1. Tétel A ggyt. Fogalma,célja, témakörei,gyártmány, gyártási folyamat,gyártási rendszer. A ggyt. fogalma: Ha a technológia az anyagok gyári feldolgozására vonatkozik gyártástechnológiáról, és ha a gyártás gépipari termék előállítására irányul gépgyártástechnológiáról van szó. A gépgyártástechnológia a műszaki tudományoknak az a része, amely a gépek gyártásával kapcsolatos ismereteket foglalja magába. A ggyt. Célja: az elő -gyártmányok-általában kohászati végtermékek – (hengerelt, öntött, kovácsolt stb. áruk) termelékeny és hatékony feldolgozása, üzemszerű használatra alkalmas gépipari gyártmányokká. A ggyt. Témakörei: a nyersanyagok alkalmazási lehetőségeitől a megmunkálási eljárásokon keresztül a végtermékig ill. annak vizsgálata. A gyártmány: a gyártás terméke és az lehet egy csavar, egy csapágy, vagy hajtóelem (csiga, csigakerék) precíziós szerszámgép, autó. A gyártmány egy, vagy akár több darabból is állhat. A több darabból álló gyártmány elsődleges eleme viszont az alkatrész. A gyártmány több megfelelően tagolt részegységből épül fel és ezek jól értelmezhető rendszerét, mutatja a gyártmány -családfa. A gyártmány (pl.: autó); a szerkezeti egység (pl.: hajtómű, motor + sebességváltó stb.); a főcsoport (pl.: sebességváltómű); az alcsoport (pl.: kapcsoló mechanizmus); az alkatrész (pl.: tárcsa). A rendszerben zajló folyamatok közül azoknak a természeti és tudati folyamatoknak az összességét, amelyek eredményeként az anyagok és félkész termékek a rendeltetésnek megfelelő kész termékké (gyártmánnyá) válnak gyártási folyamatnak nevezzük. A gyártási folyamat fizikai megvalósításának területe és eszköze a gyártási rendszer. A gyártási folyamat részei: - az anyagi vagy másként technológiai folyamat: melynek során az alak-, a méret-, a helyzet- és egyéb tulajdonság- előírások jellemző értékei az előírt érték irányába változnak - a művelet-csoport: a technológiai folyamat azon része, melynek eredményeként, a munkadarab felületei azonos (nagyolt, simított, stb.) állapotba kerülnek - a művelet: rendszerint az egy munkahelyen (egy befogásban) elvégezhető alakítás jelent egy műveletet - a műveletelem-csoport: adott felületelem-csoport előállításához szükséges műveletelemek sorozata (pl. egy furat előállításához: központfúró, fúrás, felfúrás, süllyesztés, dörzsölés) - a műveletelem: a művelet még önálló része, amely lehet fő-, vagy mellék műveletelem. A fő-műveletelem a tényleges megmunkálás (pl.: forgácsolás), amelyhez kapcsolódik a szerszám egyetlen előtolással megvalósított teljes mozgásciklusát jelentő fogás fogalom. A gyártási rendszer csoportosítása: - a szerszámgép: a művelet megvalósításának eszköze - a munkahely: a művelet megvalósításának „fizikai alapegysége” mindazon eszközök összessége, amelyek a sorra kerülő műveletek elvégzéséhez szükségesek - a megmunkáló központ: a művelet megvalósításának azon eszköze, amely – „fejlettebb rendszerbe” kapcsolhatóanbiztosítja akár a széleskörűen értelmezhető „művelet-csoport” elvégezhetőségét is - a komplexgyártás eszköze többtengelyű megmunkáló központ. Különféle irányú és helyzetű felületek (fúrása, marása, esztergálása, stb.) egy felfogásban készülnek - a gyártócella: a technológiai folyamat-szakasz megvalósításának korszerű „fizikai része”. A gyártórendszer lehet rugalmas vagy merev. A rugalmas rendszer hasonló jellegű alkatrészek előállítására készül, számvezérlésű gépekből, cellákból, megfelelő műveletelőzési kikerülési lehetőségekkel, központi számítógépes vezérléssel. A merev rendszerek kötött műveleti rend szerint dolgozik. Főként egytengelyű számvezérlésű gépekből épül fel, elsősorban tömeggyártáshoz.
2. Tétel Méretláncok, bázisok, normaidő struktúra. Méretek és tűrések, szerepük a megmunkáláskor: Az alkatrészrajzon, majd pedig a megmunkálás során az alkatrészelemek kölcsönösen viszonylagos helyzetét a mérethálózat szabja meg. A méreteknek viszont tűrése van, és az üzem kihasználhatja a tűrés teljes terjedelmét. Mivel a tényleges méretek szóródnak, sikerülhetnek az alsó vagy felső határméreten is. Ezért a méretlánc egymás után megvalósított méreteinek szóródásai összegeződhetnek. Határesetben a teljes szórás egyenlő lehet a tűrések összegével. Meg kell tehát vizsgálni, hogy a megvalósított technológiai méret- és tűrésláncolatok határesetben nem adnak-e nagyobb szóródásokat, mint a szerkezeti működés szempontjából megengedett legnagyobb eltérések. A méret- és tűrésláncok (hálózatok) szabályai: A méretlánc zárt körvonal mentén meghatározott sorrendben elhelyezett méretek összessége, amely egy vagy több alkatrész felületeinek, közepeinek stb. kölcsönös helyzetét határozza meg. A vizsgálat szempontjából minden méretlánc teljesen zárt. A méretlánc létrehozásakor (méretezéskor rajzon, megmunkáláskor) utolsóként adódó tag a záró tag, vagy eredő méret, a többi tag összevető. A záró tagot a méretlánc vizsgálatakor úgy különböztetjük meg, hogy alsó indexbe egy ∆ betűt írunk. A sík méretláncban a tagok egy vagy több párhuzamos síkban fekszenek. A térbeli méretláncban a tagok lehetnek lineárisak, vagy nem párhuzamosak, de egymással nem párhuzamos síkokban fekszenek. A szög-méretláncban a tagok szögméretek és a szögek szárai közös csúcsban találkoznak. A méretláncok lehetnek egyszerűek, önmagukba zártak vagy összekapcsoltak, mikor több méretlánc csatlakozik egymáshoz. Általánosságban könnyen beláthatjuk a legrövidebb út elvét, azaz eredő adott megengedett tűrése esetén az összetevő tagok tűrése annál nagyobb - gyártása annál olcsóbb - lehet, minél kisebb a méretlánc tagszáma. A záró (eredő) tag szórását csökkenteni lehet: a) ha szűkítjük az összetevők tűrését. b) ha a méretláncot minél kevesebb tagból állítjuk össze. A méretlánc-megoldás: a záró tag, vagy valamely összetevőtag hibájának meghatározását jelenti. Ennek módszerei: a) a teljes cserélhetőség módszere, b) a valószínű méretekre épülő részleges cserélhetőség módszere, c) a válogató vagy párosító módszer, d) az utólagos illesztés módszere, e) a beállító (szabályozási) módszer. Bázisok: Bázisnak nevezzük a munkadarabokon (alkatrészeken) található olyan felületet, vonalat vagy pontot, amelyekhez viszonyítva meghatározhatjuk más felületek, vonalak vagy pontok helyzetét. A bázisok lehetnek: szerkesztési, technológiai, szerelési bázisok. Szerkesztési bázisok: az a felület, egyenes vagy pont, amelytől az alkatrész más felületének, egyenesének vagy pontjának helyzetét a műhelyrajzokon határozzuk meg. Célszerű, ha a bázisválasztásnál a gyártási lehetőségeket is figyelembe veszik és olyan szerkesztési bázisokat, választanak, amelyek később a gyártás során technológiai bázisok is lehetnek. Technológiai bázisok: azok a felületek, vonalak vagy pontok, amelyeket a munkadarabok gyártásakor valamilyen célra (pl. felfektetésre, ütköztetésre, irányításra) felhasználunk, vagyis a gyártáshoz szükségesek. A mérési bázisok: az a felület, vonal vagy pont, amelyhez viszonyítva megmérjük a megmunkált felület helyzetét. A mérési bázis legtöbb esetben egybeesik a kiindulási bázissal, de attól el is térhet. A bázisállandóság elve: Mindenképpen törekedni kell arra, hogy az egymás után következő műveletek felfogási bázisai (báziscsoportjai) ugyanazon felületek legyenek. A bázisazonosság elve: a szerkesztési bázis és a technológiai bázis (kiindulási, felfogási, mérési) egy-egy műveleten belül azonos felületek legyenek.. A munkaidő tagozódása: Ha több munkadarabon azonos műveletet végzünk, a teljes ráfordított normaidő, általában a munkafolyamat megkezdéséhez és befejezéséhez szükséges előkészületi és befejezési időből továbbá a tényleges technológiai feladat elvégzésére fordított időből tevődik össze. Ez utóbbi annyiszor ismétlődik, ahányszor a kitűzött műveletet megismételjük. Ezt az időt darabidőnek nevezik. Az előkészületi-befejezési idő kizárólag a munkafolyamat, a munkás, a munkahely, a gép, a szerszám, a nyersanyag előkészítésére, valamint az eredeti állapotba való visszahelyezésre vonatkozik. A darabidő annyiszor ismétlődik, ahány munkadarabon kell elvégezni a kérdéses munkát. Az alapidő a művelet idejének legnagyobb része és szükséges a munkafolyamat zavartalan elvégzéséhez, tehát nem tartalmazza a munkával járó pótlékolások idejét. A főidő az alapidőnek az a része, amely alatt közvetlenül a munkadarabon alakítás történik. A födő lehet gépi födő vagy kézi főidő. A mellékidő az alapidőnek az a része, amely csak közvetve szükséges a kitűzött feladat elvégzéséhez és a főidőnek állandó szükséges kísérője, tehát darabonként, vagy több darabonként szabályszerűen ismétlődik. A munkahely kiszolgálási idő az az idő, amelyet a munkás a munkahely gondozására és üzemkész állapotban tartására fordít. A munkahely műszaki kiszolgálási ideje szükséges a munkahelyen előforduló műszaki természetű, az alapidő fogalmán kívül eső kisegítő tevékenységek elvégzésére mint pl.: eltompult szerszám kicserélése, köszörűkorong után szabályozása, a gépek után állítása, a forgács-, reve eltávolítása stb. A pihenésre és természetes szükségletekre fordított idő az az idő, amellyel a fő és mellékidőt növeljük, hogy a munka elvégzéséből eredő normálisnál nagyobb fáradást a dolgozó a műszak alatt kipihenhesse, valamint azért, hogy a műszak alatt természetes szükségleteit elvégezhesse.
3. Tétel Egyélű forg.szersz. felosztása, kialakítása, részei, elemei Egyélű forgácsolószersz. felosztása:Az esztergálás szerszáma az egyélű forgácsoló kés, mely szerkezeti szempontból lehet: monolit (tömör); tompán hegesztett (gyorsacél); forrasztott lapkás (keményfém, gyémánt); váltó lapkás (keményfém, kerámia, gyémánt); bevonatolt szerszám. A forrasztott lapkás forgácsoló kések főbb alak típusai: egyenes, hajlított, sarok, széles, homlokélű, oldalélű, szúró, furatkés stb. Az esztergakések kiválasztását befolyásoló tényezők: megmunkálási mód; geometriai pontosság; felület minőség; a szükséges mozgás irányok; a megmunkálandó anyag minősége stb. A forgácsoló szerszámok határozott vagy határozatlan élűek lehetnek. A két csoporthoz tartozó szerszámok alapvetően eltérőek. A határozott élű forgácsoló szerszám fő részei: dolgozó rész; szerszámtest; befogórész. A dolgozó rész azon része amely a homloklap és a hátlap között van a forgácsolóék, amely a forgács leválasztást végzi. A forgácsoló éken van kialakítva az élgeometria. A fő és mellék forgácsolóék találkozási pontjában helyezkedik el a szerszámcsúcs. A szerszámcsúcs lehet hegyes, lekerekített vagy fazettás. A szerszámcsúcs a szerszám legjobban igénybe vett része, és emellett nagy szerepe van a megmunkált felület érdességének kialakításában. A csúcssugár nagysága a megmunkált felület érdességét befolyásolja. A forgácsoló éket a homloklap és a hátlap határolja. A homloklap az a felület, amelyen a forgács lesiklik. A hátlap a forgácsoló ék azon felülete, amellyel szemben a megmunkált felület elhalad. 4. tétel Egyélű forg. Szersz. Élgeometriája, anyaga, alkalmazása A forgácsoló rész geometriája: a forgácsoló éket ahhoz, hogy a munkadarabról anyagot legyen képes leválasztani célszerűen, kell elhelyezni a munkadarabhoz. A dolgozó részen lévő élszögek meghatározásához, előállításához és ellenőrzéséhez három egymásra merőleges síkból álló vonatkoztatási rendszer szükséges, amely tartalmazza a kiválasztott pontot és az alapsíkja (Pr) merőleges a forgácsoló irányra, azaz a forgácsoló sebesség irányára. Három ilyen rendszer használatos: az ortogonál meghatározó rendszer; a munkasíkot és szerszám tengelysíkot rögzítő szerszám koordináta élszög rendszer és a normál élszög rendszer. Az él geometriát meghatározó él szögeket valamely síkban értelmezzük. A szögek értelmezésére leggyakrabban használt sík a Pr alapsík, a Po ortogonál sík, a Pn él normál sík valamint a Ps élsík. A forgácsoló rész anyaga: Általánosan elfogadott irányelv, hogy a forgácsoló rész anyagának keménysége megközelítően háromszorosa legyen a megmunkált anyag keménységének. Ezen követelményt, még az alábbi tulajdonságokkal kell kiegészíteni: szívósság; hőállóság (hősokkállóság); kopásállóság stb.. Alkalmazása: Az ezeket kielégítőhagyományos-anyagok az alábbiak: szerszámacélok (W, Cr, Co és V főötvözőkkel, legfeljebb 300 °C hőállóságig); gyorsacélok (pl.: W – bázisúak, 10…20 %-ban, mintegy 600 °C hőállóságig); keményfémek (fémkarbid alapúak porkohászati úton kialakítva, mintegy 900 °C hőállóságig). A fejlesztési eredmények az alábbi lehetőségeket nyújtják napjainkban: bevonatolt szerszámanyagok (elsősorban keményfémek, de gyorsacélok is lehetnek); wolframkarbidmentes keményfémek (CERMET); forgácsoló kerámiák (oxidok, nitridek); köbös bórnitridek (CBN); gyémántok (D, PKD).
5. tétel A forg. Leválasztás jellemzői, mozgások, forg. képződés, alakváltozások, termikus jelenségek Forgácsoló mozgások: - forgácsoló(főmozgás); -előtoló(ez teszi lehetővé az anyagleválasztást); -eredő mozgás(a forgácsoló és előtoló mozgás eredője); - hozzáállító mozgás(szerszámot a munkadarabhoz); -fogásvételi mozg.(anyagréteg leválasztásának vastagsága); -utánállító mozg.(korrekció). A forgács képződésének módja szerint három fajta forgács kialakulásáról kell szólni: folyó forgács-; a nyírt forgács- és; a töredezett forgács. A folyóforgács képződése folytonos forgács kialakulását jelenti. A forgács azonos sebességgel, folytonos szalagként fut le a szerszám homlokfelületén. A folyóforgács keletkezésének kedvez a nagy forgácsoló sebesség, a pozitív homlokszög, a kicsi forgácsvastagság. A nyírt forgács szívós anyag forgácsolásakor keletkezik. A nyírt forgács keletkezését elősegíti a csökkenő homlokszög, a nagyobb forgácsvastagság, valamint a közepes forgácsoló sebesség. Tört forgács keletkezik rideg (képlékenyen kevéssé alakítható), vagy jelentősen inhomogén anyag (pl.: lemezgrafitos öntöttvas) forgácsolásakor. A forgácsalak jellemzésére két mérőszámot, a forgácstérfogati tényezőt és a forgácsalak osztály számát alkalmazzák. A forgácstérfogati tényező a forgácstérfogat és a neki megfelelő leforgácsolás előtti tömör térfogat hányadosa. A forgács kezelés szempontjából mind a hosszú, mind a nagyon apró forgács kedvezőtlen. Legjobb a 10-20 mm hosszúságú, ún. törtforgács. A forgácsosztály-t szintén a forgácsalak jellemzésére vezették be és a forgácstérfogati tényezővel összerendelhető. A forgácsolás során keletkező hő a folyamatot jelentősen befolyásoló tényező, és ismeretében magyarázhatók a forgácsolás folyamatának sajátosságai, de a gyártás és gyártmány minőségi jellemzői is. A forgácsolási energia több mint 90%-a gyakorlatilag hővé alakul át. Ennek megfelelően, a forgácsolásnál képződő hő mennyisége lényegében azonos a forgácsolási energiával. A hőigénybevétel különösen nagyobb forgácsoló sebességeknél a homlok és a hátfelületen oxidációs, diffúziós, és adhéziós folyamatok elindítója. A forgácsolás hőforrásai: belső súrlódás a nyírási síkban; anyagszétválasztás a szerszám csúcsánál; súrlódás a homlokfelületen; súrlódás a hátfelületen; további anyag deformációk. A magas hőmérséklet nemcsak a különféle kopási folyamatokat segíti elő, hanem veszélyezteti a szerszámanyag hőszilárdságát is. Hűtő-kenő folyadék alkalmazásával mintegy 40%-kal nagyobb lehet a forgácsoló sebesség változatlan él tartam mellett a szárazon végzett munkához képest. A forgácsoláskor keletkezett hőmennyiség Lössl szerint 60% marad a forgácsban 38%-ot a munkadarab vesz fel, 2%-ot pedig a szerszám vezet el. 6. tétel Forg.szersz. kopása éltartama. Alkalmazása során a szerszám kopik. Ennek eredményeként a szerszámon jellegzetes kopásformák alakulnak ki. A szerszám forgácsoló éke mechanikai, hő és kémiai igénybevételeknek van kitéve. A forgácsoló ék mechanikai igénybevételét a homlok és hátfelületén ható erő adja. A forgácsoló ék termikus igénybevételét a forgácsoló élen átalakult mechanikai teljesítmény eredményezi a forgácsot, a munkadarabot, a szerszámot és a környezetet terhelő hő áram. Az abrazív kopás mechanikus folyamat, mikro-forgácsolás, amelyet a két működő pár egymáson elcsúszó elemei között lévő kemény anyagrészecskék végeznek a szerszámon. Adhéziós kopás akkor jön létre, ha anyagrészecskék nyomán és hő hatására a szerszám felületére tapadnak, majd a forgács azokat magával vive a szerszám felületekről anyagkiszakadást okoz. A tribokémiai kopás diffúzióval, vagy oxidációval valósul meg. A diffúziós folyamatnak az anyag hőmérsékletének növelésével atomjai és molekulái mozgékonyabbá válnak. A szerszám anyagrészecskéi termikusan aktiváltan vándorolnak a munkadarab anyagába, vagy fordítva. Az oxidációval megvalósuló kopás és érintkezési zóna szélén valósul meg, ha a felület hőmérséklete és a szerszámanyag oxidációs hajlama elég magas. A kopás helyének megfelelően hátkopásról, homlok- és kráterkopásról beszéltünk. A kráterkopás teknőalakú elhordás a homlokfelületről. A szerszám elhasználódásának egyéb formái közül meg kell még említeni a szerszám káros alakváltozását, az él kitöredezését, csorbulását. Az elhasználódott szerszámot fel lehet újítani. A határozott élű szerszámok eredeti szabályos mértani alakjukat bizonyos forgácsolási idő után elvesztik. Két egymást követő – szerszám tönkremenetel miatti – élezés vagy él váltás között forgácsolással eltöltött időt éltartamnak nevezzük. Az él tartam jele: T. Az él tartam darabszám elsősorban tömeggyártásban, vagy automatizált gyártásban fontos, mert a szerszámcsere vagy a szerszámváltás ennek alapján történik. A forgácsolási adatok (ap, f, vc) közül leginkább a vc forgácsoló sebesség befolyásolja a szerszám él tartalmát. A forgácsoló sebességnek viszonylag kismértékű változtatása a T él tartam jelentős változását vonja maga után. A T és vc közötti hiperbolikus összefüggés lg (logaritmikus) beosztású koordináta-rendszerben egyenessel ábrázolható. Ezt a törvényszerűséget F. W. Taylor gépészmérnök (USA), ismerte fel 1907-ben, aki a róla elnevezett „Taylor-egyenes” egyenletét a m következőképpen írta fel: v ⋅ T = C
⎛T v 2 = v1 ⋅ ⎜⎜ 1 ⎝ T2 Az összefüggés alapján, áttérve egy T1 éltartamról T2 éltartamra, a hozzátartozó v2 számítható:
⎞ ⎟⎟ ⎠
m
n
⎛v ⎞ T2 = T1 ⋅ ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎝ v2 ⎠ Ennek alapján áttérve egy v1 forgácsoló sebességről és v2-re, a hozzátartozó T2 számítható: Az éltartam megválasztásnál törekedni kell valamilyen optimum-kritérium szerinti megoldásra. Rövid éltartammal kell dolgozni az olcsó szerszámok és az egyszerű, könnyen beállítható szerszámgépek esetében. Hosszú éltartammal kell dolgozni a bonyolult szerszámok és nehezen beállítható szerszámgépek esetében. 7. Tétel Forg. erő és teljesítmény számítása, bef. tényezők. A forgács leválasztásához szükséges erőt forgácsoló erőnek nevezzük. A forgácsoló erő ismerete azért fontos, mert ennek alapján történik a szerszámgépek és a szerszámok szilárdsági, vagy merevségi méretezése, valamint a szerszámgépek villamos teljesítményszükségletének meghatározása. A forgácsoló erő a szerszámra ható térbeli erő, amelyet kötött forgácsoláskor három összetevőre szokás felbontani: Fc –főforgácsoló erő ; Ff –előtolás irányú erő (előtoló erő ); Fp – fogásvétel irányú erő (mélyítő irányú erő, szárirányú erő, passzív erő). 2 A fajlagos forgácsoló erő egységnyi (1 mm , 1x1 mm) forgácskeresztmetszet leválasztásához szükséges erő. A három erőkomponensnek megfelelően a fajlagos erők a következők: kc –fajlagos főforgácsoló erő N/mm2; kf –fajlagos előtoló irányú erő N/mm2; kp –fajlagos mélyítő irányú N/mm2. A fajlagos forgácsoló erő az erőszámítás egyik alaptényezője. Nagymértékben függ a forgácsolt anyagtól, de nem tekinthető anyagjellemzőnek. A forgácsoló erőt befolyásoló tényezők: a munkadarab anyaga; forgácsvastagság (előtolás); forgácsszélesség (fogásmélység); forgácsarány; homlokszög; szerszám elhelyezési szög; forgácsoló sebesség; a szerszám anyaga; hűtés-kenés; szerszámkopás. A munkadarab anyagának hatása a forgácsoló erőre abban nyilvánul meg, hogy különböző szakítószilárdságú és keménységű anyagokat más más erővel lehet forgácsolni. A forgácsvastagság –amit az előtolásból számítunk –az anyagminőséghez hasonlóan mértékadó hatású. A forgácsszélesség –amit a fogásmélységből számítunk- lineáris összefüggés szerint, befolyásolja a forgácsoló erőt. A forgácsarány –amin a forgácsszélesség (b) és a forgácsvastagság (h) arányát értjük –lineárisan befolyásolja a forgácsoló erőt. A homlokszög befolyását a forgácsoló erőre Kienzle és Victor munkássága szerint acélok és öntöttvasak forgácsolásakor minden egy fokos homlokszög változás 1…2%-os erőváltozást von maga után. A szerszám elhelyezési szög csekély befolyást gyakorol a főforgácsoló erőre, de a mélyítő irányú komponenst jelentősen befolyásolja. A forgácsoló sebesség befolyása szakaszonként más-más nagyságú. A 100-tól 20 m/min terjedő szakaszon visszafelé haladva jelentősen nő. A szerszámanyagoknál kísérletekkel is bizonyított, hogy a kerámiára való áttérés a keményfémhez viszonyítva mintegy 5…10%-os erőcsökkenést jelent. A hűtés-kenés befolyása a forgácsoló erőre elsősorban a gyorsacél szerszámanyagoknál érvényesül. Általában 10…15%-kal csökken a forgácsoló erő a szárazon való megmunkáláshoz viszonyítva. A szerszámkopás: az elkopott szerszámon kb. 30…50%-kal nagyobb a forgácsoló erő, mint az új szerszámon. A forgácsoló erő számítása. Kienzle és VictorF = k c ⋅ Ac vagy Fc = k c ⋅ a ⋅ f vagy Fc = k c ⋅ b ⋅ h az adatok függvényében féle erőszámítási módszer: c ap b= 2 A = a p ⋅ f = b ⋅ h(mm ) → h = f ⋅ sin k r sin k r ahol: c és A kc fajlagos főforgácsoló erő a forgácsolástechnikai jellemzők közül a h forgácsvastagsággal törvényszerű k = k c1,1 ⋅ h − z összefüggésben van: c A kc1.1 tényezőt a fajlagos főforgácsoló erő alapértékének nevezzük, és akkor érvényes, amikor 1x1=1mm2 keresztmetszetű réteget választunk le. Kienzle és Victor az alapértékeket és a z kitevőt mérések alapján anyagminőségenként megállapította és táblázatba foglalta. A forgácsolási teljesítmény: Ha az Fc főforgácsoló erőt N-ban, a vc forgácsoló sebességet m/min-ban helyettesítjük, akkor a szerszám élén jelentkező un. Tiszta forgácsolási F ⋅v Ph = c c3 ( KW ) 60 ⋅10 teljesítmény (hasznos vagy nettó teljesítmény) közelítőleg:
η
A villamos motor által felvett teljesítmény ennél nagyobb. Ha η m a motor hatásfoka, és g a szerszámgép hatásfoka, Fc ⋅ vc Pö = ( KW ) 60 ⋅10 3 ⋅η m ⋅η g akkor: Ha a Pö összes felvett teljesítményt műszerrel megmérjük, akkor a fenti képletből a főforgácsoló erőt is 60 ⋅10 3 ⋅ Pö ⋅η m ⋅η g Fc = (N ) v c kiszámíthatjuk: A hatásfokok figyelembevétele az ipari gyakorlatban legtöbbször becslés, vagy gyakorlati tapasztalatok alapján η ⋅η = 0,75 értékben vehető fel. történik. Ha nincsenek pontosabb adataink, közelítéssel az m g 8. TÉTEL érdesség, keménység, maradó fesz, gazdaságossági kérdések A felület minőségét a felületi érdességgel, a felületi réteg állapotával jellemezzük. A felületi érdességet a mikro egyenetlenségek mérete és alakja határozza meg. A felületi réteg anyagának állapota mikrostruktúrával, a felületi felkeményedéssel, a maradó feszültségek nagyságával jellemezhetők. Érdességet befolyásolja a képződő forgácstípus, a szerszám él geometriája, a munkadarab anyaga, a forgácsolási paraméterek, hűtő-kenőanyagok, stb. Érdesség meghatározása: a szerszám csúcsának áthaladása utáni egyenetlenségek, méréssel határozzuk meg. Érdességi főbb jellemzők: Átlagos érdesség / Ra /; Maximális egyenetlenség / Rm /; Egyenetlenség magassága / Rz /; Viszonylagos hordozó / Tp / A felület minőségét a barázdáltság irányában értelmezett érdesség határozza meg. A barázdáltság lehet: barázdálatlan felület, hosszbarázdált, harántbarázdált, pikkelyes. Az elméleti érdesség jellemzésére az Rmax / maximális érdességet / használják, ami azonos Rz – vel. Rmax = f2 /8rε , ahol f az előtolás, és rε a csúcssugár. A forgácsolás sebessége és az érdesség nagysága: hogy az érdesség csökkenjen a sebességet többszörösére, kell növelni. Az előtolás növelésével az érdesség négyzetesen romlik, a felületi érdesség fordítottan arányos a szerszám csúcssugarára. A munkadarab keménységének és szilárdságának növelésével csökken a felületi érdesség, a hűtőkenőanyagok csökkentik a deformációs munkát, és a súrlódást ezért javul a felület minősége. A maradó feszültséget és a felkeményedést a forgácsoló erő, a forgácsolási hő és a szerkezeti átalakulások okozzák. A maradó feszültség nagysága és hatásuk a szerszámhomlok szögétől, az előtolástól, a forgácsvastagságtól, a forgácsoló sebességtől, a szerszámkopástól. A felkeményedés foka és a felkeményedett réteg vastagsága szoros kapcsolatban van a forgács alakváltozásával és a rá ható erőkkel, ezért a felkeményedés csökken a homlokszög növelésével és a forgácsvastagság csökkenésével. A szerszámkopás növeli a felkeményedést és a felkeményedett réteg vastagságát. Gazdasági kérdések: A legjobban megfelelő forgácsolási folyamat az optimális, kritériumai a termelékenység és a forgácsolási költségek. 9. TÉTEL esztergálási műveletek, mozgásviszonyok, befogás helye, meghatározása. Az esztergálás olyan határozott élű szerszámmal végzett kör alakú forgácsolás, amelyet a forgácsolás irányára merőleges előtoló mozgással végzünk. Szerszáma a forgácsoló kés. Eljárásai: 1. Síkesztergálás a munkadarab forgástengelyére merőleges síkfelület előállítása. Megvalósítható: keresztirányú előtolással, leszúrással, hosszirányú előtolással 2. Hengerfelület esztergálással, a munkadarab forgástengelyével egytengelyű körhenger palástfelület előállítása 3. Csavarfelület esztergálással a fordulatonkénti előtolás egyenlő a menetemelkedéssel 4. Lejtőesztergálás az alapprofilos szerszám a forgácsolás alatt az előtolással egyidejűleg legördülő mozgást végez 5. Profilozó esztergálás olyan hossz v. keresztirányú esztergálás ahol a szerszám profilja átmásolódik a munkadarabra. A munkadarab befogása és helyzetének meghatározása A munkadarab helyzetét határozzuk meg. Ez lehet síktárcsa, tokmány, szorítóhüvely.
Az esztergakések, kiválasztását befolyásolja a megmunkálási mód, a geometriai pontosság, felületminőség, mozgásirány, anyagminőség, stb. A megmunkálás pontosságát a felület alakjára, méretére és helyzetére vizsgáljuk. Hibát okozhat a beállítás, szerszámkopás, hőhibák, alakváltozási hibák.
10. TÉTEL Gyalulás, vésés, üregelés. mozgásviszonyok, forgácskeresztm., technológiai adatok, szerszámok Gyalulás: egyenes vonalú forgácsoló mozgással és a forgácsolás irányára merőleges szakaszos előtoló mozgással végzett forgácsolás. A forgácsméret állandó keresztmetszetű. Osztályozása szerint lehet sík, hengerfelület, csavarfelület, lefejtő, profilozó, és alakgyalulás. Forgácsolási viszonyok alakulása síkgyalulás esetén: itt a főmozgás alternáló. Mivel nem állandó a sebesség ezért közepes sebességgel számolunk: v=2Lnk /1000 ahol L a lökethossz, és nk a kettőslöketek száma. A gyalulás szerszámai egyélű forgácsoló kések, a dolgozó rész csak szívós anyag lehet, legalkalmazottabb a könyökös gyalukés. Vé sés :
függőleges gyalulás, az alternáló mozgás függőleges irányú, és belső hornyok, üregek, alakzatok megmunkálására alkalmas. Termelékenysége kicsi, nem pontos. Szerszáma gyorsacélból készül. Üregelés : olyan forgácsoló eljárás ahol a szerszám fogai egymás mögött növekvően lépcsőzve helyezkednek el, ahol a lépcsők mérete megegyezik a forgácsvastagsággal, az előtoló mozgást a fogak lépcsőzése helyettesíti. A szerszám egyszer halad át a munkadarabon és készre is munkálja. Az üregelés nagy termelékenységű forgácsoló eljárás. 1.Felfogó rész – üregelő gépbe való befogást szolgálja 2.Nyakrész-a felfogó részt összeköti a működő résszel 3.Kúpos bevezető- munkadarab tájolása a dolgozó részhez 4.Mellső vezető- munkadarab helyes beállítása, egyenletes anyagleválasztás biztosítása 5.Forgácsoló rész- nagyolás és simítás 6.Szabályozó rész-tartalék és vasalás
7.Hátsó vezető rész-ne lehessen ferdén beállítani a munkadarabot 8.Hátsó támasztás-támasztás és visszamozgatás
Esztergálás
11-12 TÉTEL Furatmegmunkálás,fúrás,bővítés,süllyesztés,dörzsárazás,mozg.viszonyok Fúrás, bővítés: Itt belső hengeres felületeket állítunk elő. A forgácsoló és előtoló mozgást a szerszám és a munkadarab is végezheti. Több élű határozott él geometriájú szerszámmal végezzük az állandó keresztmetszetű forgácsleválasztást. A furatokat forgácsolási szempontból hosszuk / l / és keresztmetszetük /d / alapján : rövid furatoknál 1/d ≤ 0,5 ; normál furatoknál 0,5 ≤ 1/d ≤ 3 ; hosszú furatoknál 3 ≤ 1/d ≤ 10 ; mélyfuratoknál 1/d ≥ 10 A furatok fúróval végzett forgácsolásánál a két lépés a furat és a furatbővítés. A fúrás mikor tömör anyagba készítünk furatot, furatbővítés mikor a meglevő furatot nagyobb átmérőjű furattá alakítjuk. A fúrás szerszámai: - központfúrók: anyaga gyorsacél, csigafúró számára kezdő furat fúrására ; -lapos fúrók: rövid furatokhoz, revolver és CNC esztergáknál ; - váltólapkás fúrók: merev felépítésű, nagy fordulatú szerszámgép kell hozzá ; -magfúrók: nagy átmérőjű, rövid furatokhoz ; -mélyfurat fúrók: mélyfuratokhoz, hidraulikus elemek és fegyvercső gyártáshoz ; -csigafúrók: kis merevségű törésre hajlamos szerszám. Kétélű határozott él geometriájú szerszám. Csigafúró forgácsolási viszonyai A fúrásnál az előtolásnak megfelelő réteget két él forgácsolja le. Forgácskeresztmetszet fúrásnál: ap =d/2 ; Furatbővítésnél: ap =d-de /2 ; Forgácsvastagság: h=f•sinKr /2 Forgácsszélesség: b= ap / sinKr ; Forgácsoló sebesség: vc =d•π•n /1000 így a ford. szám n=1000• vc / d•π Forgatáshoz szükséges nyomaték: Mc =kc • d²•f ; Teljesítmény: Pc = Mc •ω A csigafúró él-felújítása, újraélezése kúppalást felületek készítésével történik, de egyszerűbb a négysíkú élezés módszere. A fúrás pontossága méret-, alak-, és helyzethibák rugalmas deformációi alapján elemezhetők. A hibák javíthatók szerszámvezetéssel, szerszámkiemeléssel, gépi élezéssel, deformáció és CNC korrekcióval. A csigafúrók elsősorban fúrásra valók de alkalmasak furatbővítésre is.
A furatbővítés szerszámai: -csigafúrók; -süllyesztők: merev, három v. több élű szerszámok, nagyobb anyagleválasztási sebességgel végzik a furatbővítést, mint a fúrók. ; -dörzsárak: önvezető szerszámok, kis rétegvastagság leválasztása, drága, gondos kezelést igényel. Kézi és gépi megmunkálásra is alkalmas 1. bekezdő kúp: bevezeti a szerszámot 2. forgácsoló kúp: forgácsol 3. hengeres vetőrész: kalibrál, hántol 4. hátsó kúp: megakadályozza a beszorulást Dörzsár élezésénél végkúpja hosszabbodik, a kalibráló rész rövidül. - fúró rudak: egyélűek, a szerszámtest nemesített acél, a szerszámanyag bármilyen lehet - menetfúrók 13-14. TÉTEL Marás. Forgácsoló erő és teljesítmény Homlokmarás, palástmarás. Mozgásviszonyok, forgácskeresztmetszetek, technológiai adatok. A marás során sík külső felületeket állítunk elő. Az előtoló mozgás egyenes vonalú, amit a szerszám és a munkadarab is végezhet. Változó keresztmetszetű forgács, szakaszos leválasztása többélű határozott él geometriájú szerszámmal. Két eljárást különböztetünk meg: palást és homlokmarást. A palást élek forgácsolási változatai: ellen és egyen irányú marás. A marás szerszámai a befogó rész alapján lehetnek: Száras (pl.hosszlyukmaró, T-horonymaró) és furatos maró. Ezek egyaránt alkalmasak palást és homlokmarásra is. Palástmarás: A forgácsoló mozgást a szerszám, az előtoló mozgást a munkadarab, vagy a szerszám végzi. A maró forgástengelye párhuzamos a megmunkált felülettel. Ellenirányú marásnál a munkadarabra ható Ef erő ellentétes irányú vf –fel, ezért nincs asztalmozgatás. Az Ee erő a munkadarabot meg akarja emelni. Belépéskor a szerszám éle megcsúszik a felületen, ez az él kopását gyorsítja. Egyen irányú marásnál Ef megegyező irányú vf –fel, ezért van asztalmozgás. Ez az erő előtolja az
asztalt, kilépve a marófog megáll, majd az orsó vf sebességgel, magával viszi még a következő fog ismét előrelöki. Ezért egyes fogakra nagyterhelés jut. Ez fogtörést okozhat és rezgések is keletkezhetnek, ami teljesítmény csökkenéssel jár. Az Ep a munkadarabot az asztalra szorítja, így kedvező a maró él belépése, mert a szerszám nem csúszik. Bármelyik eljárást alkalmazzuk szakaszos forgácsleválasztás, történik, a forgács-keresztmetszetváltozó jellegű. A legnagyobb keresztmetszetét az fz (fogankénti előtolás) számítható. Forgácsvastagság: h = fz • a/d Főforgácsoló erő: Fc = kc • a • fz • bw • z/dπ Forgácsolási teljesítmény: Pc = Fc • vc /60 • 103 A palástmarók több élű, határozott él geometriájú szerszámok. A marófogak kialakítása többféle lehet: martfogú, hátesztergált, öntött. A leggyakoribb palástmarók furatosak és ferde élűek. A ferde él rezgésmentességet és erőhullámzást biztosít. Marásnál előfordulhat, hogy a kapcsolási szám Ψ<1, amikor egyetlen fog sem forgácsol (ez a forgácsoló erő értékét lenullázná), jelentős erőhullámzás lép fel. Ezt csökkenteni ferde élű maróval lehet. Itt az él be-és kilépése fokozatosan történik. A palást marókon homlok és hátkopás jelentkezik. A hátkopás jellemző az élettartamra, ami kb. 180-480 perc. Hőigénybevételük kedvező, drága szerszámok, újra élezésük időben történjen. Homokmarás A forgácsoló mozgást a szerszám, az előtoló mozgást a munkadarab, vagy a szerszám végzi. A maró forgástengelye merőleges a megmunkált felületre. A forgács keresztmetszet: a ki- és belépés helyén a legkisebb, legnagyobb a marótengely szimmetria síkjában. Forgácsvastagság: h = frφ • sin kr Főforgácsoló erő: : Fc = kc • a • fz • bw • z/dπ Forgácsolási teljesítmény: Pc = Fc • vc /60 • 103 Homlokmarásnál célszerű, hogy legalább 2-3 fog legyen fogásban. A homlokmarók jelenleg lapkás kivitelűek. A fellépő kopás homlok- és hát, de ki vannak téve bekezdéskor ütésszerű dinamikai igénybevételnek. Ennek helye és jellege lehet: pontszerű, vonalszerű, felületi érintkezés. A kezdeti érintkezés szabályozása szerszámválasztással, illetve beállítással történik. A hűtés esetenként csökkentheti az élettartamot, a hősokk és az ütésszerű igénybevétel az élettartam végét jelentheti. Palást- homlokmarás Szárasak, kis átmérőjűek és palást és homlok felületük is képes forgácsolni. Sarokfelületek készítéséhez használják. Idetartoznak a hosszlyukmarók, melyeknek 4 fő típusa van: egyenes élű, ferde élű, ferde élű szimmetrikus homlok élekkel, csavart élű. 15-16 tétel: Köszörülés A köszörű szerszám: A szemcse anyaga: korund; szilícium karbid, köbös bórnitrid, gyémánt. Keménységben és kopásállóságban különböznek. A szemcsenagyság a felület minőségét befolyásolja. Kötés: a szemcséket a kötőanyag tartja a szerszámban. Ez lehet: keramikus, műgyanta, fémes, ásványi. A kötés keménysége: a kötés ellenáll a szemcse erő hatására való kiszakadásának. Szerkezetszám: a szemcsék egymástól való távolsága. Ha a szemcsék összeérnek ez 0, legnyitottabb esetben 14. A lágy anyagot keményebb, a kemény anyagot lágyabb koronggal kell megmunkálni. A köszörűkorong jelölése: szemcseanyag szemcseméret keménység szerkezet Kötés C 100 M 10 V sziliciumkarbid finom közepes nyitott szerkezet keramikus Eljárásai: normál sebességű (30 m/s); nagy (50-80 m/s); ultrasebességű (100-300 m/s). A fogásmélység más elő, kész és mélyköszörülésnél. A köszörülési folyamat jellemzői: anyagleválasztási sebesség, forgácsoló erő, teljesítmény, kopás, hűtő kenő folyadék alkalmazása. Mozgásviszonyok: a főmozgást a köszörűkorong, a mellékmozgást a munkadarab végzi. Forgácskeresztmetszet: AW = ae ⋅ a p (fogásmélység x fogásszélesség).
Időegység alatt leválasztott térfogat: Qw = Aw ⋅ v f (forgácsmetszet x előtolási sebesség).
A forgácsoló erő számítása: Fc = k c ⋅ A ⋅ k γ (fajlagos forg.erő x forgácskeresztmetszet x szemcsenagyságtól függő Fc ⋅ vc ( KW ) A szemcsekopás okai és formái: nyomás alatti kilágyulás, 10 3 abrazív kopás, letöredezés és kitöredezés. Korongok szabályozása: 1. tisztítás (felrakódások megszüntetése); 2. kiképzés: -alak (profilozás); - élezés (szabályozás). Állószerszámú szerszámú szabályozás (esztergálásnak felel meg), mozgószabályzókkal (alakos korongok szabályozására. A hő-jelenségek káros hatása ellen hűtő-kenő folyadékot alkalmazunk, ezek lehetnek: szintetikusak, emulziók, olajok. Fogazatok köszörülése: profilozó eljárás: a korong a palást felületén dolgozik, mindegyik korong egy-egy fogoldalt készít el. Lefejtő köszörülés: a korong független a modultól és a fogszámtól.. Csigakorongos fogköszörülés: Folytonos forgómozgás mellett egy trapézmenetes csigakő fejti le a fogoldalakat. Minden modulhoz külön korong kell.
tényező táblázatból). Teljesítmény: Pc =
20. TÉTEL A technológiai tervezés struktúrája, alapvető szabályai, a gyártási dokumentáció fajtái. Gyártástervezés alatt a gyártás fő- és segédfolyamatainak tervezését értjük. A tervezés fő területei: technológiai tervezés: a fő gyártási eljárás meghatározása, technológiai-helyesség vizsgálata, elő gyártmány megválasztás és tervezés, ráhagyás-számítás (a várható hibák alapján számítható, ezt síkfelületen oldalanként, hengeres testeknél átmérőre számítjuk). Előgyártási technológiák tervezése: elő gyártmány tervezése. Alkatrészgyártási technológiák tervezése: forgácsolással előállítható alkatrészek technológiák tervezése. Szereléstechnológiai tervezés: gyártmányszerelés technológiai folyamatainak tervezése. Technológiai tervezésnél több változat készíthető, az optimálist kell választani. A technológiai elvek, modellek, megoldások beépítése. A tervezés többlépcsős folyamat, a különböző szinteken figyelembe kell venni az adott gyártórendszer lehetőségeit. Fontos a megmunkálási sorrend betartása, a bázisváltások minimalizálása, a felület típusainak megfelelő megmunkálása (elemi megmunkálási sorrend). Az alkatrész a felületcsoportok rendezett halmaza, megmunkálás előtt a nyersdarab felületei fogják közre,
megmunkálás közben munkadarabnak hívjuk. A felület hierarchiája:- a főelem (hordozófelület): hordoz magán más felületet v. felületcsoportot , - mellékelem (hordozott felület): hordozófelületen található A felület hierarchiája modellezésnél is rendező elv, de a megmunkálási sorrendet is befolyásolja. Technológiai folyamat tervezése: 1., Műveleti sorrendtervezés : megmunkálási igények, befogási sémák, gyártóberendezés választása, méretek, ráhagyások; 2., Művelettervezés: műveletelem, szerszám, végrehajtási sorrend, szerszámelrendezés, műveletterv; 3., Műveletelem-tervezés: szerszámparaméterek, normaidők; 4., Adaptálás: technológiai dokumentum készítése, vezérlőprogram kódolása A technológiai tervezés és a technológiai dokumentáció részletessége függ: a gyártás tömegszerűségétől, a gépkezelő képzettségétől, az automatizálás szintjétől, a munkadarab méretétől, a nyersanyag értékétől, a gyártási szervezettségtől. A technológiai dokumentumnak több fajtája lehet: műveletirányítási lap, műveleti sorrendterv, műveletterv, műveleti utasítás, szerszám/készülékszerkesztő lap, NC-CNC vezérlőprogram. Típustechnológiai folyamattervezés alapja az alkatrészek osztályokba, alosztályokba, csoportokba, típusokba sorolása. A konkrét alkalmazásnál megállapítjuk az alkatrésztípust és kiválasztjuk hozzá a típustechnológiát. További feltétel az elő gyártmány jellege és az eltávolítandó anyagmennyiség.
ortogonál
