9. FINOM- ÉS ULTRAPRECÍZIÓS MEGMUNKÁLÁSOK Már a 17. században készítettek rézből tükröket üveg és porcelán kísérleti célból történő megolvasztásra, továbbá
csillagászati
Emanuel
Maignan
tükörteleszkópok
1648-ban
már
olyan
számára. esztergát
szerkesztett, amivel hiperbolikus (aszférikus) fémtükröket lehetett esztergálni. A fémtükrök készítése terén az igazi fejlődés azonban csak 1945 után következett be, amikor szerszámélként
természetes
gyémánt
kezdtek alkalmazni. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
egykristályt
Az
ultraprecíziós
technika
gyors
fejlődését
a
teljesítménylézerek kifejlesztése, valamint az infravörös optika elterjedése ösztönözte. Fémtükrök számára jól reflektáló anyagokat (réz, alumínium, nikkel, arany, ezüst, platina) alkalmaznak. Az infravörös tartományban jó áteresztőképességgel rendelkező anyagok (germánium, szilícium, galliumarzenid, cinkszelenid, magnéziumfluorid, stb.) a megfelelőek.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Egyéb optikai elemeket (pl. beültethető szemlencse, kemény kontaktlencse, stb.) műanyagokból (PMMA, polisztirol, nylon, stb.) készítenek. A berendezések hatásfokának javítása az optikai felületektől 1 µm alatti megmunkálási pontosságot és Ra ≤ 0,05-0,01 µm érdességet igényel. Ilyen pontos felületeket csak rendkívül kicsi (µm körüli mérettartományba eső) forgácsméretek beállításával lehet szabályos élgeometriával rendelkező szerszámmal előállítani. Ezért ezeket a megmunkálásokat szubmikronos megmunkálásoknak, ultraprecíziós megmunkálásoknak, nanotechnológiának, mikroforgácsolásnak, stb. is nevezik Az ultraprecíziós megmunkálásokra egységes osztályozás még nem alakult ki. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.1. táblázat
Megmunkálási eljárás/ változat 1.
Esztergálás, marás
2.
Finomesztergálás, köszörülés
3.
Leppelés, finomköszörülés
4.
Mikroforgácsolás, köszörülés
5.
Polírozás, polírozás
Megkövetelt pontosság Alakhiba[PV]/ Érdesség [Ra]
Osztályba sorolás
< 50 µm / 1.6 µm
Finommegmunkálás
< 25 µm / 0.24 µm
Precíziós megmunkálás
< 10 µm / < 0.13 µm mikro-
elektrokémiai
< 1 µm / < 0.1 µm < 0.1 µm / < 0.01 µm
Nagypontosságú megmunkálás Ultraprecíziós megmunkálás Nanotechnológia
A megmunkálási eljárások osztályozása az elérhető pontosság szerint Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Más osztályozás szerint a 9.1. táblázat 1. sora a hagyományos megmunkálásokkal elérhető pontosságot jelöli. A 2. és 3. sort precíziós megmunkálásoknak, míg a 4.
és
5.
nevezzük.
sort Az
ultraprecíziós
ultraprecíziós
megmunkálásoknak
megmunkálásoknak
a
hagyományos és precíziós megmunkálásoktól minden tekintetben eltérő körülményeket igényelnek. A
megmunkálási
pontosság
az
alkatrészekkel szemben is fokozódott.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
acélból
készült
Vastartalmú
anyagok
gyémánt
éllel
nem
forgácsolhatók, mert normál körülmények között (600°Cos forgácsolási hőmérséklet felett) vas jelenlétében megindul a gyémánt grafittá alakulása. Vastartalmú kemény anyagok forgácsolására a gyémánt után a második legkeményebb anyag, a köbös bórnitrid (CBN) a legalkalmasabb. Megfelelően merev gépen, edzett kemény anyagok szabályos élű szerszámmal 1 µm körüli pontossággal 10 nm-t meghaladó átlagos érdességgel munkálhatók meg.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Ez
a
pontosság
megmunkálásokkal ultraprecíziós pontosságú
a
hagyományos
elérhető
pontosság
precíziós
pontosság
és
esik,
fokozott
közé
megmunkálásnak
ezért
vagy
az
ultraprecíziós
keménymegmunkálásnak nevezzük. A köbös bórnitrid (CBN) jó hőállósága miatt nem igényel hűtést, azaz környezetbarát között
ezen
megmunkálásnak tulajdonság
tekinthető.
miatt
a
köszörülés
alternatívájaként egyre gyakrabban alkalmazzák.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Többek
9.1. Ultraprecíziós megmunkálások, megmunkáló gép, gyártóeszközök, környezet A napjainkban egyre gyakrabban alkalmazott úgynevezett ultraprecíz megmunkálás fejlődése a hagyományos és a precíziós megmunkálásokon keresztül a 9.1. ábra segítségével tanulmányozható. :
Következő lapon: 9.1. ábra A precíziós megmunkálás fejlődése. Taniguchi által 1984ben készített és Stout által 1997-ben frissített diagram
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Szerszámgépek és eszközök Eszterga és marógépek
100 0.001 in
Köszörûgépek
Normál megmunkálás
10
CNC megmunkálás Leppelõ és hónoló gépek Koordinátaköszörülés
1 µm
(1 µm)
Léptetõ és hónoló gépek
Precíziós megmunkálás 0.1
Nagy pontosságú maszk beállítók Ultraprecíziós gyémántesztergálás
1 µ in
Elhajlási rács szabályozó gép
0.01 Ultraprecíziós megmunkálás 0.001 0.3 nm 0.0001 (1 A°)
Precíziós köszörülés Szuperfiniselés Gyémántköszörülés Gyémántesztergálás
Szabad abrazív megmunkálás
}
1 nm
Elektronikus sugár Gyenge röntgen
Atomrács
Ionsugaras megmunkálás Molekula nyalábos orientációs kristályránövesztés
Litográfia
STM AFM Molekuláris manipuláció
1940
1960
1980
2000
2020
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A finom-, különleges- és ultraprecíziós megmunkálások egyik osztályozása 9.2. ábra [159].
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.2. táblázat MEGMUNKÁLÁS
A MINŐSÉG (átlagos) Pontosság
Ra, µm
IT 11
>12,5
IT 9 … IT 10 IT 5 … IT 6 IT 3 … IT 4 < 1 … 0,1 µm
1,25 … 6,3 0,63 … 1,25 0,2 … 0,63 0,001 … 0,08
1. ESZTERGÁLÁS Nagyoló N (normál) S (simító) (IT 8) P (precíziós) F (finom) UP (ultraprecíziós) 2. KÖSZÖRÜLÉS
Nagyoló S (IT 6) F (IT 3)
IT 10 IT 7 … IT 8 IT 4 … IT 6
0,8 … 3,2 0,2 … 1,6 0,1 … 0,4
3. DÖRZSKÖSZ.
N (Normál) UP (ultraprec.)
IT 3 … IT 6 <1µm
0,01 … 0,5 0,001 … 0,05
IT 3 … IT 5
0,01 … 0,2
< IT 7 Előző művelettől (forgácsolás) függ
0,1 … 1,25 felületi rétegtulajdonságok jav.
4. TÜKRÖSÍTÉS (LEPPELÉS) 5. FELÜLETSZILÁRDÍTÓ ELJÁRÁSOK
A különböző megmunkálásokkal elérhető pontosságok és átlagos érdességek
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Külső és belső hengeres, sík felületek különleges befejező (finom) megmunkálásai a Gépgyártástechnológia I. című könyvben [44], a felületi hideg képlékeny alakítással végzett finommegmunkálásokat e könyv 7. fejezetében tárgyaljuk.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.2. A minőség és a megmunkálási ill. gyártási költség kapcsolata A pontosság és felületminőség növelése növeli a gyártási költségeket. Öncélúan nem növelhetjük a minőséget. Funkcionális – működési követelmények – határozzák meg a szükséges minőséget. A minőségnek – a pontosságnak – ára van. Ezt szemlélteti a pontosság – gyártási (megmunkálási) költség ábra (9. 3. ábra).
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Relatív megmunkálási költség
KR Ultraprecíziós eszt.
. . .
Tükrösítés Köszörülés Finomeszt.
2 Simító eszt. 1
IT4
IT6
N. eszt.
IT9 Előírt pontosság
9.3. ábra Megmunkálási pontosság és költség kapcsolata Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Itt jutunk el a különleges megmunkálások között az extrém feltételek (igen kis forgácskeresztmetszet, stb.) mellett végzett ultraprecíziós megmunkálásokhoz, elsősorban az ultraprecíziós esztergáláshoz. 9.3. Ultraprecíziós forgácsolás Általános tendencia a gépiparban: • a tűrések szűkülése, a pontosság fokozódása, • a felületminőség javulása, amelynek okai a funkciókból adódnak a kisebb zajszint, nagyobb élettartam vagy meghatározott élettartamra való tervezés,jó fényvisszaverődési képesség, stb. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A „minőség” az alkatrészrajzról leolvasható, amelynek tényezői: • makrogeometria az alkatrészrajz szerint, mérettűrés, alaktűrés, helyzetpontosság. • felületminőség, mikrogeometria, mikrotopográfia, mikrokeménység (HVµ), szövetszerkezet, maradó feszültség (σm), • különleges anyag, anyagminőség, stb. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Mit határoz meg a minőség? • funkciót, megfelel-e a működési feltételeknek? • élettartamot, tartósságot, kopásállóságot, stb.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.3.1.
Forgácsleválasztás
jellegzetességei
finom- és ultraprecíz esztergálásnál Kis forgácskeresztmetszet leválasztása (ortogonál vagy szabadforgácsolás) esetén az ideálistól eltérés van, azaz: rn ≠ 0 (élsugár). Nem „él” hanem rn sugarú henger
alakít.
Nagy
forgács
keresztmetszetet
választunk le, ha h > rn(1+sinγn), és kis forgács keresztmetszetet választunk le, ha h ≤ rn(1+sinγn). Az utóbbi eset jellemzi a finom- és ultraprecíz forgácsolást. A forgács tömörödik, ezért
hc > 1. h
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.4. ábra Finomesztergálás (forgácsoló ék) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
„A” pont: úgynevezett stagnációs pont vagy neutrális pont
(vonal)
kijelöli
az
úgynevezett
hkr
kritikus
forgácsvastagságot: hkr = hkr (Anyag, vc, …, forg. körülményei). η neutrális szög – tájékoztató értéke η ≅ 45°… 55° Ha
A
h > hkr
van forgácsleválasztás,
h < hkr
csak vasalás következhet be.
kritikus
forgácsvastagság
háromszögből: hkr = rn(1-cosη) = (0,3…0,43)rn Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
ABK
derékszögű
9.5. ábra Optimális forgácsvastagság a forgácsoló erő, hőmérséklet és felületi érdesség függvényében Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Élsugár (rn) függ: • szerszám anyagától (összetétel, szemcse átmérő, stb.) • élezés módjától, finomságától • stb. Finomesztergáló gép: pontossági és merevségi követelmények és egyéb feltételek hasonlóak, mint az ultraprecíz esztergánál, csak nem olyan szigorúak. Jellemző pontosság: < IT 6, Ra =0,2..0,63 µm Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.3.2.
Ultraprecíziós
megmunkálás
technológiai
tényezői a.) Gyártócsarnok, környezet Az
ultraprecíziós
gépeket
klimatizált
csarnokba
telepítik, ahol a hőmérséklet 20±0.5°C, vagy szűkebb határok között ingadozhat, a relatív nedvességtartalom 50%. A csarnok levegőjének porszegénynek kell lennie. Általában 4000-s tisztaságot írnak elő (4000 db, µm alatti porszem 1 köblábban)[158]. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Jellemző rá az 1µm körüli, vagy annál nagyobb pontosság. Felületminőség: • igen kis érdességek, tükrös felületek, • Ra nm-ben mérhető, • tükrös, jó fényvisszaverőképesség: 95…98%. Összehasonlítás, feltételek: Részben a finomesztergálással egyeznek, de sokkal szigorúbbak, különleges követelmények a megmunkáló rendszerrel
(MKGSI)
és
a
környezettel
(9.6.ábra: Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
szemben
M
K
G
S
I
HKA
AZ ULTRAPRECÍZIÓS GYÁRTÁS MINŐSÉGE
Technológiai adatok
Környezet
Mérések, minőségellenőrzés
9.6. ábra Ultraprecíziós gyártás minőségét befolyásoló tényezők Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
b.) Munkadarab A munkadarabok anyagszerkezeti állapota, az anyag homogenitása, a krisztallitok nagysága és orientáltsága nagymértékben
befolyásolja
a
megmunkált
felület
topográfiáját. Legjobb felület amorf, mikrokristályos vagy martenzites
szerkezet
esetén
érhető
el.
Olyan
megmunkálásoknál, amikor a szerszám eredő sebessége és az atomrács síkjainak az iránya állandó szöget zárnak be (pl. gyalulás), az egykristály anyagnál kiváló felületi minőséget tudnak elérni, jó beállítással. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Anyagminőség: definiált legyen • homogén, • igen finom szemcsés anyag pl. OF-Cu (oxigén mentes - réz) lézertükör számára, nagy tisztaság, jól forgácsolhatóság.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Szemcsehatár Iránysík, törési csúszási felület
S vc 9.7. ábra Ultraprecíziós forgácsolás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Durva szemcseszerkezetű anyagot forgácsolva jó minőségű nyírt felületet és szemcsehatáron bekövetkező szakadások miatt heterogén felületminőséget kapunk. Ultraprecíziós esztergálás alkalmazásai: • lágy, képlékeny anyagokból készült mdb-ok (ezek nem köszörülhetők, illetve nehezen),
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
• bonyolult alakzatok (parabola tükör, lencsék), mint például: optikai tükrök (fény- és lézer tartomány), lencsék (fény- és lézer tartomány), fénymásoló dobok, mágneses merev tárolók, videorekorder szalagvezető görgők, hidrosztatikus és pneusztatikus csapágyak, vákuumtömítések, részecskegyorsítók elektródái, nagypontosságú készülékek és szerszámok, mesterdarabok és, műszerek alkatrészeinek gyártása. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
c.) Készülék A munkadarabok befogására vákuumtokmányt használnak.
általában
Üveg és műanyag alkatrészeket gyakran ragasztással rögzítenek (pl. lencsék megmunkálása). Hengeres munkadarabok puhapofás tokmányba, patronba, stb. is befoghatók.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Követelmények: • deformáció mentes befogás, • erőszabályozás (pl.: pneumatikus tokmány, expanziós tüske), • tokmány pofák, - puhák, - méretre szabályozás, „felületi befogás” megvalósítása, • vákuumos befogás, - sík lemezek befogása, pl.: floppy-tárcsák megmunkálása.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
d.) Szerszám A lágy és kemény anyagok forgácsolásakor alkalmazott szerszámok mind anyagukban, mind pedig geometriai kialakításukban rendkívüli módon eltérnek egymástól. Lágy anyagok (pontosabban vasat nem tartalmazó anyagok) ultraprecíziós forgácsolására kizárólag természetes gyémánt egykristály élanyagot használnak. Néhány esztergakés élrészt láthatunk a 9. 8. ábrán.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
rε κ ≈ 18°
κ ≈ 2°
κ ≈ 45°
Egyélû szerszám
Rádiuszos szerszám
κ ≈ 2°
Fazettás szerszám
9.8. ábra Néhány jellegzetes gyémánt esztergakés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A kés jósága szempontjából meghatározó a gyémánt szennyezettsége (tisztasága), él lekerekedési sugara (élessége) az él érdessége és alakhibája. Szférikus
és
aszférikus
felületek
esztergálására
rádiuszos éllel rendelkező szerszámot használunk. Mivel az esztergáláskor a munkadarabbal mindig más élpont (élszakasz) érintkezik, a pontosságot az él geometriai pontossága befolyásolja. Így az élsugár körtől való eltérésének 1 µm alatt kell lennie.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A leválasztható minimális forgácsvastagságot az él lekerekedési sugara (rß) határozza meg. Tükörfelületek esztergálásakor 1 µm körüli előtolással dolgozunk. Ekkor a jól élezett gyémánt él él-lekerekedési sugarának 10 nm-es nagyságrendben kell lennie. Edzett kemény anyagok finommegmunkálására 1-2 µm kristályméretű, kb. 50% köbös bórnitridet tartalmazó szerszámanyagot fejlesztettek ki. Mivel a köbös bórnitrid kristályok mérete az éllekerekedés mértékét (élezhetőségét) is meghatározza (rß=1,5-3 µm), ezért a leválasztható minimális forgácsvastagságot nem célszerű 10 µm-nél kisebbre választani. A forgácsleválasztási folyamatból származó rezgések csökkentése és a merevség növelése érdekében általában keményfémből vagy nehézfémből készített késszárat alkalmaznak. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
• •
• •
• •
Geometria (9.9. ábra): egyélű, éllekerekítés rn << 1µm (10nm igen jó), rn és h viszonya: nyír vagy vasal a szerszám, h > < hkr viszonytól függően Ra=0,08…0,02 µm (hát- és homlokfelületek), Élkialakítás, csúcssugárral, rε: kicsi rε < 1mm, vagy nagy rε = 300…600 mm, fazettával, homlokszög: γ = 0°, γ = 5°…8°, hátszög, α = 8°…15° (anyagminőségtől függ)
9.9. ábra A forgácsoló szerszám geometriai adatai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Anyaga: D (diamond)
CBN (köbös bórnitrid)
természetes gyémánt, „nem vas” anyagokhoz, vas és ötvözetei, edzett acélok megmunkálásához, a munkadarab pontossága és felületminősége rosszabb lesz.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.10. ábra Ultraprecíziós megmunkálásokra alkalmazott szerszámok Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.11. ábra Mono-kristály gyémánt forgácsolószerszámok
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.12. ábra Ultraprecíz forgácsolás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
e.) Gép A gépágy alá rezgéscsillapításként csillapító papucsokat vagy légrugókat helyeznek. A gépágyat jó rezgéscsillapító anyagból (gránit, gömbgrafitos öv.) készítik. A főorsó és a vezetékek aerosztatikus vagy hidrosztatikus csapágyazásúak. A CNC vezérlés felbontóképessége (legkisebb programozható inkrementum) 0,1 µm÷0,01 µm, a gép mérőrendszere is általában speciális lézerinterferométeres mérőeszköz, 0,01 µm mérési pontossággal.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Gépágyat jellemzi: •
nagy merevség,
•
gránit, polymerbeton, acél erősítésekkel, gömbgrafitos öntvény,
•
jó rezgéscsillapítás,
•
nem hőérzékeny.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
2
3
1. ágy 2., 3. edzett acél vezeték 4. papucs 4
9.13. ábra Ultraprecíziós gépágy (polymerbeton) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
1
Hajtások: • Főhajtás, fokozat mentes, nem lehet fogaskerék, végtelenített laposszíj hajtás, stb., • nmax=5000…10000 1/min.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Csapágyazás: • hidrosztatikus vagy, • légcsapágyazás, csapágyhézag h ≅ 10µm, p = 6 bar ≅ 0,6 MPa, csapágy felületek: Ra≅0,01µm, futáspontosság (radiális és axiális irányok) ≤ 0,1µm, terhelhetőség, Frad=100…200N, Fax=400…600N.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Vezetékek: • hidrosztatikus, • légpárnás Fsz=600…800N. Vezérlés: • CNC pályavezérlés, • interpoláció (lineáris, cirkuláris). Mérések: • Gépen. Útmérés: lézeres – interfernométerrel (Michelson-féle) pontosság ±1 nm.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
9.14. ábra Útmérés elméleti vázlata Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
• Gépen kívül: érintésmentes, lézersugaras hosszmérés. Felületminőség - felületi érdesség vizsgálata:
9.15. ábra Mikrogeometria mérése a) mechanikus gyémánt tapintóval; b) érintésmentes lézeres mérés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
a)
D: mechanikus gyémánttapintó sugara r = 5µm, Nem ajánlott, mert nem ad helyes adatokat (burkoló felület), karcol, stb. b) L: lézeres, A fényintenzitás dektálás elvből következik, hogy „átlagot mér” (sugár átmérő: 1µm). Környezeti feltételek: • rezgésmentesség → célszerű lengéscsillapító papucsok, • pormentesség, hőmérséklet →légkondicionálás, légzsilipelés. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
alapozás
és
állandóság
1. gép 2. rezgéscsillapító papucs 3. gépalap 4. gumilemez 5. kavicságy 6. külső rezgések
9.16. ábra Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés Gép alapozás a környezettől függetlenített kivitelben
9.17. ábra A Miskolci Egyetem Ultrapecíziós Laboratóriuma
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
f.) Technológiai sajátosságok A felület érdességére a forgácsolási sebesség általában nincs, vagy csak nagyon kis mértékben van hatással, ezért a fordulatszám sokszor tág határok között változtatható. Így lehetőségünk van a munkadarab tömegének figyelembevételével a legalacsonyabb rezgésszintet megkeresni és azt beállítani. A rezgésre és rezonanciára már a munkadarabok tervezéskor oda kell figyelni.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Technológiai adatok: • Alapelv: igen kis Ac, nagy vc (nagy főorsó ford. szám), • Lehetőség: anyagtól és szerszámtól is függ a konkrét feladaton túl, vc = 200…2000 m/min (pl. UP-1, nmax=5000 1/min), f = 0,5…10 µm/ford, a = 1…50 µm, • Pontosság: 1µm alatt, Ra = 0,08…0,001 µm, tükrös, jó fényvisszaverő felület (fém) (~95…98% visszaverődés). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Fémek forgácsolásakor általában tiszta petróleumvagy alkohol-bázisú ködhűtést (kenést) alkalmazunk, míg műanyagoknál leginkább vizet. Kiterjedt nagy felületek forgácsolása a kis előtolás miatt sokszor órákat is igénybe vesz. Tehát
a
legapróbb
részletre
kiterjedő
azonos
körülményeket a forgácsolás egész időtartama alatt biztosítani kell.
Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
Kemény,
edzett
acélok
forgácsolásakor
a
forgácsméretek egy nagyságrenddel nagyobbak, az anyag szilárdsága sokszorosan nagyobb mint nem vas
alapú
anyagok
forgácsolásakor.
Ezért
a
forgácsolási erő komponensei is 1-2 nagyságrenddel nagyobbak (Fc=5÷25 N) lesznek. Mindebből az következik,
hogy
amíg
a
gyémánttal
történő
forgácsolást zömében aerosztatikus csapágyazású gépeken végezzük, addig az acélok forgácsolására a jobban
terhelhető,
merevebb,
csapágyazású gépek a megfelelők. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
hidrosztatikus
A szerszám kopási sebessége és a megmunkált felület érdessége nagymértékben függ a forgácsolási sebességtől.
Ultraprecíziós
keményforgácsoláskor
tipikus az olyan forgácsolási sebesség, amelynél a kopási
sebesség
minimális.
Általában
ennél
a
sebességnél kapjuk a legjobb felületi minőséget is. Az optimális forgácsolási sebesség és a felületi érdesség a
szerszám
és
munkadarab
anyagától,
forgácsméretektől, a szerszám él-kialakításától és még számos más tényezőtől függ, amelyre technológiai ajánlások és a tapasztalat nyújtanak támpontot. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés