DIPLOMATERV. CAM technológia tervezése, Inventor HyperMill alkalmazásával TRESZKAI DÁNIEL BACSÓ RÓBERT OLÁHNÉ LAJTOS JULIANNA

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE

DIPLOMATERV

Feladat címe:

CAM technológia tervezése, Inventor –HyperMill alkalmazásával

Készítette:

TRESZKAI DÁNIEL MSc szintű, gépészmérnök szakos CAD/CAM szakirányos hallgató

Tervezésvezető:

BACSÓ RÓBERT gépészmérnök

Konzulens:

OLÁHNÉ LAJTOS JULIANNA mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszék

Miskolc, 2014.

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE

Tartalom 1.

A dolgozat témája .............................................................................................................. 3

2.

Bevezetés ............................................................................................................................ 6

3.

2.1

Az NC technológia fejlődése ................................................................................................. 6

2.2

A gyártási környezet .............................................................................................................. 8

A présszerszám alsórész..................................................................................................... 9 3.1

Az alkatrész funkciója ........................................................................................................... 9

3.2

Anyagválasztás .................................................................................................................... 10

4.

Technológiai sorrendterv ................................................................................................ 12

5.

Gépválasztás..................................................................................................................... 14

6.

Munkadarab befogások ................................................................................................... 18

7.

Felszerszámozás............................................................................................................... 21

8.

9.

7.1

Telibefúrás........................................................................................................................... 23

7.2

Oldalazás ............................................................................................................................. 24

7.3

Belső süllyesztés elkészítése, és a váll kialakítása .............................................................. 24

7.4

Furatesztergálás .................................................................................................................. 25

7.5

Az alsó oldal esztergáló művelete ....................................................................................... 25

7.6

Süllyesztésben levő furatok fúrása ..................................................................................... 25

7.7

Peremfuratok készítése........................................................................................................ 27

7.8

Külső kontúr kimarása........................................................................................................ 28

Programozás HyperMILL-ben........................................................................................ 29 8.1

Az Inventor és a HyperMILL bemutatása .......................................................................... 29

8.2

A CAM program elkészítése ................................................................................................ 31

Összefoglalás ................................................................................................................... 70

2


1. A dolgozat témája Tartalmi összefoglaló A mai világban, a gyártás során nem csak a termékek minőségén van a hangsúly, hanem fontos a nagy termékpaletta, a termékek változata. A sok változáshoz a gyártási folyamatokat rugalmassá kell tenni, és olyan technológiákat kell kidolgozni, melyeket a sűrűn változó piaci igényeket ki tudja elégíteni. A gépiparban a klasszikus tervezési folyamatok már nem tudják felvenni a versenyt a számítógéppel integrált gyártással. A nagy termékpaletta, sűrű átállások, nagy pontosságra való igény, szükségessé teszi a módszerek továbbfejlesztését, és tulajdonképpen a teljes tervezési és gyártási folyamat számítógéppel való integrálását. A számítógéppel támogatott gyártás (CAM) nagy előnye, hogy a megfelelő mérnöki tudással, a gyártási folyamat lemodellezhető, az esetleges hibák a tervezés korai fázisában detektálhatóak és kiküszöbölhetőek lesznek, valamint bonyolult geometriájú alkatrészekhez, viszonylag gyorsan megmunkálási folyamat készíthető, amit le is lehet szimulálni. A diplomamunkám célja, egy komplex CAD/CAM tervezőrendszeren keresztül bemutassam egy alkatrész gyártási folyamatát. Ehhez az Inventor tervező moduljait fogom felhasználni.

3


Abstract In today’s world, during the production the emphasis is not only on the quality of the products, but the high product range and also the variant products are important. For the lot of changes the production has to be more flexible, and we have to develop technologies, which can satisfy the frequently variable market demands. In the engineering, the classical planning processes are not enough to compete with the computer integrated manufacturing. The big product range, the frequent change-overs, the need of high accuracy necessitates the further development of the methods, and actually the integration of the whole planning and manufacturing made by computers. The great advantage of the computer aided manufacturing (CAM) is, that with an appropriate engineering knowledge, the whole process can be modeling, and the contingent mistakes can be detected and solved int he early phase of the planning and an elaboration process can be activated, which also can be simulated. The purpose of my dissertation is, to present the production process of a piece part by a complex CAD/CAM planning system. To reach this, I’ll use the moduls of the Inventor’s planning system.

4


EREDETISÉGI NYILATKOZAT

Alulírott Treszkai Dániel; NEPTUN-kód: AKYMWG a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős gépészmérnök szakos hallgatója, ezennel büntetőjogi, és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy a „CAM technológia tervezése, Inventor –HyperMill alkalmazásával ” című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám, az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: - szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát ismerem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.

Miskolc-Egyetemváros, 2014.05.13. …………………………………………

5


2. Bevezetés 2.1

Az NC technológia fejlődése

A gépipari megmunkálások során az idő előrehaladtával egyre nagyobb igény volt a nagyobb pontosság elérése, és a minél nagyobb automatizáltságra. Kezdetben egyetemes, vagy célgépeken történtek a megmunkálások. Ilyenkor nagy volt a gépi fő és mellékidő, a munkadarab csereideje és mérése, nagy helyszükséglet volt az anyagáramlás és anyagtárolás miatt, így igény mutatkozott a műveletek egy gépre történő összevonására is. Egy másik szempont is mutatkozott. Egy hagyományos forgácsoló gépnél minden információt a szakmunkásnak kellett felvinnie, beállítania a gépen, és azonos munkadarabot még egy képzett szakmunkás sem tudott reprodukálni azonos minőségben. Így igény keletkezett aziránt, hogy a gyártáshoz szükséges adatokat (beállításokat, paramétereket) a gépen tároljuk. Így az 1960-as évektől már számjegyvezérlésű (Numerical Control) gépeket használtak a tömeggyártásnál, ahol programmondatokban tudták tárolni a forgácsoláshoz szükséges adatokat. Itt jellemzően a kezdő és végpont koordinátáit kellett megadni a mozgásjelleg kódjával, az interpolátor pedig kiszámolta a köztes pontokat. Ugyanakkor a számítógép egyidejű fejlődésével megjelentek a mikroprocesszorok a szerszámgépekben is. Így tulajdonképpen egy folyamatirányító számítógépet integráltak bele a megmunkáló gépekbe. Így innentől (körülbelül az 1970-es évek) beszélhetünk a számítógépes számjegyvezérlésről (Computer Numerical Control). A gépészeti tervezés folyamata egyre inkább a számítógépen történő adatfeldolgozás felé tolódott el. Kezdetben még csak technológia rajzok készültek el digitális formában, majd a térbeli modellezés meghozta az áttörést, és a közös adatmodell lehetőséget adott egy termék leképezését digitális formában, így számítógépen történik a termék tervezése (CAD), a termék tesztelése (CAE), és a gyártás (CAM) is. Ezáltal ha tervezési ciklus során, a tesztelés vagy gyártás alkalmával probléma merül fel, akkor a modell korrigálásával javítható a technológiai folyamat.

1. ábra

A gyártás automatizálása, időrendben

6


A CAM felhasználásának előnyei: • a modell alapján pontos szerszámpálya generálás • a modell változtatása esetén gyors módosítási lehetőség a megmunkáló programban • beépített szerszámkatalógussal rendelkezik, valamint letölthető hozzá • bekapcsolható a megmunkáláshoz ütközésvizsgálat • a megmunkálás vizuális szimulációval is meg lehet nézni • a szerszámpálya generálása után, különböző vezérlésekhez is posztrocesszálható NCprogram • olyan, bonyolult geometriájú alkatrészek gyárthatók így, amik kontúrja matematikai összefüggésekkel nem leírható • a tervezés korai fázisában detektálható a hiba, és a modell korrigálásával ez orvosolható • a tervezés során a közös adatmodell miatt módosítható a termék is, ha a gyártást megkönnyíti (olcsóbbá teszi), és a funkcióját nem befolyásolja A CAM használatának hátrányai • kezdetben nagy beruházási költség, és viszonylag magas fenntartási költség • komplex berendezések kellenek az online kapcsolathoz, melyek drágák • kis szériás gyártás esetén nem gazdaságos • kvalifikált felhasználó kell hozzá, aki a mérnöki ismereteken túl a szoftver kezelését is ismeri

7


2.2

A gyártási környezet

A Ferro-Tool Zrt. az 1951-ben alapított Kőbányai Szerszámkészítő és Ipari Szövetkezet jogutódja, 1992 óta működik részvénytársasági formában, ma már a részvények 100%-a magántulajdonban van. A cég egyedi igények szerint előállított formaszerszámok (hidegalakító, műanyag) és készülékek gyártásával, valamint saját gyártmányú szerszámlapok és import szerszámelemek forgalmazásával foglalkozik. A nagy precizitást igénylő gyártás

folyamatosan megújuló korszerű gépparkkal és

gyártóeszközzel történik. A növekvő piaci igények szükségessé tették a termelési kapacitás bővítését, így 1999-ben Sárospatakon új, modern üzemcsarnokot avattunk, valamint a gyártókapacitás bővítésére 2014-ben Budapesten is sor kerül. A gépparkban megtalálhatók az egyetemes esztergák és marók, amivel –egyedi vagy kisszériás gyártás lévén- a nagyoló műveletek gazdaságosan végezhetők, sík- és palástköszörű, huzal- és tömbszikra- forgácsológép, mellyel Ra 3,2-0,1 felületi érdességet lehet létrehozni, valamint 4 és 5 tengelyes esztergamegmunkáló- központok, amik a meglévő CAD/CAM rendszerrel vezéreltek. A nagyobb pontosság, és felületi minőség elérésére, a 2014-es évben, egy CNC-vezérlésű köszörűvel is bővül a géppark.

8


3. A présszerszám alsórész 3.1

Az alkatrész funkciója

A kiválasztott alkatrész a kupplunggyártás során, egy szerelőállomás része. A darab az állomásban egy alaptest, egy présszerszám alsó részébe épül be. Ezen az állomáson történik a kupplungtárcsa tányérrugóinak alakra hajlítása. A legnagyobb terhelést a vállon kapja, mert a termék azon a felületen fekszik fel, ám a szerszám alakadó ürege kopik a legjobban, mert ott történik a kvázi hajlítás. Ennek az üregnek a formája empírikus úton lett kikísérletezve.

2. ábra

3. ábra

Szerelt egység

Az alkatrész modellje, Inventorban

9


3.2

Anyagválasztás

Az alkatrész dinamikus igénybevételeknek lesz kitéve, ezért olyan anyag kiválasztása szükséges, aminél nagy keménység érhető el, mert aktív szerszámelem lesz, így az abrazív kopásnak is minél ellenállóbbnak kell lennie. Az ötvözők közül a leginkább a króm növeli az acél keménységét. Ez alapján a kiválasztott anyag ISO kódja: 1.2379. En-kód: X153CrMoV12 Az ötvözők összetétele (%): C

Si

Mn

Cr

Mo

V

1,55

0,3

0,3

11,3

0,75

0,75

Ez az acél egy erősen ötvözött, ledeburitos szövetszerkezetű szerszámacél. Magas nyomószilárdságú, és jó szívósságú, főleg vágó- és kivágószerszámok (vágólapok és bélyegek) Rm<1000 N/mm2 lemezekhez, de alkalmazzák még hajlító-, húzó-, és hidegfolyató szerszámok esetén is, illetve egyéb, nemfémes anyagok (gumi, fa, bőr, textília) vágószerszámainál. Kis méretben remekül használható műanyag-alakító formákhoz és betétekhez. Hőkezelése: A munkadarabot hőkezelni kell, hogy az terhelést alakváltozás és/vagy törés nélkül elviselje. Az

acélt

kibontjuk,

forgácsoláskor ezért

jelentősen célszerű

feszültségmentesíteni. Ezt körülbelül 650 °C-on csináljuk, semleges közegben, 1-2 órán át, majd a kemencével együtt hagyjuk lehűlni.

Edzést 1020-1040 °C-on végezzük, a teljes keresztmetszet áthevülése után 15-30 percig. A hűtés a szerszám alakjától függően levegőn, vagy fúvott levegővel végezzük, esetleg olaj, sófürdő, vagy gáz (vákuum). Elérhető keménység edzés után 63-65 HRC.

10


Megereszteni közvetlenül az edzés után kell, a munkadarab vastagságától függően 1h/20mm, de legalább 2 óra. Szikraforgácsolás után, vagy nagyobb keresztmetszetek esetén legalább két megeresztés szükséges, de gyakorlati tapasztalat alapján a harmadik is javasolt.

Szakítószilárdság, adott kéménységi értéknél Elért keménység [HRC]

[MPa]

50

1650

55

1900

60

2150

62

2200

11


4. Technológiai sorrendterv Az alkatrész nyers darabja egy Ø220x45mm-es henger. Két irányból kell esztergálni, így esztergáláskor mindkét irányból be kell fogni, fúrni és marni egy irányból kell, de egy lefogatással nem lehet a teljes kontúrt kialakítani, ezért előbb a peremén, majd pedig a közepén fogom lefogatni. Esztergálás A test felső oldalának kialakítása: 1. Telibefúrás: Ø28-as furat készítése 2. Nagyoló oldalazás: A felső sík oldalazása, ráhagyással 3. Simító oldalazás: A felső sík készre munkálása 4. Váll kialakítása: Az Ø178x22-es váll hosszesztergálása 5. A süllyesztés elkészítése: Az Ø80x12 süllyesztett sík elkészítése esztergálással

Az alkatrész alsó részének kialakítása: A darabot, a leesztergált Ø178-as vállon befogjuk tokmányba 6. Az alsó nyers, sík felület, kész méretre oldalazása 7. A külső Ø214x20-as perem leesztergálása

12

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Fúrás, marás, megmunkáló központon A süllyesztett felület furatainak elkészítése: 8. Az Ø60-as osztókörön levő furatok központozása 9. Ø9-es csigafúróval ezen furatok felfúrása 10. A 4 darab furatsüllyesztés kimarása interpolációval 11. Az Ø10-es furat felfúrása 12. Az Ø10-es furat kiesztergálása pontos méretre 13. Az Ø12-es furat felfúrása 14. Az Ø12-es furat kiesztergálás pontos méretre

A külső kontúrfelület kialakítása 15. Ø194-es osztókörön lévő furatok központfúrása D15-ös központfúróval 16. Az M6-os furatok magfuratának felfúrása Ø5-ös csigafúróval 17. Az M6-os menet fúrása 18. A D12H7-es furatok felfúrása kaméleonfúróval 19. A D12H7-es furatok kiesztergálása 20. A külső kontúr maradékanyag- eltávolítása Ø16-os ujjmaróval 21. Ø8-as ujjmaróval kontúrsimító- marása 22. Az árok nagyolása Ø6-os, gömbvégű maróval 23. Az árok, simító megmunkálása Ø3-as, gömbvégű maróval

13


5. Gépválasztás Eszterga Gépigény meghatározása: A gép teljesítményigényét, a nagyoló művelet külső, Ø178-as átmérőjének nagyolására számítom ki, fajlagosan ott a legnagyobb az igénybevétel. Itt egy CNMG 120408 -TF nagyoló lapkát választok. ο A főélelhelyezési-szög: κ r = 95

A fajlagos forgácsoló erő katalógus alapján: kc1 = 2500 N/mm2 Anyagspecifikus kitevő: mc=0,23 Egy általános hatásokkal számolva: η=0,8 A választott paraméterek: Forgácsolási sebesség: vc = 250m/min Előtolás: f = 0,3 mm/ford Fogásmélység: ap= 1 mm KT = szerszám éltartamától függő tényező Acél esetén: KT=1-nek szoktuk választani KHB – forgácsolási sebesség kompenzációs tényezője a HB keménység érték változására KHB = 1-nek vesszük a választott anyaghoz K = KT ∙ KHB =1 A forgácsolósebesség: v = vc ∙ K= 250m/min * 1= 250 m/min A forgácskeresztmetszet: A = f ∙ ap = 0,3 ∙ 1 = 0,3 mm2 A forgácsvastagság: h=f*sin κ r =0,3* sin95°= 0,2998 mm A beállított fordulatszám: v=

d ⋅π ⋅ n 1000 n = v ⋅ 1000 = 250 ⋅ 1000 ⇒ 450 ford d ⋅π 178 ⋅ π min

14


A főforgácsoló erő: Fc= kc1* h1-m*ap* f= 2500*0,29980,77*1*0,3=296,634N

A teljesítményigény Pc = Fv ∙ vc/(60*1000)= 296,634* 250/(6*104)=1,2359 kW Pmmin=Pc/η=1,2359/0,8= 1,55kW A viszonylag kis teljesítményigény miatt kis gépet választok. Az esztergálási művelethez a DMG NLX2500/700-as gépét választom. Csúszóvezetékes kialakítású, ágyhűtéses, ezzel nagy a merevsége, és pontos mérettartás érhető el vele. Bővíthető hajtott szerszámos revolverrel (itt nincs rá szükségünk), és ellenorsóval is.

4. ábra

NLX2500/700 Eszterga

Specifikáció Max esztergálható átmérő (mm)

460

Max esztergálható hossz (mm)

728

Mozgástartomány X/Z/Y (mm)

260/795/-

Főorsó max fordulatszáma (1/perc)

3.500

Gyorsmeneti sebesség X/Z/Y (mm/perc) 30.000/30.000/Revolver férőhelyeinek száma (db)

10/12

Hajtómotor teljesítménye (kW)

18,5/15

15

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Megmunkáló- központ Gépigény meghatározása: A gép teljesítményigényét, a külső perem nagyoló, maradékanyag- áltávolítására számolom. Ennél a megmunkálásnál az Ø16-os ujjmaróval dolgozom A főélelhelyezési-szög: Az egyszerűség kedvéért κr=90°-kal számolok. Sin κr =1 A fajlagos forgácsoló erő katalógus alapján: kc1 = 2500 N/mm2 Egy általános hatásokkal számolva: η=0,8 A választott paraméterek: Dszerszám=16 mm Forgácsolási sebesség: vc = 160m/min Előtolás: fz = 0,1 mm/ford A beállítandó fordulatszám: n=

v c ⋅ 1000 160 ⋅ 1000 ford = ⇒ 3200 D ⋅π 16 ⋅ π min

Az előtolósebesség: vf=fz*n=0,1*3200=320 mm/min Az anyageltávolítási tényező:

Q=

v f ⋅π ⋅ D2 4000

=

cm 3 320 ⋅ π ⋅ 16 2 = 64,34 4000 min

A szükséges gép teljesítményigénye Pm min =

Egy

Q 64,34 ⋅ kc1 ⋅ sin κ r = ⋅ 2500 ⋅ 1 = 3,35kW 60000 ⋅ η 60000 ⋅ 0,8

olyan,

célszerűen

vertikális

megmunkáló-központot

választok,

aminek

van

mindenképpen főorsón keresztüli hűtése. Olyan felszereltségű asztalt választok hozzá, aminek a T-hornyai egymástól 100 milliméterre vannak, hogy a készülékemmel rögzíthető legyen. Az általam támasztott szempontok alapján, a választott gép egy GTX-620-as megmunkáló központ.

16


5. ábra

GTX- 620

Specifikáció: Körasztal átmérő

650 mm

T-horony: száma / szélessége

5/18 mm

X tengely (hossz) Y tengely (kereszt) Z tengely (függőleges) A tengely (döntés) A tengely gyorsjárat C tengely (forgatás) C tengely gyorsjárat Főorsó fordulatszám, direkthajtás, klímával hűtve Szerszámváltó (ATC) Lineáris tengely pozícionálási pontossága Lineáris tengely ismétlési pontossága Forgó tengely pozícionálási /ismétlési pontossága Gyorsjárat X/Y/Z tengelyen Gép súlya kb. Teljesítmény

620 mm 520 mm 460 mm -40° ~110° 11 f/p n*360° 16 ford/min 15,000 ford/min 24 tárhely ± 0,005 mm 0,005 mm ±20" / ±4" 36/36/36 m/min 7500 kg 45 kVA HEIDENHAIN iTNC530 HSCI

CNC vezérlés

17


6. Munkadarab befogások Az esztergáláshoz egy TOS 250-es esztergatokmányt használok, ezzel befogható kell vastagságban a nyers, Ø220-as méret is.

6. ábra

TOS 250 esztergatokmány

A belső felület marásához és fúrásaihoz külső leszorítást alkalmazok. Az esztergált tárcsát a pereme mentén felfektetem 3 darab 10milliméter vastag raporterre (hogy az átmenő furat elkészülhessen), és kívülről leszorítom 4 darab lépcsős leszorítóval (spanezlivel).

7. ábra

Lépcsős leszórító

18


Külső felület megmunkálása: A test külső kontúrjából jelentős mennyiségű adatot kell lemarni, ezért szükség van pontos megfogásra, és jó hozzáférhetőségre. Egy szabványos munkaasztalon a lefogás nem megoldható, mert a marófej nem tudja körbejárni az anyagot teljes szélességében. Ennek kiküszöbölésére terveztem egy olyan távtartó készüléket, amit a munkaasztal Thornyaiba be lehet fogatni, és a már elkészült csavarfuratokon keresztünk kellő merevséggel rögzíthető a munkadarab.

8. ábra

Felfogó készülék a munkaasztalra

A szabványos T-hornyok a munkaasztalon 100mm távolságra vannak, így két-két furattal, a készülék kellően mereven lefogatható. A készülék közepébe M8-as menetet vágunk, így a korábban kimunkált furatot már fél tudom használni a rögzítéskor. A kimunkálandó kontúrátmérő Ø154mm, így a készüléket Ø150mm-esre terveztem. Anyaga: C45 Hőkezelés: nem szükséges

19


A készüléket a munkaasztalba az ábrán látható T-anyákkal fogatjuk fel.

9. ábra

10. ábra

T-anya DIN508

A munkadarab felfogása a készülékre

20


7. Felszerszámozás Az alkatrész megmunkálása során esztergáló, fúró, és maró műveleteket végzek rajta. A forgácsolás során keményfém vagy gyorsacél szerszámokat használok, ezeket a szerszámokat ISCAR és SANDVIK katalógusból fogom kiválasztani. A szerszámkatalógusban az anyagminőségek csoportokra vannak osztva, ezután kapnak egy „anyagszámot”. Az általam használt 1.2379-es alapanyag, a magasan ötvözött (10% feletti ötvöző arány), és szerszámacélok csoportjába tartozik. Itt az acélok ISO kódja a P, ennek a csoportnak a kódja a 10-es. Ehhez az anyagcsoporthoz négyféle szerszámanyag-összetételt javasol a katalógus: • Cermet (kerámia+fém) • Cermet+ PVD bevonat • Keményfém + PVD • Keményfém+ CVD bevonat A szerszámokat az ISCAR rangsorolta egy sajátos kóddal –ezek az IC-számok-, és ezeket ajánlja anyagcsoportokhoz, megmunkálási módok alapján. Ezek az azonosítók a bevonatok anyagát is fedi. Az általam használt szerszámok keményfémek lesznek (illetve a központfúró HSS), közepes és finom megmunkálási szempontokat választok ki, és ezeket illesztem a 10-as anyagcsoporthoz. A használt szerszámaim IC-kódja: • Esztergáláskor: IC350, IC8150 • Fúráskor: IC808, IC908 • Marásnál pedig: IC08, IC900

Az alábbiakban bemutatom a műveletenkénti felszerszámozást, ám ha egy szerszámot deklarálok, és későbbi műveletcsoportban is használom, abban a szerszámlistában már nem fogom szerepeltetni. A szerszámlisták után tételesen kifejtem a kiválasztások okait.

21


Az esztergálás szerszámai:

A belső sík fúró és marószerszámai:

22


A külső kontúr maró, és fúrószerszámai:

7.1

Telibefúrás

A felszerszámozást a műveleti sorrendnek megfelelően teszem. Az első művelet során átfúrom az alapanyagot. A nagy átmérő, és a gyorsabb forgácsolási idő céljából egy váltólapkás telibefúrót fogok alkalmazni. A telibefúrás légyege, hogy nem szükséges a fúrónak megvezetés (például központfurat), mert eleve központos, a főélelhelyezésszöge Kr = 180 fok. A szerszámtest merev, a dinamikus igénybevételt jól bírja, és kevésbé törékeny a csigafúróval szemben. A gyors anyagleválasztás és nagy hőhatás miatt ezeket a fúrószárakba hűtő-kenő folyadékot vezetnek, ez növeli az éltartósságot is, illetve a forgácsot kiáramoltatja a fúrótestből. Az elérni kívánt furatátmérő: 28mm A kiválasztott szerszám: DZ028-112-32-05 A telibefúróhoz kifejezetten ehhez a fúrószárhoz kialakított 6 élű váltólapkát választok katalógusból, ami a hatékonyság miatt el van látva külön forgácstörő „csipkézéssel”. Az ISCAR- nál ez a WOHL 080404-GF típusnéven van forgalomba hozva.

23


7.2

Oldalazás

Az alapanyag oldalazásához egy merev késszárat, és hozzá tartozó nagyoló keményfém – lapkát választok. A nagyobb anyagleválasztáshoz egy robosztusabb szerszám szükséges. A lapkát nagyolásra használjuk, ahol fontos az élbiztonság, így célszerű minél nagyobb csúcsszögű lapkát választani, amire a 80°-os C-s lapkát tartom alkalmasnak. Mivel a hátszöggel nem akarunk forgácsolni, ezért azt célszerű 0°-ra venni, így ott az N-nel jelölt hátszög-kialakítást választom. A lapka beírható körének és vastagságának lehetőleg nagyobb tűrésmezőt választok, mégpedig M-es tűrésosztályt. Az alak kiválasztásakor szempontnak veszem, hogy a forgácsot először horonyban törjem meg, ezért az G-vel jelölt lapkatípust használom. Forgácsoló élhossz esetén a „C”-s lapkánál 6 szabványméret van, én egy közepes méterű 12-est választok, ami 4mm vastag, és a csúcssugár: r=0.8mm. Az alapanyaghoz választott forgácstörő kialakítása TF-fel van jelölve. A választott váltólapka: CNMG 120408-TF Ha váltólapkás forgácsolószerszámot használunk, akkor általában vagy a szerszám befoglaló mérete alapján, vagy pedig a megmunkálás jellegéből adódó lapkakialakítás alapján választunk szerszámot. Itt a figyelembe veendő szempont a nagyoló megmunkálás, ehhez kerestem váltólapkát, ezért ezután keresek késszárat a befogáshoz. Katalógus alapján a szerszámkés tokozása alapján S25S- PCLNR jobbos késszárat választok. Ezzel a szerszámkombinációval, -köszörülés helyett- kisebb fogásvétellel és előtolással el tudom végezni az oldalazás simítását is.

7.3

Belső süllyesztés elkészítése, és a váll kialakítása

A belső, Ø80x12-es süllyesztés elkészítéséhez, és az Ø178x22 külső váll kialakításához, a korábban oldalazáshoz is használt CNMG 120408 TF-es lapkát, és a S25S-PCLNR12 késszárat használom.

24


7.4

Furatesztergálás

A darab telibefúróval kifúrt furata bár tűretlen, de a felületi minőség túl durva, ezért a furatot készre kell simítani. Ehhez olyan furatkésre van szükségem, ami a már kifúrt Ø28-as furatot bővíti fel Ø30-ra. Itt figyelni kell, hogy az ábra szerinti Dmin<27mm. A választott szerszám egy ISCAR S16Q CSKPR-09 típusú kés. Ehhez a késszárhoz SPMR 090304-es ISCAR lapkát választok.

7.5

Az alsó oldal, esztergáló művelete

A munkadarab a megfordítás után az Ø178-as átmérőn fogom be a tokmányba. Ezután a nyers felület oldalazása, és az Ø214x20mm-es palástfelület is a korábban használt CNMG 120408 TF-es lapka és a S25S-PCLNR12 befogó kombinációjával valósítom meg.

7.6

Süllyesztésben levő furatok fúrása

A süllyesztés síkján levő furatoknak előbb egy központfúróval előfúrok. Mivel a hengeres fejű csavarnak a KM 8-as csavarfej-süllyesztés Ø15-ös, így egy Ø16-os gyorsacél központfúrót használok, amivel elő tudok fúrni az Ø10 és az Ø12-es pozíciófuratoknak is, lévén, hogy a HyperMILL-ben a központfurat mélység-átmérő viszony beállítható Belső csavarfuratok felfúrása A Km 8-as (DIN 74-es szabvány) felfúrásához Ø9-es keményfém csigafúrót használok. Ez ISCAR katalógusban SSCD 090-049-100. Ugyanezzel a szerszámmal felfúrom az Ø10 és Ø12-es furatokat is, amit később csak bővíteni kell. Csavarfej-süllyesztés marása: Az átmenő furat felfúrása után a belső kulcsnyílású csavar külső átmérőjéhez egy ujjmaróval kimarom a férőhelyeket. A viszonylag kis átmérő miatt egy monolit kivitelű, Ø10-es karbid szerszámot használok, amit hornyok, és zsebek forgácsolására ajánlottak. A választott maró ISCAR kódja: EC-E4L-CF

25


A süllyesztésben levő tűrt furatok megmunkálása: Az Ø60-as osztókörön, a 4 csavarfurat mellett van két pozíciófurat is, egy Ø10-es és egy Ø12es, aminek a tűrése

+0.05 0

, így ezeket pontos megmunkálással kell elkészíteni. Ehhez választok

előbb egy-egy kaméleon fúrót –amiben a fúrólapkákat 0.1mm-es osztással lehet cserélni, majd pedig kiesztergálófejjel, pontos méretre készítem.

Ø10-es furat A Ø10-es furathoz egy kaméleon- fúrót fogok használni. A már meglévő Ø9-es furatot akarom Ø9.8-ra felfúrni, és ehhez előbb fúrószárat keresek, ami legalább 45mm hosszú, hogy a munkadarabot ütközés nélkül teljesen át lehessen fúrni. Ehhez az ISCAR DCN 095-04812R fúrószárát választom. Ennél a szerszámnál belső hűtést is használok. A szárral kompatibilis fúrófejnek, ötvözött acélokhoz ajánlott, ISCAR DCN-098-as fúrófejet választom az Ø9.8-as furathoz. A kiesztergálófej- készlet Ehhez a furathoz, a megmunkálandó hossz miatt –minimális forgácsoló hossz: 45mmszerszámot csak SANDVIK katalógusban találtam. Ezt a típust Ø9-11mm közötti furatoknál használják. A használt szerszám: R429U-A16-23056-TC09A

Ø12-es furat: Itt a z Ø9-es furatot Ø11.8-as furatra fúrom fel. Ehhez a furathoz a választott kaméleonfúrószár az ISCAR DCN 115-058-16R. A fúrószárba belső hűtés van vezetve. A Ø12-es furatot egy ISCAR IHAXF 11-13/16 típusú kiesztergáló fejjel munkálom készre. Ezzel a szerszámmal Ø11-13mm közti furatokat munkálunk készre.

26


7.7

Peremfuratok készítése

Az Ø194-es osztókörön lévő peremfuratoknál, lehetőség szerint, a már korábban is használt szerszámokat használom. A három darab Ø12H7-es furat esetében: • központfúrom a Ø16-os központfúróval • a Ø11.8-as kaméleonfuróval felfúrom • a Ø12-es furatnál használt kiesztergáló fejjel készre munkálom A három darab M6-os furat: Az Ø16-os központfúróval egy Ø4.9-es süllyesztést készítek. A menet előfúrásához választok egy kemény anyagokhoz ajánlott, Ø5-ös két élű csigafúrót. Jellemzően a hossznál 3xD és 5xD arányok szoktak lenni, mivel az átfúrandó anyagvastagság 20mm, olyan fúrót választok, ami ennek megfelel. Ez az ISCAR SCD 025-050-060 A5H fúrója. Az M6-os meret fúrása Az Ø5-re kifúrt magátmérőhöz egy gépi menetfúrót választok SANDVIK katalógusból. Lényeges, hogy a fúró megvezetése, a teljes fúrandó 20mm-en meglegyen. Ezek alapján az EX03PAM6 típusú gépi menetfúrót választom.

27


7.8

Külső kontúr kimarása

A külső hengeres felületből a kontúr kialakításához elég sok anyagot kell eltávolítani, ehhez előbb egy nagyobb, Ø16-os ujjmarót használok, a kibontás után pedig, (az R4-es lekerekítések miatt) egy Ø8-as ujjmaró simítom be a kontúrt. Kontúr nagyolás A nagyoló maráshoz egy 5 élű, monolit kivitelű, Ø16-os keményfém marót használok. Ezzel a szerszámmal –a nagy működési hossz révén,- hatékonyan lehet nagy mennyiségű anyagleválasztást elvégezni. A választott ISCAR szerszám EC-E5L 16-40C16CF100.

Kontúr simítás A simító művelethez egy Ø8-es keményfém ujjmarót használok, amivel az R4-es lekerekítést készre tudom munkálni. Ugyanazt a kialakítású 5 élű marót használom, mint a nagyolás esetén. A típuskódja: EC-E5L 08-20C08CF63

Az árok marása A kimunkálandó árok, ahová a prés a laprugó nyelvét fordítja be, egyenes szakaszokból áll – emiatt nem esztergálható- és az árok 3 különböző felületívből tevődik össze, itt a szerszám palástfelületével is kell anyagleválasztást végezni, ezért gömbmaró használata indokolt. Az árokban a legnagyobb átmérő Ø8mm, ezért egy Ø6-os gömbmarót választok hozzá. Ø10 alatt nincs praktikuma a szerelt kivitelű, váltólapkás gömbmarónak –főleg egyedi gyártás révén-, ezért monolit kivitelű keményfém marót választok. Az ISCAR-nál ez az EB-A2 0610W06E57.

Az árok legalsó köríve egy R2-es rádiusszal van megadva. Simításhoz, ha egy Ø4-es gömbmarót választanék, azzal ezt az ívet ki lehetne munkálni, de ez a profil tulajdonképpen belemásolódik az anyagba, ezért ha kopott kicsit is a szerszám, akkor azt az alakot veszi el a darab. Emiatt inkább egy Ø3-as monolit keményfém gömbmarót használok, amivel az ív pontosabban alakítható ki, optimális szerszámpályával. A választott ISCAR gömbmaró az EB-A2 03-07W06E57.

28


8. Programozás HyperMILL-ben 8.1

Az Inventor és a HyperMILL bemutatása

Az Autodesk Inventor termékcsaládja hosszú évek óta a legnagyobb példányszámban eladott 3D-s tervezőrendszer a világon. Népszerűségét annak köszönheti, hogy tökéletesen egyesíti a professzionális megoldásokat az egyszerű használhatósággal. Az Integrált eszközök a tervezés teljes folyamatát lefedik az alapkoncepció kidolgozásától a konstrukció véglegesítésén és ellenőrzésén át a dokumentáció elkészítéséig, csökkentve ezzel a valós prototípusok számát. Ez a szoftver egyesít integrált mozgás-szimulációt és összeállítások végeselem –analízisét is, ami által a felhasználó eredményt kaphat dinamikus szimuláció-tesztekre, súrlódási terhelésekre, ami bemutatja a termék valós körülmények közt történő működését. Ezek a szimulációs eszközök főleg az autóipari alkatrészek esetében használatos, például optimalizálni a termék súlyát és szilárdságát, detektálni a nagy igénybevételű területeket, csökkenteni a nemkívánatos rezgést, sőt, ezáltal még a motor energiafelhasználása is csökkenthető. Az Inventor tervezést gyorsító eszközei Felgyorsítható a tervezés, ha olyan alkatrészekkel dolgozik, melyek műszaki kapcsolatokon, nem pedig geometriai leírásokon alapulnak. A mérnöki kézikönyv, a gépészeti számítások és a részegység-készítők az új tervezést segítő eszközök, segítik a valós attribútumokon, például a sebességen, teljesítményen és anyagjellemzőkön alapuló alkatrész- és összeállításlétrehozási folyamatok automatizálását. A gyakran használt gépelemek tervezését, elemzését és létrehozását funkcionalitási és specifikációs követelmények alapján lehet elvégezni. Valós tulajdonságokon alapuló alkatrészeket és összeállításokat lehet létrehozni, és olyan feltételek alkalmazhatók, mint például a teljesítmény, sebesség, nyomaték, anyagjellemzők, üzemi hőmérsékletek és kenési feltételek. Az Inventor részegység-készítő eszközei megoldást kínálnak a gépészeti tervezés során leggyakrabban előforduló problémákra. A „Design Accelerator” segítséget nyújt többek között csavar- és reteszkötések, tengelyek, fogaskerék-, szíj-, lánc- és csigahajtások tervezésben, vagy csapágyválasztásban egyaránt. Az automatikus modellgenerálás mellett nagy segítséget jelent, hogy az iparban alkalmazott mérnöki számításokra és ellenőrzésekre is van lehetősség, valamint a szoftver figyelmeztet az esetleges konstrukciós hibákra is.

29

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE A HyperMILL A hyperMILL tökéletesen integrálva kapcsolódik a gazdaszoftver felületébe, így biztosítva a teljes asszociativitást a 3D modell és a megmunkálási terv között. Az asszociativitásnak köszönhetően a megmunkálási műveletek követik a modell változását. Az egyetlen közös adatbázis biztonságossá és áttekinthetővé teszi a tervezési folyamatot. Hatékony tervezést és gyors számítási sebességet garantál, miközben a tervezési hibákat minimalizálja. A közös adatmodellnek köszönhetően egyszerre történhet a geometria és a megmunkálás tervezése. A hyperMILL a világszerte használatos az alkatrészgyártók, az autó- és repülőgépipar, valamint a szerszám- és prototípusgyártás területén. A felhasználók nagyra értékelik a változatos és biztonságos megmunkálási stratégiákat, a felhasználóbarát kezelőfelületet.

30


8.2

A CAM program elkészítése

A HyperMILL a megmunkálást műveletekre –JOB LIST- osztja, amely egy befogást, és egy koordináta-rendszerben elvégzett műveletelemeket logikailag összekapcsolja. Ennél az alkatrésznél három koordináta-rendszer felvétele volt szükséges: • Esztergálás felülről – a koordináta-rendszer középpontja a forgástengelyen van, + Z tengely a középvonalra esik, az anyagból kifelé mutat, +X tengely az eszterga burkolata felé mutat • Esztergálás alulról - a koordinátarendszer helyzete ugyanaz, mint az előző esztergálási pozícióban, csak a munkadarab a másik végén van befogva • Fúrás, marás – a koordináta-rendszer középpontja a forgástengelyen van, az X és Y tengely a test felső síkján fekszik fel, a Z tengely pedig kifelé mutat az anyagból.

A programban, a megmunkáláshoz szükséges geometriákat nem lehet egzakt koordinátákkal megadni, azokat egérrel kell kijelölni a modellen. Jellemzően ezek élek, csúcspontok, vagy középpontok. A HyperMILL-ben minden műveletelem megadásánál, - a felugró ablakban- ugyanazon beállításokat kell elvégezni. Képekkel illusztrálva az első, telibefúró műveletelemen fogok végigmenni.

Esztergálás felülről Telibefúrás • Tool – szerszám kiválasztása az adatbázisból (esetleg létrehozása, ha az adatbázis nem tartalmazza), technológiai paraméterek megadása

31


11. ábra

Szerszámbeállítás

• Contours - az adott műveletelem forgácsolási kezdő és végpontjának megadása Kontúr megadásakor ki kell jelölni a forgácsolás kezdő és végpontját. Fúrás esetén kezdőpontnak azt a pontot, ahol az anyagot eléri a fúró, végpontnak pedig azt, ahol a fúróhegy befejezi a mozgást. Telibefúró esetén κr=180°,ezért a fúró teljes keresztmetszetében éri el azt a magasságot. A Drilling mode-nál azt jelöljük ki, hogy turning, mert ez esztergáló ciklusban történik, tehát a fúró a szegnyeregben van, Contour selection-nél pedig a Base pointot, azaz a behatolás pontjának koordinátáit adjuk meg. Kezdőpont: Z=0, X=0 Végpont: Z=-42, X=0

32


12. ábra

Kontúr megadása

• Optimisation – ha egy több mozdulatból álló műveletelem – pl: fúrások, több helyen, ugyanazzal a fúróval- akkor itt lehet megadni a körülményeknek legmegfelelőbb bejárási irányt. Mivel itt a fúrás koncentrikusan történik, ez a menüpont nem aktív. o Shortest distance – legközelebbi ponthoz megy o Circular – körív mentén megy a következő ponthoz o X parallel – X irányban keresi a következő pontot o Y parallel – Y irányban lép a következő pont felé o Contour parallel – a kontúrral párhozamosan halad a következő pont felé

33


32. ábra Optimalizálás

• Parameters – a szerszám mozgásának paramétereit kell itt beállítani pl: biztonsági távolságok. Megmunkálás jellegétől függ, ez a fúrás paramétereit tartalmazza o Offset top/ Offset bottom: a megmunkálandó felület eltolása felfelé/ lefelé o Tip angle compensation: be kell pipálni, ha azt akarjuk, hogy számoljon a fúró csúcsszögével is o Break through length: a megadott hosszal menten túl a fúró a végponton

34


13. ábra

A túlfutás és a csúcsszögkompenzáció magyarázata

o Clearance/ Retract distance: biztonsági távolságok, a megadott távolságig/ távolságtól gyorsjáratban mozog a szerszám o Dwell time: a megadott ideig (másodpercben) előtolás nélkül forog a szerszám a végpontban (főleg központfúrónál használjuk)

o Retract módnál kiválaszthatjuk, hogy biztonsági síkra (clearance plane) vagy biztonsági távolságra (clearance distance) álljon ki a szerszám a mozdulatok közt. Itt kell ezeket a távolságokat is megadni milliméterben.

35


33. ábra Biztonsági távolság beállításai

• Setup – meg kell adni, a forgácsolni kívánt modell kontúrját, ki kell jelölni milyen alapmodellt

használjon

a

műveletelemnél

(nyersanyag,

vagy

korábbi

forgácsolóművelet készterméke), illetve be kell állítani, akarjuk-e, hogy az adott művelet generáljon-e ’eredménymodellt’, amit később másol felhasználhatunk. A modellünk felületelemeit kézzel kell hozzáadnunk. Nagy általánosságban elmondható, hogy mindig a teljes modellt jelöljük ki, és használjuk fel, csak a pontos forgácsolási beállításokkor határozzunk meg, mely felület érintett.

Check tool esetén, ha bepipáljuk, akkor ütközésvizsgálatot is kérünk, és számol a szerszám hosszán kívül befogóval is, valamint annak biztonsági méretével. Beállítható egy elvárt furatpontosság, és ennek kérhetjük az ellenőrzését is. 36


Turning stock esetén azt a modellt kell kijelölni, amit fel fogunk használni az adott műveletelemnél. Első művelet lévén, itt a nyers darab az alapanyag. Amennyiben a művelet utáni eredménymodellt fel akarjuk a következő fázisban használni, ha ez esztergálás lesz, akkor a Generate turn resulting stock-ot, ha marás vagy fúrás lesz, akkor a Generate mill resulting stock-ot kell bepipálni. Ha ezt kihagyjuk, akkor a következő fázisban szintén csak a nyers darab lesz munkálható.

14. ábra

Megmunkálási felületek beállításai

Nagyoló oldalazás A fogásvételnek ap=1 mm-t állítok be be, a fogások számát a ráhagyásból a program fogja kiszámolni. Nagyoló megmunkálás révén előtolásnak f=0,3 mm/ford –ot állítok be.

37


Oldalazáskor háromféle stratégia állítható be: • Radial roughing – X tengellyel párhuzamos fogások • Contour parallel roughing – a kontúr vonalát eltolja, és a fogásokat ennek mentén veszi le • Finishing – a kontúr egy fogásból alakítja ki

Cutting side – a forgácsolás módját adja meg tulajdonképpen • Outside – hosszesztergálás • Inside – belső kontúr – furatesztergálás • Plane – ez a tulajdonképpeni oldalazás

Infeed direction – forgácsolás iránya • Outside – In: kívülről befelé (forgástengely irányába) • Inside – Out: belülről kifelé

Az optionsban beállítható: • simítási útvonal generálása • az alámetszések elkészítésének engedélyezése (függetlenül az oldalazástól) • Nem- függőleges kontúr engedélyezése • Radiális és axiális limit jóváhagyása

38


15. ábra

Az oldalazási stratégia beállítása

Esztergálási ráhagyások paraméterei Turning modell menü alatt megadható a ráhagyások • Modell allowance – az összes, ebben a fogásban érintett felületen hagy ráhagyást • Additional allowance X: csak X irányú ráhagyást engedélyezünk • Additional allowance Z: csak Z irányú ráhagyást engedélyezünk Mindhárom esetben a ráhagyás értékét milliméterben kell megadni. Oldalazás –és nagyolásrévén csak Z irányban hagytam ráhagyást.

39

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Safety – biztonsági beállítások Macro clearance-nél az általánosan használt mindenkori biztonsági távolság értékét kell megadni Clearance distance értéka az aktuális távolság, amit már előtoló sebességben tesz a szerszám Clearance radius (X) és (Z) esetén a kiállás távolságát kell megadni.

16. ábra

Ráhagyási és biztonsági beállítások

Az esztergálás Macros menüjében a megközelítési és anyagból (fogásból) kilépési beállításokat adjuk meg. • Axial – ebben az esetben a Z tengellyel párhuzamos a megközelítés • Tangential – a belépési ponthoz tangenciális irányba közelít 40

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE • Ramp – egyenes irányból közelít, az egyenes beesési szögét kell megadni, valamint, hogy milyen távolságból haladjon fogásvételi sebességgel • Circular – körív mentén lép be az anyagba, a körív sugarát, és a körív szögét kell megadni. Ezt a módszert használjuk legsűrűbben A kilépési –Retract – beállításoknál ugyanezeket a paramétereket lehet használni.

17. ábra

Ráállási és eltávolodási beállítások

Felhasznált modell, és képzett modell beállításai esztergálás esetén Esztergálás esetén is ki kell jelölni egy felületegyüttest, -Turning model -amin a megmunkálást végrehajtjuk. Mivel már ezt az előző – telibefúró- műveletelem esetén megtettük,

így

a

legördülő

listából

41

is

ki

lehet

választani.

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE A Turning stock esetén azt a korábban generált modellfilera kell hivatkoznunk, amit korábban létrehoztunk –generáltunk másik megmunkálással. Ez itt a telibefúrás eredménymodellje. A Collison check bepipálása esetén a szerszámpálya kiszámításakor ütközésvizsgálatot is végez, és ezt jelzi, ekkor át kell néznünk a paraméter beállításokat. Ekkor a szimuláció le sem futtatható, és a hibaüzenet lekérdezésekor jelzi, az ütközés hol keletkezne.

18. ábra

Generált ütközés hibaüzenete

Amennyiben ennek a műveletelemnek is fel akarjuk használni az eredménymodelljét, pipát kell tenni a turn (esztergálás) vagy mill resulting stockhoz (marás).

42


19. ábra

Modellbeállítások

Simító oldalazás Ugyanazok a beállítások mint a nagyoláskor, csak itt Parameters menüben nem szabad ráhagyást megadnunk.

Váll nagyolás A

szerszám

megegyezik

a

korábban

A kontúr megadásánál • a kezdőpont: X=89 Z=0 • a végpont: X=107 Z=-22

43

használ

CNMG

lapkával.

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Stratégiánál az Axial roughing-ot jelölöm ki, mert a megmunkálás a Z tengellyel párhuzamosan történik. Paramétereknél ráhagyást nem adok meg, és a fogásmélységet beállítom ap=1mm-re. A külső átmérő tűretlen, ezért simítást nem tartok szükségesnek. A Marcos menüben ugyanúgy körív mentén közelítem és távolítom az esztergakést. A Setup menüben ugyanazokat a beállításokat alkalmazom, mint oldalazáskor.

Furatesztergálás A kifúrt Ø28-as furatot fel kell bővíteni Ø30-ra. Ehhez az eddig használt lapkás kést használom, tehát szerszámot nem kell váltani. Kontúrnál • Kezdőpont X=15 Z=-13 • Végpont X=16 Z=-42 A stratégiánál itt is Axial roughing-ot választom, furat lévén a Cutting side: Inside, az fogásvételt iránya pedig jobbról balra (To left). A biztonsági beállítások megegyeznek a vállnagyoláséval, de a fogásvételt ap=0,5-re vettem. A Marcos és a Setup menüt nem változtattam.

Süllyesztés kiesztergálása Ennek a műveletelemnek a beállításai egyeznek a furatesztergáláséval, csupán a kontúrt megváltoztatni: • Kezdőpont: X=41 Z=0 • Végpont: X=15 Z=-13

44


20. ábra

A felső oldal esztergálásának szerszámpályái

• Pirossal a gyorsjárati pályák vannak • Sárgával pedig a fogásban levő szerszámpályák

45


Esztergálás alulról A darabot átfogjuk az esztergatokmányban az előző műveletben leesztergált váll mentén. Ezután a másik oldali síkot is le kell oldalazni, és ki kell alakítani a külső, Ø214-es átmérőt. A koordináta-rendszert át kell állítani, de azonos módon fog állni, mint az előző műveletnél,

Oldalazás alulról Az oldalazás beállításai egyeznek a felső rész oldalazásával. A programban lehetőség van műveletelem másolására, és így csak az eltérő beállításokat kell módosítani, nem mindent elölről beállítani. Ebben az esetben a belépési és kilépési pontok koordinátáját kell változtatni: • Kezdőpont: X=107 Z=0 • Végpont: X=15 Z=0

Külső átmérő esztergálása A külső, Ø214-es átmérő hosszesztergálásának beállításai többnyire egyeznek a váll esztergálásával. Át kell állítani a kontúrpontokat: • Kezdőpont: X=107 Z=0 • Végpont: X=107 Z=-20 valamint, ez az utolsó esztergálási műveletelem, ezért a Setup menüben be kell pipálni a Generate mill resulting stock-ot, mert az eddig kapott eredménymodellt, már marásnál fogjuk felhasználni.

46


21. ábra

Az alsó esztergálás szerszámpályái

47


Fúrás, marás A fúrás, marás műveletet két részre osztom, belső geometria kialakítása, és külső kontúr kialakítása. A fizikai lefogatást változtatom, mert amíg a belső furatokat alakítóm ki, addig a peremén lépcsős leszorítóval rögzítem, amikor pedig ez kész, akkor felhasználom az elkészített furatokat leszorításra, és ezek mentén rögzítem egy készülékhez, ami kell stabilitást ad a peremkontúr kialakításánál. A darab helyzete, és a megmunkálás iránya ugyanaz marad mindkét esetben, ezért egy műveletnek is tekinthető, a koordinátarendszer azonos lesz.

Belső fúrás, marás Központfúrás A belső, süllyesztett síkon 6 furat található, ezeket először központfúrni kell. A szerszámválasztáskor egy Ø16-os HSS központfúrót választok, mert ezzel kellő mélységű bevezetőkúpot tudok kialakítani. Kontúr beállításakor, mivel már nem a szegnyeregben a fúró, ezért a Drilling módot kell választani. A fúrás Z=-12 és Z=-42 közt van értelmezve, de a süllyesztést a program számolja ki. Optimalizáláskor Shortest distance-ot választom, mert nincs túl sok furat, amivel sok időt lehetne spórolni a legjobb bejárási móddal.

Paraméter beállítások Jelen esetben, a megmunkálási módban a központfúrást –centering – kell választani. A megmunkálási mélység kialakításához –machining depth – három módból kell választani: • Mélységet adunk meg (Use dept) • Átmérőt adunk meg (Use diameter) • Letörést alakít ki, az átmérőtől függően (Related to hol diameter). Az

utolsó

lehetőséget

választom

a

különböző

Itt is meg kell adnunk a ráállási és eltávolítási távolságot is.

48

átmérőjű

furatok

miatt.

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Központfúrás esetén a késleltetés idejét –Dwell time- is megadom, hogy a forgácsot forgassa ki a furatból.

22. ábra

Osztókörön levő furatok paraméter beállításai

A Setup menü beállítása megegyezik minden fúrás esetén.

Csavarfurat felfúrása A csavarfurat felfúrásakor az Ø9-es csigafúrót használom. A kontúrbeállítások, és az optimalizálás megegyezik a központfúráséval. A Parameters fülön be kell pipálni a csúcsszög kompenzációt –Tip angle compensation-, és a Break through length bepipálásával megadok 3 millimétert, hogy ennyivel túlmenjen a furat alján.

49

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE A fejsüllyesztés marása A csavarfej süllyesztését egy Ø10 ujjamaróval interpolálom ki, az adatbázisból Helical drill-t kell kiválasztani. A kontúrnál a 4 csavar helye van megadva Z=-12-től Z=-21-ig. Változás a fúráshoz képest a Parameters fülön van. Ebben az esetben meg kell adni az emelkedés mértékét (Pitch), és a Z irányú mélyítés szögét (Chamfer angle), valamint, hogy a szerszámpálya

óramutató

járásával

23. ábra

megegyezően,

vagy

ellentétesen

növekedjen.

Süllyesztő marás paraméterei

Az Ø10-es tűrt furat készre munkálása Az Ø60-as osztókörön levő Ø10-es tűrt furat ekkor Ø9-re van előfúrva csigafúróval. Ezután még hátra van a furat felfúrása kaméleon-fúróval, majd pedig készre munkálása kiesztergálófejjel.

50


A két megmunkálás beállításai –a szerszámválasztás kivételével- megegyeznek a korábban ismertetett fúrási ciklussal. A furat hosszát itt is Z=-12 és Z=-42 között kell megadni, a felfúráshoz az adatbázisból Spibo-t (spirálfúró szár) kell választani, amibe Ø9,8-11,8 közt lehet fúrófejet tenni (mi a 9,8-ast használjuk), kiesztergáláshoz pedig a program Boring bar-t használ, amit készletből kell kiválasztani, és itt az Ø9-esre van szükségünk.

Az Ø12-es tűrt furat készre munkálása Ennek a furatnak a felfúrási és kiesztergálási beállításai (és technológiája) megegyezik az előző furat elkészítésével, annyi eltéréssel, hogy a kaméleonfúróba 11,8-as fejet teszünk, a kiesztergálófej- készletből pedig Ø11-est használok fel.

24. ábra

A belső furatok elkészítésének szerszámpályái

51

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Külső fúrás, marás Külső furatok központfúrása: Az Ø16-os központfúrót a program nem javasolja használni, mert „szerszámpálya veszélyt” ír, mivel a furat osztókör-átmérő, és a fal távolsága éppen 8 milliméter, ezért súrolhatja a fúrószár a munkadarabot. Emiatt a Tool menüben egy Ø15-os HSS központfúrót választok ki. A beállítások megegyeznek a belső síkon végzett központfúráséval, csupán a kontúrnál kell beállítani, hogy Z=-22-től Z=-42-ig számoljon.

M6-os furatok felfúrása A 3 külső, M6-os furatot Ø5-ös csigafúróval fúrom fel, a szerszám menüből ezt választok ki. A beállítások abban különböznek az előző központfurathoz képest, hogy csak a 3 darab M6os menetes furatot kell kijelölni Z=-22 és Z=-42 közt, valamint a Parameters fülön be kell kapcsolni a csúcsszög-kompenzálást (Tip angle compensation), a Break through length-szel érdemes a fúrót túltolni a végpontos, és szükségtelen a Dwell time-mal a fúrót egy helyben forgatni, átmenő furat lévén.

M6-os menetfúrás Az szerszám, az adatbázisból kiválasztott M6-os menetfúró. Itt a Parameters fülön kell, az előző fúráshoz képest egy beállítást változtatni, mégpedig egy Pecking depth nevű paraméter azt állítva be, hogy a megadott értékben (milliméterben) a menetfúró fogásban fúr, majd kiáll, a következő fogáshoz, pedig ennek a paraméternek az értékét adja hozzá, majd pedig onnan is kiáll, és ilyen lépésekkel készíti el a menetet.

52


25. ábra

Menetfúrás Parameters füle

A 3 darab D12H7-es furat elkészítése A belső felületen levő Ø12-es furata 0-50µm tűrésű, míg az Ø12H7-es furat tűrése 0-18µm, ezért ezeket a furatokat lehet egyező technológiával gyártani. A darab jelenlegi állapotában a központfuratok vannak befúrva. A programban elég a Ø60-as osztókörön levő D12-es furat felfúró, és kiesztergáló fázisát kijelölni, levonszolni ebbe a műveletbe. Ezután csak a kontúrbeállításokat kell megváltoztatni, a három furat középpontját kell kijelölni, valamit a kezdő és végpontot Z=-22-től Z=-42-ig beállítani.

53

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Kontúr kibontása A tárcsa külső kontúrján még sok anyag van, ezért olyan maró ciklust kell választanunk, ami ezek is eltávolítja. Nem választhatok olyan technológiát, ami csak a kontúr vonalán megy végig, mert az nem távolítja el a fölösleges anyagot. A HyperMILL-ben erre az Arbitary Stock Roughing ciklust kell használni, ami felismeri a „fölöslegesen ott lévő” anyagot, és olyan szerszámpályát generál, amivel először ezt távolítja el, és utána alakítja ki a kontúrt. Itt egy Ø16-os ujjmarót használok. Strategy: Machining priority: megmunkálási sorrend • Plane – fogásvételenként Z irányban az adott magasságban minden kellő anyagot eltávolít • Pocket – a kontúrt egységenként –zsebekként- alakítja ki, és csak amikor egy elkészült, akkor lép a következőre Planar mode: a maró gyorsjárati mozgásának iránya • Inside – Out –belülről kifelé halad • Rapid in – a legkevesebb mozgással próbálja megoldani • Optimized in – a paraméterekhez az optimális módszer alakítja ki Cutting mode: • Climb mill: egyenirányú marás • Conventional mill: ellenirányú marás A fillet radius-nál azt adjuk meg, hogy a marót ne rángassuk irányváltáskor, hanem körív mentén mozduljon. A Full cut behaviour-nál le lehet venni az előtoló sebességet a kész méret kialakításakor

54


26. ábra

Ujjmarási stratégia beállításai

Paraméter beállítások Megmunkálási terület (Z irányban) • Man. top – a teteje, ha a koordináta rendszer a tetején van, akkor 0 • Man. bottom – az alja, de érdemes megnövelni, hogy biztosan ne maradjon ott anyag Infeed – fogásmélység • Stepover (fact. of diam.) – a szerszámpálya párhuzamos irányai között, a szerszámátmérő hányad része legyen átfedésben. Felfogható az „ae” paraméterként is. • Vertical stepdown – ez a Z irányú fogásmélységet jelöli, az „ap” paraméter • Allowance – globális ráhagyás • Add allowance XY – Z síkban levő ráhagyás

55


Plane level detection – Z síkokra ráhagyást számol • OFF – a funkció inaktív • Optimized complete – minden felületre egyenletesen hagy, a döntöttekre is • Optimized planes only – csak vízszintes síkokat vesz figyelembe • Auto – ahol a fogás kisebb lenne, ott megemeli a ráhagyást A Min. material removal-lal beállítható a minimális anyageltávolítás, de használata szükségtelen

27. ábra

Marás paraméter beállítások

56

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Boundary Ezzel a beállítással forgácsolási zónát határolhatunk be. Ha a modelltérben készítünk egy vázlatot (sketch-et), akkor az annak Z irányból levetített képével, a modellen ki tudunk jelölni egy megmunkálási területet. A Boundries-nél több ilyen „keret” is kijelölhető, így hiába kellene végigmennie a teljes kontúron, csak a területen belül esőket veszi figyelembeA Tool reference-nél a maró helyzetét adjuk meg, a szerszámpálya vonalához képest • To – a szerszámpályát a maró belülről érinti • On – a maró középpontja a szerszámpályán halad • Past – a szerszámpályát kívülről érinti Plunge point-ot arra adhatunk meg, ha azt akarjuk, hogy amint a forgácsolással elkészült, ráálljon egy pontra.

28. ábra

Boundary menü funkciója

57

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Macros Plunge marcos – új fogás vétele, anyagban, befelé haladva • Rapm - a maró beesési szögét kell megadni • Helical – a csigavonal rádiuszcsökkenését kell megadni

46. ábra Macro funkciója maráskor

Setup • A Multiple allowance-szel a különböző ráhagyás-csoportokat egyesíti a kalkulációkat • Az Additional surface-szel az ideiglenes biztonsági felületeknél elkerüljük a szükségtelen gyorsjárati sebességet • A fúró műveletek nem képeznek ’eredménymodellt’, ezért itt az esztergálás végmodelljét kell felhasználnunk 58

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE • Undercut trimming-gel elkerülhetőek az alámetszés miatti üresjáratok • A Calculate length során a szerszám hosszát bele lehet venni a kalkulációba (Extend), vagy kivenni belőle (Reduce) • Ütközésvizsgálatnál az Avoid collison figyelmen kívül hagyja a az ütközést, a Stop leállítja a ciklust • A Machining tolerance bevitt értékével azt a pontossági értéket adjuk meg, amivel a program a szerszámpályát generálja • Min. pocket size: azt a szorzót adjuk meg, hogy a zsebnek legalább hányszorosának kell lennie, a szerszámátmérőhöz képest, ha kisebb, nem számolja a szerszámpályába • G2/G3 output- ha ez a funkció aktív, akkor a síkban lévő köríveket, az NC- programba G2/G3-mal viszi be, nem pedig G1-gyel • A Stop before execution jelölővel a programban leáll, mielőtt ez a ciklus elindulna a programban • A Min. G0. distance-szal azt a szorzót adjuk meg, hogy a szerszámátmérő hányszorosának kell lennie a minimum távolságnak, hogy gyorsjáratban menjen

29. ábra

Marás Setup beállításai

59

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Kontúrmarás Miután a nagyoló megmunkálással kimunkáltuk a kuntúr alakját, egy kontúrmarással le kell szedni a ráhagyást is. A fülek belső lekerekítésénél R4-es rádiusz van, itt Ø8-as keményfém marót használok. A HyperMILL maró ciklusai közül a Contour Millinget fogom alkalmazni. A kontúr kijelölésénél –narancssárga színnel van ott- egyenként kell hozzáadni az 5 (3 körív, 2 egyenes) szakaszból álló élet.

30. ábra

A besimítandó él

A kontúr start pontjának az egyik fül egyik csúcsát, végpontnak pedig a másik fül, szemben levő pontját jelöljük ki. A Top síknál Z=0-t, a Bottom síknál Z=-43-at adunk meg.

60


31. ábra

A Contour Milling „élbeállítás”

Paraméterezés • A Tool position-nal megadhatjuk, hogy a szerszám a kontúron mozogjon (On contour), a kontúr jobbról (right) vagy balról (left) érintse. • Pályakompenzációnál (Path compensation) használhatjuk a középpont útvonalát (center path), ekkor a szerszámközéppont egyenesen halad, bemetszésekbe nem megy be, a compensated path-tal a pálya úgy módosul, hogy a szerszám olyan mértékben megy be egy bemetszésbe, hogy az még töréssel nem jár. • Allowance esetén megadható a ráhagyás XY irányban, vagy külön Z-ben is. • Machining priority beállítás lehetősége ugyanaz, mint a nagyoló maráskor • A fogás (infeed) mehet mindig egy irányból (oneway), és Zigzagban is • Lateral

infeed

area

a

maróátmérő

61

fogásban

levő

aránypár

adja

meg

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE End with pungle point – a szerszám álljon vissza a fogásvételi pontra • Bottom to top milling – ha végez a maró, kiálljon biztonsági távolságra, és a felső síkra menjen

32. ábra

Kontúrmarás paraméterezése

Macros Mind a ráközelítés (Approach marco), mind az elállás (Retract macro) történhetnek az alábbi módon: • Perpendicular – merőlegesen a felületre • Tangential – érintőirányban • Quater circle – negyed körrel (meg kell adni a sugarat) • Half circle – fél körrel (meg kell adni a sugarat) • Feedrate macros – az előtolás megadása közelítésre és távolításra 62


33. ábra

A marás Marco beállításai

A Setup menü beállításánál csak a kalkulációnál használt szerszámpálya pontosságot (Machining tolerance) kell beállítani.

Transformation A korábban felhasznált általános beállítási füleken kívül ezt abban az esetben használjuk, ha egy megmunkálni kívánt felületet, és annak szerszámpályáját, transzformálni akarjuk a test egy másik részére is. Pl: tükrözés, elforgatás, lineáris kiosztás. Ebben az esetben a kontúrnál kijelölt „szeletet” kell 9-szer kiosztani a középpontja körül.

63


34. ábra

Transformation beállítások

64


35. ábra

A külső kontúr kinagyolásának szerszámpályái

65

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Az árok ívének megmunkálása

Nagyolás Az árok marását is Arbitary Stock Roughing maróciklussal fogom nagyolni.

Ebben a

műveletben levő, korábbi ciklust másolom le, a beállításokat kell módosítanom. A szerszámkiválasztáskor egy Ø6-os gömbmarót keresek a nagyoláshoz. A Strategy fülön csak annyi változtatást teszek, hogy mivel ívás felületet marok, ezért a szerszámpálya lekerítés (Fillet radius) értékét 0-ra állítom. A Parameters fülön a Z irányú megmunkálási spektrumot 0 és -4 közé állítom, a Stepover (fact. of diam.) –azaz ae – értékét 0.5-es viszonyt állítok be. A fogásmélységet (Vertical stepdown) csak ap=0,15-re veszem, és hagyok a simításhoz 0,1 mm-es globális ráhagyást (Allowance). A maró több helyen akar anyagot levenni, mint azt szeretnék, ezért a megmunkálási területet korlátoznunk kell a Boundary fülön.

36. ábra

Az árok marásának határvonala

A Macro fülön a korábbi beállításokat jóváhagyom, a Setup menüben csak annyi változtatást eszközlök, hogy a szerszámpálya finomságát (Machining tolerance) 0,01-ra állítom be. A Transformation fülön, a Boundaryn beállított keretet, 9-szer megforgatom a középpont körül.

66

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE Simítás Az árok simítását a programban ISO MACHINING nevű megmunkálással simítom be. Ezt nagy

pontosságú,

térbeli

felületeknél

szokás

használni

A szerszám-kiválasztási része egyezik egyéb ciklussal. Strategy • ISO orientation: U vagy V görbékkel járja be a felületet o U Parameter – függőleges irányú, U alakú szerszámpályák o V Parameter – vízszintes irányban járja be a felületet, V alakú szerszámpályákkal • Infeed mode – előtolás módja o Zigzag direct – a szerszámpályát ráfekteti a felületre, és nem emel ki csak a végpont elérése után o Zigzag smoth – a felületre fektetett szerszámpályáról kivezet, onnan vesz fogást o Diagonal – amint végigment egy fogáson, kiemel, és fentről közelíti az anyagot o Parallel – a gyorsjárati szerszámpálya párhuzamost a fogásban lévővel

67


37. ábra

ISO Machining stratégiák

A Parameters és a Boundary fül beállításainak lehetősége megegyezik a kontúrmaráséval. Macros Az anyagba belépés és kilépés módját ugyanolyan 4 módszerrel lehet megadni: • Vertical – függőleges belépés/kilépés • Tangential – érintőként lép be, és lép ki • Circulas – körív mentén történik a ki és belépés, ez adja a legjobb felületet. A sugár megadása szükséges ehhez. • A Return macro bekapcsolásával a fogások közt is ki és belépünk az anyagba, a fentebb megadott módokkal

68


38. ábra

ISO Machining makrói

69


9. Összefoglalás A diplomatervben első ütemben bemutattam a CAM technológia használatának előnyeit, illetve milyen esetben nélkülözhetetlen ez az iparban. Egy kiadott alkatrészt elemeztem, hogy milyen megmunkálást igényel, indokolt-e a CAM technológia elkészítése, ezek után pedig felállítottam egy technológiai sorrendet. A meghatározott megmunkálásokhoz egy technológiai sorrendtervet állítottam fel, keresve

az

optimális

gyártási

időt,

számítással

meghatároztam

minimális

gépteljesítményt, és választottam hozzá megfelelő esztergát és megmunkálóközpontot. A test- geometria kialakításához csináltam szerszámtervet, amit ISCAR és SANDVIK katalógusokból választottam ki. Ezután Inventorban elkészítettem a test 3D modelljét, ezt pedig felhasználva, a gyártást HyperMILL-ben szimuláltam. A megmunkálást 4 felfogásból végeztem el, két befogás esztergálásból, két befogás pedig marásban történt. A szimulációnál ütközésvizsgálatot is végeztem, amivel kimutathatóak a helytelen paraméter beállítások. A szimuláció végén HEIDENHAIN vezérlésű gépre posztprocesszáltam, és generáltam NC- kódot.

70


10.

Felhasznált irodalmak

Az ISCAR szerszámválasztó oldala: http://www.iscar.hu/catalogs.aspx/CountryId/8 A SANDVIK szerszámválasztó oldala: http://www.sandvik.coromant.com/hu-hu/products/pages/default.aspx A CAD/CAM szoftver leírásai: http://cad.varinex.hu/

71

DIPLOMATERV. CAM technológia tervezése, Inventor HyperMill alkalmazásával TRESZKAI DÁNIEL BACSÓ RÓBERT OLÁHNÉ LAJTOS JULIANNA

Recommend Documents