FORGÁCSOLÁSOK FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK

Forgácsoló szerszámok A forgácsoló szerszámokkal szemben két fő követelményt támasztanak. Eszerint a szerszám legyen alkalmas: - a meghatározott anyagrész leválasztására, - a munkadarab előírt méretpontosságának, alakhűségének és felületi érdességének biztosítására. Ezeket a követelményeket úgy lehet maradéktalanul kielégíteni, ha a szerszám forgácsoló részét helyesen alakítják ki (élgeometria), és a szerszám pontos - a géphez és a munkadarabhoz viszonyított - befogását biztosítani lehet. A megfelelő technológiát a szerszám anyaga is befolyásolja.

Forgácsoló szerszámok csoportosítása Élek szerint Anyaguk szerint Készítési módjuk, szerkezeti kivitelei szerint Egyéb szempontok

Élek szerinti csoportosítás - Egyélű: pl. esztergakés - Kétélű: pl. Csigafúró - Szabályosan többélű: pl. maró - Szabálytalanul többélű: pl. köszörűkorong

Szerszám kialakítása Homloklap Mellékél Csúcs Mellékél hátlapja Hátlap Főél Főél a szerszámnak az az éle, amely a forgácsolás zömét végzi. A főél a szerszám csúcsánál találkozik a mellékéllel. A mellékél a forgácsolásban alig vesz részt. A homloklap az a felület, ahol a forgács elcsúszik. A szerszám hátlapja a főélen átmenő, a forgácsolandó felület felé néző lap.

Koordináta-rendszer, és síkok az élszögek vizsgálatához Az I. Fősík (Pf Munkasík/Funkcionális sík) az a sik, amely magába foglalja a főmozgást és az előtolás irányú mellékmozgást, és merőleges a fogásvétel irányára. A II. Fősík (Pp Tengelysík) merőleges az I. Fősíkra, és magába foglalja a főmozgás és a fogásvétel irányú mellékmozgás irányát. A III. Fősík (Pr alapsík/referenciasík) merőleges az I. és II. Fősíkra, valamint a főmozgás irányára, és magába foglalja az előtolás és fogásvétel irányát.

Koordináta-rendszer, és síkok az élszögek vizsgálatához Azt a síkot amely merőleges a főmozgás irányára és magába foglalja az előtolás és fogásvétel irányát, és átmegy a szerszám csúcsán, Alapsíknak (A) nevezzük. Az alapsíkra merőleges az Érintősík (E), mely átmegy a szerszám főélén. Az élszögek egy részét a főélre merőleges metszetben vizsgáljuk. A metszősíkot Fősíknak (F) nevezzük, amely merőleges az Alapsíkra és az Érintősíkra

Szerszám élszögei α - Hátszög β - Ékszög Homloklap γ Alapsík γ - Homlokszög δ - Metszőszög: α + β = δ A homlokszög pozitív, ha a homloklap az alapsík alatt α β δ helyezkedik el, α + β < 90. Homlokszög nulla, ha α + β < 0. Negatív a homlokszög Érintősík akkor, ha a homloklap az alapsík felett helyezkedik el, α + β > 90.

Egyenes nagyoló esztergakés élszögei α Hátszög B metszet α C A metszet α β γ α - Mellékél hátszöge β - Ékszög γ - Homlokszög χ A B r B χ δ δ - Metszőszög χ - Elhelyezési szög ε - Csúcs-szög χ - Mellékél elhelyezési ε A m λ (Hátraköszörülési) szög λ - Terelőszög m - Csúcsmagasság C nézet r - Csúcssugár

Kétélű szerszám Szabályosan többélű szerszám γ Főél Mellékél

Élanyagok

Az ÉLANYAGOT ÉLGEOMETRIÁT A BEVONAT ANYAGÁT TECHNOLÓGIAI ADATOKAT úgy kell összehangolni, hogy a szerszám ne csak forgácsot, hanem PÉNZT, NYERESÉGET is termeljen. A forgácsolásnak mindig TERMELÉKENYNEK OLCSÓNAK BIZTOSNAK (reprodukálhatónak) kell lennie!

ÉLANYAGOK IGÉNYBEVÉTELE NYOMÓ HÚZÓ MECHANIKAI NYÍRÓ STATIKUS, VÁLTAKOZÓ CSAVARÓ HAJLÍTÓ TERMIKUS HŐFOK, VÁLTAKOZÓ HŐMÉRSÉKLET KÉMIAI OXIDÁCIÓ, DIFFÚZIÓ

ÉLANYAGOK JELLEMZŐ TULAJDONSÁGAI KEMÉNYSÉG, NYOMÓSZILÁRDSÁG HAJLÍTÓ-, TÖRŐSZILÁRDSÁG, SZÍVÓSSÁG ÉLSZILÁRDSÁG MELEGKEMÉNYSÉG, HŐSOKK-ÁLLÓSÁG OXIDÁCIÓ-ÁLLÓSÁG KICSI DIFFÚZIÓS HAJLAM REPRODUKÁLHATÓ KOPÁSJELLEMZŐK KEMÉNYSÉG, KOPÁSÁLLÓSÁG SZÍVÓSSÁG (hajlító és törőszilárdság)

SZERSZÁMANYAG ÉLANYAG TÖMÖR GYORSACÉL KÉS FORRASZTOTT LAPKÁS KÉS VÁLTÓ- LAPKÁS KÉS A SZERSZÁM AKTÍV FORGÁCSOLÓ RÉSZE

MUNKADARAB ANYAGOK CSOPORTOSÍTÁSA A FORGÁCSOLHATÓSÁG: KOPÁS, ÉLTARTAM ÉRDESSÉG FORGÁCSOLÓ ERŐ FORGÁCSOLÁSI HŐ FORGÁCS ALAKJA, TERJEDELME ALAPJÁN. PÁLMAI Z.: FÉMEK FORGÁCSOLHATÓSÁGA, MŰSZAKI KIADÓ

P HOSSZÚ FORGÁCSOT ADÓ (ötvözetlen, gyengén ötv.-, ACÉLOK erősen ötv. acélok, acélöntvények) M ROZSDAMENTES ACÉLOK K RÖVID FORGÁCSOT ADÓ temper-, szürke-, gömbgrafitos öntvények N NEM VAS FÉMEK S HŐÁLLÓ SZUPERÖTVÖZETEK (Ni, Co alapú) titánötvözetek H EDZETT ANYAGOK

Szerszámanyagok Szerszámacélok - ötvözetlen - ötvözött - gyorsacélok Ötvözetlen szerszámacél: Az acélba vason kívül csak szenet adagolnak, míg Mn és Si csak szennyezőként szerepel. C = 0,6 1,5%. - keménysége elérheti a 65 HRC-t /megmunkálás 200 250 0 C-ig/ - legkisebb teljesítményű szerszámacél - olyan forgácsolásnál használható, ahol kis hő keletkezik

Szerszámanyagok Ötvözött szerszámacél: Szénen kívül egy vagy több ötvözőt is tartalmaznak. Forgácsoló szerszámok készítésére a Mn, W és a Cr ötvözésű acélok használhatók. Mangán-szerszámacél (Mn = 1,5 2,1%) - helyes edzéssel 63-64HRC elérhető /megmunkálás 250-300 0 C-ig/ - edzés után, köszörüléskor hajlamos a repedésre - kis teljesítményű forgácsoló szerszámoknál alkalmazható Wolfram-acél : 10 csoport, 1-esben max. W = 12% és C = 0.2%, míg a 10- esben legalább W = 0.8% és legfeljebb C = 1.2% - 63-64HRC elérhető /megmunkálás 300-350 0 C/ - edzési hőmérséklet betartása fontos - közepes teljesítményű forgácsoló szerszámoknál alkalmazható, ahol edzés után minden felületen köszörülni lehet. pl.: csigafúró

Szerszámanyagok Krómötvözésű szerszámacél: 6 csoportba osztható. Az 1-esben Cr = 10 13 %, míg a 6-osban Cr = 0.2-0.5 % Jellemzői: - keménysége 63 64 HRC, 350 400 0 C-ig megőrzi - jó szilárdsági tulajdonságok - nagy kopásálló - lágy állapotban nehezen megmunkálható, míg edzés után jól köszörülhető - jó minőségű dörzsárak, menetfúrók

Szerszámanyagok Gyorsacél: A gyorsacélok legjellegzetesebb tulajdonsága a nagy W- tartalom, ami nagy éltartósságot és nagy forgácsolási teljesítményt biztosit. Ezen kívül tartalmaz Cr-ot, a jobb minőségű gyorsacélokban található Co és Mo. - keménysége 63 64 HRC, 550 600 0 C-ig megőrzi - szilárdsági tulajdonságai jók - lágy állapotban nehezen megmunkálható, míg edzés után jól köszörülhető - dinamikus igénybevételt is jól bírja

Szerszámanyagok Keményfémek: A keményfémek olyan szerszámanyagok, amely magas olvadáspontú és nagy keménységű fémkarbidok (pl. wolframkarbid, titánkarbid) porából, zsugorítással állítanak elő. A fémkarbidokat kobalt kötőanyaggal porkohászati úton egyesítik. Az ötvözet keménységét a fémkarbidok adják. Az alacsony olvadáspontú kobalt a zsugorítást segíti elő, és a szívósságot biztosítja. - keménysége 88 90 HRA, 900 950 0 C-ig megőrzi - rideg, törékeny, hajlítószilárdsága kicsi, nyomószilárdsága jó - hirtelen hőingadozást kerülni kell

Szerszámanyagok Kerámiák: A kerámia lapkák alapanyaga tiszta alumíniumoxid (Al 2 O 3 ), amit por alakban sajtolnak,lapkaformára alkítanak, és égetve zsugorítanak. - nagy keménység - hőkezelést nem igényel - kis hajlítószilárdság Gyémánt: Egyetlen természetes előfordulású szerszámanyag. Egykristály, igen simára és élesre csiszolható. - nagyon kemény - hőkezelést nem igényel - kis hajlítószilárdság

Szerszámanyagok összehasonlítása Keménység / vágósebesség GYÉMÁNT KÖBÖS BÓRNITRID KERÁMIA CERMET IDEÁLIS ÉLANYAG KEMÉNYFÉM GYORSACÉL Szívósság / előtolás

Leggyakoribb előfordulás keményfémek

Élanyagok megoszlása (HSS nélkül) PTW adat

Keményfém élanyagok alkalmazásának osztályozása ISO szerint Alkalmazási főcsoportok Alkalmazási csoportok Betűjel Színjel Mdb. anyag Keményfém fajták Alkalmazhatóság P KÉK Acélok M SÁRGA Rozsdamentes acélok K PIROS Öntöttvasak N ZÖLD S BARNA Nemvas anyagok Nikkel alapú és titánötvözetek H SZÜRKE Edzett anyagok P01 P05 P10 P15 P20 P25 P30 P35 P40 P45 P50 M01 M05 M10 M15 M20 M25 M30 M35 M40 K01 K05 K10 K15 K20 K25 K30 K35 K40 N01 N05 N10 N15 N20 N25 N30 S01 S05 S10 S15 S20 S25 S30 H01 H05 H10 H15 H20 H25 H30 Kopásállóság és forgácsolási sebesség növekedése Szívósság és előtolás növekedése A keményfémek

Keményfémek osztályozása az ISO-szabvány szerint P HOSSZÚ FORGÁCSOT ADÓ (ötvözetlen, gyengén ötv.-,acélok erősen ötv. acélok, acélöntvények) M ROZSDAMENTES ACÉLOK K RÖVID FORGÁCSOT ADÓ temper-, szürke-, gömbgrafitos öntvények N NEM VAS FÉMEK, Al, réz S HŐÁLLÓ SZUPERÖTVÖZETEK (Ni, Co alapú) titánötvözetek H EDZETT ANYAGOK

A KEMÉNYFÉMEK MEGNEVEZÉSE ISO SZERINT HW WC/Co KEMÉNYFÉM HT TiC/TiN KEMÉNYFÉM (CERMET) HC BEVONATOS KEMÉNYFÉM HF FINOMSZEMCSÉS KEMÉNYFÉM Pl.: HW K40 A keményfémek

Bevonatok Bevonat készítési technológiák A szerszámbevonatoló eljárás közül, a szervetlen és a szerves rétegek párologtatására, felhordására 2 kiemelkedő jelentőségű technológia létezik. és 1, A fizikai gázfázis párologtatás PVD ( Physical Vapor Deposition ) 2, A kémiai gázfázis párologatás CVD ( Chemical Vapor Deposition ).

Bevonatok PVD-bevonatoló eljárások A fizikai gázfázis párologtatás A PVD-eljárásnál a forrástól a rétegzőanyag egy fizikai folyamattal a szilárd test fázisból a gázfázisba megy át. A precíziós szerszámoknál az ionbevonat ( Ion Plating ) 3 változata kerül bevetésre. A folyamatokat inaktív gáz alatt és többnyire reaktív gázzal (pl. nitrogén és/vagy acetilén) vezetik és negatív szubsztrátum előfeszültséggel dolgoznak. A változatok a fémpárologtatás fajtájában különböznek: Elektronsugár-párologtató eljárás Fényív- vagy Arc-eljárás (párologtatásához fényívet gyújtanak. Az eljárás Arc-Ion-Plating (AIP)-ként is ismert) Porlasztás, szilárd fázisból kiindulva, részecskebelövéssel.

HSS HSS - PM SZERSZÁMOK PVD BEVONATTAL BEVONATTÍPUSOK MEGOSZLÁSA MA: 60-FÉLE BEVONAT! www.balzers.hu Coating Guide www.platit.com www.cemecon.de év FORRÁS: EMUGE

Bevonatok CVD-bevonatoló eljárások A kémiai gázfázis párologatás A CVD-rétegező berendezéseknél a kiválasztandó anyagokat mindig gázokból nyerik. A fém alkotóelemek könnyen párologtatható fémkloridokat használnak, mint pl. a titántetrakloridot (TiCl4) vagy alumíniumtrikloridot (AlCl3). A reakció alkotóelemeket hordozógázon keresztül szállítják, mint pl. argonon (Ar) vagy hidrogénen (H2), és a felhevített szubsztrátumokra választódnak ki.

Bevonatok Gyémántrétegek: A polikristályos gyémánthoz (PKD) képest, ahol egyedülálló, sima vágólemezkéket forrasztanak keményen egy hordozószerszámra, a gyémántréteg azt az előnyt kínálja, hogy a komplex szerszámgeometriák is bevonatolhatók vele. Továbbá a CVDgyémántrétegek kötőanyagmentesek, és ezáltal mint a felforrasztandó CVD-vastag gyémántlemezkék keményebbek, mint a PKD. Minden gyémántanyagra érvényes a szén magas affinitása a vassal. A gyémánt átalakulása ( égetés ) már kb. 600 C-nál megkezd ődik. Természetesen a gyémántot alkalmazhatják Fe-anyagoknál is a kielégítő hűtés és az alacsony vágósebesség kikötése mellett.

Bevonattípusok és jellemzői

Bevonatok Csúszó,- Kenőrétegek (MoS2, C-amorph /nem kristályos/, DLC, WC/C) A csúszórétegek tribologiai rétegek, amelyek a szárazmegmunkálásnál is egy bizonyos önolajozást biztosít. A felületi súrlódás, és a gerjesztett súrlódási hő csökkentésével az alkatrészbe ill. a szerszámba bevitt hő csökken. Van puha és kemény réteg. A puha, az ismert molibdén-szulfid (MoS 2 ), jelentőséget a forgácsnélküli, alakító szerszámoknál ért el. A forgácsolásnál jelentős kemény csúszórétegek közül többek között a szénrétegeket (a-c), és a hidrogéntartalmú fém-szén-rétegeket (Me-C:H, pl. WC/C) alkalmazzák.

Nézzünk egy forgácsolási folyamatot

MAGYARÁZAT A videón a forgácsleválasztás folyamata látható szabadforgácsolással. A szerszám bevonatos és bevonat nélküli gyorsacél. A munkadarab anyaga ötvözetlen szerkezeti acél. A bevonat nélküli szerszámra a forgács feltapad, élrátét képződik. A bevonatos szerszám alkalmazásakor ez a jelenség nem tapasztalható. A forgácsleválasztás folyamata Forrás: Balzers GmbH

Bevonattípusok alkalmazása Acélok Aluminium (>12% Si) Aluminium (<12% Si) Szürkeöntvények Szuperötvözött Vörösréz Bronz/ Sárgaréz Műanyag Fúrás ALTiN TiALN ALTiN TiALN naco TiCN TiCN-MP TiAlCN naco AlTiN CrN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN Esztergálás ALTiN TiALN ALTiN TiALN naco TiCN TiCN-MP TiAlCN naco AlTiN CrN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN Forgácsoló megmunkálás Marás Menet megmunkálás ALTiN TiALCN TiALCH TiCN-MP ALTiN TiALN ALTiN TiALN naco TiCN ALTIN TiALN TiCN-MP TiAlCN CrN+CBN TiCN-MP naco AlTiN naco AlTiN CrN CrN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN Fűrészelés TiALCN TiN TiCN-Mp TiN TiALCN TiN TiALCN TiN TiALCN TiN CrN TiCN-MP TiALCN TiCN-MP TiALCN Dörzsárazás és üregelés TiALN TiCN-MP TiALN TiCN-MP TiALN TiCN-MP TiCN-MP TiAlCN ALTiN TiALCN CrN TiCN-MP TiALCN - Forgácsolás nélküli megmunkálás Fröccsöntés Kivágás és sajtolás Képlékeny alakítás TiN CrN - ALTiN TiALCN - TiN CrN naco TiCN-MP TiCN-MP TiALCN - naco TiN CrN CrN+CBN TiCN-MP CrN+CBN TiCN-MP TiN CrN naco AlTiN CrN CrN CrN TiN TiN CrN TiCN-MP naco - naco AlTiN CrN TiCN-MP -

WOLFRÁM BÁZISÚ KEMÉNYFÉM HW KEMÉNY FÁZIS WC, TiC, TaC, NbC KÖTŐANYAG Co TITÁN BÁZISÚ KEMÉNYFÉM HT CERMET KEMÉNY FÁZIS TiC, TiN KÖTŐANYAG Ni, Mo A keményfémek

Bevonatstruktúrák TiN TiC WC/C TiCN TiAlN TiAlN TiN TiN Szubsztrát Szubsztrát Szubsztrát Szubsztrát Szubsztrát Egyszeres bevonat Gradiens bevonat Többrétegű bevonat Nano bevonat Kemény/lágy bevonat Bevonatolás

Egy- és többrétegű bevonat hajlítási szimulációja: Bevonatolás

Többrétegű gyémántbevonat elektronmikroszkópi képe Bevonatok

Többrétegű bevonatok elektronmikroszkópi képei Bevonatok

Gyémánt bevonatok töretfelületének elektronmikroszkópi képei NORMÁL ÉS NANO MULTI BEVONAT EGYRÉTEGŰ Bevonatok Forrás: EMUGE

Szerszám forgácsoló részének kialakítása A forgácsoló szerszám felhasználhatósága az élszögek kialakításától függ. A szerszám tervezésekor a homlok-, hát-, fő és mellékélehelyezési-, valamint a terelőszög, és a csúcssugár értékeinek meghatározása az elsődleges követelmény. Forgácselhelyezés: szerszámtervezéskor a megfelelő forgácstérről gondoskodni kell, ellenkező esetben a forgács megszorul, ami szerszámtöréshez vezethet. A forgácselhelyezés módja szerint megkülönböztetünk: - nyitott forgácstér (pl. eszterga) - félig zárt (pl. csigafúró) - zárt forgácstteret (pl. üregelőtüske)

Forgácsoló szerszámok csatlakozó részei A csatlakozó rész kettős feladatot lát el: a szerszám pontos helyezését, illetve az erő-, és nyomatékátvitel. A szerszámok csatlakozó részei a szerszámgép típusától függően szabványosítva vannak. Az általánosan használt csatlakozórészek: - négyszögletes - hengeres - kúpos - különleges kalakításúak

Váltólapkák ISO-szabvány szerinti kialakításuk ISO-szabvány szerinti leszorítás - felerősítésük, és jelölésük

SZERSZÁMKOPÁS

KOPÁSI FOLYAMAT KOPÁS TÖRÉS IDŐ BEKOPÁS LINEÁRIS KOPÁS KATASZTROFÁLIS TÖRÉS DEGRESSZÍV PROGRESSZÍV 54

Kopáskritériumok a gyakorlatban Megmunkált felület minősége (érdessége) romlik Pontosság csökken (csúcs-kopás) Rezgések erősödnek Mdb melegedése Forgácsolóerő nő törés Szerszám élettartama lecsökken

Szerszámkopások fajtái

KOPÁSFAJTÁK ÖSSZKOPÁS DIFFÚZIÓS ABRAZÍV OXIDÁCIÓS FORG. SEBESSÉG (HŐ) ADHÉZIÓS (FELHEGEDÉSES) KOPÁSFORMÁK - HÁTKOPÁS - KRÁTERES KOPÁS - FÉSÜS KOPÁS - SZÉLKOPÁS (SAROKKKOPÁS) - KIMORZSOLÓDÁS - KITÖREDEZÉS - PLASZTIKUS DEF. - TÖRÉS Kopások fajtái és formái 57

Kopási jelenségek okai

Kopás típusok 11 2 7 3 8 1 = Hátkopás 2 = Kráteres kopás (B B) 3 = Főél hasítékos kopása 4 = max. hasítékos kopás 5 = Oxidációs vájat a mellékélen 6 = Plasztikus deformáció (C) 7 = Élrátét (A A) 8 = Fésűs repedések 9 = Kifáradásos repedés 10 = kitöredezés fogáson kívül 11 = Szerszámcsúcs roncsolás 10 5 6 1 4 9

Élsisak - élfelrakódás Vágóseb. Növelés Előtolás növelés Bevonatos keményfém Pozitív élgeometria Nagyobb felrakódásgátlós hűtőfolyadék, vagy a hűtés megszüntetése

Hátkopás Kopásállóbb keményfém Vágóseb. Csökkentése Előtolás növelése Intenzívebb hűtés

Kráteres kopás Kopásállóbb keményfém Bevonatos lapka Vágóseb. Csökkentése Pozitív élgeometria Intenzívebb hűtés

VB HÁTKOPÁS VB N SZÉLKOPÁS KT KRÁTERMÉLYSÉG KB KRÁTER SZÉLESSÉG KM KRÁTER KÖZÉPTÁVOLSÁG kopások 64

Oxidációs vájat a mellékélen Bevonatos (Al2O3), kopásálló lapka Jó kenőhatású és fokozott hűtés Vágósebesség csökkentése

Él plasztikus deformációja Kopásállóbb keményfém Vágóseb. Csökkentése Előtolás csökkentése Hűtőemulzió, intenzív hűtés Nagyobb csúcs-sugarú lapka Nagyobb csúcs-szögű lapka

Főél hasítékos kopása Bevonatos (Al2O3), kopásálló lapka Forgácsot egyenlőtelnül kell elosztani (homloklapforgácstörő kialakítás) Vágósebesség csökkentése Beállítási szög csökkentése

Vágóél rideg kitöredezése Szívósabb keményfém lapka Eltérő vágási geometria alkalmazása Fogás kezdetén csökkentett előtolás Kevésbé intenzív vágási feltételek

Vágóél (fogáson kívüli) sérülése Előtolás változtatása Élgeometria változtatása (forgácstörő) Szívósabb keményfém

Fésűs repedés Levegős hűtés Szívósabb lapka Vágósebesség csökkentése

Kifáradásos repedés a hátfelületen Szívósabb keményfém Szerszám be- és kilépés változtatása Vágási feltételek változtatása Él-geometria módosítása Előtolás módosítása

vágóél-, szerszámcsúcs roncsolása Szívósabb keményfém Nagyobb csúcs-sugár Nagyobb csúcs-szögű lapka Más élgeometria A fogás elején csökkentett előtolás

Hátkopás Szélkopás Kráteres kopás Kopások a forgácsoló lapkán Fésüs kopás forrás: Coromant 73

Kitöredezés háton Plasztikus deformáció forrás: Coromant Kopások a forgácsoló lapkán Kitöredezés csúcson 74

Szármaró kopása és élezése

Köszönöm a figyelmet!