ANDRÁSSY GYULA SZAKKÖZÉPISKOLA Miskolc
Finomkivágás Oktatási segédlet
2006.
Összeállította: Móka József
1. Finomkivágás A gépipar bizonyos területein felhasznált alkatrészeket (pl. gépkocsi sebességváltó lemezalkatrészei) valamint a finommmechanikai gyártmányok (pl. fényképezőgép, varrógép, fénymásoló, nyomtató stb.) lemezalkatrészeit olyan méret- és alaktűréssel, felületi érdességgel kell elkészíteni amelyet a hagyományos kivágó- lyukasztó technológiával nem lehet megvalósítani. A hagyományos kivágó- lyukasztó technológiával nem gyárthatók olyan alkatrészek, amelyek vágott felületének simának, sorjamentesnek, a lemez síkjára merőlegesnek kell lennie, valamint szűk méret- és alaktűrésekkel (pl. síktól való eltérés) kell megvalósítani. A hagyományos kivágással készült alkatrész alakhibáit −nem léptékhelyesen− az 1. ábra szemlélteti.
1. ábra.
A vágási felület kb. 1/3-ad része képlékeny alakváltozás (fényes felület), 2/3-ad része törés útján jön létre. A vágott felület nem merőleges a lemez síkjára. A munkadarab síktól való eltérése és a sorjaképződés is jelentős mértékű. A vágott felület geometriáját számos tényező befolyásolja, pl: • • • •
a vágott lemezvastagság, a vágórés mérete, a lemezanyag mechanikai tulajdonsága, a kivágószerszám állapota, stb.
A vágórés hatását a vágott felületgeometriára kis széntartalmú lágyacél lemez (max: 75HRB) kivágással, lyukasztással végzett feldolgozásakor az 1. táblázat adatai és a 2. ábra szemlélteti. 1. táblázat. A vágott felület jellemzői
(0,17-0,21)⋅⋅s
Merőlegestől való eltérés [°°] (A)
14 -16
8 -11
7 - 11
6 - 11
> 11
Élbehúzódás [mm] (R)
(0,1-0,2)⋅s
(0,15-0,25)⋅s
(0,25-0,40)⋅s
(0,35-0,55)⋅s
(0,5-0,7)⋅s
Tört felület [mm] (F)
(0,7-0,8)⋅s
(0,6-0,75)⋅s
(0,5-0,6)⋅s
(0,35-0,5)⋅s
(0,25-0,45)⋅s
nagy
normál
normál
közepes
nagy
Sorja magasság
Vágórés mérete [mm] (0,115-0,125)⋅⋅s (0,08-0,1)⋅⋅s (0,05-0,07)⋅⋅s
(0,01-0,02)⋅⋅s
A táblázat adataiból és az ábrából látható, hogy a vágórés méretének csökkentésével: • • •
a tört felület mérete és az alsó él behúzódása jelentősen, a vágott felület merőlegességtől való eltérése kismértékben csökken.
A fentiekből következik, hogy hagyományos kivágással még a befolyásoló tényezők optimális értéke mellett is csak korlátozott pontosságú lemezalkatrészek állíthatók elő. A vágott felület alakhibáinak nagyrésze megszüntethető, a munkadarab méretpontossága javítható forgácsolással végzett utánmunkálással (pl. marás, hántolás, köszörülés), vagy pontossági utánvágással (borotválás). Ekkor a hagyományos kivágás során az alkatrészt olyan felületi ráhagyással kell gyártani, amely lehetővé teszi az utólagos forgácsoló technológia vagy az utánvágás alkalmazásakor a hibás felületi réteg leválasztását és a munkadarab névleges méreteinek kialakítását. Az utólag végzett műveletek a gyártás költségeit növelik, mert növekszik a gyártási idő és további termelőeszközöket igényelnek illetve kötnek le, ezért ez a megoldás gazdaságtalan gyártáshoz vezet. A hagyományos kivágó-lyukasztó technológia továbbfejlesztése során arra törekedtek, hogy az új eljárás egyetlen lépésben − utóalakító műveletek nélkül − tegye lehetővé a növelt pontosságú lemezalkatrész előállítását.
2.ábra
A megoldást −az 1950-es években Svájcban kifejlesztett− finomkivágás technológia (Fine blanking) jelentette, mellyel egyetlen műveletben állítható elő olyan lemezalkatrész amelynek külső és belső kontúron vágott felületei simák, a lemez síkjára merőlegesek, stb. A hagyományos - és finomkivágással megvalósítható méret- és alaktűrésekről, a vágott felületen elérhető érdességről tájékoztat az 2. táblázat. 2. táblázat. A vizsgált jellemző 1. Külső és belső kontúrhoz tartozó méretek elérhető pontossága: 2. Lyukasztott áttöretek tengelytávolságának elérhető pontossága: 3. Vágott felület merőlegességtől való eltérése: 4. A kivágott darab síktól való eltérése: 5. A vágott felület érdessége:
Hagyományos kivágás
Finomkivágás
IT9 - IT12
IT6 - IT9
IT9 - IT11
IT6 - IT7
0,05 ... 0,3 [mm/mm]
0,01 ... 0,02 [mm/mm]
0,2 ... 0,3 [mm/100mm]
0,01 ... 0,02 [mm/100mm]
Ra = 5 ... 40 [µm]
Ra = 0,32 ... 1,25 [µm]
2. A finomkivágás elméleti alapjai A finomkivágás elvi vázlata a 3. ábrán látható.
3. ábra.
A munkadarab leválasztás megkezdése előtt Fgy erővel, az (1) sávba vagy szalagba a vágott kontúrtól bizonyos távolságban lévő ékgyűrűt nyomnak, melyet a (2) ékgyűrűlapon alakítanak ki. Az ékgyűrű benyomás következménye, hogy a vágott kontúr mentén minden elmozdulást megakadályoz a lemez
síkjában, valamint az A-B nyírt keresztmetszetre merőlegesen nyomófeszültséget hoz létre a nyírási zónában a leválasztás folyamata alatt. A (4) vágólap áttöretbe épített (5) ellenbélyeg hidraulikus, vagy rugós párnára támaszkodik. A (3) kivágóbélyeg lefelé mozdulásakor − amikor az Fv vágóerő legyőzi az Fell ellenbélyegerőt − az A-B felületen megindul a képlékeny folyás. A (3) kivágóbélyeg és az (5) ellenbélyeg között lévő anyagrészre egy további, a lemez síkjára merőleges irányú nyomófeszültség is szuperponálódik a kivágási folyamat alatt. A munkadarab minőségének javulása tehát azáltal valósul meg, hogy a szerszámba − a (4) vágólapon és a (3) kivágóbélyegen kívül − további aktív elemeket, a (2) ékgyűrűlapot és az (5) ellenbélyeget építenek, melyet a 3. ábra szemléltet. Ezekkel a járulékos szerszámelemekkel a nyírási zóna feszültségállapota − a hagyományos kivágás feszültségállapotához képest − úgy módosítható, hogy abban a többtengelyű nyomófeszültség−állapot lesz jellemző. Ezért a finomkivágást a feszültségállapot hatásán alapuló képlékenyalakító eljárások közé sorolják. Mint ismeretes, törésig elviselt összehasonlító alakváltozás mértéke jelentősen növelhető ha az alakítás többtengelyű nyomófeszültség-állapotban történik (lásd: dr. Horváth L: Képlékenyalakító technológiák elméleti alapjai). A finomkívágás a feszültségállapot módosítást kihasználva biztosítja (megfelelő technológiai paraméterek és szerszámgeometria alkalmazása esetén), hogy a munkadarab leválasztása a teljes lemezvastagságra kiterjedő képlékeny alakváltozás mellett menjen végbe. Ekkor a nyírt felületen nem jelentkezik szemcsés, tört zóna. A hagyományos kivágáshoz képest, finomkivágásnál a törésig elviselt képlékeny alakváltozás megnövekedett értéke könnyen belátható a két eljárás feszültségállapotának és a vágott anyag alakíthatósági határgörbéjének ismeretében.
4. ábra.
A fentiekből látható, hogy a szuperponált nyomófeszültségek miatt a feszültségállapot-mutató értéke finomkivágásnál mindig negatív értékű, míg hagyományos kivágásnál zérus. Az alakíthatósági határgörbéről leolvasható, a negatívabb feszültségállapot-mutatóhoz nagyobb törésig elviselhető összehasonlító alakváltozás tartozik.
Ez a magyarázata annak, hogy finomkivágásnál a képlékeny alakváltozással történő szétválasztás a lemez teljes vastagsága mentén fenntartható, ugyanis a nyírási zónában létrejövő összehasonlító alakváltozás mindvégig alatta marad a törésig elviselhető összehasonlító alakváltozásnak. Ezzel szemben hagyományos kivágásnál a kivágóbélyeg bizonyos mértékű behatolásánál az összehasonlító alakváltozás már eléri az adott feszültségállapothoz tartozó törésig elviselhető összehasonlító alakváltozást, s azt követően a szétválasztás már csak töréssel folytatódhat.
3. A finomkivágási folyamat jellegzetes fázisai A finomkivágó szerszám egy záró-nyitó ciklusának jellemző fázisait a 5. ábra szemlélteti.
5. ábra.
A 5/a ábrán az aktív elemek és a sáv vagy szalag kiinduló helyzete látható. A második fázisban a szerszám zár és az ékgyűrűt Fgy erővel a szalagba nyomja (5/b ábra). Ezt követően a kivágóbélyeg megkezdi a kivágást az Fell ellenbélyegerővel szemben (5/c ábra). A kivágási folyamat alatt az ékgyűrűlapot leszorító Fgy erő végig fennmarad. A bélyeg −a szűk vágórés miatt− nem jár a vágólapba , a vágólap felső síkja felett 0,01 ... 0,02 mm-rel megáll (5/d ábra), ezzel a munkadarab leválasztási folyamata befejeződött. A kivágott darab − a fényes, vágott felületének sérülésmentessége érdekében − nem nyomható vissza a sávba. Ezért a szerszám felsőrész nyitásának megkezdése előtt az ellenbélyeg az alsó holtponti helyzetében reteszelődik. A szerszám felsőrész nyit, a kivágó bélyeg és az ékgyűrűlap a kiinduló helyzetébe megy, a sáv vagy szalag a vágólap síkjáról felemelkedik. Ezt követően megszűnik az ellenbélyeg reteszeltsége, kiinduló helyzetébe emelkedik, ezzel egyidőben a munkadarabot a vágólap felső síkjára emeli. A
szerszám munkateréből a darabot levegő fuvatással vagy kézzel (csipesszel) távolítják el, melynek megtörténtét gondosan ellenőrizni kell. A munkatérben maradt munkadarab − a következő ciklusban − súlyos károkat okozhat a szerszámban.
4. A finomkivágás technológiai paraméterei 4.1 A vágórés Finomkivágásnál a vágólap és a vágóbélyeg közötti oldalankénti vágórés meghatározása a hagyományos kivágásnál megismert összefüggéssel végezhető, azzal a különbséggel, hogy itt a "cu" értéke egy nagyságrenddel kisebb, tehát cu ≤ 0,00016. Az oldalankénti vágórés finomkivágásnál: u = cu ⋅ s ⋅
ahol:
τB
cu - a vágórés meghatározásához szükséges tényező, s - a lemezvastagság [mm], τB - a vágott lemez nyírószilárdsága [N/mm2]-ben.
A fenti képlettel meghatározva az s = 1 mm vastag, τB = 400 N/mm2 nyírószilárdságú lemez finomkivágásánál alkalmazandó oldalankénti vágórést, u = 0,0032 mm értéket kapunk. Ilyen nagyságrendű vágórés elkészítése és egyenletességének biztosítása a vágott kontúr mentén, fokozott követelményeket támaszt a szerszámgyártással szemben. A szűk gyártási tűréseken túlmenően elengedhetetlen a szerszámelemek megfelelő merevsége, a rugalmas alakváltozások minimálisra csökkentése érdekében. Ez azzal a következménnyel jár, hogy a szerszámelemek (vezetőoszlopok, fejlap, alaplap, stb.) jóval nagyobb keresztmetszetűek, illetve vastagságúak mint a hagyományos kivágószerszámban. Másképpen fogalmazva a finomkivágó szerszám a szűk vágórés állandó értéken tartása érdekében jóval robusztusabb kivitelű mint a hagyományos kivágó szerszám. 4.2 Az ékgyűrű méretei, vonalvezetése Az ékgyűrű kialakítás elvi vázlatát a 6. ábra szemlélteti, ajánlott méreteit a vágott lemezvastagság függvényében a 3. táblázat tartalmazza.
6. ábra.
3. táblázat Lemezvastag ság
Ékgyűrű méretei
s [mm]
g [mm]
h [mm]
a [mm]
1−4 >4
0,05 ⋅ s (0,08 ... 0,1) s
(0,2 ... 0,33)⋅ s (0,17 ... 0,2)⋅ s
(0,66 ... 0,75)⋅ s (0,6 ... 0,66) ⋅ s
A gyakorlati tapasztalatok szerint, a vágott kontúrhoz közelebb elhelyezett, kisebb "h" magasságú ékgyűrű feszültségállapot módosító hatása megegyezik a távolabb elhelyezett magasabb ékgyűrűével. Ha a lemezvastagság nagyobb 5 mm - nél, vagy a lemezanyag nyírószilárdsága τB ≥ 400 [N/mm2] - nél, akkor a sáv vagy szalag alsó oldalán is ékgyűrűt kell alkalmazni. Az alsó ékgyűrűt a vágólapon kell kialakítani, pontosan szemben az ékgyűrűlapon kialakítottal. Az ékgyűrű vonalvezetésének kialakításakor −az ékgyűrű gyártástechnológiai korlátai miatt− kompromisszumokra vagyunk utalva. Az ékgyűrű vonalvezetésének lehetséges megoldásait szemlélteti a 7. ábra.
7. ábra.
Az ábrán látható, hogy szűk, keskeny beugrások a vágott kontúron az ékgyűrűvel csak közelítőleg, vagy egyáltalán nem követhetők le. A vágóél közelítő követése az ékgyűrűvel általában nem jelent gondot a fiomkivágott alkatrész minősítésekor.
4.3 Technológiai erők 4.3.1 A kivágóbélyeg működtetéséhez szükséges erő A kivágóbélyeg működtetéséhez szükséges erőmaximum a hagyományos kivágásnál megismert összefüggéssel számítható, vagyis az egyidejűleg nyírt keresztmetszet (L ⋅ s) szorozva a lemez nyírószilárdságával: Fv = L ⋅ s ⋅τB ahol:
L - a vágott kontúr hossza [mm] s - a lemezvastagság [mm] τB - a lemez nyírószilárdsága [N/mm2]
A hagyományos és a finomkivágás erő - út diagramjának összehasonlítására szolgáló elvi vázlat a 8. ábrán látható.
8. ábra.
4.3.2 Az ékgyűrűlap működtetéséhez szükséges erő Az ékgyűrűlap benyomásához szükséges erő egyenesen arányos a lemezanyag szakítószilárdságával, az ékgyűrű hosszával és az ékgyűrűmagassággal: Fgy = 4 ⋅ R m ⋅ lék ⋅ h
ahol: Rm - a lemez szakítószilárdsága [N/mm2] lék - az ékgyűrű hossza [mm] h - az ékgyűrű magassága [mm].
Kétoldali (alsó+felső) alkalmazásakor természetesen kétszeres ékgyűrűhosszal határozzuk meg az ékgyűrűbenyomás erőszükségletét. Az ékgyűrűbenyomás erőszükségletének közelítő meghatározása elvégezhető a 9. ábrán látható diagram felhasználásával.
a-ötvözetlen szerkezeti acél,
b-ötvözött betétedzésű acél,
c-saválló acél
9. ábra.
A diagramból leolvasható a 1 mm hosszú ékgyűrű benyomásának erőszükséglete különböző anyagminőségeknél, az ékgyűrűmagasság függvényében. 4.3.3 Az ellenbélyeg működtetéséhez szükséges erő Fell = A d ⋅ p
ahol: Ad - az ellenbélyeg által nyomott munkadarab felület [mm2] p - a felületegységre eső fajlagos ellenbélyegerő [N/mm2]
A fajlagos ellenbélyegerő ajánlott értéke: p=20...70[N/mm2] A p alacsonyabb értékei lágy (pl. Al) anyagok, a magasabb értékek nagyobb szilárdságú ötvözött acéllemezek kivágásához használhatók. A kivágás teljes erőszükséglete: F = Fv + Fgy + Fell
A technológiai erők nagyságrendjére tájékoztatásul közöljük, hogy adott finomkivágási feladat esetén, ha a kivágóerőt egységnyinek tekintjük (Fv = 1), akkor az ékgyűrűerő, az ellenbélyegerő és a teljes erőszükséglet várható értéke: Fgy=(0,55...1,0)⋅⋅Fv Fell=(0,3...0,5)⋅⋅Fv F=(1,85...2,5)⋅⋅Fv
4.4 Sávterv Finomkivágásnál több hulladék marad vissza − még gondos sávtervezés esetén is − mint a hagyományos kivágásnál, mivel itt a hídszélességet és az oldalszélességet nagyobbra kell választani az ékgyűrű miatt. A sávszélesség és a lépéstávolság meghatározásához ad elvi útmutatást a 10. ábra.
10.ábra.
Az ábra jelöléseit felhasználva a finomkivágásnál a lépéstávolság és a sáv- vagy szalagszélesség javasolt értéke a vágott lemezvastagság függvényében az alábbi összefüggésekkel határozható meg: Oldalszélesség:
o ≈ 15 , ⋅s Lépéstávolság:
e = A + 15 , ⋅s + 2⋅a Sáv− vagy szalagszélesség: B = L + 2⋅o + 2⋅a
ahol:
A - a munkadarab előtolás irányú mérete, L - a munkadarab előtolás irányra merőleges mérete, a - az ékgyűrű távolsága a vágóéltől.
A vágóéltől mért ékgyűrűtávolságot a≈0,7⋅s-re felvéve a lépéstávolságra: e = A + 2,9 ⋅ s a sáv− vagy szalagszélességre: B = L + 4,4 ⋅ s összefüggés adódik.
Az ékgyűrű helyigénye miatt a lépéstávolság és az oldalszélesség nagyobb értékű mint hagyományos kivágásnál. Ebből következik, hogy az anyagkihozatali tényező, amely szalagból történő finomkivágáskor az alábbi összefüggéssel számítható:
A
η
sz
=
md
e⋅B
kedvezőtlenebb értékű, mint hagyományos kivágásnál.
5. Finomkivágással feldolgozható anyagminő anyagminőségek Általánosságban elmondható, hogy a képlékeny hidegalakítással feldolgozható anyagminőségek finomkivágásra is alkalmasak. A hidegalakítással rosszul alakítható anyagminőségek finomkivágása nehézségekbe ütközik, jelentős mértékű szerszámkopásra kell számítani. Finomkivágással 0,5 ... 16 mm vastagságú lemezek dolgozhatók fel. Acéllemezek 0,7% széntartalomig, 300 ... 600 [N/mm2] szakítószilárdsági értékkel a finomkivágással kiválóan feldolgozhatóak. 0,2% széntartalom felett a perlites szerkezet előnytelen, ezért a szferoiditesítés elkerülhetetlen. Króm- vagy krómnikkel acélok finomkivágással jól megmunkálhatók, pontos alkatrészek állíthatók elő. Szinesfémek közül a Cu és a Cu≥63% réztartalmú sárgarezek finomkivágással kiválóan feldolgozhatóak. Ugyancsak jól feldolgozhatók az Al és Al ötvözetek.
6. Finomkivágó szerszámok változatai, felépítése A szerszámfelek pontos összevezetésére, a szerszámelemek megfelelő merevségére nagy gondot kell fordítani, hogy a rendkívül szűk vágórés a vágási vonal mentén egyenletes maradjon a kivágási folyamat alatt. Ezért a szerszámházak robusztusak, vastag lapokból állnak, melyeket erősre méretezett csúszó vagy golyós perselyek és vezetőoszlopok vezetnek össze. A finomkivágó szerszámok állóbélyeges, vagy mozgóbélyeges kivitelben készülhetnek. Mozgóbélyeges finomkivágó szerszám elvi vázlata látható az 11. ábrán. Mozgóbélyeges finomkivágó szerszám alkalmazásának előnyei: 1./ az Fv vágóerő és az Fell ellenbélyegerő a nyomószánt terheli, 2./ bélyeget az ékgyűrűlap valamint az alaplap vezeti.
Hátrányai: 1. a bélyeg furataiban elhelyezett kilökők és a kilökőket működtető alsó híd a bélyeget gyengíti, 2. a hatásos vezetéshez a bélyeghossz legalább a kivágott darab legnagyobb hosszméretével legyen azonos (ezért csak kis és közepes befoglaló méretű lemezalakatrészek kivágásához javasolt ez a szerszámtipus),
3. kétszeres bélyegillesztés költséges.
11. ábra.
Állóbélyeges finomkivágó szerszám elvi vázlata látható az 12. ábrán. Állóbélyeges finomkivágó szerszám alkalmazásának előnyei: gyártása egyszerűbb a másik szerszámtipushoz képest, az ékgyűrűlapot hordozó lapot a vezetőoszlopokon megvezetik, különösen előnyös nagy felületű, sok belső áttörettel rendelkező munkadarab kivágásánál.
Hátrányai: kellő számú nyomócsap kell az ékgyűrűlap működteté-séhez, a kihajlás deformálódás megakadályozására, nyomócsapfuratok gyengítik az alaplapot, a nyomócsap ösztókörnek megfelelő átmérőn az alaplap nincs alátámasztva.
12. ábra.
6.1 A kivágó szerszámok elemeinek kialakításai A fontosabb elemek és jellemzőik a következőkben foglalhatók össze:
Befogócsap: a sajtológép medvéje és a szerszám között teremt kapcsolatot (MSZ 3454-77). Iétezik menetes befogócsap és kény szerkidobóval ellátott befogócsap.
Kényszerkidobó (MSZ 3453-77): a sajtológépen elhelyezett ütközőkkel teszi lehetővé, a szerszám szétnyitott (felső) helyzetéhez közeledve az anyag eltávolítását a felső szerszámfélből.
Szerszámházak (MSZ 3452-84, 3453-82, 3468-82): az alakítást végző szerszámelemeket fogják össze.
Szerszámvezetékek: a két szerszámfelet vezetik meg egymáshoz képest. Golyós (MSZ 3466-7 1) görgős, és csúszó vezetékek (MSZ 3466-82) ismeretesek.
Ütközők: a lemezsáv előtolását határolják le (MSZ 3458-67). Ide sorolhatók az ütközőcsapok, a csappantyús ütközők (ritkán használják ma már), a rugós előütközők, az oldalvágó bélyegek, és a helyrehúzó csapok.
Vezetőlécek: a lemezsávot vezetik meg. A pontosabb helyzetmeghatározás érdekében rugóval az egyik léchez szorítják a sávot. A szerszám elején a lemez bevezetés megkönnyítésére külön tartólemezt szokás felszerelni (19. ábra).
Bélyegek és a vágólapok: a vágólapban kialakított áttörés és a bélyeg vágóélei végzik a kivágást. Jellegzetes bélyegvég kialakítások láthatók a 13. ábrán.
13. ábra Az a) eset az általánosan, a b) a vékony lemezeknél (d/s >> 1), az e) vékony, lágy anyagoknál (klingerit, gumi, bőr, stb.) használatos (a vágólap helyett itt keményfa, textilbakelit, stb. alátéteket alkalmaznak A c) és a d) kialakítás a vágóerő csökkenését eredményezi
Bélyeg befogásokat mutat a 14. ábra.
14. ábra
A vágólapok áttöréseinek hosszmetszetét a 15. ábra szemlélteti.
15. ábra Az a) hengeres megoldás egyszerűen gyártható, de csak kilökővel együtt alkalmazható, a kivágott darab beszorulásának elkerülése végett (pld. finomkivágásnál). A b) kúpos kialakításnál már nem szorul be a darab, de utánélezésnél (a vágólap síkját újraköszörülve) megnő a matrica vágóélének radiális mérete. A c) henger és a kúpos attörést gyakran alkalmazzák. A hengeres öv magassága h = 3 - 5 mm, ha s<0,5 mm h= 5-8 mm, ha s = 0,5 - 1 mm h = 8 -10 mm, ha s > 1 mm. A d) kettős kúpot nehezebb elkészíteni, de ennél biztosabban kiesik a darab. Végül megemlítendő a kúpos bélyeg-kúpos matrica kialakítás. Ennek az az előnye, hogy a bélyeget és matricát utánköszörülve a vágórés nagysága nem változik. 6.2 A kivágó szerszám elemeinek szilárdsági méretezése A méretezésnél az MI 3438/1-74 javaslatot célszerű alapul venni, a következők szerint: Bélyeg: kihajlása és nyomásra kell ellenőrizni. Kisméretű lyukakhoz lépcsős bélyeget kell választani a MSZ 3028-83 szerint, vagy perselyben meg kell vezetni a bélyeget, esetleg teleszkópikus megvezetést kell kialakítani. A kihajlásra való méretezést és a helyes bélyeg kialakításokat, beépítéseket tartalmazza a MI 3438/1- 74.2. fejezete. Vágólap: a szakirodalom szerint hajlításra kell méretezni. A valóságban az igénybevétele, az oldalerők és a feszültséggyűjtő helyek miatt összetettebb. A szabványos vágólap befoglaló méreteket a tapasztalatra építve határozták meg
(MSZ 3453-82), azokat biztonsággal lehet alkalmazni. Ellenőrzésképpen használhatók a MI 3438/1-74 irányelvek 3.3. fejezetében leírtak. Rugók: a szükséges előfeszítő és maximális erő, rugó merevség és a rendelkezésre álló hely figyelembevételével kell megtervezni, az ismert szilárdságtani összefüggésekkel.
Egyéb szerszámelemek: úgy kell őket kialakítani, hogy azok a szerszám várható élettartama alatt, a dinamikus igénybevételeknek törés nélkül ellenálljanak.
6.3 A vágólap és bélyeg tűrésszámítása Feladat a bélyeg és a matrica gyártási méreteit és tűrését úgy meghatározni, hogy az ezen szerszámokkal gyártott munkadarabok méretei az előírt tűrésen belül legyenek, még a szerszámelemek kismértékű kopása, illetve a darab visszarugózása után is.
a.)
b.) 16- ábra
A tűrésszámítás menete Anyagba irányulóan helyezzük el a tűrésmezőket, így lyukaknál az alsó határméret, míg csapoknál a felső határméret egyezik meg a névleges mérettel. A kivágott darab méretét a matrica, a lyukasztott darab méretét a bélyeg határozza meg. A munkadarab vágás utáni rugalmas deformációját elhanyagolva, valamint figyelembe véve azt, hogy a szerszám működése közben - kopás miatt - a bélyeg mérete csökken, a vágólap mérete pedig nő, a szerszámelemek tűrésmezőit lyukasztáskor a 16.a ábra szerint, kivágáskor pedig a 16.b ábra szerint kell elhelyezni a munkadarab tűrésmezejéhez képest. A tűrésmezőknél vigyázni kell arra, hogy mivel a tűrések
átmérőre vonatkoznak, a vágórésnél is az egyoldali rés (u=z/2) kétszerese (z) szerepel! A 16. ábrán alkalmazott jelölések: dN a munkadarab névleges mérete; db a bélyeg névleges mérete. A szerszámelemek tűrésezett gyártási méretei az ábrán alkalmazott jelölések figyelembevételével következők: a. lyukasztáskor +0 +Tv db= (dN + Tmdb) , dv= (dN + Tmdb + zmin) ─Tb ─0b b. kivágáskor +0 db= (dN ─ Tmdb ─ zmin)
+Tv , dv= (dN ─ Tmdb)
─Tb
─0b
A szerszámelemek tűréseit úgy kell megválasztani, hogy az előirányzott (optimális) vágóréstől (zopt) a tényleges ne térjen el kb. 30 %-nál nagyobb mértékben (ekkor még, Zubcov mérései szerint a darab visszarugózása elhanyagolható). Továbbá lyukasztáskor a bélyeg tűrésmezőjének szélessége, kivágáskor pedig a vágólapé ne legyen nagyobb, mint a munkadarab tűrésmező szélességének 0,10,15-szöröse (a szerszámélek kopása miatt). A vágólap tűrés-mezőszélessége legyen egy IT fokozattal nagyobb, mint a bélyegé - a könnyebb gyárthatóság érdekében. A vágás elemzésénél elmondottak miatt célszerű a zmin = zopt egyenlőségből kiindulni. Az előzőekből végül is a következő összefüggések adódnak:
Tv=1,6 Tb, ∆z=zmax —zmin = Tv+Tb<0,3z, a. lyukasztás során Tb < (0,1 - 0,15) Tmdb b. kivágás során Tv =1,6 Tb < (0,1 - 0,15) Tmdb
A fentiek figyelembevételevéle a tűrések nagysága
a δ tényező értéke lyukasztásnál 1, kivágásnál 1,6; és így Tv=1,6 Tb. Ha túl kicsiny gyártási tűrések adódnak, akkor enyhíteni lehet a (0.1-0,15) korlátait, zmax= 0,2 s-ig (s a lemezvastagság) lehet elmenni, mert ekkor még elfogadható a vágott felület minősége, illetve a kopási ráhagyás rovására növelhető - szükség esetén a (0,1-0,15) tényező is. Az irodalmi adatok szerint kivágás-lyukasztásnál a munkadarab pontossága IT9IT12, és ehhez IT6-IT8 szerszámpontosságot javasolnak. A vázolt számítás csereszabatosságot biztosító szerszámgyártást tételez fel. A kivágó szerszámok többsége azonban egyedi gyártással készül. Elkészítik a bélyeget a végleges méretre, véglegesen beépítik a felső szerszámfélbe, és ehhez alakítják ki a vágólap áttörését úgy, hogy a vágási vonal mentén egyenletes legyen a vágórés. Ezáltal könnyebben megvalósítható a szerszám gyártása, megfelelő a vágott felület minőség, a munkadarab mérete, de nem csereszabatosak a szerszám elemei. A kivágó szerszámok osztáiyoza, kialakításuk szerint • Az elvégzett munka jellege szerint: kivágó, lyukasztó és összetett (hajlítással, mélyhúzsal stb. kombinált) szerszám ismeretes. • Működési módjuk szerint lehetnek: egyszerűek vagy több műveletesek (sorozat vagy blokk) szerszámok. • A szerszámfelek megvezetése szerint: vezeték nélküli, vezetőlapos, vezetőoszlopos (csúszó vagy golyós) vezető hengeres szerszámokat gyártanak. • A sáv ütköztetés szerint ismeretes: ütköző nélküliek, merev ütközősök, mozgó ütközősök, kereső csaposak (helyrehúzócsaposak), oldalvágóbélyegesek. • A vágólap kialakítás szerint: tömör, osztott, perselyezett, keményfém betétes, fel hegesztett élű ‚ stb. változat lehetséges. A 17. ábrán egy oldalvágóbélyeges, vezetőoszlopos, ( lengő vezetőlappal kiegészített ) sorozatlyukasztó – kivágószerszám látható.
17. ábra 1. Alaplap (MSZ 3452)
12. Tányérrugó (MSZ 5280-80).
2. Hengeres, edzett szeg (MSZKGST #4887-78)
13. Befogócsap (MSZ 3453-77).
3. Vágólap (MSZ 3453)
14. Fejlap (MSZ 3452).
4. Hengeresfejű tövigmenetes csavar (MSZ 2449).
15. Vezető hüvely (MSZ 3468).
5. Belső kulcsnyílású csavar (MSZ 2472)
16. Kivágó bélyeg.
6. Sávnyomó lap
17. Helyrehúzó csap (MSZ 3458)
7. Kereklyukasztó (MSZ 3028-83).
18. Lengő vezetőlap(MSZ 3452).
8. Távolságtartó hüvely.
19. Mélység ütköző csap.
9. Bélyegtartó (MSZ 3453).
20. .Vezető oszlop (MSZ 3458).
10. Nyomólap (MSZ 3453).
21. Tartólemez.
11. Zárócsavar
22. Anyagvezető
Egy kivágó lyukasztó sorozatszerszám konstrukciót szemléltet a követkő 18. ábra.
18.ábra
Ezeket a szerszámokat alakítógép (p1. körhagyósajtó) működteti, zárja és nyitja. A szerszám befogócsapját az alakítógép nyomószánjába szorítják, az alaplapot pedig a gép asztalához szorítják csavarokkal és szorítóvasakkal. Ha az alakítógép nyomószánja elindul lefele, a bélyegek belejárnak a vágólap furataiba és elvégzik a vágást. Az ábra jobb alsó részén ábrázoltuk a sávtervet. A sávterven a bélyegek keresztmetszetét vonalkázzuk. A sávterven feltüntetett v méret a szél hulladék, az u pedig a hídszélesség mérete. Ezekre azért van szükség, hogy a szerszámok nyírásos vágást és ne forgácsolást végezhessenek. Méretüket a szakirodalom táblázatai tartalmazzák. Itt csak azt említjük meg, hogy ezek mérete a lemezvastagsággal azonos, vékony lemezeknél és hosszú hídnál pedig nagyobb. Ha a B=D+ B=D+2v szélességű sávot betoljuk a sávvezető lécek által biztosított résbe, a kézzel benyomott előütközőig és ha zárjuk a szerszámot, elkészül a d átmérőjű lyuk. Az előütközőt elengedve, azt rugója visszahúzza, így a sáv az ettől e=D+u távolságra levő merev ütközőig tolható előre. A szerszám zárásakor elkészül egy újabb lyuk és egy az előző löketben készült lyukkal koncentrikus D átmérőjű kivágás. A kivágó bélyeg helyrehúzó csapja (amely a lyukhoz lazán illeszkedik) korrigálja a sávvezetés és az előtolás hibáit. A vezetőlap egyik funkciója az, hogy a bélyegeket úgy vezesse, hogy a vágórés körben azonos legyen, másik funkciója az, hogy a felfelé mozgó bélyegekről a sávot lehúzza A merev ütközős szerszámoknál a sávot akkor kell előre tolni, amikor a bélyegek felfelé mennek. A sáv ekkor megemelkedik így a híd áttolható a merev ütköző fölött. Az ilyen merev ütköző csak kézi sávelőtolásnál használható ezért ma már ritkán alkalmazzák. A szerszám működésekor a lyukasztási hulladék és a munkadarab a vágólapon áthull.
7. Finomkivágó sajtók A finomkivágó-sajtóval szemben támasztott követelmények: 1. a gépállvány nagy merevsége, 2. a nyomószán nyugodt, rezgésmentes járása, pontos vezetése, 3. a három szerszámelem (kivágóbélyeg, ékgyűrűlap, ellenbélyeg) működtetéséhez szükséges erők (Fv, Fell, Fgy) egymástól független, fokozatmentes szabályozhatósága, 4. az előbbi szerszámelemek mozgásjellemzőinek egymástól független fokozatmentes szabályozhatósága, összehangolt vezérelhetősége,
5. a kivágóbélyeget működtető nyomószán kis értékű (15 mm/s alatti) munkameneti sebessége. Ezeket a követelményeket zárt keretszerkezetű állvánnyal rendelkező, többszános hidraulikus sajtóval lehet maradéktalanul kielégíteni. A hidraulikus sajtó előnye még, hogy viszonylag könnyen automatizálható. Ennek ellenére üzemelnek mechanikus főhajtóművel épített finomkivágó sajtók is, amelyek valamivel egyszerűbb és olcsóbb gépek mint a hidraulikusak.
