5. ALAKOS FELÜLETEK HATÁROZOTT ÉLŰ SZERSZÁMMAL TÖRTÉNŐ FORGÁCSOLÁSA

5. ALAKOS FELÜLETEK HATÁROZOTT SZERSZÁMMAL TÖRTÉNŐ FORGÁCSOLÁSA A

gépelemeken

és

szerszámokon

ÉLŰ

forgácsolással

megmunkálásra kerülő alakos felületek biztosítják: •

a gépek munkavégzéséhez szükséges teljesítmény átvitelét (nyomatékátvivő felületrendszerek),

•

a mechanizmusok adott mozgástörvények szerinti működését (kinematikai menetek, fogazatok, stb.),

•

a szerszámok rendeltetésszerű üzemelését,

•

a

kívánt

folyékony

hatásfokot és

(energetikai

gáznemű

gépek

közegekben

gépelemek, stb.). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

elemei, működő

Alakos felületek forgácsolását • alakátvitellel (profilozás), • másolással, • lefejtés vagy kinematikai alakképzéssel, • NC-CNC vezérléssel végezhetjük. • Alakátvitel (profilozás) során a gépelem alakos felületét a megfelelő

geometriájú

szerszám

alakzatának

a

munkadarabra történő átvitelével valósítják meg. • Másoláskor

a

munkadarab

alakos

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

felületét

a

• Lefejtés során a munkadarab alakos felülete az alakos szerszám

diszkrét

kinematikai

elmozdulása

eredményeként jön létre. • Kinematikai

alakképzéskor

bármely,

zárt

vonalrendszerrel határolt alakos felület megmunkálható egyélű-, vagy méretes szerszámmal: a)

két, egymással tetszőleges szöget bezáró tengely mentén szabályozható és összehangolt elmozdulást biztosító kinematikai rendszer alkalmazásával;

b)

egy tengely körüli elfordulást és valamely sugár irányába

eső

elmozdulást

kinematikai

rendszerrel.

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

eredményező

A

forgácsleválasztás

mozgásai

és

fizikai

tartalma

lényegében ugyanaz, mint KHF-ek forgácsolásakor. Az alakzatnak csak néha van módosító hatása. A

felületek

biztosítását

megmunkálásakor,

befolyásoló

tényezők

a

kívánt

között

pontosság

meghatározó

szerepe van a gép kinematikai lánca és a szerszám geometriai pontosságának. A megmunkált felület minőségét meghatározó tényezőkre a megmunkálandó felület alakzata általában nem gyakorol érdemi módosító hatást.


Alakos

felületek

forgácsoló

megmunkálásának

szempontjai szerinti osztályozáskor megkülönböztethetők: • alakos forgásfelületek (kúpfelületek, gömbfelületek), • tengellyel

párhuzamos

alkotójú

alakos

felületek

(vezérlőtárcsák, nyomatékátvivő felületrendszerek), • fogazatok (hengeres, kúpos, stb.), • menetek, csigák (helicoid felületek), • egyéb

alakos

felületek

(normál-,

hajócsavar-, szoborfelületek stb.).


turbinalapát-,

Alakos forgásfelületek megmunkálását legtöbbször másolással végzik, rövid kúpok, kisméretű gömbfelületek, stb. esetében pedig alakátvitelt (profilozás) alkalmaznak. Másoláskor torzulásmentesen forgácsolunk, ha rmunkadarab = rtapogató sugarával. Alakátvitel során a szerszám alakzata a munkadarabon csak = 0° esetén valósul meg torzulás nélkül. 0° esetén a szerszám profilkorrekcióra szorul [4].


5.1. A tengelymetszetben megmunkálása

alakos

felületek

Túlnyomó részt tengely- és tárcsaszerű alkatrészek gyártásakor megoldandó feladatok. A vezértárcsák (újabban merev programhordozók) megmunkálását előrajzolt vezérpálya alapján végzik. A vezérpálya megvalósulása marógépen speciális készülék segítségével vagy CNCgépen pályavezérléssel történik. Az elterjedtebb technológiai lehetőségekről az alábbi felsorolás ad egy áttekintést (ezek természetesen csak példák, minden lehetőséget e könyv keretei között adott terjedelmi korlátok miatt nem tudunk ismertetni): Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.1.1. Alakos forgásfelületek megmunkálása A legjellegzetesebb megmunkálási módokat részletesebben a következőkben ismertetjük. [6] 1. a) • • • • •

Külső kúpfelület megmunkálása Esztergálás ferde élű késsel (5.1.a. ábra), nyereg elállítással (5.1.b. ábra), késszán elfordítással (5.1.c. ábra), kúpvonalzóval (5.1.d. ábra), másoló-léccel, másoló-idommal (5.1.e. ábra →5.4. ábra), • egyidejűleg kétirányú előtolással (5.1.f. ábra), • egyidejűleg kétirányú előtolással és késszán elfordítással (5.1.g. ábra).


l

l e

α/2

vf

d

vf

D

κr

D

l

α /2 d

d

D

α /2

κr

vf

5.1.a. ábra Esztergálás ferde élű késsel

5.1.b. ábra Esztergálás nyereg előállítással


α/2

l d

d

D

α /2

vf

vf

l

α/2

α /2

D

5.1.c. ábra Esztergálás késszán elfordítással Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

α /2 l ev vf

d

α /2 l

d

D

α/2

D

5.1.d. ábra Esztergálás kúpvonalzóval

5.1.f. ábra Esztergálás egyidejűleg kétirányú előtolással


60° < α < 90°

90° < α < 120°

fv

fv fer

ff

fer α/2

ff α/2

5.1.g. ábra Esztergálás egyidejűleg kétirányú előtolással és késszán elfordítással


b)

Köszörülés • beszúró eljárással

(5.1.h. ábra),

• hosszirányú előtolással

(5.1.i. ábra),

• befutó vagy végütköztetős eljárással (5.1.j. ábra).


l1

l1

α/2(kf )

α/2(k)

α/2(mdb) α/2(mdb)

l

l

l1 α/2(of )

α/2(mdb) l

5.1.h. ábra Köszörülés beszúró eljárással


ae

ae α/2(kf )

α/2(mdb) vf

vf

α/2(a)

α/2(mdb)

ae α/2(of ) α/2(mdb)

vf

5.1.i. ábra Köszörülés hosszirányú előtolással


l1

l1

köszörűkorong ütköző

l

köszörűkorong

α /2(mdb.)

munkadarab

l

α /2(kk)

munkadarab

α(mdb.) prizma

α /2(tk)

prizma

továbbítókorong

l1

továbbítókorong

α (tk)

l1

5.1.j. ábra Csúcsnélküli (befutó), vagy végütköztetős köszörülés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

ütköző

2. Belső kúpfelület megmunkálása a)

süllyesztés, dörzsölés (ld. Gépgyártástechnológia I., illetve jelen könyv I. fejezete),

b)

esztergálás

c)

köszörülés.


(5.2. ábra),

K M

5.2. ábra Belső kúpfelületek megmunkálása különleges fúrórúddal Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

3. Gömbfelületek megmunkálása a) esztergálás •

alakos késsel

(ld. 5.2.1. fejezet),

•

készülékkel

(5.3.a. ábra),

b) köszörülés


(5.3.b. ábra).

5.3.a. ábra Gömbfelületek megmunkálása esztergálással késtartóba fogható Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.3.a. ábra Gömbfelületek Megmunkálása esztergálással vf a

vf r

másolóvezetővel működtetett

R

R

vf r

vf a


Kapcsoló rudas

fúrórúdba épített

5.3.a. ábra Gömbfelületek megmunkálása esztergálással Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.3.b. ábra Gömbfelületek megmunkálása köszörüléssel:

vf

vf

alakos koronggal,

lengőmozgást végző korong


4. Egyéb alakos forgásfelületek megmunkálása • esztergálás alakos késsel

(ld. 5.2.1. fejezet),

• esztergálás másoló eljárással

(5.4. ábra).


vf a ffr

5.4. ábra Esztergálás másoló eljárással (mintadarabbal) (Külső kúpmegmunkálás) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5. Alakos, nem forgásfelületek megmunkálása • esztergálás másoló berendezéssel (pl.: hátraesztergálás)

(5.5.a. ábra),

• másoló marás

(5.5.b. ábra),

• másoló gyalulás

(5.5.c. ábra),

• üregelés

(5.5.d. ábra),

• alakos köszörülés

(5.5.e. ábra).


munkadarab

hátraesztergáló bütyök

5.5.a. ábra Esztergálás másoló berendezéssel (hátraesztergálás) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

szerszám

alakmaróval munkadarab

munkadarab

asztalmozgás iránya másolóvezető

függőleges síkban dolgozó maróval


munkadarab

másolóvezető

vízszintes síkban, hossz-másolással

munkadarab másolóvezető (idom)

vízszintes síkban, forgó másoló idommal


másolóvezető

C

B

A

munkadarab A H

pantográffal


minta

munkadarab

térbeli másolással 5.5.b. ábra Másoló marás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

harántgyalugépen

másoló vezető

munkadarab

idomgyalugépen

5.5.c. ábra Másoló gyalulás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

munkadarab

szerszám

munkadarab

5.5.d. ábra Külső üregelés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

alakos koronggal

köszörűkorong

A köszörűfej koronggal B

munkadarab

munkadarab

C

másolóvezető

pantográf alak-köszörűgépen Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

munkadarab

köszörűkorong

másolóidom

görgő lengési tengely

forgó másolóidommal 5.5.e. ábra Alakos köszörülés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.2. Alakátvitellel történő fogácsolás és szerszámai Az alakos forgácsoló kések olyan szerszámok, melyeket adott alakú forgásfelületek (esztergálás) vagy hasábfelületek (gyalulás-vésés) beszúró eljárással történő megmunkálására használnak fel. A forgácsoló kés éle a felületet a művelet végén – véghelyzetben – egyszerre alakítja ki, ha az előtolás radiális, vagy fokozatosan, ha az előtolás tangenciális irányú. Ennek megfelelően megkülönböztetünk: • radiális, • tangenciális működésű alakos forgácsoló késeket. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.2.1. Alakos esztergakések (gyalukések, vésőkések) Alakos (profilos) forgácsoló kés: a profilkés él alakja jó közelítéssel megegyezik az előállítandó munkadarabprofillal (tengely vagy normálmetszetével). Az alakos szerszámokat

külső-,

belső,

alakos

forgásfelületek

megmunkálására, külső-, belső-, alakos csavarfelületek megmunkálására használják.


vf

mdb.

szerszám

szerszám vf 5.6. ábra Alakos forgácsoló kés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

mdb.

Alkalmazzák: • forgó

főmozgású

revolvereszterga,

gépeknél

(eszterga,

aut.)

• haladó főmozgású gépeknél (véső, gyalu). Alkalmazása nagysorozat- és tömeggyártásban, kisméretű alkatrészek gyártásánál gazdaságos. Egyedi- és kissorozat gyártásnál csak bonyolult profilú, illetve

szabálytalan

profilgörbékkel

rendelkező

munkadarabok megmunkálására célszerű használni.


Az alakos szerszámok előnye: • a megmunkált méretek szóródása szűk határok között tartható tömeggyártás esetén is, • rövid megmunkálási idő, másoló idomok használata nélkül, • nagy bonyolultságú profilok előállítására képes, • az elért pontosság független a dolgozó szakképzettségétől, • élezéskor csak a kések sík homlokfelületét köszörüljük. Alakos szerszámokkal szemben támasztott követelmények: • az előállított munkadarabprofil legyen alak és mérethű, • a szerszám profiltorzulás nélkül legyen utánélezhető (50 ÷ 100-szor). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Geometriai kialakítás szerint: a) hasábos alakkések, b) körkések. a) hasábos alakkés befogásuk szerint: • hasábkés (a szerszámgépeken álló, közel függőleges helyzetben fogjuk be), • rúdkés (a szerszámgépen fekvő, közel vízszintes helyzetben fogjuk be).


γ α

γ

α

tangenciális rúdkés hasábkés 5.7. ábra Hasábos alakkések és után-élezési lehetősége Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Alakos kések élezési lehetőségei a vonalkázott felülettel azonosak. A hasáb és rúdkések kizárólag külső felületek megmunkálására alkalmasak. b) Körkések: élezési lehetőségük igen nagy, alkalmasak belső alakos felületek megmunkálására is.


5.8. ábra Körkés és után-élezési lehetősége Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A munkadarabok felületeinek alakítási módjától függően az alakos késeknek két elvi csoportja létezik. A munkadarabhoz viszonyított előtolás szerint: • radiális, • tangenciális kések. Radiális késnél a kés csúcsának előtolási iránya metszi a munkadarab forgástengelyét. Az előtolási irány és a munkadarab forgástengely által bezárt szög leggyakrabban 90o, de lehet ettől eltérő is. (A legkisebb munkadarab profil sugarára dolgozik ütközőre.) Tangenciális késnél a kés csúcsának előtolási iránya kitérő a munkadarab tengelyvonalával megmunkálás közben. Az érintő távolsága a munkadarab forgástengelyétől a legkisebb munkadarab sugár (csak hasábkésnél használatos). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

mdb. vf γf

γf

α1

rm

ax .

rmin.

α2 αf

αf

Radiális elrendezés (a működő szögek kismértékben változnak)

-γ1

+γ2

Tangenciális elrendezés (a működő szögek jelentősen változnak)

5.9. ábra A kések elhelyezésének módja Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

vf

A munkadarab és a szerszám tengelyhelyzet szerint: Párhuzamos szöget bezáró

elrendezésű


vf

vf kedvező hátszöget csak korrekcióval lehet kialakítani

ϕ

hátszög mindenütt kialakítható

5.10. ábra A munkadarab- és a szerszámtengely helyzete Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Számításokhoz megjegyzések: • A szerszám profilja csak akkor egyezik meg a munkadarab profiljával, o o o ha αf = 0 , γf = 0 . (Elvi eset αf = 0 nem használható.) • Hasábos késeknél a hátszöget a szerszám megdöntésével biztosítjuk. • Körkéseknél a hátszöget a középvonal emelésével biztosítjuk.


Profiltorzulások b)

F

rm

ax

.

rmin.

g

mdb. g

a)

vf γf

γf

α f =0° γ f =0° g=F=G

γ f =0° α f >0° g=F=G

αf

αf

G

G

Profiltorzulás nincs (ilyen szerszám nincs)

vf

F

Elsődleges profiltorzulás (a hátfelületre merőleges síkban)


F

γt

D

Omdb.

Omdb.

E αf

N

.

G

γ f >0 ° α f >0° g=F=G

Másodlagos profiltorzulás (a munkadarab profilja is torzul)

Os

Rmax. G

E

F hN

g

g

D

vf

N γ f >0° α f >0° g=F=G

Elsődleges és másodlagos profiltorzulás (a szerszám éle nem egyenes, hanem hiperbola) (ha γf > 0o, növekszik a torzulás)

5.11. ábra Profiltorzulások


Ha a D-D munkadarab metszete és az N-N szerszám normál sík nem esik egybe, a szerszámprofil nem lehet a munkadarab negatívja. (5.13. ábra) Az F-F homloksíkban a munkadarab és a szerszám a forgácsolóél mentén érintkezik. Ebben a síkban a munkadarab és a szerszám szelvények egymás negatívjai, profiljaik pedig azonosak és megegyeznek az élgörbével. (5.11.b. ábra) Az F-F sík általános esetben nem megy át a D (munkadarab) és N (szerszám) tengelyen, tehát az így kialakult szelvény nem azonos sem a munkadarab, sem a szerszám szelvényével (5.11.c.,d. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ezért van szükség a profilozásra, melynek lényege, hogy a munkadarabon kijelölünk egy pontot és az ismert – matematikai – geometriai összefüggéseket felhasználva hozzárendeljük a megfelelő szerszámprofilon a megfelelő pontot. Munkadarabszelvény (D): a munkadarab meridián metszetének szelvényét értjük, a szelvényt határoló kontúr vonal a munkadarab profilja. Szerszámszelvény

(N):

a

szerszám

hátfelületére

merőleges metszet szelvényét értjük. A szelvényhatároló kontúrvonal a szerszám profilja (gyártási profilja). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Körkésnél ez azonos a meridián metszettel, hasábos késnél a hasáb hossz irányára merőleges metszet. Szerszámprofilozás: a szerszámprofil meghatározása a munkadarab adatai, valamint a szerszám átmérője és élgeometriai adatai alapján, azaz minden egyes munkadarab-profilponthoz az azt kialakító szerszámprofilpont hozzárendelése. A hasábos alakos kések szerkesztése, számítása Anyaga: gyorsacél vagy keményfém, mivel feltétel a nagy szerszáméltartam, tekintettel az ilyen kések készítésének és élezésének igen nagy munkaigényességére. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Kivitele: • monolit (kisméretű kések) • hegesztett (nagyobb méreteknél) • a működő rész gyorsacél, a szár szerkezeti acél

vagy alacsony ötvözetű acél

• a kötés módja tompahegesztés.


Alakos radiális hasábkések tervezése: a) szerszám külméretének meghatározása, b) késprofil számítása, szerkesztése, c) idomszer és ellenidomszer rajzának elkészítése, valamint a szerszám profilrajzának elkészítése projektoros ellenőrzéshez, d) szerszám műhelyrajz elkészítése, e) Élgeometriai vizsgálata (kritikus pontok vizsgálata). a) A külméretek megállapításához kiindulópontot ad a munkadarab maximális profilmélysége:

g max

d max − d min = 2

[mm]


(5.1)

ahol: dmax : a munkadarab alakos részének legnagyobb átmérője. dmin : a munkadarab alakos felületének legkisebb átmérője. A befogó rész geometriai méreteit a gmax ismeretében [75] irodalomból határozhatjuk meg: A, B, C, M, dv, η, stb.


b) A profil szerkesztése b

ax .

gm

B

X

αf

E1 E2

α αx

αa N

ϕx

r4 4 G2 3 N

l2

B D(mdb.) szelvény

κ

C M

3

2 1

+

l4 l 3 l 2

+

2 1

bx ba

r2

,,

4

A

B

η

b

r3

dr

S(szerszám) szelvény

5.12. ábra A profil szerkesztése


t'x t'

γ

r

Tangenciális X A γa ϕ a

Pr

1 2 4 γf

γx ϕx

Omdb.

tx

vf

rx

Hp

F2 .

bx ba

x

Bázispont (1) kijelölése, itt felvesszük ajánlások szerint a γf, αf értékét. A munkadarab tengelyétől pedig sugárirányú pontokra

bontjuk

a

munkadarab-profilt

és

a

[B]

homloklaptól építjük fel a tengelyirányú (l) mérethálót. A profil számításának elve 1. Munkadarab profilpont (li, ri) meghatározása tengelysíkban (pl.: l2, r2) (D-D). 2. A profilpont átszámítása szerszám homloksíkba (F-F) Aγ. 3. A profilpont átszámítása a szerszám N-N síkba (sablonkészítéshez). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

F vf

D

. Omdb.

Pi

Pr

.

D γf

Aγ

F

αf

N

Aα

N

5.13. ábra A profil számításának elve Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A hasábkés külméretének megállapítása

g max

d max − d min [mm] = 2

alapján az 5.1. táblázatból vehetők az alábbi méretek. A

B φd r

0.5

L

D

C

M

r

η =60° d min.

g max.

V

γf + αf

d max.


5.14. ábra A hasábkés külméretei a befogáshoz

L a munkadarab hosszból adódik. Ha L > 2,5 C, akkor a (B, C, D) méreteket nagyobbra kell választani, mint amit a táblázat ad a gmax-hoz. 5.1. táblázat A profil mélysége gmax (mm) M 4-ig

A hasábkés méretei [mm]

Felfogórész M mérete dr függvényében

A

B

C

D

V

r

dr1

M1

dr2

M2

9

4

15

7

75

0, 5

4

21,31

3

18,577

45 15 60

4 0

10 0

1

15

83,66

8

64,536

. 20-28

Az 5.14. ábrán látható hasábkés főbb méretei


5.2. táblázat

Anyag

Szakító Keménys szilárdság Rm ég [MN/m2] HB

γf

Acél

490-ig 980-1170

150-ig 290-350

Öntöttvas

-

150-ig

-

-

0-5o

8-15o

-

-

20-25o

8-15o

Bronz és sárgaréz Réz és alumínium

25o 8-12o 15o 8o

αf 8-15o 8-15o

Különböző anyagok esetén a γf, αf az anyagminőség függvényében Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

1) Az E és F méretekhez (5.15. ábra) szükség van a Hp = rmin⋅sinγf ismeretére. 5.15. ábra Hasáb alakkés profil számításának koordinátái

E max

Ei E1

Fmax Fi Hp

,

O mdb. gi γf

V=1 1

O mdb. rmin.

γfi

. αf

. Aα

γf + αf ri

γf

Pi ,

rmax.

γfi

αf


A V, Omunkadarab, O’munkadarab derékszögű háromszögből:

E1 = rmin ⋅ cosγ f

(5.2)

2) A Pi pont átszámítása a homloksíkba: Fi = Ei – E1 ahol:

(5.3)

E i = ri ⋅ cosγ fi γ fi = arcsin

sinγifi =

(5.4)

Hp ri

Hp ri


(5.5) (5.6)

3) A Pi profil átszámítása a szerszám N-N síkban:

G i = Fi ⋅ cos(α f + γ f ) (derékszögű háromszögből)

(5.7)

A szerszám homlokszögének ilyen elhelyezésekor (γf > 0) a munkadarab kúpos és görbe vonalú szakaszán profilhiba keletkezik. Ilyenkor 1-2 közötti kúp helyett (5.12. ábra) nyeregfelületet kapunk eredményül. Elkerülhető a hiba: A szerszámél 1-2 között ne egyenes, hanem nyeregfelület legyen. Ehhez több pontot kell kiszámolnunk.


Körkések tervezése A tervezés folyamata: a) a szerszám külméretének meghatározása, b) profil számítása, szerkesztése, c) idomszer és ellenidomszer rajz készítése, d) szerszám műhelyrajz készítése. a) A körkés külméretének megállapítására kiindulópontot ad a munkadarab maximális profilmélysége és a szerszámfelfogási mód. - felfogási módok: • homlokfogazású körkés, • rögzítő furatos körkés, • automata körkés. - méretválasztás (felfogásra) [75] irodalomban található.


b) A késprofil szerkesztése:

x.

Gm a

K2

R

ma

x.

Hp

gm

A

V1 2 3

.

γf

Omdb.

Dm

in.

. ax

Dm

OK hN

ax .

.

R min

A

E1 F2 E2 F3

,, 4 3,, ,, 2

,, 1

l2

l3

r2 r1

, 1

, 2

, 4 , 3 l2

r3


5.16. ábra Körkés profil szerkesztése

Általában gyorsacél vagy szerszámacél az anyaguk (ritkán keményfém). A tervezési lépések megegyeznek a hasábos kések tervezési lépéseivel. Szerszám adatok: Dmax, αfv, γfv alapján már meg lehet szerkeszteni a szerszámot

(ennek

menete

azonos

bemutatottal).


a

hasábkésnél

Körkés maximális átmérőjének behatárolása megengedett hátszög változás alapján

a

Ismertek a profil geometriai adatai: αfv, γfv, ∆αf

E1 , O mdb.

R max.

F max.

∆α f

Hp

α fv+ ∆α f v 1

Omdb.

hn

Os

E 3;4

.

rmin.

3;4

γfv

.

rmax.

γf3 α fv

α fv+ ∆α f


5.17. ábra Körkésprofil szerkesztése

Az Rmax-ot Os, P3,4, V ált ∆-re felírható szinusz tételből kapjuk

[

]

R max sin 180 o − (α fv + ∆α f + γ fv ) = ; Fmax sin∆α f

(5.8)

sin (α fv + ∆α f + γ fv ) = Fmax ⋅ sin∆α f

(5.9)

R max

Fmax = O' mdb (P3,4 ) − O' mdb ⋅V 424 3 ; 14243 1 E E 3,4

1


(5.10)

E 3,4 = rmax ⋅ cosγ f3,4 E 1 = rmin ⋅ cosγ fv H p = rmin ⋅ sinγ fv = rmax ⋅ sinγ f3,4 Fmax = rmax ⋅ cosγ f3,4 − rmin ⋅ cosγ fv A számítás alapján kapott Rmax-ot egész számra kell kerekíteni (pl. Rmax = 43,24 → Rmax,K = 43) (Dmax ≤ 120 mm) Rmax ismeretében az emelési magasság (hn):

h n = R max, K ⋅ sinα fv

; (mm-re célszerű kerekíteni)

A kerekítés után αfv, ∆αf visszaszámítandó! Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A késprofil számítása 1. Munkadarab profilpont (ri, li) meghatározása tengelysíkban. 2. A profilpont átszámítása szerszám homloksíkba. 3. A profilpont átszámítása A-A tengelymetszeti síkba. 1. A munkadarab Pi tengelysíkbeli profilpont paramétereinek (li, ri) meghatározása. 2. A profilpont átszámítása a szerszám homloksíkba. Fi = Ei – E1


Os

Fmax.

Fi

H

R

v ---1

i Rm

n.

.

O

α fv

Ri

hn

∆αfi max.

γfi

γfv

ε3;4 HN

. .

Pi α fv E1 Ei

α α fv+∆ fi

E max.

Gmax.

Ki

Gi

K1

Kmin.

5.18. ábra Profilpont számítása a homloksíkban Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

H p = rmin ⋅ sinγ fv E 1 = rmin ⋅ cosγ fv sinγ fi =

Hp ri

→ arc sin

Hp ri

= γ fi

(5.11)

E i = ri ⋅ cosγ fi → Fi = E i − E 1 3. A Pi profilpont átszámítása A-A síkba Gi = Rmax - Ri

(5.12)

ahol:

R i = ( Fi2 + R 2max − 2Fi ⋅ R max ⋅ cos(α fv + γ fv ) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(5.13)

R max sin(α fv + γ fv + ∆α fi ) = Rmax. Fi sin∆α fi

(5.14)

Az 5.18. ábrán látható szaggatott vonalak szerinti számítások: (5.15) Kmin = K1 - Fmax K1 = Rmax ⋅ cos (γfv + αfv) HN = Rmax ⋅ sin (γfv + αfv) tgε 3,4

HN = K min

(5.16)

R min

HN = sinε 3,4

(5.17)

G max = R max − R min

(5.18)


K i = K1 − Fi

HN tgε i = Ki

G i = R max − R i

HN Ri = sinε i (5.19)

Sablon készítése: • szerszámkészítéshez van szükség a sablonra, • hátfelületre merőleges síkban lévő profilt készítik el egy lemez sablonra (Gi, li koordinátarendszer).


γ

α


5.19. ábra Példa radiális hasábos kés felfogására

5.3. Lefejtő esztergálás Széles, bonyolult meridián metszetű forgásfelületek előállításához az alakos késsel történő beszúrás a nagy forgácsoló erők miatt már nem alkalmazható. Nagysorozatú és tömeggyártásban ezért a lefejtő esztergálás az előnyös megoldás. A munkadarab profilja szerint kialakított lefejtő szerszám a szerszámgépen összetett mozgást végez: forgáspontja (Os) a munkadarab tengelyével párhuzamosan vt sebességű haladó mozgást végez, miközben a forgáspont körül ns fordulatszámmal forog. A két mozgás eredményeképpen a szerszám centroisával legördül a munkadarab gördülő egyenesén vagy centroisán. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Minden egyes pillanatban a munkadarab kialakítandó felülete és a szerszámél között kisebb mértékű az érintkezés, mint radiális előtolású alakos kés esetén, és így az ébredő erők (Fc, Fp, Ff) alacsony értékűek lesznek.


n

E

C D gördülõ egyenes mdb. centrois

A As ; E s

B ns

vt

Os

Bs

Ds

Cs gördülõkör szerszámcentrois

5.20. ábra Lefejtő esztergálás


A lefejtő esztergálás hátránya, hogy a szerszám viszonylag bonyolult és drága, de egyetemes gépen sem lehet a feladatot a gép átalakítása nélkül megoldani. Ezért az eljárás csak nagy darabszám esetén gazdaságos. 5.4. Másoló esztergálás Másoló esztergálás során a szükséges munkadarabkontúrt úgy állítjuk elő, hogy a megmunkáló szerszámot egy másoló idom mentén vezetjük végig. Ezt az eljárást a sorozat- és a tömeggyártásban alkalmazzák, és kialakulásának időpontját figyelembe véve hagyományos kontúresztergálásnak nevezik. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

axiális gépi előtolás fa ϕ fe

ϕ

esztergakés gépszán

η

vf

fk

eredő előtolás fe =f a

másolószán

η

sin η sin( η + ϕ)

másoló idom fa fe

h=f e sin κ k a b= sin κ k

ϕ

5.21. ábra Másoló esztergálás

h b a κ

.

d2

d1

h

∆ l = d2 -d1 2tg η

η ∆l

κk

fe

κk

l

Miskolci Egyetem,l cGyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.5. Nyomatékátvivő felületrendszerek megmunkálása 5.5.1. Ék-, és reteszkötés elemeinek megmunkálása Az ék- és reteszkötés felületrendszerei külső- és belső hengeres

felületek,

valamint

ezeken

középsíkjukhoz

szimmetrikusan alkotóirányba kimunkált síkfelületek, hornyok. A

KHF-hez

kapcsolódó

ék-

és

reteszhornyok

megmunkálása változó keresztmetszetű forgács szakaszos leválasztásával: ujjmaró, hosszlyukmaró, tárcsamaró, illetve íves reteszhorony-maró segítségével végezhető (5.22. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A belső hengeres felületekhez kapcsolódó ék- és reteszhorony

megmunkálása

állandó

keresztmetszetű

forgács szakaszos leválasztásával történik, vésés vagy üregelés alkalmazásával.



5.22. ábra Ék- és reteszhorony megmunkálása a.) ujjmaróval, b.) hosszlyukmaróval, c.) keresztfogazású tárcsamaróval v. martfogú a reteszhorony maróval, d.) ívesreteszhorony maróval

5.5.2. Bordás kötések felületeinek megmunkálása Létrehozásához bordástengely és bordásfuratú alkatrész szükséges. Mindkét elem bordázott részét a z D külső átmérő, • b a bordabordaszám és három méret jellemzi (5.23. ábra): • d belső átmérő, •, illetve a bordásfurat hornyainak névleges szélessége.


5.23. ábra A bordástengely és a bordásfurat jellemző méretei Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A bordás kötések meghatározza:

helyzetpontosságát

• a

és

minőségét

központosított átmérők egytengelyűsége és méretpontossága, • a bordák (hornyok) szélességének méretei, osztáspontossága és oldallapjának párhuzamossága a tengely középvonalához, • a felületek simasága és keménysége, • az illesztések pontossága. A központosított felületek szűk tűréssel illeszkednek és ezek biztosítják az elempár egytengelyűségét. A másik két méret lazább tűrésű. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A központosított felület szerint a bordáskötés lehet (5.24. ábra): • belső vezetésű (általában), • külső vezetésű, • bordavezetésű (ritkán). Ajánlatos a bordáskötést belső vezetéssel készíteni, mert az egyszerűbben gyártható (5.3. táblázat).


b

D d a)

b)

c)

5.24. ábra Bordáskötés vezetése a) belső átmérőn; b) külső átmérőn; c) borda mentén


Bordáskötés vezetéseinek összehasonlítása BELSŐ ÁTMÉRŐN

KÜLSŐ ÁTMÉRŐN

5.3. táblázat BORDA MENTÉN

Előnye:

Előnye:

Előnye:

−az agy furat megmunkálása egyszerű, −egytengelyűség biztosítható köszörüléssel, −tengely és agy edzhető,

−kevésbé munkaigényes, −könnyen köszörülhető a tengely,

−pontos vezetés,

Hátránya:

Hátránya:

Hátránya:

−az agy furatkialakítása munkaigényes, −a tengely belső átmérő kialakítása munkaigényes,

−az agy nem edzhető, −hőkezelés után kétoldali üregelés szükséges,

−Munkaigényes köszörülő megmunkálás ,


A bordástengely szelvényét határozott élű szerszám alkalmazásakor általában változó keresztmetszetű forgács szakaszos leválasztását alkalmazva: • tárcsamarással, • alakmarással, • lefejtőmarással munkáljuk meg (5.25. ábra). A központosító felületek befejező megmunkálása a köszörülés.


5.25.a. ábra a) Bordástengely alakos szelvényének megmunkálása tárcsamarással egyedi gyártás (két lépésben)


5.25.b.,c. ábra Bordástengely szelvényének megmunkálása b) Alakos maróval; c) Lefejtőmaróval Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

bordásfuratú

alkatrész

szelvényét

állandó

keresztmetszetű forgács szakaszos leválasztását alkalmazva; véséssel vagy üregeléssel állítjuk elő. A

bordástengely

központosító

felületeinek

befejező

megmunkálása köszörülés vagy üregelés. Újabb

kutatások

üregelésére

szerint

(befejező

bordás

simító

agyak,

művelet)

fogazatok

előszeretettel

alkalmazzák a gyémánt bevonatos üregelő tüskéket. A kis falvastagság és alacsony hőmérséklet következtében az egyébként

fellépő

diffúzió

nem

jelentkezik

és

a

termelékenysége, pontossága – mint legkeményebb szerszám miatt – igen nagy. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.26. ábra Bordástengely köszörülése tárcsa alakú koronggal


A köszörűkorong: • Keménysége: L,M,N vagy O, • Szemcsenagysága: 40-60, • zráhagyás:0,40,5 mm, Az ékek kötésének illesztéseihez az MSZ a különböző méretekre IT9-IT11 minőségű tűréseket ír elő, a furat és a csap központosító illesztése szokásos értéke IT8/IT7 vagy IT7/IT6 (5.27. ábra).


P9

h9

h9

b

h9

b

H11 h11

H8

d.)

H12

e.)

h11 h

h12

D-t1

D+t 1

h D+t 1

b N9

c.)

h11

f.)

h9

b P9

b.)

a.)

D10

h9

b P9

H11

P9

J9

D-t1

H11

g.)

5.27. ábra Kötések illeszkedése a) ékek kötése; b) szoros reteszelés; c), d) laza reteszelés; e) siklóretesz; f) ékek kötése; g) reteszkötés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Az ékkel szerelt kötéseknél a kapcsolódó alkatrészek egymáshoz viszonyított helyzetének pontosságát a szabványos illesztések megvalósítása esetén az ék 1%-os lejtése határozza meg, amely a tengelyre szerelt alkatrészek homlokfelületének merőlegességét befolyásolja. A csap és a rászerelt gépalkatrész szöghelyzetét az elkészített hornyok, illetve az ék méret- és alakhibái szabják meg. Az ékkötéseknél a szögelfordulási lehetőséget az illeszkedés maximális játéka határolja be. A gyakorlatilag kialakuló relatív szögelfordulások értékei mind a laza-, illetve sikló reteszkötéseknél, mind pedig a bordás tengelykötéseknél tág határok között változnak. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A maximális értékek az illeszkedő alkatrészek méreteitől és tűréseitől függően, néhány szögperc és néhány fok között ingadoznak. A geometriai jellegzetesség mellett röviden említést kell tenni a gyártmány tartósságára gyakorolt hatásukról. A simatengely és a feszültségtényezővel gyengített tengely kifáradási határának viszonya- a gátlástényező ()- a fárasztó igénybevétel módjától, a tengely anyagától és méretétől, az agy illesztési módjától (laza vagy szilárd), a horonyfenék lekerekítési sugarától stb., függően tág határok között változik: reteszhorony esetében βk= 1.3 ÷ 2.5; bordázat esetében

βk = 1.6 ÷ 4.


Fentiekből következik, hogy a leggyakrabban alkalmazott nyomatékátvitelre szolgáló felületrendszerek előállítása költséges, a megmunkálás termelékenysége alacsony, a gyártott termék minősége pedig kívánnivalókat hagy maga után. A közeljövőben ezeket a felületrendszereket helyettesíthetik a termelékenyen és gazdaságosan megmunkálható poligon felületek.


5.5.3. Poligon felületek megmunkálása Krause Co. bécsi cég 1938-ban forgalomba hozta az úgynevezett K profil előállítására szolgáló köszörűgépét. Ezután számos javaslat és szabadalmi bejelentés született olyan

szerszámgépek,

alkalmazására,

amelyek

felületrendszereknél

készülékek, a

szerszámok

hagyományos

harmonikusabb

elterjedt

nyomatékátvivő,

poligon profilok megmunkálására alkalmasak.


és

120°

korongközép ellipszis pályán mozgatva

5.28. ábra Poligon profil köszörülése (Fortuna-féle) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Néhányat kiemelünk ezek közül: szerszámmozgatás elvén dolgoznak: • „Tornomat”, • „Profilátor” cégek gépei alárendeltebb minőségi követelményű nyomatékátvivő poligonfelületek megmunkálására alkalmasak.


mdb.

áttétel

fogaskerék

a kulissza és a munkadarab közötti áttétel határozza meg a szögszámot

hidraulikus rendszer mester darab a)

b)

Forgó késfej (a kések száma= =a szögek számával) c)

d)

5.29. ábra Poligon felületek megmunkálása a) BÖHRINGféle alakmásolás, b) SZIM-féle, c) WERA-profilátor, d) GELLÉRT-féle bolygó munkadarab Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr.mozgású Dudás Illés

Eltekintve a különböző gépek és berendezések kinematikai felépítésének és működési elvének elemzésétől, megállapítható, hogy mivel a kifejlesztett berendezések egycélú szerszámgépek, ez ideig még nem idéztek elő sokoldalú minőségi változást a gépgyártástechnológiában. A határozott élű szerszámmal történő poligon megmunkálás termelékeny és gazdaságos megvalósítását teszi lehetővé a Gellért-féle sokszögképzési elv alkalmazása. Ez a munkadarab mozgatási elv az eszterga hagyományos főorsóját olyan főorsó rendszerrel helyettesíti, amelynél a főorsó bolygómozgást végez. A bolygómozgás létrehozásához a főorsó egy állítható excentricitású hüvelyben van csapágyazva. A főhajtómű konstrukciója lehetővé teszi a főorsó és az állítható excentricitású hüvely összehangolt forgatását (5.30. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

1 n1

e

n2

ω1 e

ω2

2 5.30. ábra A Gellért-féle sokszögképzési elv vázlata: 1. Excenterorsó, 2. Főorsó, n1; n2 bemenő fordulatszámok; e az excentricitást meghatározó sugár


alapexcentricitás ea

ea külső excenter belső excenter

e

0o 0

ψ

e max

5.31. ábra Orsótengelyek tengelyre merőleges metszetben Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ha az excentricitás értéke nulla (e=0), és/vagy az excenterhüvely nem forog, akkor a gép hagyományos esztergaként

működik,

és

hengeres

felületek

megmunkálására alkalmas. Az e nagyságából és az n1; n2 arányától és a forgásirányok viszonyától függően, a munkadarab és a szerszám közötti mozgások eredményeként a munkadarab tengelyre párhuzamos metszete különféle hipociklois, vagy epiciklois görbékkel lesz határolva.


Az ap fogásmélység és az f előtolás értékei hasonló átmérőjű hengeres felületek forgácsolásakor alkalmazott értékűre választhatók, a vc sebességet korlátozza, hogy a poligonképzés során a főorsó rendszer - a hagyományos esztergáláshoz képest - 20 ÷ 40%-kal kisebb fordulatszámok alkalmazását teszi lehetővé. A méret- és a helyzetpontosság általában IT8-IT9 minőségű, a felület érdessége a hasonló körülmények között forgácsolt hengeres felület érdességével közel azonos értékű. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

5.5.3.1. Sokszögprofil soksszögesztergán

kialakítása

“Gellért-féle”

A főorsó a munkadarab befogó tokmánnyal ω2 szögsebességgel forog, ugyanakkor a főorsót magában foglaló állítható excentricitású úgynevezett excenterorsó is forog ω1 szögsebességgel. (e = 0 esetén hagyományos esztergaként működik a gép).


y

főorsó O2

excenterorsó

szerszám

O1 ω2 e

x

ω1 h

5.32.a. ábra Munkadarabhoz kötött (x, y) koordinátarendszer helyzete a forgácsolás kezdetén h: a keletkező ciklois profil közepes sugara. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

t 2 = ω2 .τ x

.

t1 = ω 1 τ

y

h .s in t 2

y

O2 .

szerszám

r(t)

e

képződő sokszögprofil

B

. t 1 -t 2

O1

e . sin(t 1 -t 2)

A x

h e .co s(t 1 t ) 2

y h .co s t2

. .

t 1 -t 2

t h

x

5.32.b. ábraGyártástudományi Az (x, y) koordinátarendszer Miskolci Egyetem, Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés helyzete idő eltelte után

t1 = ω1 ⋅τ t 2 = ω 2 ⋅τ

(5.20)

a) ábra τ= 0 időpillanatban rajzoltuk meg a munkadarabhoz kötött x, y koordináta-rendszerben a szerszám helyzetét. h a keletkező cikloisprofil közepes sugara. b) ábra idő után, az 1 szögsebességgel forgó excenterhüvely elfordul és a 01, 02 középpontot összekötő egyenest t1=ω2*τ szöggel forgatja el.


Eközben a munkadarab a hozzákötött x, y koordinátarendszerrel együtt

t 2 = ω 2 ⋅τ szöggel fordul el, s a szerszám

csúcsa az x, y síkon kialakítja az

r r r = r (t ) = x ⋅ i + y ⋅ j

profilgörbe AB szakaszát. A görbe paraméteres egyenletrendszere az 5.32.b. ábra alapján a következő:

x = e ⋅ cos(t1 − t 2 ) + h ⋅ cos t 2 y = h ⋅ sin t 2 − e ⋅ sin (t1 − t 2 )


Behelyettesítve a t1-re és t2-re felírt összefüggéseket a fenti egyenletrendszerbe, kapjuk:

x = e ⋅ cosτ (ω1 − ω 2 ) + h ⋅ cosτ ⋅ ω 2 y = h ⋅ sin τ ⋅ ω 2 − e ⋅ sin τ (ω1 − ω 2 )

ω1 = N , valamint t = ω 2 ⋅τ jelzéssel ω2

x = e ⋅ cos(N − 1) + h ⋅ cos t y = h ⋅ sin t − e ⋅ sin (N − 1)⋅ t Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(5.21)

Ez az egyenletrendszer az N csúcsú hipociklois paraméteres egyenletrendszere (forgásirányuk azonos). Ha a főorsó- és excenterhüvely forgásiránya ellentétes, de szögsebességük aránya egész szám keletkező profilgörbe epiciklois lesz:

ω1 =N ω2

x = e ⋅ cos(N − 1)⋅ t + h ⋅ cos t (5.22)

y = e ⋅ sin (N − 1)⋅ t + h ⋅ sin t


A ciklois alakú, azonos szögszám

ω1 =N ω2

esetén az excentricitás és a közepes munkadarabsugár hányadosától az e/h viszonytól függ. Természetesen

figyelemmel

kell

lenni

a

forgácsolástechnikai és gépdinamikai viszonyokra, amely az alkalmazott technológia következménye.


A poligon kötés előnye: •

Kis mértékű nyomaték esetében is ideális önközpontosító kapcsolatot létesít a tengely és a kapcsolódó alkatrész között (5.33.a.ábra). A DIGÉP-ben konstruktőri munkám során - ahol kábelhúzó gépek tervezésével foglalkoztam - kannába rakó berendezés kábelledobó részéhez terveztem sokszögkötést, mivel az ismételt igénybevétel miatt ékkiverődési probléma lépett fel. [60] A rajzon ábrázolt módszerrel megoldódott a probléma. • Esztergált sokszög felület és köszörült hengeres felület párosításával (5.33.b. ábra) ún. vegyes kötés jön létre, amely az ék- és reteszkötésnél jóval egyszerűbben megmunkálható. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

A-A

α M cs

IT7/IT6

M cs

A a.)

b.)

5.33. ábra Poligon kötések központosítási lehetőségei a) önközpontosítás csavarnyomaték hatására b) központosítás vegyes kötés alkalmazásával Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Az alakos felületek megmunkálása üregelőszerszámokkal a Gépgyártástechnológia

I.

című

könyvben

oldalakon lett bemutatva.


a

302-319.

5. ALAKOS FELÜLETEK HATÁROZOTT ÉLŰ SZERSZÁMMAL TÖRTÉNŐ FORGÁCSOLÁSA

Recommend Documents