Felület érdességi modell nagypontosságú keményesztergáláskor. Surface roughness model in high precision hard turning



Hasonló dokumentumok
Szakmai nap Nagypontosságú megmunkálások Nagypontosságú keményesztergálással előállított alkatrészek felület integritása

Új homlokfelület geometria szuper-kemény szerszámanyagokra. New rake surface geometrie for ultra hard tool materials

A forgácsolás alapjai

GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA NGB_AJ008_1 A FORGÁCSLEVÁLASZTÁS

ÚJ ÉLGEOMETRIA FEJLESZTÉSE PCBN SZERSZÁMOKRA

A felület összes jellemzői együtt határozzák meg a felületminőséget. Jelentősége a kapcsolódó felületeknél játszik nagy szerepet.

2011. tavaszi félév. A forgácsolási hő. Dr. Markovits Tamás. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA NGB_AJ008_1 A FORGÁCSLEVÁLASZTÁS ALAPJAI

Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling

Ultrapreciziós megmunkálás Nagysebességű forgácsolás

Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II / I. félév. Kopás, éltartam. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

Keménymarás és/vagy szikraforgácsolás. Dr. Markos Sándor, Szerszámgyártók Magyarországi Szövetsége

A forgácsolás alapjai

A forgácsolás alapjai

ÉLTARTAM MEGHATÁROZÁSA KEMÉNY- ESZTERGÁLÁSNÁL

Szabadformájú felületek. 3D felületek megmunkálása gömbmaróval. Dr. Mikó Balázs FRAISA ToolSchool Október

Üvegszál erősítésű anyagok esztergálása

7. MARÁS Alapfogalmak

A termelésinformatika alapjai 10. gyakorlat: Forgácsolás, fúrás, furatmegmunkálás, esztergálás, marás. 2012/13 2. félév Dr.

Jármőszerkezeti anyagok és megmunkálások II. Kopás, éltartam. Dr. Szmejkál Attila Dr. Ozsváth Péter

A forgácsolási paraméterek hatása a felületi mikrogeometriára műszaki műanyagok esztergálásakor

Szabad formájú mart felületek mikro és makro pontosságának vizsgálata

RÖVID ÚTMUTATÓ A FELÜLETI ÉRDESSÉG MÉRÉSÉHEZ

GAFE. Forgácsolási erő. FORGÁCSOLÁSI ALAPISMERETEK (Gépi forgácsoló műveletek)

Géprajz - gépelemek. Előadó: Németh Szabolcs mérnöktanár. Belső használatú jegyzet 2

SZABAD FORMÁJÚ MART FELÜLETEK

06A Furatok megmunkálása

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Gépgyártástechnológia alapjai 2014/15 I. félév

Intelligens Technológiák gyakorlati alkalmazása

Gyártástechnológiai III 5. előadás: Forgácsoló szerszámok kopása és éltartama Előadó: Dr. Szigeti Ferenc főiskolai tanár

Gyártástechnológiai III. 4. előadás. Forgácsoló erő és teljesítmény. Előadó: Dr. Szigeti Ferenc főiskolai tanár

A FELÜLETI ÉRDESSÉG ELMÉLETI ÉRTÉKÉNEK MEGHATÁROZÁSA HOMLOKMARÁSNÁL

Gyártástechnológiai III. 2. Előadás Forgácsolási alapfogalmak. Előadó: Dr. Szigeti Ferenc főiskolai tanár

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Andó Mátyás Felületi érdesség matyi.misi.eu. Felületi érdesség. 1. ábra. Felületi érdességi jelek

KÉRDÉSEK PROGRAMOZÁSBÓL_TKU (ESZTERGÁLÁS) 1. Írd le а CNC megmunkáló rendszerek jellemző pontjainak neveit: a) М 0,5 b) А 0,5 c) W 0,5 d) R 0,5

Homlokmaró szerszám kopásának meghatározása akusztikus emisszió alapján

2011. tavaszi félév. Köszörülés. Dr. Markovits Tamás. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

2011. tavaszi félév. Esztergálás. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

FURATOK ALAKHIBÁJÁNAK VIZSGÁLATA A SZERSZÁMGEOMETRIA ÉS A TECHNOLÓGIAI PARAMÉTEREK FÜGGVÉNYÉBEN

A nagysebességű marás technológiai alapjai és szerszámai

Különböző szűrési eljárásokkal meghatározott érdességi paraméterek változása a választott szűrési eljárás figyelembevételével

XVI. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

A MÁV Zrt. karbantartási stratégiájához élettartam költség szempontjából optimalizált kitérőszerkezet kiválasztása

Ultraprecíziós KutatóFejlesztő és. Szolgáltató Laboratórium. dldh.hu. dldh.hu/webshop. Direct Line Kft. DirectLine1

A 12/2013 (III. 28.) NGM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján Gépgyártás-technológiai technikus

06a Furatok megmunkálása

Lehúzás rögzített gyémántlehúzó szerszámmal:

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

MAXIMÁLIS ÉRDESSÉG VIZSGÁLATA ROTÁCIÓS ELŐTOLÁSÚ ESZTERGÁLÁSSAL MEGMUNKÁLT KÜLSŐ HENGERES FELÜLETEN

KEMÉNYMEGMUNKÁLT FURATOK ÉRDESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA

II. BAGAG22NNC FORGÁCSOLÁS

Egyenes esztergake s e lgeometria ja nak terveze se, modelleze se e s vizsga lata Designing, modelling and analysis of straight turning tool geometry

Szerszámok és készülékek november Fúrás és technologizálása Dr. Kozsely Gábor

7. Élettartam növelő megmunkálások (tartósság növelő)

Lépcsős tengely Technológiai tervezés

PUBLIKÁCIÓS ÉS ALKOTÁSI TEVÉKENYSÉG ÉRTÉKELÉSE, IDÉZETTSÉG Oktatói, kutatói munkakörök betöltéséhez, magasabb fokozatba történı kinevezéshez.

Szerszámkopás, tribológiai jelenségek, rezgések, szerszáméltartam

2011. tavaszi félév. CNC forgácsolás. Balla Sándor

Gépgyártástechnológiai technikus Gépgyártástechnológiai technikus

Forgácsoló erő, teljesítmény A forgácsoló megmunkálás hőjelenségei

Anyag és gyártásismeret 2

Gépgyártástechnológia alapjai 2015/16 I. félév

Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II / I. félév. Esztergálás. Dr. Szmejkál Attila Ozsváth Péter

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gyártástudomány és technológia Tanszék. Kutatási beszámoló

9. FINOM- ÉS ULTRAPRECÍZIÓS MEGMUNKÁLÁSOK

International GTE Conference MANUFACTURING November, 2012 Budapest, Hungary. Ákos György*, Bogár István**, Bánki Zsolt*, Báthor Miklós*,

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

A HŰTŐ-KENŐ FOLYADÉKOT ALKALMAZÓ MEGMUNKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK KIVÁLTÁSÁNAK LEHETŐSÉGE

Multicut XF simítómaró Surface Master new!

2011/12 I. félév. ( miskolc.hu/~ggytmazs)

Forgácsoló erő, teljesítmény A forgácsoló megmunkálás hőjelenségei

A.2. Acélszerkezetek határállapotai

Felületjavítás görgızéssel

passion for precision Sphero-XP +/ 0,003 rádiusztűréssel Edzett acélok finommegmunkálása az új szuper precíziós gömbvégű maróval

ESZTERGÁLÁS Walter ISO esztergálás 8 Beszúrás 19 Befogók 25 Rendelési oldalak 26 Műszaki melléklet 96

Szerkó II. 1 vizsga megoldása 1.) Sorolja fel és ábrázolja az élanyagokat szabványos jelölésükkel a keménység-szívósság koordináta rendszerben!

A MIKROFÚRÓ SZERSZÁMOK ÁLLAPOTFELÜGYELETE

Házi feladat. 05 Külső hengeres felületek megmunkálása Dr. Mikó Balázs

VÁLTOZÓ EMELKEDÉSŰ ÉS VÁLTOZÓ SZELVÉNYŰ MENETEK NAGYPONTOSSÁGÚ KEMÉNYMEGMUNKÁLÁSA

05 Külső hengeres felületek megmunkálása

NYOMÁSOS ÖNTÉS KÖZBEN ÉBREDŐ NYOMÁSVISZONYOK MÉRÉTECHNOLÓGIAI TERVEZÉSE DEVELOPMENT OF CAVITY PRESSURE MEASUREMENT FOR HIGH PRESURE DIE CASTING

Különleges megmunkálási technológiák M_aj003_1

S&T FOCUS Kutnyánszky Tamás SMARTUS Zrt TITLE CHAPTER Page 1. OKUMA Europe GmbH

2009/3. 1 fejlesztőmérnök (ISD DUNAFERR Zrt.) 2 főosztályvezető (ISD DUNAFERR Zrt.)

MEGMUKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK NGB_AJ003_2 FORGÁCSOLÁSI ELJÁRÁSOK

FIATALOK FÓRUMA. Bevezetés. Farkas János 1, Csanády Etele 2, Csóka Levente 3

Mart felület síklapúságának vizsgálata

2011. tavaszi félév. Élgeometria. Dr. Ozsváth Péter Dr. Szmejkál Attila

A MARADÓ FESZÜLTSÉGEK VÉGESELEMES VIZSGÁLATA KEMÉNYESZTERGÁLT FELÜLETEKBEN

1.7 Az abrazív vízsugaras vágás technológiája

8. Fogazatok befejező megmunkálása határozott élgeometriájú szerszámokkal

BEVEZETŐ Tantárgyi követelmények

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

Gépgyártástechnológia alapjai 2012/13 I. félév

SOFIA BLAST KFT Tel.:

FINOMFELÜLETI MEGMUNKÁLÁSOK

KÉRDÉSEK PROGRAMOZÁSBÓL_TKU (MARÁS) 1. Írd le а CNC megmunkáló rendszerek jellemző pontjainak neveit: a) М 0,5 b) А 0,5 c) W 0,5 d) R 0,5

Forgácsoló megmunkálások áttekintése

Átírás:

Felület érdességi modell nagypontosságú keményesztergáláskor Surface roughness model in high precision hard turning KESZENHEIMER Attila 1, FARKAS Balázs Zsolt 2, dr. MÉSZÁROS Imre 3 1,2 PhD hallgató, 3 egyetemi docens, 1,2,3 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gyártástudomány és -technológia Tanszék Abstract HU-1111, Budapest, Egry J. u. 1. T. ép. 4. Em,. 1,3 Direct-line Kft, Kutatás-Fejlesztés, Nagypontosságú Megmunkálások HU-2330, Dunaharaszti, Jedlik Ányos 14 E-mail: keszenheimer.attila@dldh.hu, farkasb@manuf.bme.hu, meszaros.imre@dldh.hu In the last 50 years many researchers have dealt with the definition of surface roughness, but the existing models do not provide sufficiently reliable results for the technologists. The problem is the same at the high precision hard turning too, where the difference is bigger than reported in theory and between in the practice created surface roughness. For reasons of the difference we are examine from the tool side, as from the side of the workpiece too. Our goal is to develop a method to define the cutting parameters, according with the true state of tool wear, to achieve the desired surface quality. Összefoglaló Az elmúlt 50 évben számos kutató foglalkozott már a felületi érdesség meghatározásával, ám az eddigi modellek nem adnak a technológusok számára kellően megbízható eredményt. Így van ez a nagypontosságú keményesztergálásnál is, ahol az eltérés még nagyobb az elméletben számolt felületi érdesség és a gyakorlatban létrejött felület érdessége között. A jelentős eltérés okát úgy a szerszám oldaláról, mint a munkadarab oldaláról vizsgáljuk. Célunk egy olyan módszer kidolgozása, amely a szerszám él valódi kopottsági állapotából indul ki, és ebből határozza meg, a kopás mértékének megfelelően, a forgácsolási paramétereket, hogy a kívánt felületi minőséget tartani tudjuk. Kulcsszavak: felületi érdesség, nagypontosságú keményesztergálás, modellezés

1. BEVEZETÉS Számos előnyét említettük már a nagypontosságú keményesztergálásnak a köszörüléssel szemben. Egyik legfontosabb előnye ennek a technológiának, az hogy az elérhető felületi érdesség több mint egy nagyságrenddel alacsonyabb, mint a köszörült felületé. Kereskedelmi forgalomban kapható szerszámmal, M1-es 62HRC keménységű acél esztergálásakor elértünk már Ra=0.04µm-es felületi érdességet, sorozatgyártáskor is. Ahhoz, hogy ezt a felületi minőséget elérjük rendkívül merev, rezgéscsillapított, termostabil, hidrosztatikus csapágyazású ultraprecizíós esztergagépre van szükség. Köztudott, hogy a szerszámkopás előrehaladtával ugyanazon forgácsolási paraméterek mellett romlik a munkadarab felületi érdessége. A szerszám kopása során változik a szerszám él mikro és makro geometriája, az előtolás irányának megfelelően egy többé-kevésbé egyenes szakasz keletkezik s az él érdessége is változik. 2. FELÜLET ÉRDESSÉGI MODELLEK Az előtolás csökkentésekor, a mért, valóságos felületi érdesség nem csak jelentősen eltér az elméletileg számítottól, hanem ahogy azt K.F.Koch [1] vizsgálatai kimutatták, kis előtolásoknál az eltérések szórása is jelentős. Ezt az állítást, a mi vizsgálataik is igazolták (lásd 1. ábra). 1.ábra. A valóságos felületi érdesség és szórása K.F.Koch [1]szerint Az eltérésnek keményesztergáláskor is számos oka lehet. a szerszám oldaláról: a szerszámkopás, s az ezzel járó él érdesség megnövekedése, munkadarab oldaláról: munkadarab anyagának folyása a mellékél irányába, a munkadarab szövetszerkezete szerszámgép oldaláról: futáspontosság, kinematikus hibák, valamint a megmunkáló rendszer merevsége, megmunkálás során keletkező rezgések. Gyakorlati tapasztalat, hogy kemény anyagok esztergálásakor is gyakran keletkezik a munkadarabon jelentős nagyságú sorja, még a szerszám belépési oldalán is. Rideg anyagszerkezeti állapot esetén a sorja képződés helyett

a munkadarabon az él kitöredezése figyelhető meg. Mindkét esetben arról van szó, hogy a szerszám éle alatt a feszültség eléri a folyási, törési határt. Több szerző feltételezi, hogy létezik egy minimális forgácsvastagság, amelyet a szerszám még képes leválasztani. Brammertz [2] szerint az elérhető minimális elméleti érdesség ezzel a minimális forgácsvastagsággal egyenlő és értékét lágy anyagok megmunkálásakor 2-4µm-ben jelölte meg, figyelmen kívül hagyva az él-lekerekedési sugarát (r β ). L VOV [3] a minimális leválasztható rétegvastagság meghatározásakor már figyelembe veszi az él lekerekedési sugarát, de az anyag képlékeny és rugalmassági tulajdonságait figyelmen kívül hagyja. Ismét a gyakorlati tapasztalatra hivatkozva, sem Brammertz sem L VOV elméletével nem lehet megmagyarázni azt a gyakorlatban gyakran előforduló esetet, hogy egy új éllel forgácsolva (r β =5-10µm) képesek vagyunk R z =0.5 µm átlagos egyenetlenségű felületet előállítani, míg mind a homlok, mind a hátfelületén megkopott szerszámmal (r β =1-3µm) csak R z =1-3 µm átlagos egyenetlenségűt. Az elméleti és valóságos felületi érdesség közötti eltérés igazi okát tehát máshol kell keresni. [4,5] 3. NAGYPONTOSSÁGÚ KEMÉNYESZTERGÁLÁSHOZ HASZNÁLT SZER- SZÁMÉLEK VIZSGÁLATA Új szerszámmal konstans körülmények között forgácsolva azt tapasztaltuk, hogy a felületi érdesség, a forgácsolási út növekedésével, kis ingadozásokkal ugyan, de fokozatosan romlik. A forgácsolási út növekedésével nő a hátkopás és a homlokkopás is. Nagypontosságú keményesztergáláskor, a kis fogásmélység miatt, csak az él csúcssugarával forgácsolunk. Az él, a kontakt ívhossz mentén nem kopik egyenletesen. Egyrészről a szerszám csúcsa körül gyorsabban kopik, míg a főél azon szakaszán, ahol az él forgácsolni kezd, egy kis bekopás figyelhető meg, míg a mellékél felé eső élszakaszok kevésbé koptak. Másrészről, az él érdessége, a kopás előrehaladtával növekedett. Egy kopott él-szakasz érdességét 7 kilométeres forgácsolási út megtétele után az 2. ábra mutatja. 2. ábra (a)a szerszám éle 7 km forgácsolási út után, (b) érdességi profil a szerszám éle mentén A szerszámélről készült él-érdesség méréseket a Direct-Line Kft mérőlaboratóriumában végeztük konfokális lézerpásztázó 3Dimenziós mikroszkóppal.

4. A FELÜLETI ÉRDESSÉG KIALAKULÁSÁNAK ELMÉLETI MODELLJE Az elmondottak alapján új felületi érdesség meghatározó modellt hoztunk létre, amit Microsoft Visual Studio 2008-ban programoztunk. A modell felállításakor feltételeztük, hogy a nagypontosságú keményesztergált felület érdességét elsődlegesen a szerszám él érdessége és a kinematikai viszonyok határozzák meg. További feltételezések: A szerszám éle, ahogy az, a 3. ábrán is látszik, egy mikro-geometriai egyenetlenségekkel rendelkező szabálytalan síkgörbe. Néhány fordulat alatt a szerszám kopása elhanyagolható. A MKGS rendszer abszolút merev. A munkadarab anyagának rugalmas és képlékeny alakváltozása elhanyagolható. 3. ábra A szerszám él által generált pálya A feltételeknek megfelelően az elméleti felületi érdességet a szerszám kontaktél-szakaszának érdessége és az előtolás határozzák meg, azaz az él érdessége a kinematikai viszonyoknak megfelelően, átmásolódik a munkadarab felületére. Hosszesztergáláskor a munkadarab forgó és a szerszám haladó mozgásának a következtében a szerszám éle a munkadarab koordináta rendszerében csavarfelületet ír le, melynek emelkedése a fordulatonkénti előtolás (f). Ennek értelmében, a szerszám él, 3. ábrán látható érdességi profilját, a forgástengellyel párhuzamosan mozgatva, úgy, hogy azt ismételten előtolásnyi távolsággal toljuk el, a keletkező burkoló görbe, a munkadarab elméleti érdességi profilgörbéje (lásd 4. ábra). 4. ábra. A felületi érdesség kialakulása az elméleti modell alapján. A program segítségével lehetőségünk nyílik érdesség prognosztizálásra, azaz meghatározhatjuk a kívánt felületi érdességhez tartozó előtolást, vagy egy adott előtoláshoz tartozó felületi érdességet. A 5. ábrán megfigyelhet-

jük azt a gyakorlatban oly sokszor előforduló jelenséget, miszerint az előtolás csökkentése nem mindig jár együtt a felületi minősség javulásával, sőt gyakran előfordul, hogy romlik a felület. 5.ábra Felületi érdesség prognostizálás előtolás függvényében IRODALOM [1] Koch K F, Technologie des Hochprezisions-Hartdrehens, D82, Diss. RWTH Aachen. [2] P. H. Brammertz Die Entstehung der Oberflächenrauheit beim Feindrehen Industrie-Anzeiger, Nr.2, 6.Jan. 1961, p.25-32, [3] N. P. L VOV Determining the Minimum Possible Chip-Thickness Machines & Tooling, Vol. XL. No.4, p. 45-46 [4] Mamalis, A.G. Mészáros, I.. Paulmier. D. The Effect of the Cutting Edge Roughness on the Surface Roughness during Ultraprecision Machining of Hardened Steels, Proceedings IMEKO 2000 International Measurement Confederation, XVI IMEKO World Congress [5] Markus M.W. Knüfermman Machining surfaces of optical quality by hard turning, Cranfielf University 2003