5. táblázat: Ráhagyások Névleges méret Ø40 h6 Ø94 Ø50 h11 Ø40 j5 Ø37,8-0,3 Ø35 k5 Ø35 d9 Ø31,8-0,05 Alsó határ eltérés 39,984 93,7 49,66 39,995 37,5 35,002 34,858 31,75 Felső határ eltérés 40 94,3 49,82 40,006 37,8 35,013 34,92 31,8 Ráhagyás 0,29-0,29 0,29-0,29 0,29 - Ráhagyás 0,63-0,63 0,63-0,63 0,63 0,63 Műveleti méret 40,29-50,11 40,296-35,303 35,303 31,8 Méret tűrés -0,06 - -0,08-0,06 - -0,06-0,06-0,05 Ráhagyás 3,65 4,28 3,65 3,65 4,28 3,65 3,65 3,65 Műveleti méret 40,92 94 50,74 40,926 37,8 35,933 35,84 32,43 Méret tűrés -0,15-0,15-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3 2.6.4 Hossz ráhagyás Oldalazási ráhagyás (527 [mm]), műveleti méret θ h = 0,03 [mm] A leszúrás után a munkadarab érdessége R a 3,6 [µm], akkor R max = 1,1 R a = 15,232 [µm]. 0,18 Átmérőre értelmezve a nyers darabhiba 0,03 [mm] δ b=0 A szerkesztési bázis megegyezik a technológiai bázissal. θ m = 0,7 [mm] A tűréstábla alapján a magassági eltérés (+1,3; -0,7): 2 mm. Külső felületre számolva a mérethiba: 0,7 [mm] -31-
Z = ϑ h + k ϑ a 2 + ϑ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 0,03 + 1,2 0,7 2 = 0,87[mm] 1 [mm], egyik oldalra. A teljes méretre a ráhagyás Z= 2 [mm] Előgyártmány teljes hossza: ((Teljes hossz + Felső határ) + Z) +δgm =((527 + 2) +3 = 529 +3 [mm] A gazdaságos tűrést 3 mm-nek választottam, meghagyva így a használt méret tűrést. Simítási ráhagyás θ h = 0,095 [mm] R a =20 [μm] nagyolt felülettel számolva: R max 4,75 R a és átmérőre értelmezve.(37. táblázat) (3) θ m =0,3 [mm] Mérethiba 38. táblázat alapján. (3) δ b= 0 Mert a szerkesztési bázis megegyezik a technológiai bázissal. δ f =0,1 [mm] A tokmány ütése 0,1 [mm]. Z s = θ h + k θ a 2 + θ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 0,095 + 1,2 0 2 + 0,3 2 + 0 2 + 0,1 2 = 0,47 [mm] egységes ráhagyást adok a simítási felületek hossz méreteire, egy oldalra értelmezve. Félsimítási ráhagyás θ h= 1 [mm] A nyersdarab hibás felületi rétegének vastagsága, a 31. táblázat alapján (3), kis- és közepes méretű, egyszerű alakon: 1 [mm] δ b= 0 Mert a szerkesztési bázis megegyezik a technológiai bázissal. θ m = 0,7 [mm] A tűréstábla alapján a magassági eltérés (+1,3; -0,7): 2 mm. Külső felületre számolva a mérethiba: 0,7 [mm] -32-
δ f = 1 [mm] A felfogási hiba mivel az első felfogásnál nyers felületen fogjuk meg a munkadarabot: 1 [mm] a 31. táblázat alapján. (3) Z f = θ h + k ϑ a 2 + θ m 2 + δ b 2 + δ f 2 = 1 + 1,2 0,7 2 + 0 2 + 1 2 = 2.46 [mm] egységes ráhagyást adok a nagyolási felületek hossz méreteire. Teljes hosszirányú ráhagyás Z hossz =Z f +Z s =2,46+0,47= 2,93 [mm] 3 [mm] 2.7 Előgyártmány rajzának elkészítése kovácsolt előgyártmány esetén S 170 FC 2-1 néven a mellékletben megtalálható az előgyártmány műhelyrajza A 11. ábrán látható milyen előgyártmányt használnak a gyakorlatban az alkatrész megmunkálásához. Látható hogy a legkisebb ráhagyás 2,7 [mm] ami átmérőn 5,4 [mm]. A ráhagyásszámításomnál az átmérőkre 5 [mm]-es teljes ráhagyásokat határoztam meg. Ennek alapján a számolásaim megegyeznek a gyakorlatban használt előgyártmányhoz az átmérőre nézve. A hosszméreteket vizsgálva átlagosan 3 [mm]-et, míg az oldalazáshoz 2 [mm]-et határoztam meg. A vállnál kevesebb ráhagyás (2,6 [mm]) van hagyva a megmunkáláshoz, ugyanakkor az oldalazáshoz a tengely végén aránytalanul sok ráhagyás van hagyva (147 [mm]). Az anyagveszteség, ami ennek az előgyártmánynak a megmunkálásával jár, túl sok. Míg ha gazdaságilag meg is éri ezt használni, vagy fel is használják valahol ezt az anyagfelesleget én más előgyártmányt határozok meg. Az előgyártmánynak én is süllyesztékben kovácsoltat választok viszont a méreteit a ráhagyásszámításaim szerint határozom meg. A 12. ábrán látható a módosított előgyártmány és a gyártmány elhelyezkedése, jelölve a ráhagyásokat. A módosított előgyártmányom rövidebb és kisebb keresztmetszetű is. Az előgyártmányom így könnyebb, kevesebb a hulladék anyag. A helyesbített előgyártmányom műhelyrajza S 170 FC 2-1-1 néven megtalálható a mellékletben. Az A és B bázisok közötti méreteket továbbra is tűréssel adom meg, ezeket a felületeket a kovácsolás után, utólagos forgácsolással kell megmunkálni. Az utólagos megmunkálásnak köszönhetően nagyoló esztergálásakor meglehet fogni álló bábbal az előgyártmányt, nem nyers felületen fogjuk meg. -33-
. 11. ábra: Előgyártmány megmunkálási rajza -34-
12. ábra: Helyesbített előgyártmány -35-
3 TECHNOLÓGIAI FOLYAMAT TERVEZÉSE 3.1 Technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása A technológia folyamat egy olyan tervezési feladat, amely az alkatrész technológiai folyamatának elvi vázlatának kidolgozását jelenti, egy vagy néhány célszerűnek látszó változatban, amely lehetővé teszi az alkatrész műhelyrajzán megadott minőség biztosítását, és figyelembe veszi a technikai, gazdasági feltételeket, korlátokat. A technológiai folyamatokat 13 különböző szakaszra bontjuk, amely homogenitást mutat a munkadarab különböző felületén, vagy egészén végzendő megmunkálások fizikai jellege, pontosság felületminőség tekintetében. (4) -36-
6. táblázat: Technológia felület szakaszok Technológiai folyamat Megnevezés Funkció és főbb jellemző szakaszok TFSZ1 Előgyártás Előgyártmány előállítása és hőkezelése TFSZ2 Nagyoló Felesleges ráhagyás és hozzáadások eltávolítása megmunkálás TFSZ3 Hőkezelés I. Nemesítés vagy feszültségoldás TFSZ4 Félsimító Megmunkálási pontosság IT11-IT12; Ra 2,5 megmunkálás I. TFSZ5 Hőkezelés II. Cementálás TFSZ6 Félsimító megmunkálás A cementálni nem kívánt felületekről a cementált réteg eltávolítása II. TFSZ7 Hőkezelés III. Edzés vagy nemesítés TFSZ8 Simító Megmunkálási pontosság IT7-IT10; Ra 0,63 megmunkálás I. TFSZ9 Hőkezelés IV. Nitridálás TFSZ10 Simító Nitridálni kívánt felületek köszörülése megmunkálás II. TFSZ11 Simító Megmunkálási pontosság IT6-IT7; Ra 0,32 megmunkálás III. TFSZ12 Felületkezelés Krómozás, nikkelezés, stb. TFSZ13 Befejező megmunkálás A felületi réteg kívánt minőségének biztosítása: Ra=0,08-0,04; maradó feszültségi állapot, stb. -37-
Az alkatrész előállításához szükséges technológiai szakaszok: TFSZ4 Félsimító megmunkálás TFSZ7 Indukciós edzés TFSZ8 Simító megmunkálás TFSZ13 Köszörülés TFSZ13 Lepelés A technológia felület szakaszokhoz felület kell hozzárendelni. Ezen felületek számozva szerepelnek a következő táblázatokban. A felületek számozásához az ábra megtalálható a mellékletben, melynek száma: 30 FC 2-4-F. 7. táblázat: Szükséges technológia felület szakaszok Felül et Utolsó technológia Utolsó előtti technológia n-2. tech. folyamat n-3. tech. folyamat folyamat folyamat 1. TFSZ7 (edzés) TFSZ4 (esztergálás) 2. TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 3. TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 4. TFSZ8 (menet fúrás) TFSZ4 (magfúrás) TFSZ4 (központfúrás) 5. TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 6. TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 7. TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 8. TFSZ13 (lepelés) TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ4 (esztergálás) 9. TFSZ13 (lepelés) TFSZ13 (csiszolás) TFSZ7 (edzés) TFSZ4 (esztergálás) -38-
10. TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 11. TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 12. TFSZ7 (edzés) TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4 (esztergálás) 13. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 14. TFSZ8 (menet TFSZ4 (esztergálás) esztergálás) 15. TFSZ13 TFSZ4 (esztergálás) (csiszolás) 16. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 17. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 18. TFSZ13 TFSZ4 (esztergálás) (csiszolás) 19. TFSZ13 (lepelés) TFSZ13 (csiszolás) TFSZ4 (esztergálás) 20. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 21. TFSZ4 (esztergálás) 22. TFSZ4 (esztergálás) 23. TFSZ4 (esztergálás) 24. TFSZ4 (esztergálás) 25. TFSZ8 (esztergálás) TFSZ4-39-
26. TFSZ4 (esztergálás) 27. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 28. TFSZ8 TFSZ4 (esztergálás) (esztergálás) 29. TFSZ4 (esztergálás) 30. TFSZ4 (furat esztergálás) 31. TFSZ8 (menet TFSZ4 (fúrás) fúrás) 32. TFSZ13 (furat TFSZ13 (furat végdörzsölés) elődörzsölése) 33. TFSZ4 (fúrás) 34. TFSZ7 (edzés) TFSZ4 (esztergálás) TFSZ4 (magfúrás) A technológia felület szakaszok megmunkálásai és kódjai a következők: a 1 a 2 a 3 a 4 a 5 a 7 esztergálás fúrás marás köszörülés lepelés edzés 8. táblázat: Elvi vázlat Felületek Technológia folyamat szakaszok TFSZ4 TFSZ7 TFSZ8 TFSZ13 (köszörülés) TFSZ13 (lepelés, dörzsölés) 1. a 1 a 7 a 1 - - 2. a 1 a 7 a 1 - - 3. a 1 a 7 a 1 a 4-4. a 2 - a 2 - - -40-
5. a 1 a 7 a 1 a 4-6. a 1 a 7 a 1 a 4-7. a 1 a 7 a 1 a 4-8. a 1 a 7 - a 4 a 5 9. a 1 a 7 - a 4 a 5 10. a 1 a 7 - - - 11. a 1 a 7 a 1 - - 12. a 1 a 7 a 1 - - 13. a 1 - a 1 - - 14. a 1 - a 1 - - 15. a 1 - - - a 5 16. a 1 - a 1 - - 17. a 1 - a 1 - - 18. a 1 - - a 4-19. a 1 - - a 4 a 5 20. a 1 - a 1 - - 21. a 1 - - - - 22. a 1 - - - - 23. a 1 - - - - 24. a 1 - - - - 25. a 1 - a 1 - - 26. a 1 - a 1 - - 27. a 1 - a 1 - - 28. a 1 - a 1 - - 29. a 1 - a 1 - - 30. a 2 - - - - 31. a 2 - a 2 - - 32. a 2 - - a 2 a 2 33. a 2 - - - - 34. a 1 a 7 - - - -41-
3.2 Globális műveletek képzése A globális műveletek a technológiai folyamat szakaszok része. Egy azon gépen megmunkált felületeket tartalmazza. Segítségével egyértelműen beazonosítható a felületek és a gépek közötti kapcsolat. A megmunkáló gépeket számokkal kelet ellátni, amik megkülönböztetik az egyes globális műveleteket. A megmunkáló gépek jelölései a következők: 1 CTX Beta 800 CNC eszterga 2 TC 2.6 CNC maró 3 Studer S31 CNC palástköszörű 4 SN 710S egyetemes eszterga (5 Edzés) A i j = a pr i Technológia folyamat szakasz j Megmunkáló gép p Megmunkálási eljárás r Felület elem Félsimító megmunkálás I. (TFSZ4): A 1 4 ={a 11 ; a 12 ; a 13 ; a 15 ; a 16 ; a 17 ; a 18 ; a 19 ; a 110 ; a 111 ; a 112 ; a 113 ; a 114 ; a 115 ; a 116 ; a 117 ; a 118 ; a 119 ; a 120 ; a 121 ; a 122 ; a 123; a 134 ; a 24 ; a 123 ; a 124; a 125 ; a 126 ; a 127 ; a 128 ; a 129 ; a 134 ; a 130 } Ebben a műveletben történik a tengely nagyoló esztergálással hossz esztergálás, oldalazás a felületek készre munkálása (R z 63), központ fúrás, a felületek előkészítése csiszolásra (R z 10, R z 8, R z 4, R z 2, drallfrei felületek), felület előkészítése a simításra (R z 16) és a központosított mag fúrat (4-es felület) esztergálási megmunkálása. A megmunkálás az (1-es) CTX Beta 800 CNC esztergaközponton történik. Félsimító megmunkálás I. (TFSZ4): A 2 4 ={a 231 ; a 232 ; a 233 } -42-
A tárcsa menetes furatainak (4 db) és a tűrt furatú Ø8 K6 magfuratának fúrása a (2- es) TC 2.6 CNC maróval. A furatok elhelyezkedése miatt és mivel átmenő furatok, a műveletet egy műveletben végezzük el. Edzés (TFSZ7): A 7 ={a 71 ; a 72 ; a 73 ; a 75 ; a 76 ; a 77 ; a 78 ; a 79 ; a 710 ; a 711 ; a 712 ; a 734 } A műhelyrajzon két pont-vonal -al jelölt felületek indukciós edzése, külsős céggel kooperációval végzik. Szükség esetén az edzés után mechanikai egyengetés történik. Simító megmunkálás I. (TFSZ8): A 1 8 ={a 11 ; a 12 ; a 13 ; a 14 ; a 15 ; a 16 ; a 17 ; a 111 ; a 112 ; a 113 ; a 114 ; a 116 ; a 117 ; a 120; a 121 ; a 125 ; a 126 ; a 127 ; a 128 ; a 129 } Itt történik a simító oldalazás és simító hosszesztergálás, a központosított menetes furat (4-es felület) elkészítése. A felületek előkészítése a csiszolásra (R z 10, R z 8, R z 4, R z 2 és a drallfrei felületek), illetve készre esztergálása (R z 16). A simító megmunkálás két műveletben történik az (1-es) CTX Beta 800 CNC esztergaközponton, tetszés szerinti sorrendben. Simító megmunkálás I. (TFSZ8): A 2 8 ={a 231 ; a 232 } Vállon menetfúrás illetve tűrt átmérős furat elkészítése dörzsölésre, a (2-es) TC 2.6 CNC maróval. Köszörülés (TFSZ13): A 3 13 ={a 43 ; a 45 ; a 46 ; a 47 ; a 48 ; a 49 ; a 418 ; a 419 ; a 427 } Tűrt átmérők palást köszörülése a (3-as) Studer S31 CNC palástköszörűvel. -43-
Dörzsölés (TFSZ13): A 2 13 ={a 233 } Ø8 K6 dörzsölése a (2-es) TC 2.6 CNC maróval. Lepelés (TFSZ13): A 4 13 ={a 58 ; a 59 ; a 515 ; a 519 } Drallfrei felületek lepelése a forgácsolási nyomok eltüntetése miatt (max. Rz: 3,2; min. Rz: 0,8; max 6 érdességi csúcs mellett) a (4-es) SN710S egyetemes esztergán. Ezek alapján a technológiai folyamat szakaszok szerinti globális műveletek: TFSZ4 4 A 1 CNC eszterga A 2 4 CNC maró TFSZ7 A 5 7 edzés TFSZ8 A 1 8 CNC eszterga A 2 8 CNC maró TFSZ13 A 3 13 CNC palástköszörű 13 A 2 13 A 4 CNC maró egyetemes eszterga 3.3 Globális műveletek sorrendjének felállítása TFSZ4 A technológiai folyamat szakasz két globális műveletet tartalmaz: esztergálást és furat megmunkálást. A furatok az esztergált felületen helyezkednek el, ezért az esztergálásnak meg kell előznie a marást. Ha fordítva végeznénk el, vagyis ha az elkészített furatok után esztergálnánk a felületet, akkor a szerszám a furatoknál nagy dinamikai terhelést kapna: a -44-
furatnál megszűnne a folytonos anyagleválasztás, majd a szerszám hirtelen újra belemenne az anyagba, forgácsolna. Ez nagy erőhatással járna szerszámra nézve. Globális műveletek sorrendje: 1. esztergálás: A 1 4 2. fúrás: A 2 4 TFSZ7 Ebben a technológiai folyamatban csak egy globális művelet szerepel, így sorrendről nem lehet beszélni. TFSZ8 Ez a technológiai folyamat szakasz a TFSZ4-hez hasonlóan két műveletet tartalmaz: esztergálást és furást. Ebben a folyamatban a TFSZ4 egyes felületeit simítjuk le. Itt szintén ugyanabból a meggondolásból, mint a TFSZ4-nél az esztergálásnak meg kell előznie a furat megmunkálást. Globális művelet sorrendje: 1. esztergálás: A 1 8 2. fúrás: A 2 8 TFSZ13 Ebbe a folyamatba 3 globális művelet tartozik bele. A furatok dörzsölésével érdemes kezdeni a sorrendet ugyanis az előző folyamatot a TFSZ8-ban a fúrással fejeztük be így egy azon gépen elvégezhető a következő művelet, az átszállítás elhagyásával csökkenthető az előkészületi és befejési idő illetve a mellékidők és így a megmunkálás ideje. Az egyetemes esztergával végzett leppelt felületeket 0,02 mm-re elő kell csiszolni. A lepelés anyagleválasztás minimális, nem is ezért alkalmazzák. A feladata hogy eltávolítsuk a köszörüléskor fellépő nyomokat. Ha a köszörülés előtt végeznénk a leppelést, akkor a végén újra belevinnénk a köszörű szerszám nyomait a munkadarabra. Ezért a leppelésnek kell az utolsó műveletnek lennie. -45-
Globális művelet sorrendje: 13 1. fúrat dörzsölése: A 2 13 2. köszörülés: A 3 13 3. lepelés: A 4 Az előzőekben a TFSZ alapján határoztam meg a globális elemek sorrendjét. Érdemes megfigyelni, hogy az egyes technológiai folyamat szakaszokon belül illetve a szakaszok között is minden globális művelet más megmunkáló gépen történik. Minden egyes géphez meg kell oldani az alkatrész szállítását, a gépeket mindig elő kell készíteni, megnőnek a mellékidők illetve az előkészületi idők és így a megmunkálás ideje is megnő. Gépek sorrendje: 1-2-1-2-2-3-4 6 db gépek közötti alkatrészmozgatás. Egy másik megközelítésben érdemesebb lehet a megmunkáló gépek alapján felállítani a globális műveletek sorrendjét. Gépek sorrendje: 1-1-2-2-2-3-4 4 db gépek közötti alkatrészmozgatás. CNC eszterga A technológiai folyamat szakasz két globális műveletet tartalmaz: félsimító esztergálás és simító esztergálás. A technológia miatt a félsimításnak meg kell előzni a simítást. Globális műveletek sorrendje: 1. félsimító (TFSZ4) esztergálás: A 1 4 2. simító (TFSZ8) esztergálás: A 1 8 Edzés Ebben a technológiai folyamatban csak egy globális művelet szerepel, így sorrendről nem lehet beszélni. A gépek sorrendjében mindenképp a köszörülés elé érdemes rakni az edzést, a létrejövő méretváltozások miatt. Globális művelet sorrendje: 1. indukciós edzés: A 5 7-46-
CNC maró Ezen a gépen történő megmunkáláshoz 3 globális műveletet tudunk kapcsolni. A TFSZ itt is meghatározzák a sorrendet. Először előfúrást illetve telibefúrást kell végezni, majd a felfúrást végül a dörzsölést. Globális művelet sorrendje: 4 1. előfúrás, telibefúrás (TFSZ4): A 2 8 2. felfúrás (TFSZ8): A 2 13 3. dörzsölés (TFSZ13): A 2 CNC köszörű Ehhez a géphez csak egy globális művelet tartozik, így sorrendről nem tudunk beszélni. Globális művelet sorrendje: 1. köszörülés: A 3 13 Egyetemes eszterga Ehhez a géphez csak egy globális művelet tartozik így sorrendről itt sem tudunk beszélni. Az előzőekben említettek miatt a sorrendben az utolsó kell hogy legyen a lepelés. Globális művelet sorrendje: 1. lepelés: A 4 13 3.4 Globális műveletek felbontása optimális műveletelem koncentrációjú folyamat szakaszokra A 1 4 művelet A félsimítás 2 felfogásban oldható meg: A oldal esztergálása és B oldal esztergálása. A műveletnek egyik fontos szerepe a következő műveletre a simításra a munkadarab előkészítése. A simításhoz a munkadarabot 2 helyen el kell látni központfurattal. A munkadarab hossza miatt (l/d > 10) a központfuratot csak az egyik -47-