Miskolci Egyetem Gépészmérnöki Kar Gépgyártástechnológiai Tanszék Tervezési feladat Komplex tervezés Név: Riz László Tankör: G-3BGT Neptun: VX6SOZ 1
Tartalomjegyzék: 1.Az alkatrész geometriai modellje 2.Az alkatrész megmunkálásának ábrás műveleti sorrendterv (1. számú melléklet ) 3.Az alkatrész NC esztergagépen két befogásban történő készre munkálásához szükséges aaaagyártási dokumentációja,mely tartalmazza: a felfogási tervet műveletelemek sorrendjét és a hozzátartozó ráhagyási alakzatot, műveleti utasítást és szerszámtervet EEN-400 esztergagépre CNC vezérlőprogramot HUNOR-721 vezérlésre 4. Az alkatrész megmunkálásának modellezése az UGS NX5 tervezőprogram segítségével 5. A forgácsolási folyamat modellezése FEM módszerrel (Advant Edge) 6. Az alkatrész ellenőrzéséhez mérési terv készítése 7. Mellékletek 2
1. Az alkatrész geometriai modellje: 3
3. Az alkatrész NC esztergagépen két befogásban történő készre munkálásához szükséges gyártási dokumentációja: Alkatrészrajz: 24 6,3 ( ) 12,5 23 23 3 22 2x45 8 ø 52 ø 40 ø 30 1,6 1x45 25 ø 20 ø 24 M36x1 ø 38 1x45 1 R3 2x45 32 12,5 Előgyártmány: ø 20 ø 60 85 4
1. művelet (esztergálás A oldalon) NC programja Felfogási terv: Ez egy koordináta terv, ami az alkatrész megmunkálás utáni állapotát mutatja be. Nullpontnak az ütköztetett felületen a középpontot választottam, ez a homlokfelület egy pontja, és ehhez viszonyítottan adom meg az alkatrész méreteit (koordinált méretmegadás). Befogás módja: Ø60 felületen ~25 mm hosszon, a véglapon ütköztetve Befogás eszköze: Ø200 tokmány 3 1x45 1x45 W=M ø 30 ø 40 ø 52 1x45 46.5 58.5 59.5 82.5 Műveletelem sorrendterv (fogásleválasztási terv): 5 3 1 1. Oldalazás 2. Nagyoló hosszesztergálás 3. Nagyoló furatesztergálás 4. Simító hosszesztergálás 5. Simító furatesztergálás 4 2 5
Műveleti utasítás: Sorszám Műveletelem V S F D T megnevezése [m/min] [ford/min] [mm/ford] [mm] N Megjegyzés 1. Oldalazás 015 2. Nagyoló T101 90 0,2 hosszesztergálás 1,5 030 (N065-N090) 3. Nagyoló furatesztergálás T202 70 0,15 050 Simító 070-4. T101 110 hosszesztergálás 090 0,1 0,5 Simító 105-5. T202 80 furatesztergálás 115 CNC program: Szerszámgép: EEN-400 Vezérlés: HUNOR PNC-721 N005 G50 F.2 T101 M3 M12 M96 V90 N010 G60 X1 Z.1 N015 G40 X61 Z86 N020 G71 X19 Z82.5 H19 D1.5 N025 G40 X60 Z83 N030 G72 X38 D1.5 FR65 N035 G40 X150 Z150 N040 G60 X-1 Z.1 N045 G50 F.15 T202 V70 X19 Z83 N050 G70 X30 Z59.5 H59.5 D1.5 N055 G42 X150 Z150 N060 G60 X0 Z0 N065 G57 F.1 T101 M41 V110 X30 Z82.5 N070 G1 X40 B-1 N075 G1 Z58.5 N080 G1 X52 B-1 N085 G1 Z46.5 N090 G1 X62 N095 G40 X150 Z150 N100 G57 T202 M42 V80 X32 Z82.5 6
N105 G1 X30 A45 N110 G1 Z59.5 N115 G1 X19 N120 G42 X150 Z150 P2 7
2. művelet (esztergálás B oldalon) NC programja Felfogási terv: Ez egy koordináta terv, ami az alkatrész megmunkálás utáni állapotát mutatja be. Nullpontnak az ütköztetett felületen a középpontot választottam, ez a homlokfelület egy pontja, és ehhez viszonyítottan adom meg az alkatrész méreteit (koordinált méretmegadás). Befogás módja: Ø40 felületen, a homloklapon ütköztetve Befogás eszköze: Ø200 tokmány 56 34 24 11 3 3 2x45 8 W=M ø 24 M36x1 ø 38 1x45 1 R3 2x45 80 Műveletelem sorrendterv (fogásleválasztási terv): 5 3 1 4 6 2 7 1. Oldalazás 2. Nagyoló hosszesztergálás 3. Nagyoló furatesztergálás 4. Simító hosszesztergálás 5. Simító furatesztergálás 6. Beszúrás 7. Menetvágás 8
Műveleti utasítás: Sorszám Műveletelem V S F D T megnevezése [m/min] [ford/min] [mm/ford] [mm] N Megjegyzés 1. Oldalazás 015 2. Nagyoló T101 90 0,2 hosszesztergálás 1,5 030 (N065-N095) 3. Nagyoló furatesztergálás T202 70 0,15 050 (N105-N125) Simító 070-4. T404 110 hosszesztergálás 095 0,1 0,5 Simító 110-5. T202 80 furatesztergálás 120 6. Beszúrás T303 40 0,08 3 135-140 7. Menetvágás T404 60 530 1-155 Q=6 fogás CNC program: Szerszámgép: EEN-400 Vezérlés: HUNOR PNC-721 N005 G50 F.2 T101 M3 M12 M96 V90 N010 G60 X1 Z.1 N015 G40 X61 Z59 N020 G71 X19 Z56 H19 D1.5 N025 G40 X60 Z56.5 N030 G72 X32 D1.5 FR65 N035 G40 X150 Z150 N040 G60 X-1 Z.1 N045 G50 F.15 T202 V70 X19 Z56.5 N050 G72 X28 D1.5 FR105 N055 G42 X150 Z150 N060 G60 X0 Z0 N065 G57 F.1 T101 M41 V110 X28 Z56 N070 G1 X36 B-2 N075 G1 Z34 N080 G1 X38 N085 G1 Z11 A-8 B3 N090 G1 X50 N095 G1 X54 A-45 9
N100 G40 X150 Z150 N105 G57 T202 M42 V80 X28 Z56 N110 G1 X24 A45 N115 G1 Z24 N120 G1 X19 N125 G42 X150 Z150 N130 G55 F.08 T303 M40 V40 X36.5 Z34 N135 G1 X34 N140 G1 X36.5 F.2 W.5 N145 G41 X150 Z150 N150 G51 F1 S530 T404 M95 X36 Z58 N155 G80 Z35.5 Q6 E-1 N160 G40 X150 Z150 P2 10
Szerszámterv: Szerszám Szerszámtartó Betétszerszám Forgácsoló lapka T101 SZIM 02.2.72 SCLCR 2020 K12 T202 SZIM 02.2.72 S16R-PTFNR11 T303 SZIM 02.2.72 ISO 7 (DIN 4981) T404 SZIM 02.2.72 225.33.101 CCMM 120408 TTX (P10-P20) TNMG 110308 TTX (P10-P20) D5 (DIN 4950) P30 235.72.210 TTX (P10-P20) 11
4. Az alkatrész megmunkálásának modellezése az UGS NX5 tervezőprogram segítségével. Az 1. pontban megrajzolt 3D-s modellt használjuk alapul a megmunkálás megtervezéséhez. Az NX-ben átváltunk Manufacturing modulba, ahol beállítjuk, hogy esztergálási műveletet (turning) kívánunk elkészíteni. Ez alapján a program kialakítja a művelet elvégzéséhez szükséges ikonsort a képernyő 12
Először célszerű a szerszámokat létrehozni, amikre a művelet elvégzése során szükségünk van. Ehhez a Crete Tool ikont használjuk, aminek megnyomása után egy ablakból tudjuk kiválasztani a szerszámot, aminek nevet is itt adhatunk. Ezután lehetőségünk van a szerszám jellemző paramétereinek beállítására. A Tool menüpont alatt a lapka tulajdonságait, a Holder menüpont alatt a szerszámtest tulajdonságait, valamint a Tracking menüpont alatt a programozott pont helyzetét határozhatjuk meg. A szerszámok kiválasztása után a következő feladat a megmunkálás geometriájának meghatározása. Ehhez a Create Gemetry ikont használjuk. 13
Első lépésben a koordinátarendszert állítjuk be a felfogási tervvel megegyezően, így a program úgy fogja a műveletelemeket szimulálni, mint ahogy az egy CNC gépen történne. Ezután megadjuk azt a munkadarabot, amin a megmunkálást végezzük, majd beállítjuk az előgyártmány méreteit. Az előgyártmányt a program a megmunkálás során kék színnel szimbolizálja. Fontos ezen kívül, hogy a különböző műveletelemeket külön-külön kell generálni, még akkor is, ha azonos szerszámmal végezzük azokat. Ennek oka, hogy a program a megmunkálás során a munkadarabként definiált alkatrész felületét veszi alapfelületnek, ami nem mindig egyezik meg az adott műveletelem végén előállított felülettel. Erre a legjobb példa, amikor egy adott átmérőig, vagy bizonyos hosszúságig akarunk a munkadarabunkon esztergáló műveletet végezni, és nem akarjuk, hogy a program az egész előgyártmányra kiterjedően végezze a megmunkálást. Ekkor a probléma kiküszöbölésére alkalmazhatjuk a Containment beállítási lehetőségeit, ami radiális és axiális síkok segítségével lehatárolja a megmunkálásra szánt felületrészt. Ha rendelkezésre áll a megfelelő szerszám, és ki van jelölve a megmunkálandó terület, akkor nincs más dolgunk, mint a műveletelemek generálása. Ezt a Create Operation ikonnal tudjuk megtenni. A műveletelem típusát egy ablak segítségével választhatjuk ki. A lehetőségek igen sokrétűek, így egyaránt megtalálható a külső és belső felületek nagyoló és simító 14
esztergálása, beszúrás, furatesztergálás, központfurat és más furatok kialakítása, stb. Itt tudjuk kiválasztani a megmunkáláshoz használni kívánt az előzőekben már beállított szerszámot, a síkokkal lehatárolt megmunkálandó területet, valamint a megmunkálás jellegét, ami lehet nagyoló, simító, beszúró, központosított, stb. Végül itt adhatjuk meg a műveletelemünk nevét is. Ha megtörtént a kiválasztás, akkor megjelenik egy ablak, ami a az adott megmunkálási műveletelemre vonatkozik, és itt tudjuk a paramétereket beállítani. Először a ráhagyás leválasztásának a formáját választjuk ki, majd egyéb technológiai paraméterek meghatározására van lehetőségünk, amik közül néhányat a következő sorokban részletezek. Megadhatjuk a fogásmélység (Depth) értékét, ha konstans fogásmélységet választunk, vagy másik lehetőségként alkalmazhatunk változó fogásmélységet is. 15
Fontos paraméterként szerepel a szerszám haladási iránya is, mert ezzel tudjuk a visszafelé esztergálást (tokmány felől halad a szerszám a szegnyereg felé) biztosítani. Beállíthatjuk azt is, hogy a gyorsmenet és az előtolás elkezdése közötti 1 mm-es útszakaszt hogy tegye meg a szerszám, azaz a ráfutási, és kifutási szakaszok jellegét (Engage/Retract). Fontos továbbá megadni az előtolás (Feed Rates) értékét is, hiszen ezzel tudjuk biztosítani, hogy a technológiához hűen zajlik majd a megmunkálás. A mennyiben az esztergálási művelet után más megmunkálást is kell végezni az alkatrész adott felületén, akkor jelentős szerepe van a ráhagyások (Stock) pontos beállításának. A megmunkálás modellezéséhez nélkülözhetetlen paraméter a szerszám indulási (Start) és visszaérkezési (Return) pontjának megadása. Ezt az Avoidance gombbal tehetjük meg. Nemcsak a pontok helyzetének beállítását tudjuk itt elvégezni, hanem 16
azt is, hogy a szerszám milyen pályán közelítse meg a munkadarabot. Itt választhatunk a direkt, axiális radiális, radiális axiális, és ezek kombinációi közül. A szerszám visszafutása során a prgram tartalmaz még egy automatikus szerszámpálya lehetőséget is, ami az esetleges ütközések elkerülése miatt célszerű. Ha minden szükséges paramétert beállítottunk, akkor a tudjuk a megmunkálás során befutott utat megnézni. Generate gombbal A megmunkálás megjelenítését a Verify gombbal tudjuk elindítani. Itt be kell állítani, hogy a megmunkálást 2D-s, vagy 3D-s nézetben kívánjuk megtekinteni, illetve a szerszám által leírt utat mutassa e a program, vagy ne. Ezen felül még a futási sebességet is tudjuk szabályozni. Az alkatrész megmunkálását 2 felfogásban tudjuk elvégezni, ezért itt is így szemléltetjük a műveletelemeket. 17
Az első felfogás műveletelemeit a 4. fejezet 1. műveleti leírásában találjuk. A műveletelemek sorrendje megegyezik az ott leírtakkal, és az NX ezt jobb oldalról forgácsoló szerszámokkal modellezi. A második felfogás megmunkálása az első felfogás elkészülte után hajtható végre, és az ide tartozó műveletelemeket a 4. fejezet 2. műveleti leírásában találjuk. A műveletelemek sorrendje szintén az ott leírtak alapján lett megállapítva, és az NX ezt bal oldalról (fentről) forgácsoló szerszámokkal modellezi. (Erre azért van szükség, mert így érzékeltetni lehet, hogy a munkadarabot a megmunkálás közben meg kell fordítani, és mégis egy modellben látható mindkét megmunkálás.) Az NX program a megmunkálási folyamatot egy olyan program alapján végzi, aminek a beállításait az előző pontokban tárgyalt módon mi tettük meg. Minden műveletelemnek az NX csinál egy alprogramot, amit az Operation Navigator segítségével a Program Order View nézetben láthatunk. 18
Az összes alprogramot a rendszer elmenti egy közös programba. Jelen esetben 2 programot kell létrehozni, mert minden felfogásnak kell rendelkeznie egyel. Ezt a két programot felhasználva a Post Process parancs segítségével létrehozhatjuk az alkatrész első és második felfogásban történő esztergálási műveletére vonatkozó CNC programot. Ez a CNC program tartalmazza az útinformációkat, korrekciókat, utasításokat, de a program tényleges lefutásához szükséges technológiai adatok mint forgácsoló sebesség nem találhatók meg benne. Ahhoz, hogy egy CNC gépen eszerint a program szerint tudjuk a megmunkálási folyamatot elvégezni, szükségünk van egy olyan vezérlésre, amelyet az NX-be építve annak a paramétereivel végzi el a CNC program generálását, ezáltal már kompatibilis lesz a megmunkáláshoz használatos gép a program eredményével, és a művelet gond nélkül elvégezhető. 19
5. A forgácsolási folyamat modellezése FEM módszerrel (Advant Edge): A modellezés elkezdése előtt a program beállításait kell elvégezni. Bemenő adatok: Munkadarab: - anyagminőség: C45 Szerszám: - homlokszög: 0,1 - hátszög: 7 - forgácsoló él sugara: 0,01 mm - anyag: keményfém M, cermet - bevonat: - Technológiai adatok: Simítási művelethez választottam az adatokat: - előtolás: 0,1 mm/ford - fogásmélység: 0,3 mm - forgácsoló sebesség: 110 m/min - kezdeti hőmérséklet: 20 C Súrlódási együttható Kimenő adatok: A kimenő adatokat a program ábrák és egy hozzá tartozó skála segítségével szemlélteti: 20
forgácsoló erő (N) 21
hőmérséklet ( C) hőáram (W/mm 3 ) 22
képlékeny alakváltozás képlékeny alakváltozási sebesség (1/s) 23
Mises feszültség (MPa) nyomás (MPa) 24
maximális nyírási feszültség (MPa) σ xx feszültség (MPa) 25
σ yy feszültség (MPa) σ zz feszültség (MPa) 26
maximális hőfeszültség (MPa) minimális hőfeszültség (MPa) 27
sebesség (m/min) 28
6. Az alkatrész ellenőrzéséhez mérési terv készítése: Felület Méret jellege Méret (mm) Tűrés (mm) Mért érték (mm) L hosszméret 80 ±0,4 80,02 L1 hosszméret 24 ±0,3 24,04 L3 hosszméret 23 ±0,3 23,05 L4 hosszméret 22 ±0,3 22,06 L5 hosszméret 32 ±0,3 32,00 L7 hosszméret 23 ±0,3 23,02 ØD1 külső átmérő Ø40 0-0,025 Ø40,04 ØD2 külső átmérő Ø52-0,05-0,089 Ø51,98 ØD3 külső átmérő Ø38 ±0,3 Ø38,10 ØD4 külső átmérő Ø36 ±0,3 Ø35,98 ØD5 belső átmérő Ø24 +0,013 0 Ø24,01 ØD7 belső átmérő Ø30 +0,025 0 Ø29,98 M36 menet külső átmérő Ø36 ±0,3 Ø36,00 beszúrás 3 ±0,1 3,10 beszúrás belső átmérő Ø32 ±0,3 Ø32,10 S menetemelkedés 1 ±0,1 1 E élletörés 1 ±0,1 1 29
A mérésekhez használt eszközök: Mérőeszköz megnevezése Mérési tartomány Tolómérő 0-150 mm Mélységmérő tolómérő 0-250 mm Patkó mikrométer 25-50 mm Patkó mikrométer 50-75 mm 3 pofás furatmérő mikrométer 20-25 mm 3 pofás furatmérő mikrométer 25-30 mm Menetfésű 2 mm menetemelkedésű Készítette:.. 30
Mellékletek 31