Ez a pdf dokumentum egyesítve tartalmazza a Gyártástechnológia c. tárgy (GE-041) tananyagát:

94

A fedett

2.89. ábra dendri!es szövetszerkezete

ívű varrat

A hegesztési paraméterek változását elsősorban a varrat alakjának változása jelzi., s így ezt a külső és belső formatényezőkkeljellemezhetjük. Az egyes jellemzők egymással is összefiiggésben vannak, hatásukat együttesen fejtik ki a hegesztés során. A hegesztést befolyásoló paraméterek: - a hegesztőáram, - az ívfeszültség, - a huzalelektróda átmérője, - a hegesztési sebesség, - az áram által átjárt szabad huzaIhossz, - a varratvályú nyílásszöge, - az áramnem és polaritás, - a fedőpor minőségi jellemzői, - a munkadarab dőlési szöge. Az első hat paraméter hatását a varratalakra a 2.90. ábra mutatja.

Áramerésség

400

600

28

32

aoo

1200

[Al

ÍVfeszültség

[ V)

Huzolátmérö

[mm)

Hegesztesi sebesség

[mfmin)

36

40

A hegesztett • huzal. [mm) aramalaIti szabad hossza

Leélezesi szög

2.90. ábra A hegesztési paraméterek hatása a varratalakra fedett ivű hegesztésnél

95

Az áramerősség növelésével nő az elektróda fajlagos leolvadása, az ív stabilitása, valamint az alapanyagba bevitt hőmennyiség. Erősen növekszik a varrat hl beolvadási mélysége, csekélyebb mértékben nő a b varratszélesség és a h z varratmagasság. Ha az áramerősséget kb. 60 A-ral növeljük, akkor a beolvadás kb. 1 mm-rel nő. Növekvő áramerősség hatására a varrat anyagának egyre nagyobb részét adja az alapanyag. Ez a változás már eleve befolyásolja a varrat vegyi összetételét. Növekvő áramerősség hatására nagyobb mértékben ég ki a mangán és a szilícium.

Az ívfeszültség növelésekor az ívhossz is növekszik és az ív nagyobb felületen ömleszti meg az alapanyagot. A varrat szélessége ennek következtében nagyobb lesz, ugyanakkor a beolvadási mélység és a varratmagasság csökken, pl. 1,5 V feszültségnövelés kb. l mm-rel növeli a varrat szélességét és kb. 0,7 mm-rel csökkenti a beolvadást. Mivel a varrat szélessége nagyobb, így a salakkal érintkező felület is nagyobb, a salak tehát a metallurgiai folyamatban fokozott mértékben vesz részt. A heganyag vegyi összetétele úgy változik, hogy a mangán és szilíciumtartalom növekszik. Ha a huzalátmérő növekszik, jelentősen csökken a beolvadási mélység és a varrat magassága, ugyanakkor nagyobb lesz a varratszélesség. A huzalátmérő növelésével csökken az áramsűrűség is. A beolvadási mélység alig változik, ha az áramerősséget és a huzalátmérőt egyidejűleg növeljük. A hegesztési sebesség növelésével nagymértékben csökken a beolvadási mélység és a varratszélesség. A varratmagasság kb. 0,6 m/min hegesztési sebességig csökken, majd utána ismét növekszik. Nagyobb hegesztési sebesség esetén nagyobb az alapanyag részaránya a heganyagban, míg a fedőpor felhasználás csökken. A szabad (áramalatti) huzalhossz az áramátadó hüvely alsó éle és a munkadarab felülete között mért távolság. Ezt a távolságot a hegesztőfej fiiggőleges irányú mozgatásával állítjuk be, legkedvezőbb értéke a huzalátmérő tízszerese. A szabad huzalhossz növelésével növekszik az ívfeszültség, a leolvadási teljesítmény, csökken a varratban az alapanyag aránya és kisebb a beolvadás mélysége. Avarratvályú nyílásszöge elsősorban a varratdudor nagyságát és a varratban az alapanyag és hegesztőanyag arányát befolyásolja. A lemezleélezés szögének növelésével csökken a varratdudor magassága, a beolvadás mélysége azonban kb. lOOO-ig nem változik (2.90. ábra). Az áramnem és a polaritás a pozitív és negatív sarkokon kivált hőmennyiségen keresztül hat a varrat alakjára. A hegesztéshez elvileg egyen- és váltakozó áram egyaránt használható, és hegeszthető egyenes, ill. fordított polaritással. Az egyenáram fordított polaritású kapcsolásnál a beolvadás mélysége kb. 50%-kal nagyobb, mint egyenes polaritásnál, a váltakozó áramnál a kettő középértéke adódik. Legtöbb esetben azonban a fedőpor típusa dönti el a kérdést, vannak fedőporok, melyek csak egyenáramú hegesztésre alkalmasak. A fedőpor minősége, rétegvastagsága és szemcsemérete befolyásolja a varrat alakját és a felület simaságát. A kisebb fajsúlyú porok gázátbocsátó képessége jobb, ezért simább a varrat felülete, kisebb a beolvadási mélység. A fedőporréteg vastagságának a huzalátmérőhöz kell igazodni. Ha a fedőporréteg túl vastag, akkor a gázok nem tudnak eltávozni a hegfUrdőből, a varrat felülete egyenetlen lesz. Ha a fedőporréteg vékony, akkor az ívet nem védi, a hegfiirdő védelme sem megfelelő, a varrat felületén gázzárványok lesznek. Csak száraz fedőpor alkalmazható, felhasználás előtt ki kell szárítani. A munkadarab dőlésszögétől, valamint a hegesztőfej döntésétől szintén fiigg a keletkező varratalak. A hegesztő automatákon a huzal a munkadarabhoz viszonyítva megdönthető, általában ± 45° -ban. Legtöbb esetben a fedett ívű hegesztést vízszintes helyzetben végezzük. Ha a vízszintes helyzettől eltérünk, akkor különbséget kell tennünk, hogy felfelé vagy lefelé haladunk-e a hegesztéssel a megdöntött munkadarabon, ill. hátra vagy előre döntöttük-e a hegesztőfejet (2.91. ábra).

96

A keletkező varrat alakja eszerint változik: - ha a huzal a hegesztés irányába dől, vagy ha lejtőn felfelé hegesztünk a hajlásszög, ill. a lejtő szögének növekedésével a varrat keskeny, domború, mélyebb beolvadású, - ha a huzal a mozgással ellentétes irányba dől, vagy lejtőn lefelé hegesztünk, a varrat egyre szélesebb és laposabb lesz, a beolvadási mélység csökken. Hasonló a helyzet körvarratok hegesztésekor (2.92. ábra). Ha a forgás irányában, a huzal a tetőpont után helyezkedik el domború, keskeny, mély beolvadású varratalak keletkezik (felfelé hegesztés). Ha viszont a tetőpont előtt van a huzal, abban az esetben lapos, széles, csekély beolvadású a varrat.

A-A

~

•

B.,.. B

C-C

2.91. ábra Varratalakváltozása lefelé ésfelfelé hegesztéskor a) lefelé hegesztés b) vízszintes ívhegesztés c) felfelé hegesztés

2.92. ábra Varratalak változása körvarrat hegesztésekor a) lefelé hegesztés b) a tetőponton vízszintes hegesztés c) felfelé hegesztés

A hegesztés végrehajtásának első feladata, a hegfiirdő megtámasztásának biztosítása. A hegfiirdő határolónak is nevezhető hegfiirdőtámaszt azért kell alkalmazni, mert a fedett ívű hegesztésnél a hegfiirdő lényegesen nagyobb tömegű, mint más eljárásoknál, és a megömlött varratanyag is hosszabb ideig marad folyékony. A nagyobb termelékenység végett olyan hegesztési paramétereket is alkalmaznak, amelyek a hegfiirdő átroskadását is előidézhetik. A hegfiirdő megtámasztás másik feladata a gyökoldali védelem. A hegfiirdő megtámasztásához alkalmazott segédeszközök kétfélék: - a hegesztett szerkezethez igazodó hegfiirdőtámasz, amely a varrat elkészülte után a varrat része lesz, - a hegesztett szerkezettel csak a hegesztés ideje alatt kapcsolatban álló hegfiirdőtámasz.

97

2.93. ábra Hegfürdő megtámasztási

módok egyoldali hegesztés esetén a) acélszalagos, b) öntapadó fóliás, c) rézalátétes, d) rézalátét-fedöporos

Egyoldalról hegesztett tompavarrathoz alkalmazott hegfiirdő megtámasztási módokat mutat a 2.93. ábra. Az "a" esetben a fűzővarratokkal felerősített acélszalag a szerkezeten marad. A "b" példán látható öntapadós fóliára felvitt (szinter) fedőporalátét kis áramerősségnél használatos. A "c" típusú rézalátétes megoldásnál igen pontosan kell felfeküdnie az alátétnek, mert könnyen kifolyhat a heganyag. A porpárnás rézalátétnél ("d" ábra) ez kiküszöbölhető. Mindkét esetben azonban az alátétsín szorítását meg kell oldani. Rövidebb munkadaraboknál mechanikus szorítókat használnak, hosszabb varratok esetén pneumatikus vagy hidraulikus működtetésű szorítóelemeket kell inkább alkalmazni. Sorozatban gyártott hegesztett szerkezeteknél jelentős termelékenység növelés érhető el a fedőpor-párnás berendezéssel (2.94. ábra). Ennek lényege, hogy változtatható túlnyomású levegővel működtetett gumitömlő a fedőport egy lemezcsík közvetítésével az asztalhoz rögzített tárgyhoz szorítja. A túl nagy, ill. túl kicsi tömlőnyomás hibás gyökvarrathoz vezethet. A szorítónyomás 8 mm lemezvastagságig 10 N/cm2, 30 mm vastag lemezhez 5 N/cm2 •

2.94. ábra Hegfürdő megtámasztása porpárnával

II~\

1\ " 2.95. ábra hegesztése folyamatos porpárnával

._._.+._._.

Belső körvarrat

Belső körvarratok hegesztésénél eredményesen használható a külső oldalon folyamatos fedőporadagolást biztosító készülék (2.95. ábra), melynél a por továbbítását végtelenített szalag végzi. A szalag készülhet gumiból rézbetéttel ill. üvegszálból.

98

A sarokvarrat hegesztése kétféle helyzetben lehetséges: - vályúhelyzetben és - vízszintes álló helyzetben. Amikor arra lehetőség van, vályúhelyzetben kell hegeszteni, mert így külsőleg szebb és jobb minőségű, egyenletes beolvadású lesz a varrat. A sarokvarrat hegesztése lehet szimmetrikus és aszimmetrikus (2.96. ábra). Az ntóbbit különböző lemezvastagságok esetén célszerű alkalmazni. Egy sorral 12 mm-ig célszerű hegeszteni, amennyiben mindkét lemez elviseli a nagy áramerősséget (nem lyukad át) és az anyag kifogástalanul hegeszthető.

2.96. ábra Sarokvarrat hegesztése vályúhelyzetben a) szimmetrikus, b) aszimmetrikus

A sarokvarratnál vályúhelyzetben alkalmazható hegfiirdő megtámasztási módokat szemlélteti a 2.97. ábra. A sarokvarratok vízszintes helyzetben való hegesztésekor a huzalelektródát általában 60 0 -ra kell megdönteni, és 1,5 + 2,5 mm-re az anyaghoz kell közelíteni.

2.97. ábra Sarokvarrat hegfürdő megtámasztásai a) rézsínnel, b) rézcsővel, c) azbesztcsíkkal, d) kézi ívhegesztéssel tárnasztósorral, e) öntapadó fóliával.

2.4.5. Fedett ívű hegesztés eljárásváltozatai A fedett ívű hegesztés terrnelékenysége többféle módon fokozható, így pl. több huzal leolvasztásával, vagy szalagelektróda alkalmazásával, ill. egyéb különleges megoldásokkal. Az egy huzalelektródával végzett hegesztés termelékenysége úgy növelhető, hogy - az ív közelébe egy vagy több póthuzalt vezetünk (2.98. a. ábra), vagy - széles huzalt, azaz szalagelektródát alkalmazunk (2.98. b. ábra). egyidejű

99

~

T

~ huznlelöto(o

~

oramdtado hüvelyek

motor

----iMi

~

huznlelaiollÍ motor

), Vh

•....i

szologele ktródn

~

2.98. ábra Egyelektródás fedett ívű hegesztés változatai a) hideghuzalos, b) szalagelektródás

b)

2.99. ábra Kéthuzalos fedett ívű hegesztés változatai a) párhuzamos elrendezés, b) tandem elrendezés

A póthuzalos megoldásnál a hidegpóthuzalos változatban a póthuzalt mint adalékot vezetik be a hegfiirdőbe, és ott az ív melege ömleszti meg. A melegpóthuzalos változat hatékonyabb, ott a póthuzalt külön áramforrásról táplálják, és a huzalt saját ellenálláshője hevíti. A szalagelektródás fedett ívű hegesztésre jellemző, hogy a szalagelektróda és a munkadarab között egy vagy legfeljebb néhány ív ég. Ezek meghatározott frekvenciával és amplitúdóval vándorolnak a szalag élén, így a beolvadási vonal egyenetlensége ezen mozgásviszonyoktól rugg. Ennek egyik következménye, hogy a varratszélesség legfeljebb a szalagszélességgel azonos. Borításra (plattírozásra) kiválóan alkalmas, termelékeny eljárás, de kötőhegesztésre is használatos. A szalagelektródával dolgozó eljárás további előnye a leolvadási teljesítmény növelésén túl a jó résáthidaló képesség, az előmelegítés esetleges elhagyása, a vetemedés csökkenése, a jobb mechanikai tulajdonságok elérése, fóként a nagyszilárdságú, finomszemcsés acélok esetén. A kéthuzalos hegesztés leggyakoribb két változata a 2.99. ábrán látható. A párhuzamos elrendezésű hegesztésnél a két huzal közös hegesztőfejben, közös ívtérben olvad le. Alkalmazásának előnye, hogy nem szükséges a munkadarabokat pontosan összeilleszteni, az illesztési hézag egyenetlenségei jól áthidalhatók. A huzalelőtoló motor az egymás mellé 47-8 mm-re elhelyezett két huzalt egyszerre mozgatja, s az ív "forogva" ég, mivel mindkét huzal áram alatt van. A hegesztés jellemzője, hogy gázporozitás viszonylag kevés és összeolvadási hiba színte níncs. 100

A tandem elrendezésű hegesztésnél a két huzal egymás mögött van, a hegesztés irányával azonos vonalban. A távolság a két huzal között 20 + 50 mm. A két fej vagy közös, vagy külön áramforrásról működik Az első huzal feladata az alapanyag mély beolvasztása, a második huzallal pedig a kívánt fonnatényezőt lehet beállítani. Az eljárás előnye, hogy a varrat mechanikai tulajdonságai kedvezőbbek (a második huzal hőkezeli az első által készített varratot), s a hegesztési varrat repedési érzékenysége is kisebb. Az említett kéthuzalos változatok elsősorban a teljesítmény növelését szolgálják, de alkalmazásuk csak vízszintes helyzetű tompavarratoknál lehetséges. A sarokvarratok esetében két különálló hegesztőfe]el - vízszintes helyzetű kétoldali sarokvarratoknál vagy hegesztett I tartóknál - két varrat egyidejű hegesztését végzik.

2.5. Gázhegesztés

A gázhegesztés olyan ömlesztő eljárás, amely hőforrásul vegyi energiát használ, és elilek soráIl az összeolvadás gáz1ánghevítéssel, hozaganyag felhasználásával (vagy anélkül) következik be. A gázhegesztéskor az alapanyag és a hegesztőpálca anyaga megolvad az égőfej szájnyílásánál kialakuló láng hatására. A megömlött lemezszél és a hegesztőpálca anyaga egy közös fürdőben összekeveredik, amely a megdennedés után folyamatos varratot képez. A gázhegesztéshez megfelelő arányú éghetőgáz-oxigén keveréket használnak. A gázhegesztés szabványos jele a 311 kód (ld. 1.2. pont). A gázhegesztés elví vázlata ismétlésill a 2.100. ábrán látható. 2.100. ábra nyomciscsökkentb A gázhegesztés elvi elrendezése A gázhegesztés alkalmazási területe: - vékony acéllemezek hegesztése, - kis átmérőjű ( < 150 mm) csövek, - helyszíni szerelésekor végzett hegesztések, - nemvas fémek hegesztése (Al, eu )

2.5.1. A gázhegesztés

hegesztőanyagai

A gázhegesztésnél allcalmazott hegesztőanyagok: • gázok: - éghető, - égést tápláló (oxigén), • hegesztőpálca (hozaganyag). A gázhegesztésnél felliaszná1t éghető gáznak több fontos követelményt kell kielégítenie, ezért nem minden éghető gáz alkalmas hegesztéshez.

101

A gázhegesztéshez alkalmazandó éghető gáz jellemző tulajdonságai: - nagy lángteljesítmény, azaz magas lánghőmérséklet, nagy lángterjedési sebesség, nagy hőtartalom, - jelentéktelen vegyi reakció az alapanyaggal és hozaganyaggal, - megfelelő varratvédő hatás, - olcsó előállítás, egyszeru szállítás. Ezen szempontok figyelembevételével a szóba jöhető gázok: acetilén, hidrogén, propán, bután, PB-gáz, fóldgáz, városi gáz. A kívánatos tulajdonságoknak leginkább az acetilén felel meg. A PB-gáznak például nagy az égéshője, de kicsi a láng terjedési sebessége, oxidáló hatásúak., olyan éghetőgáz­ oxigén aránynál pedig, amelynél már elfogadható a gáz terjedési sebessége, oxidálnak, alkalmazása müanyaghegesztésnél célszerű. Az éghető gázok fóbb jellemzőit a 2.8. táblázat foglalja össze. 2.8. táblázat Éghetőgázokjellemzői Égőgáz

I

Acetilén

Hidrogén

Városi gáz

Propán

Bután

Kémiai jel

CzHz

Hz

kevert

C3lfs

CJIlO

Lángteljesítmény

44,9

14,0

12,6

10,7

10,7

levegővel

2100

2280

2050

1920

1985

oxigénnel

3126

2280

2100

2780

2537

Égéshő (fiítőérték)

51,5

10,8

20,93

45,63

46,26

[kJIcmzs]

Lánghőmérséklet

[oC]

[MJ/m 3 ]

Felhasználási terület

Acél, öv, Al Vékonyhegesztés, lemez, vágás, nagy hegesztés, hőfokú lángvágás hevítések

Forrasztás, lángvágás

PB-gáz nemvas fémek hegesztése, kemény forrasztás, vékony lemez vágás

A táblázatból látható, hogy az éghető gázok közül a legnagyobb lánghőmérséklet acetilén-oxigén gázkeverékkel érhető el, amely pl. az acélt meg tudja olvasztani. Így az ipari gyakorlatban a gázhegesztéshez az acetilén-oxigén üzemü berendezések terjedtek el, míg lángvágáshoz a többi égőgáz is jó.

102

Az acetilén 92,3% szenet és 7,7% hidrogént tartalmazó színtelen, levegőnél könnyebb gáz, melynek jellegzetes záptojás szaga van. Igen labilis vegyület, hőfejlődés közben könnyen alkotóira bomlik:

CzHz ++ Könnyen

robban,

2C+H z +hő

1,96 bar-nál nagyobb nyomáson már kis ütés vagy is robbanást okozhat. Ezért az acetilén nyomása 1,5 bar-nál

hőmérsékletváltozás hatására

nagyobb nem lehet. Előállítása egyszerű. Ipari célokra acetilénfejlesztőben állítják víz reakciója során a következő egyenlet szerint:

CaCz + 2HzO

elő,

kálcim-karbid és

= C 2H2 + Ca(0H)2 + hő

A reakció heves hőfejlődéssel jár, miközben mésziszap keletkezik. Elméletileg l kg kálcium-karbidból 347 l gáz fejleszthető. A gyakorlatban azonban - a karbid szemnagyságától, mennyiségétől, a tisztaságától, a fejlesztő típusától stb. fiiggően 150 + 300 l/kg gázmennyiséggellehet számolni. Az égést tápláló gáz az oxigén, színtelen, szagtalan nem mérgező gáz. Sűrűsége gáz állapotban 1,43 kg/m3, folyadékként 1,13 kg/dm3 • Az oxigént iparilag a levegőből állitják elő, a levegő cseppfolyósítása, majd szakaszos lepárlása során. A levegő fő alkotója a nitrogén (78%) és az oxigén (21%). A cseppfolyós levegő szétválasztása azon alapul, hogy a folyékony nitrogén -196 OC-nál a folyékony oxigén -183 OC-nál párolog el, s így a két komponens elkülöníthető. Hegesztés céljára legalább 99,5% tisztaságú oxigén szükséges. A gázhegesztés hozaganyaga a hegesztőpálca kis széntartalmú ötvözetlen vagy gyengén ötvözött acélból készül. A kis széntartalom az edződés, a kis S- és P-tartalom a varrat meleg-, illetve hidegrepedésének elkerüléséhez szükséges. Célszerű a hegesztőpálca Si-tartalmát ugyancsak kis értéken tartani, mert a hegesztés során nagy olvadáspontú SiOz képződik és a Si elégése fröcsköléshez vezet. A hegesztőpálcával szemben támasztott követelmények: egyenletes olvadású, kis fröcskölésű, sima felületű és szennyeződésmentes legyen. Általában kör keresztinetszetű huzalt alkalmaznak l + 8 mm átmérőben, a hossza rendszerint l m. A gázhegesztő pálcák szabványos jelölését az MSZ ISO 636:1990 szabvány tartalmazza, a pálcákat a vegyi összetételük szerint hét minőségi osztályba sorolták G I - től G VU - ig. Az öntöttvashoz, ill. a nemvas fémek gázhegesztéséhez az alapanyagnak megfelelő hegesztőpálcát kell alkalmazni. Ezek a hegesztőpálcák többnyire vastagabbak az acélpálcáktól. A különböző minőségű pálcákat különböző színek jelzik. Az öntöttvas, a szürke temperöntvény, a korrózió-, sav-, és hőálló acélok, a réz- és ötvözetei, az Al és ötvözetei, a cink, a nikkel gázhegesztéséhez szükséges ún. folyósítószert is alkalmazni. A folyósítószer megjelenési változatai lehetnek por, paszta (kenőcs), ill. folyadék. A folyósítószer feladata, hogy a hegesztendő munkadarabok felületén lévő fémoxidokat feloldja, ill. eltávolítsa, de elősegíti az ömledék összeolvadását és megvédi azt az újraoxidálódástól is. Folyósítószer nélkül hegeszthető, pl. az ötvözetlen lágyacél, az acélöntvény, a fehér temperöntvény, az ólom és aszilumin.

103

2.5.2. A

gázhegesztő

berendezés

A gázhegesztő berendezés vagy más néven 2.101. ábrán láthatók.

gázhegesztő

felszerelés részei a

2.101. ábra Gázhegesztő berendezés

részei

5

1. gázpalackok, 2. nyomáscsökkentők, 3. hegesztőpisztoly, 4. tömlők. 5. segédeszközök.

A hegesztéshez szükséges gázokat általában acélpalackokban hozzák forgalomba. A gázpalackok varratnélküli, húzott acélcsőből készülnek, Üftartalmuk legtöbbször 40 l, átmérőjük 200 mm, falvastagságuk 5 + 8 mm, magasságuk kb. 1800 mm. A gázpalack alulról porózus mélydomború fenékkel ellátott, s aceton felül nyakszerűen kialakított edény (2.102. ábra). A palack '. alsó végén (1) négyszög kereszt~ metszetű, sajtolt lábrész található, melynek az a rendeltetése, hogy ne dőljön el, illetve fektetett állapotban ne guruljon el. A porózus palack nyakát (2) gyűrűvel onyag erősítik meg, s anyakrészbe illeszkedik (3) kúpos menettel a o o (4.) szelep. A szelepet szállítás és co h:!l"fogat tárolás során a palack nővekedes lecsavarható (5) védőkupakja óvja mag a sérüléstől.

rnIr1...---1~-3---'-

* ~

aceton

104

2.102. ábra Acetilénpalack a) a gázpalack szerkezete b) az acetilénpalack térkitöltése

A különböző gázokat tartalmazó palackokat színjelzés alapján lehet megkülönböztetni, melyet a nyakrészre festenek, vagy az egész palackfelületre. Természetesen ezen kívül előírás szerint a palack nyakrészébe beleütik az összes azonosítót is. Az egyes gázok színje1zései: oxigén kék, acetilén sárga, nem éghető gáz (pl. COz, argon) szürke, éghető gáz (pl. Hz) píros, nitrogén zöld sűrített levegő lila Ezen kívül még a nyomáscsökkentő csatlakoztatását a palackhoz is szabványosították. Az éghető gázt tartalmazó palackokhoz balmenetes anyával, az acetilén palackra kengyellel, az oxigén és a többi nem éghető gázt tartalmazó palackhoz pedig jobbmenetes anyával lehet csatlakozni. A gázhegesztő felszerelés mínden egyes elemére szabványelőírások vonatkoznak. Az acetilén tárolására 10, 20, ill. 40 literes palackok terjedtek el. Az acetilént minthogy 1,5 bar nyomásnál nagyobb nyomásra nem szabad összenyomni - acetonban feloldva tárolják. Az acetonban oldott acetilént disszu (oldott) gáznak nevezik. Az aceton nagy mennyiségű gázt tud oldani, 1 liter aceton normál nyomáson és hőmérsékleten kb. 24 l acetilént nyel el. Az aceton gázoldó képessége a nyomással közelítőleg arányosan növekszik. Oldott állapotban már nem áll fenn az acetilén robbanásszerű bomlásának a veszélye és nem hevül fel, különösen akkor, ha nem tud nagyobb gázbuborékokat képezni. Ennek érdekében a palackba kovafóldből, azbesztből, cementből álló lyukacsos masszát helyeznek el, mely megkötve pórusosan kitölti a palack térfogatának 25%-át. Egy 40 literes disszupalack térkitöltése (2.1 02.b. ábra): 25% = 10 liter porózus anyag, 40% = 16 liter aceton, 30% = 12 liter térfogat növekedéshez, 5% = 2 liter biztonsági tér. Az acetilénpalackot 15 bar nyomással töltik tele, ekkor a palack V max = 16 x 24 x 15 = 5760 liter gázt tartalmaz, használat közben pedig a palackban lévő nyomás ( p , bar) ismeretében számíthatjuk ki V = 16x24xp [liter] a még felhasználható gáz mennyiségét. A disszupalackot nem nyomásra, hanem tömegre töltik, s a gázfajsúlyt figyelembe véve a 40 l-es palackba kb. 6 kg gázt töltenek. Az acetilén gázelvétele során acetont is magával ragadhat, ha a gázelvétel vagy a hőmérséklet nagy, vagy a nyomás kicsi. Ezért a gázfogyasztás a 800 literlh értéket nem haladhatja meg, s a palackhőmérséklet sem lehet 40 OC-nál nagyobb. Nagyobb gázszükséglet esetén célszerű több palack összekapcsolásával palacktelepet alkalmazni. A 99,5%-os tisztaságú oxigént gázhalmazállapotban 40 l űrtartalmú Cr-ötvözésű acélpalackban 150 bar nyomáson hozzák forgalomba. Így a palackba 40 x 150 = 6000 liter = 6 m3 oxigén sűríthető. Az oxigénfogyasztás - egy palackról való használat esetén - max. 10m3Ihlehet. A folyékony állapotú oxigént -183 OC-on 10 - 25 m 3 űrtartamú kettős falú, szigetelt fémedényben tárolják és szállítják, melyből literenként kb. 850 liter gáznemű oxigént lehet kinyerni 15 OC-on 1 bar-onként. Így az oxigéntartály alkalmazása acélszerkezeti üzemekben igen gazdaságos.

105

Többmunkahelyes műhelyben nagy teljesítményű égőkhöz, lángvágókhoz célszerű párhuzamosan kialakított gáztároló telepeket létesíteni. A gázellátó rendszerekhez az acetilén oldalon fejlesztőket, ill. palackkötegeket lehet kapcsolni, az oxigén oldalon pedig a folyékony oxigéntartályra vagy a palackkötegekre tudnak csatlakozni. Így a műhelyben az ilyen kétkörös vezetékeknél több munkahelyen egyszerre lehet gázzal hegeszteni. A palackokat egyszeruen vagy kettősen lehet kötegbe kapcsolni. A hegesztés során nem lehet a gázt olyan nagy nyomású állapotban felhasználni, mint ahogyan azt a palack tartalmazza. A gáz minőségének megfelelően le kell csökkenteni a nyomást, mégpedig oxigén esetében a 150 bar-t kb. 2,5 bar, míg acetilén esetén a 15 bar-t kb. 0,3 bar túlnyomásra. A palackban lévő nyomás csökkentésére nyomáscsökkentőt, más néven reduktort alkalmaznak. A nyomáscsökkentők lehetővé teszik a folyamatos gázelvéteit, valamint a beállított üzemi nyomást a hegesztés folyamán állandó értéken tartják. Ezenkívül a nyomáscsökkentő megvédi a palackot az esetleges lángvisszacsapástól, ill. a megengedettnél nagyobb értékű nyomástól. A reduktor lehet egy- vagy kétfokozatú, a gyakorlatban az előbbi terjedt el. Az egyfokozatú nyomáscsökkentő vázlatos rajza a 2. 103. ábrán látható.

2.103. ábra 13

gaz a palackbal

Egyfokozatú nyomáscsökkentő A reduktor működési elve a következő:

A gázpalack szelepének nyitása után a gáz egy szűrőn és a bevezető csövön keresztül a nyomáscsökkentő nagy nyomású terébe (4) áramlik. A gáz nyomását a (10) manométer mutatja. A (6) szabályzó rugó feszültségmentes állapotában a (2) szeleprugó az (1) szelepet a (3) szelepüIésre szorítja. A kis (üzemi) gáz nyomását a (9) szabályozó csavar segítségével kell beállítani. Becsavarásával a (6) szabályozó rugó megfeszül, és a (7) rugalmas membránt, ezen keresztül az (1) szelepet megemeli, megnyitja. A gáz a (4) nagynyomású térből az (5) kisnyomású térbe áramlik, miközben kiterjed, nyomása lecsökken. A kisnyomású térben lévő gáz nyomását a (11) manométer mutatja. A kisnyomású térben a gáz - ha a (13) kivezető szelep zárva van - összegyűlik, nyomása növekszik. A (7) membránt a növekvő nyomás terheli, lefelé nyomja mindaddig, amíg a membránt egyik oldalról terhelő gáznyomás a (6) szabályozó rugót annyira összenyomja, hogy az (1) szelep a (3) szelepülésre visszazár a (8) szelepemelő közvetítésével, miáltal a gáz áramlása megszűnik. A membránra ható rugóerő és a gáznyomás egyensúlya szabályozza és közel állandó nyomáson tartja a kis- (üzemi) nyomású gázt. A megengedettnél nagyobb nyomás kialakulását rugóterhelésű biztonsági szelep (14) akadályozza meg. Az üzemi nyomásnak a kisnyomású térben a megengedettnél nagyobb mértékű emelkedésekor a biztonsági szelep a gázt a szabadba engedi (lefiívat).

106

A hegesztőpisztoly a gázhegesztő felszerelés legfontosabb tartozéka, ebben megy végbe az éghetőgáz és az oxigén keveredése, ill. abból kijutva az elégése. A hegesztőpisztoly fő részei (2.104. ábra) a markolat, a keverőszár és az égőfej. égöfej

cserélhet6 keverószór

J.=

/

markolat.

•

~.:;....

==~=-~

2.104. ábra

A gázhegesztő pisztoly szerkezete

szetepek

A markolat sárgarézből vagy könnyűfém ötvözetből készül, ide csatlakoznak az oxigén- és éghetőgáz tömlők. A markolaton vannak a gázszabályozó szelepek, amelyekkel a gázok mennyisége és keverési aránya szükség szerint beállítható. A gyakorlatban általánosan a kisnyomású ún. injektoros hegesztőpisztolyt használják: a keverőszárban a nagyobb nyomással érkező oxigén egy szűkülő (konfiízor) nyílásnál felgyorsulva az éghetőgázt magával szívja, ezt a szívóhatást nevezik injektorhatásnak. Az égőfejbe a már tökéletesen összekevert és a pisztoly bővülő (di:ffiízor) része'ben lelassult gáz érkezik. Mivel a keverőszárakban a kevert gáz áramlási sebessége csak kis mértékben szabályozható, ezért a hegesztés során több, cserélhető keverőszárat használnak. A keverőszár cseréjével a lángerősség is szabályozható. A hegesztőpisztolyok általában készlet formájában kerülnek forgalomba (ld. 2.101. ábrán), amely egy markolatból és több különböző keverőszárból áll. A hazai keverőszárak l-től 8-ig fokozatúak és 0,5 + 30 mm anyagvastagságig használhatók. Az oxigént és az éghetőgázokat a palacktól a hegesztőpisztolyig tömlőn vezetik. Az éghető gázok gumitömlője piros, az oxigéntömlő kék. Az éghető gáz tömlője a kisebb gáznyomás miatt kétsoros erősítő vászonbetéttel készül, belső átmérője 8 + 10 mm. Az oxigéntömlő három sor erősítő vászonbetéttel készül, 5 + 6 mm belső átmérővel A gáztömlő egyik vége a reduktor csonkjára csatlakozik és bilinccsel van rögzítve. A tömlő másik vége'ben toldalékcső van, mely hollandi anyával csatlakoztatható akár a pisztolyhoz, akár másik tömlőhöz. Nagyon fontos szabály, hogy az acetilén gumitömlőjén semmiféle rézalkatrész nem lehet (robbanásveszély a rézacetát keletkezése miatt), ott csak acé1csatlakozók alkalmazhatók. A gázhegesztő berendezéshez biztonsági szerelvények ( pl. visszacsapószelep, lángfogó, mennyiséghatároló ) is csatlakoznak.

2.5.3. A gázhegesztés technológiája A gázhegesztés végrehajtása a következő műveletekből áll: • a munkadarab előkészítése, • a hegesztőanyag megválasztása, • a hegesztőláng beállítása, • a hegesztési irány meghatározása.

107

A munkadarab előkészítésének első művelete avarratalak megválasztása, az élek lemunkálása és megtisztítása. A varratalakokat a lemezvastagsághoz táblázatból lehet kiválasztani. A kézi ívhegesztéshez képest általános jellemzőjük, hogy valamivel nagyobb gyökvállat kell kimunkálni, ill. nagyobb gyökhézagot kell beállítani, s a kétoldali varratkialakítást ritkábban alkalmazzák. A következő előkészítő műveletnek, a fiízésnek a szabályai hasonlóak, mint a kézi ívhegesztésnél ismertettük. . A hegesztőanyag, jelen esetben a hegesztőpálca megválasztásánál figyelembe veendő szempontok: - a hegesztendő alapanyag minőség, - a hegesztendő alapanyag vastagság, - a hegesztési technológia (balra- vagy jobbra hegesztés) - a hegesztési pozíció, - a gyökhézag mérete, - a hegesztőgáz típusa. A pálca anyagminőségének megválasztásáról a 2.5.1. pontban már szóltunk, ezen túlmenően döntően a lemezvastagság határozza meg a hegesztőpálca átmérőjét. Lágyacélok balra hegesztésénél (s < 3 mm) a hegesztőpálca átmérője: d=s/2+1 [mm] jobbra hegesztésnél (s> 3 mm): s:S;5mmesetén d=s [mm] s = 6 + 12 mm esetén d = (0,5 + 0,65) s [mm] d = 0,4 s [mm] s = 13 + 20 mm esetén Ha a pálca túl vékony, nagyon gyorsan olvad, túlhevül és fröcskölve jut a hegfiirdőbe, viszont ha túl vastag, akkor nehezen olvad meg, és nagy varratdudor keletkezik. Többrétegű varrat kialakításakor a gyök jó beolvadása céljából vékonyabb, a fedőréteghez vastagabb pálca használható. A varrat minőségét nagymértékben befolyásolja a hegesztőláng beállítása. Az éghetőgáz és az oxigén keverékének elégéséből keletkező nagy hőmérsékletű láng adja a hegesztendő fém megolvasztásához szükséges hőmennyiséget. A lánggal irányitható az ömledék, a felolvasztandó anyag mennyisége. A hegesztőlángot a láng jellege és erőssége jellemzi. 0..., ....

3200 3000

A

:;< "Cll

~

"Ol

2000

e "O

.c:

g' -.g

hegesztőláng

szerkezete és eloszlása a 2.105. ábrán látható. A vonalkázott sáv a munkadarab távolságát jelzi. hőmérséklet

~ I~ :~

cll

i~ I~

1000 500

o I

23 5

l ' '_--__

•

[mm]

langnyelv

°t"CzH 2 ~f~-~~/ ..:::-.=.=:::. --::...-...... oe::-

lóngmag

2.105. ábra

T ---, I I langkup

A

II .

hegesztőláng szerkezete

eloszlása

--1 l. a munkadarab helye 108

és hőmérséklet

A láng jellege szerint, az acetilén-oxigén aránytól fiiggően lehet a láng oxidáló, redukáló és semleges. A beállított gáztérfogatok arányával jellemezhetjük a lángtípusokat: K = V0'-. = oxigéntérfogat VC2H2 acetiléntérfogat

Oxidáló lángnál K = 1,4 + 1,5. Az égőfej előtt elhelyezkedő belső lángmag kúpja rövidebb, hegyesebb és sötétebb, lángkúp is keskenyebb, maga a lángnyelv is rövidebb. Könnyen felismerhető a láng lilás színéről és sziszegő hangjáról. Oxidáló lángot csak sárgaréznél használnak a cink kiégésének csökkentése céljából, minden más fémnél kifejezetten káros, mert kiégetheti az ötvözőket az anyagból, salakzárványok, valamint az anyag kristályai között rideg fémoxidok keletkeznek. Semleges lángnál K = 1 + 1,1, ezt a lángot használjuk az acélanyagok hegesztésekor, és legáltalánosabb esetekben is (Id. 2.105. ábra). Redukáló láng esetén K = 0,8 + 0,9. A láng alakja megnyúltabb. A lángmag nagyobb, elmosódottabb körvonalú, a lángkúp szélesebb, a lángnyelv sárgás színű, vibráló, elhajlik és kormoz. Redukáló vagy más néven acetiléndús lánggal hegeszthetők az öntöttvasak és a nagy C-tartalmú szerszámacélok, ahol az acetilénfelesleggel a hegesztés során jelentkező szénkiégés pótolható. A hegesztőláng erősségét ( keménységét) a láng kiáramlási sebessége határozza meg, mely szerint beszélünk lágy, normál és kemény lángról. A lángerősséget az adott fém hegesztése során óránként elfogyasztott gázmennyiséggel lehet jellemezni, melynek Y g =ygs meghatározása a következő: ahol: Y g - lángerősség [ II h] Yg - fajlagos lángerősség [ll (h x mm)] s - anyagvastagság [ mm] A fajlagos lángerősség tehát az időegység alatt 1 mm vastagságú anyag hegesztéséhez felhasznált acetilén mennyisége. Vékonyacéllemezek balra hegesztése'hez 1001/ (h x mm), réz hegesztéséhez 200 II (h x mm) fajlagos lángerősség javasolt. A kemény láng hegyes, kiáramlási sebessége nagy. Keményebb lánggal a varratlerakás gyorsabb. A láng hőátadása az áramlás sebességével nő, így nagyobb leolvasztási teljesítmény érhető el koncentráltabb kemény lánggal. A Iángkeménységnek határt szab az ömledéket elfúvó hatása. A kemény láng vastagabb anyagok hegesztésére alkalmas, pl. 6 mm lemezvastagság hegesztéséhez 600 l/h lángerősség szükséges, melyhez 111,5 mis kiáramlási sebesség tartozik, 9 mm lemezvastagsághoz 900 l/h lángerősség, és 168,1 mis kiáramlási sebesség tartozik. A lágy láng kiáramlási sebesség tartománya SO + 110 mis, fó1eg vékony lemezeket hegeszthetnek vele. A láng keménységét a megfelelő keverőszár megválasztásával, illetve a lángerősség fokozatmentes szabályozásával lehet beállítani. A hegesztés irányát főként a hegesztendő anyagvastagság határozza meg. Gázhegesztéskor a varratot készíthetjük balra hegesztéssel vagy jobbra hegesztéssel. Balra hegesztéskor a hegesztés irányát tekintve elől halad a hegesztőpálca és azt követi a hegesztőpisztoly. A hegesztőpisztoly lángja a hideg, hegesztetlen anyagrészek felé mutat (2.l06.a ábra). A hegesztőpálca mártogató mozgást végez, a pisztoly egyenes vonalú mozgással halad. Ezt a technikát 4 mm vastagságig alkalmazzák acélok esetén, de saválló acéloknál csak 2 mm-ig. Acéloknál 3 mm lemezvastagságig I varrat készül leélezés nélkül,

109

de 3 mm felett már a V varrathoz leélezés szükséges, s ekkor a pisztolymozgatás ívelő. A mozgatásakor ügyelni kell arra, hogy a felhevült huzalvég ne kerüljön ki a láng védőhatása alól. A balra hegesztés hátránya, hogy a kiáramló gázkeverék a lángot előre fií.üa a hegesztetlen alapanyag felé, s így gyakran kötési hiba ( hidegkötés, gyökhiba ) keletkezik. A láng nem védi az ömledéket a levegőtől, s így a varrat gyorsabban hűl le, ami a varrat edződéséhez, káros hegesztési feszültségek keletkezéséhez vezethet. Az ömledék gyors dermedése gázzárványokat okozhat, mert a fejlődő gázok ömledékből való eltávozásához nincs kellő idő. A varratgyök hegesztés közben nem kísérhető figyelemmel, ami gyökhibát okozhat. hegesztőpálca

-

v

v

2.106. ábra A hegesztés iránya gázhegesztéskor

Do

a) balra hegesztés b) jobbra hegesztés

Jobbra hegesztéskor a láng az ömledék felé irányul. A hegesztőpisztolyt jobbra, a varrat előrehaladásával egyirányban vezetjük, a pisztoly halad elöl és azt követi a hegesztőpálca (2.106.b ábra). A hegesztőpálca ívelő mozgást végez, miközben a pisztoly egyenes vonalú mozgással halad, így a pálca állandóan keveri az ömledéket. Az ömledék keverésének az az előnye, hogy a hegfiirdőben lévő salak és gázok a fiirdő felszínére kikeverhetők, és ezáltal csökken a salak és a gázzárvány veszély. A lángmag vége mélyebben nyúlik a lemezek közé, biztosítva a lemezszélek megfelelő megolvasztását. A lemezszélek megolvasztásakor körte alakú nyI7ás alakul ki, amelynek fenntartása szükséges a gyökhibamentes varrat elkészítéséhez. Jobbra hegesztéssel 4 mm feletti acélanyagok hegesztése javasolt, 12 mm-ig egy rétegben, a ritkán alkalmazott 12 mm vastagság fölött többrétegben kell a kötést kialakítani. Mivel jobbra hegesztéskor a láng az elkészült varratot is melegíti, a lassan lehűlt ömledék szívós, jó minőségű varratot ad. További előnye a jobbra hegesztésnek, hogy a fajlagos lángerősség nagyobb (a balra hegesztéshez képest kb. 30%-kal), valamint hogy pozícióhegesztésnél is kiválóan alkalmazható. Tompavarratok pozícióban történő gázhegesztésére és a pálcavezetésre mutat példákat a 2.107. ábra. A hegesztőpálca mozgatása a fiiggőleges és fejfeletti hegesztésnél ívelő, harántvarratná1 körkörös.

110

2.107. ábra Tompavarrat készítése különböző helyzetekben a) fejfeletti gázhegesztés b) harántvarrat hegesztése c) függőleges hegesztés

HegesztésI irány

A 2.108. ábra sarokvarratok Belső gázhegesztését mutatja. sarokvarratokhoz a lángot az ábra szerint a vízszintes lemezre kell irányítani, a külső sarokvarratok készítése gyakorlatilag megegyezik a tompavarratok készítésével.

2.108. ábra Sarokvarrat hegesztése a) belső sarokvarrat b) külső sarokvarrat

2.5.4. A kézi lángvágás A gázhegesztés rokoneljárása a lángvágás, amikor a fémet oxigén és éghető gáz felhasználásával darabolják. A lángvágás lényege, hogy a vágórés anyaga folyamatos előrehaladás közben oxigénben elég, s az égésterrnéket a vágó oxigénsugár a vágórésből kifüjja. A lángvágás folyamata tehát: - felhevítés lánggal a fém gyulladási hőmérsékletére, - a felhevített fém elégetése oxigénáramban, majd - a keletkezett égéstermék kifüjása oxigénsugárral.

111

A lánggal vághatóság feltételei: - a vágandó fém oxigénsugárban elégjen, - a vágandó fém gyulladási hőmérséklete kisebb legyen, mint az olvadáspontja, - a fém égési melege nagy, hővezető képessége csekély legyen, - a keletkező salak viszkozitása kicsi legyen. Ezen feltételeknek az ötvözetlen és gyengén ötvözött acélanyag megfelel, így lánggal jól vágható. Az ötvözött acélok vágása egyéb feltételek biztosításával vagy más eljárással ( pl. plazmavágással )megoldható. A lángvágáshoz tehát az oxigén-acetilén hevítőlángon kívül szükség van egy nagynyomású un. vágóoxigénsugárra is. A lángvágó berendezéshez tehát ugyancsak egy oxigén és egy disszugáz palack tartozik, csak a gázhegesztő pisztoly helyett lángvágópisztolyt kell használni, ami ugyancsak a gázhegesztő keverőszár készlet tartozéka szokott lenni. A kézi lángvágó pisztoly elvi elrendezését és kialakítását a 2.109. ábra szemlélteti. Az égőfejben elhelyezkedő fúvóka két csatornáján belül a vágóoxigén-sugár, kívül a hevítő gázkeverék kiáramlása biztosított gyűrűs, soklyukú vagy ékhomyos kialakítással.

~§~~~~~~~~o~o"~~~~V~á!l~Ó~éS o_o_o

-

-

vágdsi irány

hevító oxigén éghetlJ gaz

2.109. ábra Kézi /ángvágópiszto/y a) a lángvágópisztoly elvi vázlata b) a lángvágópisztoly szerkezete

b) A lángvágás a hegesztett szerkezetek gyártásánál elengedhetetlen daraboló technológia. Alkalmazásának példájaként most a lemezélek hegesztésre való élkialakítását mutatjuk be a 2.11 O. ábrán. A kézi lángvágópisztoly kerékvezetés (kocsi) segítségével beállítható és vezethető egyenes, ill. köríves pályán is. 2.110. ábra Kézi /ángvágópisztoly vezetése a) merőleges vágásnál b) V varrat éIkialakításakor c) körtárcsa kivágásakor

112

3. A hegesztés

minőségi

követelményei

A hegesztett kötésektől azt váJ.juk, hogy a kötés legyen az alapanyaggal (közel) azonos, és viselje el mindazokat az igénybevételeket, amelyeket az alapanyag, ill. az egész szerkezet. A hegesztett kötésekkel szemben támasztott követelmények teljesüléséről vizsgálatokkal győződhetfulk meg. A minőséget azonban nem elég csak konstatálni (a selejtet kiszűrni), hanem azt a konstrukció megalkotásakor "bele kell tervezni", az előállítás (gyártás) során pedig "bele kell gyártani" a termékbe. A termék minőségét biztosító tényezőket együttesen kell összhatásukkal együtt figyelembe venni, tehát a minőségbiztosítás részei: .. a minőség tervezése, .. a minőség szabályozása, .. a minőség ellenőrzése. Egy hegesztett szerkezetet gyártó vállalat minőségbiztosító rendszere kidolgozásának célja, hogy .. korszerű, piacon értékesíthető terméket, .. jó lllinőségben, .. korszeru gyártási módszerrel, .. a lehető legkisebb költségráfordítással, II a mwlkafolyamatban résztvevő dolgozó egészségére, biztonságára és a környezetre a legkisebb károsító hatással állítsák elő. A hegesztett termék létrehozásának előírásokkal szabályozható részei: .. a tervezés (konstrukció kialakítása), .. az alapanyag (hegeszthetőség), II hegesztéstechnológia (eljárás, hegesztőanyag, mwlkarend, hegesztési feszültségek és alakváltozások), II agyártótér (gyártóeszközök, raktározás, anyagmozgatás), .. a gyártást irányító és végző szakemberek, .. az ellenőrzés (vizsgálat, értékelés, minősítés). Ezeket a csoportokat külön-külön, de egymáshoz illesztett előírások is szabályozzák. A hegesztett terméket, szerkezetet gyártó üzenmek mai szakmai követelmények szerint kellő felkészültséggel kell rendelkeznie a meghatározott rendeltetésű, anyagú és minőségű tenllékek hegesztéssel való gyártására, szerelésére, javitására és karbantartására. Az üzemalkalmasság követelményeit fémek ömlesztő hegesztésére vonatkozóan az MSZ EN 729 szabványsorozat tartalmazza, mely szerint az üzemet attól függően kell egy független szervezetnek tanúsítaní, hogy alapvető, általános vagy teljes körű minőségí követelményrendszernek kíván - pártatlan fél által igazoltan - megfelelni. Egyes veszélyes szerkezetek, az WI. hatóságilag (jogilag) szabályozott területen működő berendezések (pl. nyomástartó berendezések, nukleáris berendezések, bányászati berendezések) gyártását csak alkalmasságot igazoló hatósági bizonyítvátmyal rendelkező gyártó végezheti. Az üzemalkalmasságot csak erre felhatalmazott hatóságok ( Műszaki Biztonsági Felügyelet, Nukleáris Biztonsági Felügyelet, Báttyaműszaki Felügyelet ) állapíthatják meg az MSZ EN 288 szabványsorozat alapjátI.

113

Az üzemalkalmasság tanúsításának meghatározott tárgyi, személyi, jártassági és szervezeti feltételei vannak.

Tárgyi feltételek A tárgyi feltételek mindazon gyártóhelyiségek (csarnok, műhely stb.), eszközök és berendezések (emelő-, szállító-, megmunkáló-, hegesztő stb. ), anyagok ( alap-, hegesztő-, segédanyagok ), vizsgálóberendezések összességét jelentik, melyek kapcsolatba hozhatók az adott termékek gyártásával. Ezen eszközök működtetésének, kezelésének körülményeit a minőségügyi dokumentumok tartalmazzák.

Személyi feltételek Az üzemalkalmassági tanúsítás előírásai szerint a hegesztett szerkezetek kivitelezéséhez szükség van egyrészt szervező és irányító tevékenységet ellátó hegesztési felelősre, másrészt a hegesztési feladatokat elvégző hegesztő szakemberekre. A hegesztési felelős olyan személy, aki felelős a hegesztéssel történő gyártásért és a hegesztéshez kapcsolódó tevékenységekért, továbbá akik alkalmasságát és szakismereteit képesítés, képzés és mértékadó jártasság bizonyítja. Az MSZ EN 719:1995 szabvány teljes részletességgel tartalmazza hegesztéssel kapcsolatos tevékenységeket, melyek mindegyike előkészítést, irányítást, ellenőrzést és felügyeletet foglal magában. A hegesztési felelős képzettsége szerint lehet (EWE = European Welding Engineer ), európai hegesztőmérnök európai hegesztőtechnológus ( EWT = European Welding Technologist ), európai hegesztő szakember (EWS = European Welding Specialist ), Azt, hogy milyen képzettségű szakembert alkalmazzon a gyártó cég, az dönti el, hogy a MSZ EN 729-1:1995 szabványban leírtak szerint az üzem az alapvető, az általános vagy a teljes körű gyártási minőségi előírásokat akarja betartani. A hegesztési felelős bármelyik rendszerű gyártás esetén megtervezi és végrehajtja/végrehajtatja a hegesztéstechnológiát. Alapvetően a különböző szabványok gyártási előírásait kell a technológiának tartalmaznia. A magyar szabványelőírás az MSZ 6442:1979 (módosítva 1983-ban), a mai napig még használható szakmai ajánlásokat tartalmaz a hegesztett szerkezetek gyártására, de hamarosan az európai szabványelőírásokra való áttérés következtében a megsZÜlltetését vagy megújítását fogjuk tapasztalni. A - viszonylag nagy gyártási volument elfoglaló - nyomástartó berendezések gyártási követelményeit az átdolgozott MSZ 13833 szabványsorozat írja elő. A hegesztéstechnológia dokumentációja tartalmazza többek között a hegesztési sorrendtervet, a hegesztőanyagokra vonatkozó bizonylatokat, a hegesztő berendezések műszaki leírásait, azonban a gyártás során a műhelyben a hegesztő szakemberek kezébe a hegesztési utasítás kerül. A gyártói hegesztési utasítás ( WPS = Welding Procedure Specification) tartalmazza egy hegesztett kötésre vonatkozó összes technológiai adatot, paramétert, a szerkezet gyártásához pedig egész WPS -lap gyűjtemény szükséges. A

114

előzetesen

WPS - nek

jóváhagyott hegesztési technológián kell alapulnia, a jóváhagyási ( WPAR = Weding Procedure Approval Record ) számát a WPS-en fel kell tüntetni. A WPS és a WPAR használatának előírásait a már említett MSZ EN 288 szabványsorozat tartalmazza, és alkalmazása ma már általánossá vált a tanúsított hegesztő üzemekben. A hegesztéstechnológiának a hegesztett szerkezet átvételi feltételeit, minőségi követelményeit is tartalmaznia kell. A hegesztett varratokban előforduló eltérések ( hibák ) típusait az MSZ EN 26520:1994 szabvány mutatja, míg a hibák mértékére vonatkozóan - a gyártási követelményhez megjelölt szinteken - az MSZ EN 25817:1993 szabvány korlátait kell betartani. Az előírásszerű gyártás fázisainak, ill. a készterméknek az ellenőrzése a megfelelő (EWI ) képesítéssel rendelkező vizsgáló személyek feladata. A hegesztési feladatok minőségi követelményeit kielégítő szakszerű kivitelezését a megfelelően képzett hegesztő szakemberek végzik, akik az európai rendszerben hegesztőmester, minősített hegesztő vagy európai hegesztő képesítéssel rendelkeznek. A hegesztőmester, más néven "kiemeit hegesztő" a hegesztők felkészítését, a gyakorlati feladatok megoldásának írányítását végző szakember, aki a nagy tapasztalatát és a gyakorlati jártasságát EWP (European Welding Praktitioner ) képesítés bizonyítványával igazolja. A hegesztési munkák kivitelezését megfelelő képesítéssel és gyakorlattal rendelkező minősített hegesztők végzik, akik a magyar iskolarendszerű, vagy felnőttoktatású OKJ ( Országos Képzési Jegyzék) szerinti képzésben vesznek részt és ezt követően szerzik meg a minősítést. A minősített hegesztők a gyártandó szerkezet hegesztett kötéseinek kivitelezéséhez, annak technológiai paramétereihez megfelelő típusú vizsgát tesznek tanúsított hegesztőbázison, acél hegesztéséhez az MSZ EN 287-l: 1999 szabvány szerint. A minősítés típusának megválasztása az érvényességi tartomány ismeretében a hegesztési felelős dolga, egy hegesztőnek egyszerre több érvényes minősítése is lehet. A hegesztők minősítését kifejező kódrendszert a 3.1 táblázatban mutatjuk be.

jegyzőkönyv

3.1.táblázat

..... N 'ro ,la

Acélhegesztők európai minősítési rendszere

cll

'
cll

cll


~Q)

ds~

=8

::cl

111 114 12 131 135 136 141 15 311

la

~"C

P T

ti

N,~ Cll .....
~..t<::

::cl

BW FW

~ ;>-~

ag. §-'cIl

~

(.)

WOl W02 W03 W04 W11

I

'o

NOll ro cll

~g-

~

A B C R RA

0.0 I 'ro 0.0 cll ro 0.0

~{7l ~

tOl t02 t03

RB RC RR WID

nm

S 115

'o ,á)

.§

'ro 'o cll

ü

DIO DIS D20

..... N cll

'
..... N"C 'o cll

.....
'
~~

iS cll

0.0(1)

~~

PA PB PC PD PE PF PG H-L045 J-L045

ss bs

nb mb ng gg

A táblázat a 1O-részű kód elemeinek választékát mutatja, az egyes jelek értelmezése az angol nyelvből elfogadott rövidítésekkel a következő:

•

Hegesztési eljárás Az ömlesztőhegesztésieljárások jelöléseit az 1.2. fejezetben mutattuk be ( 5-6. oldal)

•

Próbadarab p - lemez T - cső

•

( P = plate) ( T = tube)

Hegesztett kötés BW - tompavarratos FW - sarokvarratos

•

( BW = butt weld ) ( FW = fillet weld )

Alapanyagcsoport WO 1 - ötvözetlen, szerkezeti acél W02 - melegszilárd acél W03 - nagyszi1árdságú acél W04 - ferrites, martenzites Cr-acél WIl - ausztenites korrózióálló acél

•

(pl. (pl. (pl. (pl. (pl.

S235JRG2 ) 13CrM044 ) StB 690 ) XIOCr13 ) X lOCrNi18 10 )

Hegesztőanyag

A nagybetűs jelölések a bevont elektródák azonosítását mutatják, melyet a 2.1.3. fejezetben ismertettünk (38-39. oldal), ezenkívül S - egyéb bevonatú elektróda WID - hozaganyaggal hegesztés (WID = with filler material) nm - hozaganyag nélküli hegesztés ( nm = no finer material)

•

Anyagvastagság t - lemez vastagsága vagy cső falvastagsága, egész milliméterben megadva

•

Csőátmérő

•

Hegesztési helyzet

( t = thickness ),

D - cső átmérője, (D = diameter ), egész milliinéterben megadva A hegesztési pozíciókat az 1.3. fejezetben tárgyaltuk ( 12. oldal ), ezenkívül csak a hegesztő vizsgadaraboknál értelmezett a H-L045 = 450 - ban rögzített tengelyű csövön alulról felfelé hegesztés J-L045 = 450 - ban rögzített tengelyű csövön felülről lefelé hegesztés

•

Hegesztési mód ss - egy oldalról hegesztve bs - két oldalról hegesztve nb - fürdőbiztosítás ( alátét) nélkül mb - alátéttel ng - gyökkimunkálás nélkül gg - gyökkimunkálással

116

(ss = single side) (bs = both side) (nb = no backing ) ( mb = material backing ) (ng = no back grinding ) (gg = back grinding)

Egy minősítő vizsgán például a kézi ívhegesztésnél elég gyakori típusú minősítés az MSZ EN 287-1:1999 szerint a következő: 111 T BW WOl B t08 D159 H-L045 ss nb A fogyóelektródás kevert védőgázas ívhegesztésre egy jellemző példa: 135 p BW WOl WID t14 PF ss nb Természetesen a minősítés egyes kódjaira vonatkozó érvényességi tartománnyal, a megfelelés feltételeivel ill. a bizonyítvány érvényesítési rendjével is tisztában kell lenni a minősített hegesztőknek. Az ömlesztőhegesztő

eljárások egyszerűbb hegesztési feladatait alapfokú, OKJ-s eljárás szerinti hegesztők is elláthatják. Az európai rendszerben azonban az alapfokú és a minősített hegesztőképzés jobban egymásra épül, és a hegesztők négyféle eljárás szerint az alábbiakban megnevezett képesítést szerezhetik meg: EW MMA Európai kézi ívhegesztő EW TIG Európai volfrámelektródás védőgázas ívhegesztő EW MlGfMAG Európai fogyóelektródás védőgázas ívhegesztő EW G Európai gázhegesztő Az európai szabványosítás szerint a gépesített hegesztésnél a hegesztőgépek kezelőinek szakképesítésének megszerzését az MSZ EN 1418:2000 szabvány írja le. képesítésű

Jártassági feltételek A jártassági feltételek azt jelentik, hogy a megvizsgált üzem az adott szerkezet és technológia vonatkozásában megfelelő jártasságra tett szert a referenciamunkák, a személyzet szakismerete és gyakorlottsága, a minőségügyí rendszerek megléte és kiforrottsága, a hegesztés szakszempontjainak érvényesülése szempontjából.

Szervezeti feltételek A szervezeti feltétekhez meglétéhez hozzá tartozik, hogy az üzem rendelkezzék rendszerrel (pl. MSZ EN ISO 9001 vagy MSZ EN ISO 9002), és a szervezeti felépítése, működési mechanizmusa olyan legyen, hogy a hegesztés szakszempontjai érvényre jussanak. A minőségirányítási és minőségbiztosítási szabványok az átdolgozott új egységes nemzetközi ( MSZ EN ISO 9000:2000 ) rendszerében a hegesztési teve1<enységek az eddigiekhez képest nagyobb hangsúllyal szerepelnek. működőképes minőségügyí

MEGJEGYZÉS Valamennyí, ajegyzetben említett szabvány és előírás tájékoztató jellegű, egy tényleges alkalmazás előtt a mindenkori érvényes ( hatályban lévő ) előírásokat kell alkalmazni. Az itt közöltek informatív jellegűek, mert ha a szabványok rendszere általában nem is, de egyes elemei változhatnak.

117

4. A hegesztés biztollságtechnikája 4.1. A hegesztés veszélyforrásai A hegesztés mind a hegesztést végzőre, mind pedig a közvetlen környezetére nézve veszélyes technológia, ezért nagyon fontos a vonatkozó egészség- és munkavédelmi, valamint biztonságtechnikai és tűzvédelmi előírások maradéktalan betartása. A hegesztés során a műveletet végző személy különféle ártalmas hatásoknak van kitéve, mint - légszennyezettség, hegesztési rust, - környezeti zaj és rezgések, - sugárzások, - az elektromos áram hatásai, - pszichikai károsodás.

A hegesztés által keltett füst és egyéb anyagok A hegesztéskor nagy mennyiségű, az emberi szervezetre nézve ártalmas por, gáz, gőz és rust keletkezik. Az ív magas hőmérsékletén a bevonatból rust fejlődik, a huzal bevonata elpárolog, rust, gáz keletkezik, különösen könnyűfémek, színesfémek hegesztésekor, mely belélegzés útján kerül a szervezetbe, rosszullétet, légszomjat okoz. A hegesztési rustöt gázok ( pl. CO, CO z , nitrózus gázok ), fémoxid részecskék (pl. FeO, ZnO,stb.) és por alkotják. A szennyezőanyagok megengedett koncentrációjátaz MK- értékek mutatják. MK = Maximális Koncentráció, az adott káros anyag legnagyobb koncentrációja, amelyben a dolgozó munkáját - teljes munkaképes élete során - napi 8 órás és heti 40 órás munkaidőben végezve, sem átmeneti, sem maradandó egészségkárosodást nem szenved és születendő utódaira sincs egészségkárosító hatással. Védekezés gázok, gőzök, rust ellen: -egyéni védőfelszerelés: hegesztőpajzs, fejpajzs, légzésvédő, frisslevegős légzőkészülék,

-kollektív védelem: szellőztetés, rustelszívás. A hegesztési környezet légszennyezettségét befolyásoló tényező a fröcskölés. A fröcskölés a cseppképződés folyamata, a hibás paraméterek, vagy sérült, nedves elektróda stb. esetén a szétfröccsenő izzó salak tűzveszélyt és égési sérülést okoz. Védekezés fröcskölés ellen egyéni védőfelszereléssel ( kesztyű, kötény, pajzs, váll-, lábszárvédő ), égési sérülés esetén elsősegélynyújtást kell alkalmazni.

Zajterhelés A hegesztés során a zajforrás maga a hegesztés, ill. a munkaeszközök, berendezések által keltett hanghatás, mint a köszörülés, vágás, egyengetés, salakolás. A munkahelyek egyenérték zajszintje nem haladhatja meg a 85 dB(A) értéket, míg a legnagyobb hangintenzitásszint egyetlen alkalommal sem érheti el a 125 dB(A) értéket ( ,,A" értékelő szűrővel mért hangnyomásszint). 118

A zaj elleni védelem leghatékonyabb módszere, ha a zaj forrását csökkentik, a gépek burkolásával, a dolgozót védő árnyékoló falakkal, szervezési intézkedésekkel. Ha a zajszintet valamilyen oknál fogva nem lehet az előírt szint alá csökkenteni, akkor a halláskárosodás megelőzésére egyéni védőeszközt, fiildugót, fiilvédőt kell használni. Ugyancsak kedvezőtlen a periodikus mozgást végző gépek rezgése, mely a vele, vagy a közelben dolgozó emberre is átterjed, vibrációs érzést kiváltva.

hangszigetelő

Fény- és hősugárzás Az elektromos ívben igen nagy energiakoncentráció van jelen, nagy hő- és fényhatások keletkeznek. Az ív hőmérséklete 4000 -;- 6000oC. A kisugárzott energia három részből áll: infravörös sugárzásból, látható fényből, ultraibolya ( ibolyántúli) sugárzásból. A nyíltívű hegesztőeljárásoknál - pl. a védőgázasoknál - a sugárzások is nagyobb mértékűek. A legveszélyesebb az ultraibolya sugárzás, melynek hatása szemgyulladás, bőrfelégés, rosszullét. Védekezés ellene: hegesztőpajzs, munkaruha, bőrkötény, bőrkesztyű, vállvédő. A hegesztőpajzsban használt fénysZŰfő üveg fokozatát 9 + 14 - ig, a fényforrás erősségétől fiiggően választjuk meg. Megválasztását befolyásolja az áramerősség, a hegesztési technológia, a környezeti megvilágítás, a hegesztő egyéni személyí adottsága. Alapelv, hogy minél nagyobb a hegesztőáram, minél rosszabb a környezeti megvilágítás, annál sötétebb sZŰfőfokozatra van szükség. A sugárzás ellen a környezetben tartózkodók védelméről is gondoskodni kell.

Az elektromos áram hatása Az áramforrás meghibásodása esetén a dolgozót a véletlenszerű érintés következtében áramütés érheti. Az áramerősség a meghatározó, az egyenáranmál kb. 10 mA-t, a váltakozó áram esetén a 2 mA erősségű áramot már veszélyesnek tekintjük. Az áramütéses baleset következménye az áramütés súlyosságától fiigg, amit befolyásolnak az áramparaméterek, az árambehatás időtartama, az áram neme, az emberi test ellenállása, a dolgozó idegállapota, stb. Az áramütés élettani hatása egyenáram esetén hő- és vegyi hatás, váltakozó áranmál fokozott ideghatás, izomgörcs. Elsősegélynyújtási teendők: hálózat lekapcsolása, sérült kiszabadítása az áramkörből, égő ruha eloltása, orvos értesítése (másik dolgozó), elsősegély, újraélesztés, nyugalom, alkoholtilalom! Érintésvédelem: a hegesztő védelme az áramütés ellen. A hegesztő berendezések érintésvédelmi megoldásai: burkolás, szigetelés, védőfóldelés, áramvédő- ill. feszültségvédő kapcsolás, nullázás, esetleg törpefeszültségű hálózat.

Pszichikai károsodás A hegesztési feladatok gépesítése sok területen felváltja a nehéz fizikai munkát. A felügyeleti tevékenységre való átállás, a monoton munkavégzés, vagy az egyéni tevékenység elszigeteltsége fiziológiai, idegrendszeri és pszichés károsodással járhat, ezért a dolgozó alkalmassági felmérése ilyen irányú vizsgálatra is ki kell, hogy terjedjen.

119

A

hegesztő

egyéni védelme

Az egyéni védőfelszereléseket ( védőeszközöket, védőruhákat ) úgy kell megválasztani, hogy a hegesztőt mU11kavégző tevékenységében ne akadályozza, és figyelembe vegye a mmlkavállaló alkati anatómiai sajátosságait. A munkaruha teljesen zárt kivitelű legyen. A hegesztési munkákhoz csak a hegesztéshez használható, nUllősítő bizonyítválmyal ellátott egyélu védőeszközt szabad haszná1Iu, a következőket: . minden esetben: bőrkesztyű, bőrkötény, hegesztőpajzs, bakancs, . esetenként: lábszárvédő, vállvédő, karvédő, sisak, szemüveg, légzésvédő készülék, füldugó, biztonsági öv. Az egyem védőeszközöket a dolgozó köteles rendeltetésszeTŰen használIti, elhaszná1ódáskor a munkáltató cseréli.

4.2. Hegesztési Biztonsági Szabályzat A hegesztésí tevékenységekre vonatkozóan a legutolsó egységes munkabiztonsági szabályozást a gazdasági miniszter a 43/1999. (VIII. 4.) GM rendeletében adta közre. Az új HBSZ tartalmazza az előírásokat és a követelményeket , de meghatározza az alkalmazás kötelező terilletét is. Az alábbiakban ezt a rendeletet rövidítve, a lényeget kiemelve foglaljuk össze, fontosnak tartva ezek ismeretét, hiszen a munkabiztonság a hegesztéssel foglalkozó egyének személyes ügyét kell, hogy képezze, az előírások betartása saját érdekükben nem maradhat íróasztali feladat.

Hatály A HBSZ hatálya a fémek kötő· és felrakó hegesztő eljárásait, termikus vágását és darabolását, 1llÍlldezek kézi- és gépesített változatait (a továbbiakban: hegesztés) alkalmazó gazdálkodó szervezetekre teIjed ki, ahol a hegesztő tevékenységet szervezett mmlkavégzés keretében végzik. A HBSZ előírásait alkalmazni kell az egyéni és társas vállalkozásoknál, kutatóhelyek hegesztő laboratóriumaiban, az oktatási intézmények hegesztő tanműhelyeiben, a hegesztő képző-, képesítő- és 1llÍlIŐSÍtŐ bázisokon a hegesztést ismertető bemutatóknál is. Nem tartozik a HBSZ hatálya alá a mŰal1yaghegesztés, a viz alatti hegesztés, a műszeriparban használatos kézi ellenálláshegesztés és a barkácshegesztés.

Személyi követelmények Hegesztést önállóan végezhet, aki betöltötte a 18. életévét, és a feladat elvégzésére a vonatkozó jogszabály szerint előzetes és időszakos munkaköri orvosi vizsgálat alapján alkalmas, valantint megfelelő hegesztői és íŰZVédelmi szakvizsgával rendelkezik. Gázpalackot csak az kezelllet, akivel az ehhez szükséges ismereteket a mU1lkáltató oktatás keretében elsajátíttatta. A hegesztő mU1lkák irányítására az a személy jogosult, akit erre a munkáltató írásban is megbízott.

120

A munkahely kialakításának követelményei A villamos hegesztő berendezéseket főkapcsolóval, zárlatvédelemmel és érintésvédelemmel ellátott csatlakozóhelyre kell bekötni. Ha egy műhelyben vagy helyiségben több hegesztő munkahelyet létesítenek, akkor központi leválasztó fökapcsolót is be kell iktatni. A hegesztő munkahely tervezésénél az ergonómiai elveket is figyelembe kell venni. Az 1,0-nél nagyobb relatív sűrűségű éghető gázt felhasználó hegesztő munkahelyet a talajszint alatt (gödör, árok, alagsor, pince stb.) tilos létesíteni! A nyíltívű hegesztő munkahelyet a káros fénysugárzást át nem eresztő és azt elnyelő, nem éghető, illetve égéskésleltető anyagú, rögzíthető térelválasztóval kell elhatárolni, a környezettől úgy, hogy az ott tartózkodó személyeket káros fénysugárzás ne érje. A térelválasztó alsó éle és a padozat között legalább 150 mm-es légrés, a térelválasztó magassága a padló szinttől számítva legalább 1800 mm legyen. A telepített hegesztő munkahe1y alapterülete legalább 4 m 2, padozata csúszásmentes és nem éghető anyagú, felülete egyenletes legyen. A munkahelyet úgy kell kialakítani, hogy a teve'kenységhez szükséges valamennyi eszköz biztonságosan elhelyezhető legyen. Ha az előírt levegőtisztasági értékek a hegesztő légző zónájában természetes szellőztetéssel nem biztosíthatók, akkor mesterséges szellőztetést (pl.: helyi elszívás) kell alkalmazni. A hegesztő munkahelyek mesterséges megvilágitásának erőssége feleljen meg a végzett munka minőségéhez szükségesnek, de legalább 300 lux legyen.

Berendezések felügyelete Telepített

hegesztő

munkahelyen munka csak munkavédelmi üzembe helyezés után berendezést és biztonsági szerelvényt használatba venni csak akkor szabad, ha az rendelkezik a vonatkozó jogszabályban foglaltak szerint megfelelőségi nyilatkozattal és el van látva megfelelőségi je1öléssel. A hegesztő berendezést és a biztonsági szerelvényt időszakonként a biztonságos működés szempontjából ellenőrizni kell, és az ellenőrzés tényét írásban rögzíteni kell. A gázhegesztő felszerelést negyedévente, a villamos berendezéseket általában évente ellenőrizni kell. Az elektródafogót és a védőgázas hegesztőpisztolyt 1000 V vizsgálati próbafeszültségnek kell kitenni. A vizsgálatok elvégzésére legalább középfokú szakírányú szakképesítéssel és 5 éves szakmai gyakorlattal e feladattal megbízott személy vagy akkreditált intézmény jogosult. A hegesztő berendezés és biztonsági szerelvény javítási, felújítási munkái után az újbóli megfelelőségről a berendezés javítását, felújítását végzőnek nyilatkoznia kell. végezhető. Hegesztő

A munkavégzésre vonatkozó általános magatartási szabályok A hegesztő köteles a jelen szabályzat előírásain túl az általános és a helyi munkavégzésre vonatkozó munkavédelmi követelményeket, valamint a hegesztő­ berendezésre vonatkozó gyártói használati utasításban foglaltakat megtartani. A hegesztő köteles a munkahelyet, a munkaeszközöket, az egyéni védőfelszereléseket, (ezek állapotát, használhatóságát) munkakezdés előtt - és szükség szerint közben is 121

ellenőrizni. Ha az ellenőrzés során a hegesztő bármilyen hibát vagy rendellenességet talál, a munkát megkezdeni nem szabad. Hibás, sérült, deformált eszközökkel munkát végezni tilos. A hegesztő berendezés működésében bekövetkezett veszélyt jelentő rendellenességet, üzemzavart a hegesztő köteles tőle elvárhatóan megszi.lntetni vagy munkahelyi vezetőjétől erre intézkedést kérni. A munka befejezésekor vagy ha a hegesztő elhagyja a munkahelyét, akkor a berendezéseket olyan állapotban kell hagyni, hogy azok ne lehessenek baleset okozói. A hegesztési munkák befejezése után a munkavégző köteles a munkahelyet és háromdimenziós (térbeli) kömyezetét, a gödröket, mélyedéseket, zegzugos helyeket stb. többször is ellenőrizni, hogy nincs-e ott izzó anyag, esetleg nem keletkezett-e tűz, és szükség esetén vízzel permetezni. 2 m szintkülönbség felett végzett hegesztési munkák alatti területet el kell határoini és a veszélyre figyelmeztető táblákat is el kell helyezni. Olyan munkakörülmények esetén, ahol a természetes testhelyzettől eltérően kell a munkát végezni (fekvő, guggoló, térdeplő stb.), a hegesztő részére a munka megkönnyítését célzó eszközöket kell biztosítani (pl. gumiszőnyeg, padló, állás), és megfelelő munkaszilneteket kell alkalmazni. Ha a veszélyes berendezésben éghető vagy egészségkárosító anyagok (gáz, gőz, por) jelenléte nem zárható ki, akkor a vonatkozó szabványban foglalt feltételek mellett, beszállási engedéllyel szabad hegesztési munkát végezni. A munka megkezdése előtt és a munkavégzés közben méréssel kell meggyőződni arról, hogy roz- és robbanásveszély, és egészségi ártalom veszélye nem áll fenn.

Gázhegesztés és lángvágás Gázhegesztő és lángvágó készüléket, az ezekhez tartozó központi gázellátó csővezeték rendszert, egyéb gázforrást csak a veszélyes visszahatások ellen védő biztonsági szerelvényekkel (lángvisszacsapás gátló, visszacsapószelep, vízzár) ellátva szabad üzemeltetni. Minden gázforrást felirati táblákkal és a gáz áramlását jelzőkkel kell ellátni. Az oxigén gázforrások, az oxigénnel érintkező eszközök, olaj- és zsírmentesítéséről gondoskodni kell. Valamennyi oxigénnel érintkező berendezésre fel kell írni, hogy "olajjal, zsírral nem érintkezhet." Tilos az oxigént sűrített levegővel együtt használni, vagy sűrített levegőt oxigénnel vagy oxigént levegővel helyettesíteni! Gázpalackot árnyékolással, takarással védeni kell a közvetlen hőhatástól (pl.: 0 napsugárzás, fűtőtest). A gázpalack külső hőmérséklete nem haladhatja meg az 50 C-t. Gázpalackot eldőlés, elmozdulás ellen biztosítani kell. Gázpalack lefagyását (pl.: talajhoz, padozathoz, állványhoz) meg kell akadályozni. Lefagyott gázpalackot max. 400 C hőmérsékletű vízzel szabad kiolvasztani. Disszugázt tartalmazó gázpalack dőlési szöge a felhasználáskor a ftiggőlegeshez képest 30 0 -nál nagyobb nem lehet. A gázpalack áramkör részévé nem válhat, a gázpalackon bármilyen javítást, változtatást a felhasználónak tilos végezni! Amennyiben az acetiléngáz elvétel meghaladja a 800 liter/óra/palack értéket, akkor műszaki intézkedésekkel (palackösszekötő, palack telep, palack köteg, acetilénfejlesztő stb.) kell a biztonságos gázellátás feltételeit biztosítani. Gázt és gázkeveréket gázpalackba csak hatóságilag engedélyezett töltőállomás tölthet.

122

Gázpalackot gázfajtánként, valamint az üreset és a telit egymástól elkülönítve csak olyan helyen szabad tárolni, ahol éghető és könnyen gyulladó anyagok jelenléte Icizárt. Tárolni és szállítani csak gáztömören elzárt és szelepsapkás kivitelű palack esetében felcsavart szelepvédő sapkával ellátott gázpalackot szabad. Ha a gázpalack szelepe kézzel nem nyitható, akkor azt a töltő állomásnak vissza kell küldeni. A gázpalackot a hibára utaló jelzéssel kell ellátni (pl.: tábla, krétafelirat). Gázpalackot más célra (pl. támaszként vagy szállításhoz, mint szállító görgő) tilos használni! A hegesztő munkahelyen csak annyi gázpalack lehet, amennyi a folyamatos munkavégzéshez szükséges. Csak gáztömör, hibátlan, sérülésmentes tömlőt szabad használni. A felhasználható gumitömlő hossza legalább 5 m, de legfeljebb 30 m lehet. A gumitömlőt csak szalagbilinccsel szabad felerősíteni a tömlővégekre, toldása csak kettős tömlőcsatlakozóval végezhető.

Villamos Ívhegesztés Csak hibátlan, sérülésmentes hegesztő berendezéssel és tartozékkal szabad munkát végezni. Az áramforrásokat sorba kapcsolni tilos! Az áramforrások párhuzamos kapcsolását csak villanyszerelő végezheti. Az üresjárati feszültség eső jelleggörbéjű egyenáramú generátoroknál max. 100 V, hegesztőtranszformátorokés egyenirányitók esetében max. 80 V, vízszintes jelleggörbéjű gépeknél max. 44 V lehet. Tartályok belsejében vagy egyéb érintésvédelmi szempontból fokozottan veszélyes környezetben csak olyan egyenáramú ívhegesztő berendezést szabad használni, amelynek üresjárati csúcsfeszültsége legfeljebb SO V, vagy amelyben beépített önműködő berendezés biztosítja, hogy az áramkör megszakításakor a feszültség 0,2 másodpercen belül lecsökkent erre az értékre. A testkábel keresztmetszete feleljen meg az alkalmazható maximális hegesztő áramerősségnek. A testkábel ne legyen hosszabb, mint a munkakábel. Tilos láncot, drótkötelet, darut, elevátort és minden olyan berendezést· vagy eszközt testkábelként felhasználni, ahol a visszafolyó áram balesetet okozhat! Tilos bármilyen gázt szállító csővezetékre, illetőleg tartályra testkábelt kötni! A munkakábelt az elektródafogótól 3 méter távolságon belül toldani, javítani tilos! A munkakábelen végzett toldások, javítások szigetelése hőállóság, mechanikai ellenállás és villamos szilárdság szempontjából egyenértékű legyen az eredetivel, amit dokumentáltan ellenőrizni kell. Az elektródafogónak szigetelt nyelŰDek, fokozottan érintésveszélyes helyeken teljesen zárt kivitelŰDek kell lennie. Elektródafogót csak feszültségmentes állapotban szabad cserélni vagy javítani, elektródafogót vízbemártással hűteni tilos! A hegesztőhuzal (huzalelektróda) befiízését úgy kell végezni, hogy a pisztolyból kifutó huzal balesetet ne okozhasson. CO2 és Ar használata esetén biztosítani kell, hogy a gázok mélyedésekben, szűk, zárt terekben ne gyűlhessenek össze. Porbeles huzalok használata zárt térben csak megfelelő, hatékony szellőztetés esetén megengedett. CO2 palackon csak olyan nyomáscsökkentő használható, amely fűtőpatronnal felszerelt, vagy fűtőpatron nélküli, olyan kivitelű, amely a gázelvételnél a lefagyást meggátolja. A CO2 palackot tilos fektetve üzemeltetni!

123

Keverékgázos hegesztéshez csak gyárilag palackozott kevertgázt vagy erre a célra alkalmas gázkeverőben helyszínen előállitott gázkeveréket szabad felhasználni. A hegesztőpisztolyt a teclmológiai utasításban megadott időközönként speciális (pl.: szilikon tartalmú) folyadékkal le kell fújni, hogy az izzó fémcseppek ne tapadjanak a pisztolyra, ne alrndályozzák a hegesztőhuzal Oluzalelektróda) előtolását, illetőleg a védőgáz áramlását. Ezt az anyagot a varrathelyre tilos ráfújtú!

Veszélyes körülmények között végzett hegesztés Veszélyes körülmények között hegesztési munkát csak előzetesen írásban meghatározott feltételek alapjátl szabad végeztú. Az írásban meghatározott feltételeknek tartalmaznia kell az egészségvédelmi és biztonsági követelményeket, így kü1önösen a kömyezeti hatásokkal, a munkavégzés biztonságával, a hegesztési helyzet egészségkárosító hatásainak megelőzésével, valanúnt a rendkívüli helyzetekben a veszély elliárításával kapcsolatos követelményeket. A veszélyes körülmények között hegesztés akkor végezhető, ha: - a munkát íráttyító személyt kijelölték; - a munkavégzés ideje alatt az állandó felügyelet biztosított; - a tűzje1zés, a tűzoltás és amentés feltételei biztosítva vannak. Veszélyes anyagokat tartalmazó berendezésen, szerkezeten a hegesztés megkezdése előtt a berendezéseket melegvízzel, vízgőzzel és/vagy megfelelő vegyszerrel alaposan ki kell mosni, vagy a vegyszert semlegesítem kell. A tisztítás után a berendezést tiszta vízzel teljesen meg kell töltetú és a hegesztés vagy vágás alatt vízzel telt állapotban kell tartatú. Ha a berendezés vízzel nem tölthető fel, akkor inert gázzal, esetleg vízgőzzelkell feltölteni. Ha a berendezésben olyan anyag volt, amely gázainak és gőzeinek relatív sűrűsége a levegőnél kisebb, akkor a berendezést nyílásával felfelé kell állita1Ú és a eCh gázt alulról kell bevezettú. Ha a berendezésben olyan anyag volt, amely gázainak és gőzeinek relatív sűrűsége a levegőnél nehezebb, akkor a berendezést nyílásával lefelé kell állitani és a levegőnél könnyebb gázt (pl.: N2) alulról kell bevezettú. A túlnyomás alatti részben végzett hegesztésnél speciális tűzoltó készülékről kell gondoskodtú. A e02 és a halon alkalmazása nem megengedett. A hegesztő munkallelyen csak mmyi személy tartózkodhat, akiket minden körülmények között ki lehet menteni. A zsilipajtó, illetve a zsilipek működőképességét a munka megkezdése előtt ellenőrizm kell. A védőmha látlgá11ó, de legalább látlgmentesített anyagból legyen. Szűk, zárt, ldstérfogatú terekben való hegesztéskor biztosítatú kell, hogy a keletkező gázok, gőzök koncentrációja ne haladja meg a megengedett értéket, gyúlékony, robbanásveszélyes, mérgező keverék ne képződhessen, valanúnt ne alalrulhasson ki oxigéndús atmoszféra. Oxigént és tec111úkai keverékeit szellőztetésre tilos felhasználni! Gázforrást vagy hegesztő áratnforrást a munkatérbe bevinni és azt ott üzemeltettú tilos! A pisztolyt csak a zárt téren kívül szabad meggyújtatú. A hegesztőnek a munkavégzés teljes időtartama alatt biztonsági hevederzetet / mwlkaövet kell viselnie. A mwlkatéren kívül figyelő személyeket kell biztosítatú, akik az esetleges mentésre kiképzettek, és őket más mWlkával megbízni nem szabad. Szabadban végzett hegesztéskor a núndenkori időjárásnak megfelelő védelmet is biztosítatú (szél, eső, nap, hő stb.) kell. Tilos munkát végezni, ha a szél sebessége veszélyeztetheti a hegesztőt, ha zivatar van, vagy ha villámlik!

124

IRODALOMJEGYZÉK 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25.

Dr. Baránszky - Jób L: Hegesztési kézikönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1985. Becker L - Kovács M.: Hegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975. Dr. Beckert M - Dr. Neumann A.: A hegesztés alapismeretei. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1972. Béres L. - Komócsin M.: Acélok, öntöttvasak javító és felrakóhegesztése. Montenditio Kft., 1992. Erdész Károly: Gyártástechnológia n. NME KFFK jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1982. Dr. Gáti József: Hegesztési zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1996. Dr. Gáti J. - Dr. Kovács M.: Hegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1989. Dr. Gáti 1. - Dr. Kovács M.: Kötéstechnológia. BDMF, Budapest, 1999. Dr. Gremsperger Géza: A hegesztés minőségbiztosítása. Főiskolai Kiadó, Dunaújváros, 2000. Dr. Gremsperger Géza: Fémszerkezetek gyártása III/A. NME KFFK jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1988. Dr. Gremsperger Géza: Fémszerkezetek gyártása IIIIB. NME KFFK jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1986. Dr. Gremsperger Géza: Fémszerkezetek gyártása ImC. NME KFFK jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1989. Dr. Gremsperger G. - Kristóf Cs.: COz védőgázas ívhegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981. Dr. Gremsperger G. - Marti S. - Dr. Rejtő F.: Ívhegesztő áramforrások. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987. Dr. Karsai István: A hegesztés biztonságtechnikája. Táncsics Kiadó, Budapest, 1981. Keszthelyi Ferenc: Csővezetékek hegesztése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982. Kristóf Csaba: Barkácshegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987. Lehoczky Csaba: Lánghegesztés és lángvágás. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982. Dr. Romvári Pál: Hegesztés. NME jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1977. Dr. Romvári Pál: Hegesztéstechnológia 1. NME jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1987. Dr. Romvári Pál: Hegesztéstechnológia n. NME jegyzet. Tankönyvkiadó, Budapest, 1987. Dr. Túri Aladár: Az acélhegesztés fizikai-kémiai folyamatai. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986. Viola L - Czitán G.: A hegesztő. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. Vízkeleti Kálmán: Ívhegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. Werner Schatz: Fedettívű hegesztés. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974.

125

SZABVÁNYJEGYZÉK MSZ EN 287-1:1999 Hegesztők minősitése. Ömlesztőhegesztés . Acélok. MSZ EN 288-3:1998 Hegesztési utasitás és a hegesztéstechnológia jóváhagyása fémekre. Technológiavizsgálatok acélok ivhegesztésére. MSZ EN 439:1998 Hozaganyagok hegesztéshez. Védőgázok ivhegesztéshez és termikus vágáshoz. MSZ EN 440:1998 Hozaganyagok hegesztéshez. Hegesztőhuzalok és hegesztési ömledékek ötvözetlen és finom szemcsés acélok fogyóelektródás, védőgázas ivhegesztéséhez. Osztályba sorolás. MSZ EN 499:1998 Hozaganyagok hegesztéshez. Bevont elektródák ötvözetlen és finom szemcsés acélok kézi ivhegesztésenez. Osztályba sorolás. MSZ ISO 636:1990 Ötvözetlen és gyengén ötvözött acélok gázhegesztésére és volfrámelektródás, védőgázas ivhegesztésre való, tömör bevonat nélküli hegesztőpálcák jelölési rendszere. MSZ EN 719:1995 Hegesztési koordináció. Feladatok és felelősség. MSZ EN 729-1:1995 Hegesztéssel kapcsolatos minőségügyi követelmények. Fémek ömlesztőhegesztése. Kiválasztási és alkalmazási irányelvek. MSZ EN 756:1999 Hegesztőanyagok. Huzalelektródák és huzal-fedőpor kombinációk ötvözetlen és finomszemcsés acélok fedett ivű hegesztéséhez. Osztályozás. MSZ EN 760:2000 Hegesztőanyagok. Fedőporok fedett ivű hegesztéshez. Osztályba sorolás. MSZ EN 1418:2000 Hegesztési személyzet. Hegesztőgép-keze1ők és el1enál1áshegesztőgép-beállitók minősitése fémek teljesen gépesitett és automatikus hegesztésére. MSZ EN ISO 4063:2000 Hegesztés és rokon eljárások. A hegesztési eljárások megnevezése és azonosító jelölésü1c MSZ 6292: 1997 Gázpalackok szállitása, tárolása és kezelése. MSZ 6442: 1979/lM:1983 Acélszerkezetek ömlesztőhegesztéssel készitett kötéseinek és szerkezeti elemeinek gyártási követelményei. MSZ EN ISO 6947:2000 Varratok. Hegesztési helyzetek. A dőlési és az elfordulási szög meghatározása. MSZ 13833-3:1999 Kazánok és nyomástartó edények gyártása és vizsgálata. Hegesztett kötések technológiai vizsgálata acélokra. MSZ EN 22553: 1998 Hegesztett és forrasztott kötések. Ábrázolás rajzjelekkel. MSZ EN 24063:1999 Fémek hegesztési, keményforrasztási, lágyforrasztási és forrasztóhegesztési eljárásainak besorolása és jelölési rendszere. MSZ EN 25817:1993 Irányelvek acélok ivhegesztéssel készitett kötéseinek csoportositására a megengedhető eltérések alapján. MSZ EN 26520:1994 Fémek ömlesztőhegesztéssel készitett kötéseiben lévő eltérések besorolása. MSZ EN 26848:1999 Volfrámelektróda védőgázas ivhegesztéshez, plazmavágáshoz és plazmaivhegesztéshez. Anyagminőségek. MSZ EN 29692:1998 Kézi ivhegesztés, fogyóelektródás, védőgázas ivhegesztés és gázhegesztés. Élek és illesztések acélokhoz.

126

TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés l. HEGESZTÉSI ALAPFOGALMAK 1.1. A hegesztés fogalma 1.2. Hegesztőeljárások csoportosítása 1.3. Hegesztési varrat és hegesztett kötés 1.4. A hegesztett kötés kialakulása 2.HEGESZTŐELJÁRÁSOK

2.1. Fogyóelektródás ívhegesztés bevont elektródával 2.1.1. A hegesztőív villamos jellemzői 2.1.2. Ívhegesztő áramforrások 2.1.3. Bevont ívhegesztő elektródák 2.1.4. Kézi ívhegesztés technológiája 2.2. Volftámelektródás, védőgázas ívhegesztés 2.2.1. Villamos ív az argonatmoszférában 2.2.2. A volftámelektródás ívhegesztés hegesztőanyagai 2.2.3. A volftámelektródás ívhegesztés berendezése 2.2.4. A volftámelektródás ívhegesztés technológiája 2.3. Fogyóelektródás, védőgázas ívhegesztés 2.3.1. Varratképzés védőgázas ívhegesztéssel 2.3.2. Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés hegesztőanyagai 2.3.3. Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés berendezései 2.3.4. Fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés techno1ógiája 2.3.5. Argonvédőgázas fogyóelektródás ívhegesztés 2.4. Fedett ívű hegesztés 2.4.1. A fedett ívű hegesztés jellemzői 2.4.2. Fedett ívű hegesztés hegesztőanyagai 2.4.3. Fedett ívű hegesztő berendezés 2.4.4. Fedett ívű hegesztés technológiája 2.4.5. Fedett ívű hegesztés eljárásváltozatai 2.5. Gázhegesztés 2.5.1. A gázhegesztés hegesztőanyagai 2.5.2. A gázhegesztő berendezés 2.5.3. A gázhegesztés technológiája 2.5.4. A kézi lángvágás 3. A HEGESZTÉS MINŐSÉGI KÖVETELMÉNYEI 4. A HEGESZTÉS BIZTONSÁGTECHNIKÁJA 4.1. A hegesztés veszélyforrásai 4.2. Hegesztési Biztonsági Szabályzat Irodalomjegyzék Szabványjegyzék

127

oldal 3 4 4 4 9 16 22 22 23 29 36 41 56 57 59 60 64 68 69 73 77 81 86 87 87 89 92 94 99 101 101 104 107 111 113 118 118 120 125 126

DUNAÚJVÁROSI FŐISKOLA

Dr.t.n. FIRSTNER STEVAN Főiskolai docens

GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA (FORGÁCSOLÁS)

DUNAÚJVÁROS 2007

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

BEVEZETÉS A tananyag, mely e jegyzet tartalmát képezi, tartalmilag megegyezik a GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA tárgy, forgácsolásra vonatkozó részével. A forgácsolási folyamatokról magyar és világnyelveken is, igen gazdag az irodalom, hiszen hagyományos technológiáról van szó. Az említet irodalom egészét nézve, tartalmazza a programban foglalt anyagot, sőt többszörösen meg is haladja azt. Sajnos az újabb keletű (beszerezhető) irodalom nem tartalmazza egy helyen a minimális, de még kielégítő törzsanyagot, és emiatt nem alkalmas a vizsgához nélkülözhetetlen alaptudás elsajátításához. Megállapítható, hogy az utóbbi évek során, magyar nyelven megjelent (egyetemi karokon) egy sorozat minőséges, a tananyagra vonatkozó könyv, de ezek inkább a magasabb fokú egyetemi oktatásnak tesznek eleget, főiskolai szintre csak részben alkalmazhatók, mivel a hallgatók struktúrája igen heterogén (gimnazisták, középfokú technikusok, egyéb középiskolák diákjai, stb.). Ebben a jegyzetben a tananyag ismertetése a hallgatók meglévő alaptudásához alkalmazkodik, de egyidejűleg eleget tesz a főiskolán minimálisan elvárt és egyúttal kielégítő szintű tudáskritériumnak is. FŐBB CÉLKITŰZÉSEK a. A forgácsolási folyamatok természetének megismerése. b. A technológiai adatok (gépen beállítható) számítása. c. Konkrét problémák megoldása empirikus és táblázati módszerekkel. A tananyag, a tantárgyi programmal összhangban, a következő részeket tartalmazza: 1. ALAPISMERETEK. Ez a rész a megmunkáló rendszer elemeit tanulmányozza. Külön kitér a forgácsolás struktúrájára, a forgácsképződésre, majd ezt követően tárgyalja a fő forgácsolási tényezőket, valamint a forgácsolás következményeit. Külön ismerteti a szerszámok tulajdonságait, majd alapismeretekkel szolgál a felhasznált dolgozó rész anyagairól, a hőjelenségekről, a szerszámkopásról, stb. 2. ALAPVETŐ FORGÁCSOLÁSI FOLYAMATOK

3

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az alapvető forgácsolási folyamatok közé soroljuk az esztergálást, gyalulást, fúrást, marást és a köszörülést. Mindegyik eljárás tanulmányozásakor be lesz mutatva a munkatér és annak jellemzői, a használt szerszámok egy része, a géptípusok, valamint a technológiai adatokra vonatkozó számítások (a, f, n, tfg). Az alapvető technológiai adatok számítása mellet, a teljesítmény és a termelékenység számítása is bemutatásra kerül. 3. EGYÉB, FORGÁCSOLÁSON ALAPULÓ FOLYAMATOK Ebben a részben ismerheti meg a hallgató az üregelést, a fűrészelést, a menetmegmunkálást, a fogazást, valamint a ma még hagyományosnak nem nevezhető folyamatokat (különleges folyamatok). A különleges folyamatok közül, tájékoztatási jelleggel lesznek illusztrálva a szikraforgácsolás, a koptatás, a szemcseszórás, a sugaras megmunkálások, a folyadékos folyamatok, az elektrokémiai folyamatok,… 4. AZ ELŐGYÁRTMÁNY Az előgyártmány meghatározására irányuló alapvető számítási módszer (javasolt és táblázati adatok alapján) lesz bemutatva. 5. IDŐELEMZÉS Az időelemzésre vonatkozó alapismereteket sajátíthatja el a hallgató, beleértve a darabidő és a sorozatidő számítási modelljét. 6. KÖLTSÉGELEMZÉS A költségelemzés során, az önköltségek számítása szolgál alapul, de a végleges (számlázott) költségek számítási modellje is be lesz mutatva. A tananyag tartalmazza mindazon adatokat (táblázatok), melyek használatával konkrét példákat lehet (numerikusan) megoldani. Minden rész végén az anyagra jellemző kérdések is találhatók. Ezek egyben parciális (ZH), vagy végleges vizsgakérdések. A tananyag külön része a TANULÁSI ÚTMUTATÓ, mely egyrészt metodikai javaslatokat tartalmaz, másrészt konkrét példákkal szolgál. DUNAÚJVÁROS, 2007. február Dr.t.n. Firstner Stevan főiskolai docens

4

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

ALKALMAZOTT JELÖLÉSEK MEGJELÖLÉS ()M ()S A a A1 Ai, Bi Ak Ak Ao Ar ASZ b C c CF Ck , k c Cm co Cv, Cv" D d1 D1 d2 Dc Do Dv E f F f1 Fc Ff FM

MÉRTÉKEGYSÉG / / [mm2] [mm] 2 [mm ] [Ft] 2 [mm ] [Ft] 2 [mm ] 2

[mm ] [Ft] [mm] [ m] / [N mm] 2 [N/mm ] [N ] / [m/perc] [mm] / [mm] / [mm] [mm] [mm] [N/mm2] [mm/ford.] [N] [mm/fog.] [N] [N] [N]

ÉRTELMEZÉS Munkadarab Szerszám Normálmetszet felülete Fogásmélység Végleges keresztmetszet felület Számlázott ár állandó költségek Forgácskitöltési tényező Készülékár Kiinduló keresztmetszet felület Igénybevett terület Szerszámár Fogásszélesség Sérült réteg vastagsága A köszörülőkorong mértani jellemzője Fajlagos előtoló erő (fúrás) Fajlagos erő Fajlagos nyomaték A szerszámszár mértani jellemzője Fajlagos sebességek Átmérő (diaméter) A köszörülőkorong külső átmérője Végleges átmérő A köszörülőkorong nyílásának átmérője Köszörűátmérő Kiinduló átmérő Vezető-köszörűkorong átmérője Young rugalmassági tényező (modulus) Fordulatkénti előtolás Erő Fogankénti előtolás Fő forgácsolóerő Előtoló forgácsolóerő Munkadarabot terhelő erő

5

Dr. FIRSTNER

Fp Fs g h H HB HV i I K k K kc1,,1 KXXX.. l L ln n ν nc ng nk ns nsk nsz nw P Q q q r R R Ra Rg Rk Rm Rsz rxxx.. Rz σ1 σm SZÁ T tfg Ts

FORGÁCSOLÁS

[N] [N] 2 [m/s ] [mm] [mm] / / / 4 [mm ] / / / 2 [N/mm ] [Ft] [mm] [mm] [mm] [ford./perc] / [ford./perc] [ford./perc] [k.l../perc] [darab/sor.] [darab/sor.] [ford./perc] [ford./perc] [kW] [kg/perc] [kg/dm3] / [mm] [μm] [mm] [μm] [%] [%] 2 [N/mm ] [%] [mm] [μm] 2 [N/mm ] 2

[N/mm ] [Ft] [perc] [perc] [mm]

Behatoló forgácsolóerő Szerszámot terhelő erő Gravitációs együttható Forgácsvastagság Horonymagasság Brinnell keménység Vickers keménység Fogások száma Axiális másodrendű nyomaték Fájlagos erők korrekciós tényezői Élettartamra vonatkozó kitevő Gyalulási sebességarány Fajlagos erő (a=1, b=1) Költségek Munkadarab hossza Munkadarab hossza Szerszámszár hossza Fordulatszám Biztonsági tényező Köszörűkorong fordulatszáma (köszörülés) Fordulatszám a gép teherbírása szerint Kettőslöketek száma Sorozatban legyártott termékek darabszám Kritikus sorozatban legyártott termékek darabszám Fordulatszám a szerszám sebességbírása szerint Munkadarab fordulatszáma (köszörülés) Gép beépített teljesítménye Forgácsolási termelékenység Fajlagos tömeg Sebességarány (köszörülés) Szerszámcsúcsrádiusz Tényleges érdesség Örökölt hibák összege Átlagos felületi érdesség Gép járulékos költsége Készülék járulékos költsége Szakítószilárdság Szerszám járulékos költsége Örökölt hibák Maximális felületi érdesség Főfeszültség Megengedet normálfeszültség Számlázott ár Élettartam Fő gépidő Simításra vonatkozó tűréstartomány 6

Dr. FIRSTNER

txxx.. u uc uf up V V60 Vc Vc Vf Vf VL VM Vny Vp Vr VS VT Vv Vw Vx,Vy,Vz W x, y x, y, z x1, y1 Z z αο βο γο δ Δ εκ φ ξ η ϕο λ λ μ μ μo, xo, ν σ1 σm

FORGÁCSOLÁS

[perc] [mm] [mm] [mm] [mm] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/sec.] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/perc] [m/sec] [m/perc] [m/perc] [Nmm] / [mm] / / / [o] [o] [o] [mm] [mm] [o] / [o] [o] / / / / [N/mm2] 2

[N/mm ]

Részidők Alakváltozás A fő forgácsolóerő hatására létrejött alakváltozás A behatoló forgácsolóerő hatására létrejött alakváltozás Az előtoló forgácsolóerő hatására létrejött alakváltozás Forgácsolósebesség Hatvanperces élettartamra vonatkozó sebesség Fő forgácsolási sebesség Köszörűkorong peremsebessége Előtoló forgácsolási sebesség Előtolósebesség Leválósebesség A munkadarab abszolút sebessége Nyíróirányú sebesség Behatoló forgácsolási sebesség Hátramenet-sebesség A szerszám abszolút sebessége T-élettartamra vonatkozó sebesség Vezetőkorong sebessége Munkadarab sebessége (köszörülés) Forgácsoló sebesség összetevői Munka Sebességet meghatározó kitevők Koordináták Erőmeghatározó kitevők Fogaskerék fogainak száma Marószerszám fogainak száma Hátszög Ékszög Homlokszög Ráhagyás Tényleges mérethiba Erőmeghatározó kitevő Irányvonal hajlásszöge Sebesség-korrekciók Kihasználási tényező (hatásfok) Fúrószerszám csúcsszöge Terelőszög, Alakváltozási tényező Munkadarab befogására vonatkozó al. v. tényező Csúszási állandó Fúró peremsebességét meghatározó értékek Biztonsági tényező Főfeszültség Megengedett normálfeszültség

7

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS............................................................................................................................ 3 ALKALMAZOTT JELÖLÉSEK........................................................................................... 5 TARTALOMJEGYZÉK ......................................................................................................... 8 1.

ALAPISMERETEK...................................................................................................................................13 1.1. FORGÁCSOLÓ TECHNOLÓGIAI FOLYAMAT.......................................................................13 1.1.1. 1.1.2.

1.2.

A FORGÁCSKÉPZŐDÉS ...................................................................................................................................................... 14 A FORGÁCSOLÁS ALAPFELTÉTELEI.............................................................................................................................. 15

A FORGÁCSOLÁS FŐ TÉNYEZŐI .............................................................................................15

1.2.1. FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK ............................................................................................................................................. 15 1.2.1.1. A FŐ FORGÁCSOLÓSEBESSÉG SZÁMITÁSA..................................................................................................... 17 ƒ KATALÓGUSADATOK............................................................................................................................................ 17 ƒ EMPIRIKUS MEGKÖZELÍTÉSEK........................................................................................................................... 17 • KRONENBERG MÓDSZER.................................................................................................................................... 17 • WALICH MÓDSZER ............................................................................................................................................... 19 • FAJLAGOSSEBESSÉG-KORREKCIÓ................................................................................................................... 19 1.2.1.2. A FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK LÉTREHOZÁSA ............................................................................................... 20 ƒ A FOLYAMATOS MOZGÁSOK:............................................................................................................................. 20 ƒ PERIODIKUS (SZAKASZOS) MOZGÁSOK: ......................................................................................................... 20 • SZABVÁNYOS FORDULATSZÁMOK................................................................................................................. 21 • SZABVÁNYOS ELŐTOLÁSOK............................................................................................................................. 22 1.2.2. FORGÁCSOLÓERŐK............................................................................................................................................................ 23 1.2.2.1. FORGÁCSOLÓERŐK SZÁMÍTÁSA ....................................................................................................................... 24 ƒ EGYSZERŰSÍTETT MÓDSZER............................................................................................................................... 24 • A MUNKADARAB SZAKÍTÓSZILÁRDSÁGA ALAPJÁN ................................................................................. 24 • KORREKCIÓS ADATOK SZERINT: ..................................................................................................................... 24 ƒ BŐVITETT MÓDSZER ............................................................................................................................................. 26 ƒ KRONENBERG MÓDSZER...................................................................................................................................... 27

1.3.

A FORGÁCSOLÓSZERSZÁM JELLEMZŐI .............................................................................28

1.3.1. A FORGÁCSOLÓSZERSÁM RÉSZEI ................................................................................................................................. 28 1.3.1.1. A SZERSZÁM DOLGOZÓRÉSZÉNEK JELLEMZŐI ............................................................................................ 28 ƒ ANYAGOK ................................................................................................................................................................. 29 o SZERSZÁMACÉLOK ....................................................................................................................................... 29 o GYORSACÉLOK............................................................................................................................................... 30 o KEMÉNYFÉMEK. ............................................................................................................................................. 30 o KERÁMIA. ......................................................................................................................................................... 30 o BEVONATOK.................................................................................................................................................... 30 o GYÉMÁNTOK. .................................................................................................................................................. 30 ƒ SZERSZÁMSÍKOK ÉS METSZETEK...................................................................................................................... 30 ƒ SZERSZÁMSZÖGEK ................................................................................................................................................ 31 ƒ CSÚCSSUGARAK ÉS SZERSZÁMSZÁR MÉRETEK........................................................................................... 33 ƒ KIVITELEZÉSI MÓDOK .......................................................................................................................................... 34 • LAPKASZORÍTÓ ÉS FORGÁCSTÖRŐ MEGOLDÁSOK ................................................................................... 34 • FORRASZTÁSSAL FELERŐSÍTETT LAPKÁK ................................................................................................... 34 • KEMÉNYFÉM ÉS KERÁMIALAPKÁK ................................................................................................................ 34 ƒ DOLGOZÓRÉSZ MÓDOSÍTÁSAI ........................................................................................................................... 35 1.3.1.2. A SZERSZÁMSZÁR JELLEMZŐI ........................................................................................................................... 35

1.4.

A FORGÁCSOLÁS KÖVETKEZMÉNYEI..................................................................................36

1.4.1. FORGÁCSKÉPZŐDÉS .......................................................................................................................................................... 36 1.4.1.1. FORGÁCS-ALAKVÁLTOZÁSI TÉNYEZŐ ............................................................................................................ 36 1.4.1.2. FORGÁCSALAKOK.................................................................................................................................................. 37 1.4.2. ÉRDESSÉG ............................................................................................................................................................................. 39 1.4.3. HŐKÉPZŐDÉS ....................................................................................................................................................................... 40

8

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

1.4.3.1. HŐELOSZLÁS ........................................................................................................................................................... 40 1.4.3.2. A FORGÁCS ÉS A DOLGOZÓRÉSZ FELMELEGEDÉSE.................................................................................... 41 1.4.3.3. HŰTŐ - KENŐ FOLYADÉKOK............................................................................................................................... 41 1.4.4. SÉRÜLT RÉTEG .................................................................................................................................................................... 42 1.4.5. SZERSZÁMKOPÁS............................................................................................................................................................... 43 1.4.5.1. KOPÁSKRITÉRIUMOK............................................................................................................................................ 43 ƒ MÉRETHIBA.............................................................................................................................................................. 43 ƒ ÉRDESSÉGNÖVEKEDÉS ........................................................................................................................................ 44 ƒ DOLGOZÓRÉSZ KOPÁSMÉRETE ......................................................................................................................... 44 1.4.6. A DOLGOZÓRÉSZ ÉLETTARTAMA (TAYLOR KÉPLET) ............................................................................................. 44 o KÉRDÉSEK........................................................................................................................................................ 46

2.

ALAPVETŐ FORGÁCSOLÁSI FOLYAMATOK ................................................................................ 47 2.1. ESZTERGÁLÁS .............................................................................................................................. 47 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3.

MUNKATÉR (BEFOGÁSI ÉS ERŐTERV).......................................................................................................................... 48 GÉPEK (ESZTERGAPADOK) .............................................................................................................................................. 49 SZERSZÁMOK ...................................................................................................................................................................... 50 ƒ SZERSZÁMFUNKCIÓK ........................................................................................................................................... 50 ƒ SZERSZÁMSZABVÁNYOK .................................................................................................................................... 50 ƒ SZERSZÁMFAJTÁK ................................................................................................................................................. 51 2.1.4. FOGÁSMÉLYSÉG ................................................................................................................................................................. 52 2.1.4.1. PALÁSTESZTERGÁLÁS.......................................................................................................................................... 52

δ1 …NAGYOLÓ RÁHAGYÁSOK (PALÁSTESZTERGÁLÁS)........................................................................... 52 δ 2 …SIMÍTO RÁHAGYÁSOK (PALÁSTESZTERGÁLÁS)................................................................................ 52 δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (PALÁSTKÖSZÖRÜLÉS).................................................................... 53

ƒ ƒ ƒ 2.1.4.2.

HOMLOKESZTERGÁLÁS ....................................................................................................................................... 53

δ1 …NAGYOLÓ RÁHAGYÁSOK (HOMLOKESZTERGÁLÁS) ........................................................................ 53 δ 2 …SIMÍTO RÁHAGYÁSOK (HOMLOKESZTERGÁLÁS) ............................................................................. 53 δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (HOMLOKKÖSZÖRÜLÉS) ................................................................. 54 ÜREGESZTERGÁLÁS: δ 1 …NAGYOLÓ ≈ 0,7δ 1 (PALÁSTESZTERGÁLÁS) δ 2 …SIMÍTO

ƒ ƒ ƒ 2.1.4.3.

RÁHAGYÁSOK (ÜREGESZTERGÁLÁS) ...................................................................................................................................... 54

δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (ÜREGESZTERGÁLÁS) ...................................................................... 54

ƒ 2.1.5.

SEBESSÉGEK ........................................................................................................................................................................ 55 ƒ HASZNÁLT ANYAGOK ÉS FŐ FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉGEK..................................................................... 55 2.1.6. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS ........................................................................................................................................................ 56 2.1.6.1. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS a szerszám teherbÍrása szerint:.......................................................................................... 56 2.1.6.2. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS a MUNKADARAB (RZ) IGÉNYELT FELÜLETI ÉRDESSÉGE SZERINT ................. 58 2.1.6.3. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS a MEGENGEDETT ALAKVÁLTOZÁS szerint:............................................................ 59 • A (u) NAGYOLÁSBÓL VISSZAMARADT ALAKVÁLTOZÁS ......................................................................... 60 o A FŐ FORGÁCSOLÓERŐ HATÁSÁRA LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS ................................................ 60 o A KERESZTÍRÁNYU - BEHATOLÓ FORGÁCSOLÓERŐ ÁLTAL LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS ... 61 o AZ ELŐTOLÓ FORGÁCSOLÓERŐ ÁLTAL LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS......................................... 62 • A NAGYOLÁSBÓL VISSZAMARADT ÉRDESSÉG ........................................................................................... 62 •

FŐ SIMÍTÓ FORGÁCSOLÓERŐ ( Fcs ) ............................................................................................................. 62

ƒ

MÉRVADÓ FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSOK ............................................................................................ 63 • NAGYOLÁS ESETÉN ............................................................................................................................................. 64 • SIMÍTÁS ESETÉN ................................................................................................................................................... 64 2.1.7. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS ........................................................................................................................................... 64 2.1.7.1. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT............................................... 64 2.1.7.2. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT.......................................... 65 2.1.7.3. MÉRVADÓ FORDULATSZÁM ............................................................................................................................... 65 2.1.8. FŐ GÉPIDŐ ............................................................................................................................................................................ 65 2.1.8.1. PALÁSTESZTERGÁLÁS.......................................................................................................................................... 65 2.1.8.2. HOMLOKESZTERGÁLÁS ....................................................................................................................................... 66 2.1.8.3. FOGÁSOK SZÁMA................................................................................................................................................... 66 2.1.9. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY.............................................................................................................................................. 66 2.1.10. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG ............................................................................................................................ 66 o KÉRDÉSEK........................................................................................................................................................ 67

2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.2.5. 2.2.6.

GYALULÁS...................................................................................................................................... 68 GÉP ÉS MUNKATÉR ............................................................................................................................................................ 68 SZERSZÁMOK ...................................................................................................................................................................... 69 FOGÁSMÉLYSÉG ................................................................................................................................................................. 69 SEBESSÉGEK ........................................................................................................................................................................ 69 ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS ........................................................................................................................................................ 70 KETTŐSLÖKETEK SZÁMÍTÁSA ....................................................................................................................................... 70

9

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.2.6.1. KETŐSLÖKET-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT ..................................................... 71 2.2.6.2. KETŐSLÖKET-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT ................................................71 2.2.6.3. MÉRVADÓ KETŐSLÖKETSZÁM........................................................................................................................... 71 2.2.7. FŐ GÉPIDŐ............................................................................................................................................................................. 71 ƒ FOGÁSOK SZÁMA ................................................................................................................................................... 72 2.2.8. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY.............................................................................................................................................. 72 2.2.9. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG............................................................................................................................. 72 o KÉRDÉSEK........................................................................................................................................................ 72

2.3.

FÚRÁS...............................................................................................................................................73

2.3.1.

MUNKATÉR........................................................................................................................................................................... 73 • CSÚCSSZÖG ............................................................................................................................................................ 74 2.3.2. GÉPEK..................................................................................................................................................................................... 75 • ASZTALI ÉS OSZLOP FÚRÓGÉP ......................................................................................................................... 75 • KONZOLL FÚRÓGÉP ÉS FÚRÓKÖZPONT......................................................................................................... 75 2.3.3. SZERSZÁMOK....................................................................................................................................................................... 76 2.3.4. RÁHAGYÁSOK ..................................................................................................................................................................... 76 2.3.5. SEBESSÉGEK ........................................................................................................................................................................ 77 2.3.6. FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS ................................................................................................................ 78 2.3.6.1. ELŐTOLÁS MEGHATÁROZÁSA TAPASZTALATI ADATOK ALAPJÁN: ...................................................... 78 2.3.6.2. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A SZERSZÁM TEHERBÍRÁSA AlAPJÁN:................................................................... 79 2.3.6.3. MÉRVADÓ FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSOK............................................................................................. 80 2.3.7. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS ........................................................................................................................................... 80 2.3.7.1. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT............................................... 80 2.3.7.2. FORDULATSZÁM- SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT ......................................... 81 2.3.7.3. MÉRVADÓ FORDULATSZÁM ............................................................................................................................... 81 2.3.8. FŐ GÉPIDŐ............................................................................................................................................................................. 81 2.3.9. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY.............................................................................................................................................. 82 2.3.10. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG............................................................................................................................. 82 o KÉRDÉSEK........................................................................................................................................................ 82

2.4.

MARÁS .............................................................................................................................................83

2.4.1. MUNKATÉR........................................................................................................................................................................... 83 2.4.2. GÉPEK..................................................................................................................................................................................... 85 2.4.2.1. OSZTÓFEJEK............................................................................................................................................................. 86 ƒ EGYETEMES OSZTÓFEJ ......................................................................................................................................... 86 ƒ DIFFERENCIÁLIS OSZTÓFEJ................................................................................................................................. 87 ƒ NC OSZTÓFEJEK ...................................................................................................................................................... 89 ƒ EGYÉB OSZTÓFEJEK (PRECÍZIÓS, HIDRAULIKUS, PNEUMATIKUS).......................................................... 89 2.4.3. SZERSZÁMOK....................................................................................................................................................................... 90 2.4.4. FOGÁSMÉLYSÉGEK............................................................................................................................................................ 91 2.4.5. SEBESSÉGEK ........................................................................................................................................................................ 91 2.4.5.1. EMPIRIKUS MODSZER ........................................................................................................................................... 91 2.4.5.2. TÁBLÁZATI MÓDSZER .......................................................................................................................................... 92 2.4.6. FORGÁCSOLÓERŐK SZÁMÍTÁSA.................................................................................................................................... 92 2.4.6.1. A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE SZIMMETRIKUS MARÁS ESETÉN ............................................................. 95 2.4.6.2. A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE ASZIMMETRIKUS MARÁS ESETÉN .......................................................... 95 2.4.6.3. A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE ELLENÍRÁNYÚ ÉS EGYENÍRÁNYÚ MARÁS ESETÉN ........................... 95 2.4.7. ELŐTOLÁSSZÁMITÁS ........................................................................................................................................................ 96 2.4.7.1. TÁJÉKOZTATÓ JELLEGŰ TÁBLÁZATI ADATOK szerint ................................................................................. 96 2.4.7.2. ELŐTOLÁS SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SZILÁRDSÁGA SZERINT................................................................... 96 • HOMLOKMARÁS ESETÉN: .................................................................................................................................. 98 • PALÁSTMARÁS ESETÉN:..................................................................................................................................... 98 2.4.7.3. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A FELÜLETI ÉRDESSÉG SZERINT.............................................................................. 98 2.4.7.4. MÉRVADÓ ELŐTOLÁS ........................................................................................................................................... 99 2.4.8. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS ........................................................................................................................................... 99 2.4.8.1. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT............................................... 99 2.4.8.2. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT .......................................... 99 2.4.8.3. MÉRVADÓ FORDULATSZÁM .............................................................................................................................100 2.4.9. ELŐTOLÁS-SEBESSÉGÉNEK SZÁMÍTÁSA...................................................................................................................100 2.4.10. FŐ GÉPIDŐ...........................................................................................................................................................................100 ƒ FOGÁSOK SZÁMA .................................................................................................................................................100 2.4.11. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY............................................................................................................................................100 2.4.12. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG...........................................................................................................................101 o KÉRDÉSEK......................................................................................................................................................101

2.5. 2.5.1. 2.5.2. 2.5.3. 2.5.4.

KÖSZÖRÜLÉS...............................................................................................................................102 MUNKATÉR.........................................................................................................................................................................102 KÖSZÖRÜLÉSI MÓDSZEREK ..........................................................................................................................................103 GÉPEK...................................................................................................................................................................................104 KÖSZÖRŰSZERSZÁMOK..................................................................................................................................................105 ƒ KORONG ALAPALAKOK......................................................................................................................................105 • KIVITELEZÉSI PÉLDÁK......................................................................................................................................105 ƒ KÖSZÖRŰKORONGOK STRUKTÚRÁJA............................................................................................................106 • KÖTŐANYAGOK ..................................................................................................................................................106 • SZEMCSEANYAGOK ...........................................................................................................................................106 • SZEMCSEMÉRETEK ............................................................................................................................................106

10

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

• POROZITÁS ........................................................................................................................................................... 107 2.5.5. SEBESSÉGEK ...................................................................................................................................................................... 108 2.5.5.1. SEBESSÉGSZÁMÍTÁS A KORONG SZILÁRDSÁGA SZERINT ...................................................................... 108 2.5.5.2. A SEBESSSÉGEK TÁJÉKOZTATÓ TÁBLÁZATI HATÁRÉRTÉKEI............................................................... 109 2.5.5.3. A SEBESSSÉGEK JAVASOLT TÁBLÁZATI ÉRTÉKEI..................................................................................... 109 2.5.5.4. KÖSZÖRŰK HASZNÁLATA (tájékoztató adatok)................................................................................................ 110 2.5.5.5. A SEBESSSÉGEK JAVASOLT VISZONYAI ....................................................................................................... 111 2.5.6. FOGÁSMÉLYSÉGEK.......................................................................................................................................................... 111 2.5.7. KÖSZÖRÜLÉSI ERŐK........................................................................................................................................................ 111 ƒ MARÁSON ALAPULÓ MÓDSZER....................................................................................................................... 111 ƒ EMPIRIKUS MÓDSZER ......................................................................................................................................... 112 ƒ MEGKÖZELÍTŐ ERŐVISZONYOK...................................................................................................................... 112 2.5.8. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS ...................................................................................................................................................... 113 TAPASZTALATI, TÁJÉKOZTATÓ JELLEGŰ ADATOK............................................................................................... 113 1.1.1.1. ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A GÉP TEHERBÍRÁSA SZERINT ............................................................................... 113 ƒ CSÚCSKÖZTI ÉS SÍKKÖSZÖRÜLÉS................................................................................................................... 113 ƒ FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS............................................................................................................................................ 114 ƒ CSÚCSNÉLKÜLI KÖSZÖRÜLÉS.......................................................................................................................... 114 1.1.2. FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS ......................................................................................................................................... 114 1.1.2.1. A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA ...................................................................................................... 114 ƒ A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA (A KORONG SZILÁRDSÁGA ALAPJÁN) .......................... 114 ƒ A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA (TÁBLÁZATI ADATOK ALAPJÁN)....................................... 114 1.1.2.2. A MUNKADARAB FORDULATSZÁMA ............................................................................................................. 115 ƒ A MUNKADARAB FORDULATSZÁMA (A KÖSZÖRÜLÉS FORMÁJA SZERINT)...................................... 115 • KÖRALAKÚ MEGMUNKÁLÁS.......................................................................................................................... 115 • SÍKALAKÚ MEGMUNKÁLÁS............................................................................................................................ 115 1.1.2.3. A VEZETŐKORONG FORDULATSZÁMA (CSÚCSNÉLKÜLI-KÖSZÖRÜLÉS) ............................................ 115 1.1.3. FŐ GÉPIDŐ .......................................................................................................................................................................... 116 1.1.3.1. KÖRKÖSZÖRÜLÉS ................................................................................................................................................ 116 1.1.3.2. SÍKKÖSZÖRÜLÉS .................................................................................................................................................. 116 1.1.3.3. FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS............................................................................................................................................ 116 1.1.4. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY............................................................................................................................................ 116 1.1.4.1. KÖRKÖSZÖRÜLÉS ................................................................................................................................................ 117 1.1.4.2. SÍKKÖSZÖRÜLÉS .................................................................................................................................................. 117 1.1.4.3. FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS............................................................................................................................................ 117 1.1.5. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG .......................................................................................................................... 117 ƒ KÖRKÖSZÖRÜLÉS ................................................................................................................................................ 117 ƒ SÍKKÖSZÖRÜLÉS .................................................................................................................................................. 117 ƒ FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS............................................................................................................................................ 117 o KÉRDÉSEK...................................................................................................................................................... 118

2.

EGYÉB, FORGÁCSOLÁSON ALAPULÓ ELJÁRÁSOK.................................................................. 119 2.1. FŰRÉSZELÉS................................................................................................................................ 119 2.1.1. FŰRÉSZELÉSI MÓDOK ..................................................................................................................................................... 119 2.1.2. GÉPEK .................................................................................................................................................................................. 120 2.1.2.1. FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK ............................................................................................................................... 121

2.2.

ÜREGELÉS .................................................................................................................................... 122

2.2.1. MUNKATÉR ........................................................................................................................................................................ 122 2.2.2. GÉPEK .................................................................................................................................................................................. 123 2.2.2.1. A HORONY MÉRETSZÁMÍTÁSA ........................................................................................................................ 124 ƒ FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉGEK .......................................................................................................................... 124 ƒ FORGÁCSOLÁSI ERŐ ........................................................................................................................................... 125

2.3.

MENETFORGÁCSOLÁS ............................................................................................................. 125 2.3.1.1. 2.3.1.2. 2.3.1.3. 2.3.1.4.

2.4.

FOGASKEREKEK FORGÁCSOLÁSI ELJÁRÁSAI................................................................ 127 2.4.1.1. 2.4.1.2. 2.4.1.3.

3.

ESZTERGÁLÁSI FOLYAMATOK ........................................................................................................................ 125 MARÁSI FOLYAMATOK ...................................................................................................................................... 126 KÉZI MENETMEGMUNKÁLÁS ........................................................................................................................... 126 SZERSZÁMOK ........................................................................................................................................................ 126 RELATÍV GÖRDÜLÉSI MÓDSZEREK ................................................................................................................ 127 CnC-GÉPEK ............................................................................................................................................................. 128 SZERSZÁMOK ........................................................................................................................................................ 128 o KÉRDÉSEK...................................................................................................................................................... 129

KÜLÖNLEGES FORGÁCSOLÁSI FOLYAMATOK ........................................................................ 130 3.1. SZIKRAFORGÁCSOLÁS ............................................................................................................ 130 3.1.1.

3.2. 3.3. 3.3.1.

3.4. 3.4.1.

GÉPEK .................................................................................................................................................................................. 130

KOPTATÓCSISZOLÁS................................................................................................................ 131 SZEMCSESZÓRÁS....................................................................................................................... 131 GÉPEK .................................................................................................................................................................................. 132

SUGARAS FOLYAMATOK ........................................................................................................ 132 GÉPEK .................................................................................................................................................................................. 133

11

Dr. FIRSTNER

3.5.

FORGÁCSOLÁS

EKEKTROKÉMIAI ÉS EGYÉB FOLYAMATOK (FELSOROLÁS) .....................................134 o

4.

ELŐGYÁRTMÁNY ................................................................................................................................135 o

5.

KÉRDÉSEK......................................................................................................................................................138

A NORMAIDŐ ELEMZÉSE..................................................................................................................139 o

6.

KÉRDÉSEK......................................................................................................................................................134

KÉRDÉSEK......................................................................................................................................................141

KÖLTSÉGSZÁMÍTÁS ...........................................................................................................................142 ƒ • • • • • • ƒ ƒ ƒ

6.1.

KÖ….Előállítási önköltség.........................................................................................................................................142 KA….ANYAGKÖLTSÉGEK ..................................................................................................................................143 Kb…bérköltség .........................................................................................................................................................143 Kr…rezsiköltség .......................................................................................................................................................143 Kg… Gépköltség ......................................................................................................................................................143 Kk...készülék költsége ..............................................................................................................................................144 Ksz...szerszámköltség ...............................................................................................................................................144 KM....Belső működtetÉSI költségek...........................................................................................................................144 KP….Piacköltségek....................................................................................................................................................145 KÁ….Állami (ÁFA) költségek...................................................................................................................................145

KRITIKUS SOROZAT..................................................................................................................145 o

KÉRDÉSEK......................................................................................................................................................146

FELHASZNÁLT IRODALOM, ÉS (WWW) CÍMEK .................................................... 147 TÁRGYSZAVAK JEGYZÉKE.......................................................................................... 149

12

Dr. FIRSTNER

1.

1.1.

FORGÁCSOLÁS

ALAPISMERETEK

FORGÁCSOLÓ TECHNOLÓGIAI FOLYAMAT

A technológiai folyamatok során a munkadarab tulajdonságai (méretek, alakok, a struktúra, mechanikai tulajdonságok, vegyi összetétel, felületi érdesség, stb.) megváltoznak. A technológiák nagy csoportját az anyagleválasztáson alapuló folyamatok képezik. Ezek közül a forgácsolás egy igen jelentős csoportot képvisel, hiszen a megmunkálások nagy hányadát adja. A forgácsolási eljárás megmunkáló (MKGSI) rendszere A forgácsolási folyamat megvalósítására a következő fő műszaki tényezők jellemzők:

M……...az a munkadarab, melynek méretei és felületi érdességei a forgácsolás során meg fognak változni.

K…….. a munkadarab és az alkalmazott szerszám befogására, és megfelelő megvezetésére használt eszköz.

G………az a szerszámgép, mely megvalósítja a munkadarab és a szerszám közötti relatív mozgást.

S………az alkalmazott szerszám. I……….kézi, vagy automatikus irányítás.

M

K

G

S

I

MUNKADARAB

KÉSZÜLÉK

SZERSZÁMGÉP

SZERSZÁM

IRÁNYÍTÁS

13

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A FORGÁCSKÉPZŐDÉS

1.1.1.

A felhasználó szempontjából a (G) szerszámgép képezi a nyugvó testet, melyhez hozzárendelhető egy (x,y,z) derékszögű koordináta rendszer. A szerszámgép a saját mechanikájától függően létrehozza a (M) munkadarab és a (S) szerszám mozgásait. Általánosítva, (egy adott időpontban), a munkadarab és a szerszám dolgozórésze (ék) valamennyi pontjában, egyértelműen meg lehet határozni az (x,y,z) koordináta rendszerhez viszonyított abszolút (VM,VS) sebességeket. Eszerint, egy tetszőlegesen kiválasztott (N) érintkező pontban, a megfelelő abszolút sebességek a következők (1.1. ábra):

-VM -VM

VM V= VM+VS

Ao A1

N

O Z

VS

X Y

ÉK SZERSZÁM

MUNKADARAB

Ao

b=f

N

a

VS 1.1. ábra A munkadarab abszolút sebessége:

VM = f ( x, y, z )

(1.1.)

A szerszám abszolút sebessége: VS = f ( x, y, z )

(1.2.)

A további elemzés során csak a munkadarab és a szerszám érintkezésének környezetét mutatjuk be (1.1. ábra). Ha a két test térbeli mozgásai egy meghatározott munkatérben megegyeznek, akkor az egyik test behatol a másikba. Az érintkezés következményeként belső erők jönnek létre. Az akcióreakció elv alapján, a létrejött erők hatásai (intenzitás) a munkadarabra (FM) és a szerszámra (FS) megegyeznek. Az erők irányai megegyeznek, az irányítások pedig ellenkezőek (1.3. ábra). 14

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

r r r FS = − FM = F

(1.3.)

A belső erők, a munkadarabban és a szerszámban feszültségeket idéznek elő, az utóbbiak pedig rugalmas és képlékeny alakváltozásokat hoznak létre. A belső erők eloszlása az érintkező felületen nem egyenletes, ezért a további tanulmányozás során, a szilárdságtan egyik hipotézise alapján, az erők koncentrikus erőkként lesznek kezelve (megtartva azok intenzitását, valamint az érintkező felületen való elhelyezést). A gyakorlatban, a szerszám anyagának mechanikai tulajdonságai jóval meghaladják a megfelelő munkarab tulajdonságait, így az alakváltozások nagyobbak lesznek a munkadarabon, mint a szerszámon.

1.1.2.

A FORGÁCSOLÁS ALAPFELTÉTELEI

Ha a munkadarabban létrejövő ( σ 1 )M főfeszültség meghaladja a szakítószilárdság ( Rm )M értékét, az ékben létrejövő ( σ 1 )S főfeszültség pedig nem haladja meg a megengedett szakítószilárdságot ( σ m )S, az ék éle előtt repedés keletkezik, és a munkadarab anyagának egy része leválik (FORGÁCS KELETKEZIK). (σ 1 ) M ≥ ( Rm ) M (σ 1 ) S ≤ (σ m ) S

(1.4.)

A gyakorlatban a szerszám dolgozórészének (ék) keménysége (3÷5) - ször nagyobb a munkadarab keménységénél. HVék ≈ (3 ÷ 5) ⋅ HVM

(1.5.)

Természetesen, a szerszám dolgozórésze (ék) is serüléseket szenved, de azok aránylag kisméretűek és az él kopását idézik elő.

1.2.

1.2.1.

A FORGÁCSOLÁS FŐ TÉNYEZŐI

FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK

A munkadarab és a szerszám érintkezése során egy (Ao) felület jön létre (1.1. ábra). Ennek a felületnek valamennyi pontja egyidejűleg tartozik a munkadarabhoz és a szerszámhoz. Szakmai megfontolásból, a szerszámélen fekvő érintkező pontok a legmegfelelőbbek a további elemzésre, hiszen az esedékes mérési hozzáférhetőség adott.

15

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A szerszámélen fekvő érintkező pontok közül, egy (N) pontban a munkadarab és a szerszám r ( VM , VS ) abszolút sebességei működnek (1.1. ábra). Ha egy tetszőleges pillanatban az egész rendszerhez hozzárendelünk egy (-VM) sebességet, melynek intenzitása és iránya megegyezik az (N) pontban működő (VM) sebességgel, de irányítása ellenkező: V V

VC=VY

VC=VY

O

N

Z

VZ

N

X Y

VX VX

ÉK SZERSZÁM

MUNKADARAB

VZ

N

1.2. ábra Akkor a munkadarabhoz tartozó (N) pontnak a sebessége (1.1. ábra): VM = VM − VM = 0 ,

(1.6.)

A szerszámhoz tartozó (N) pontnak a sebessége pedig: r , VS = Vs − VM = V

(1.7.)

r Az így meghatározott ( V ) sebességvektor, a munkadarab és a szerszám közötti RELATÍV sebességet képezi és FORGÁCSOLÓSEBESSÉG - nek nevezik.

r V = FORGÁCSOLÓSEBESSÉG

A szerszámgép adta relatív forgácsolósebesség felbontását:

mozgásszabadságok

(

irányaiban

r r r r r r r V = VX + VX + VY = VC + VX + VY

)

(1.8.) elvégezzük

a

r (V )

(1.9.)

A sebesség összetevői (komponensei) közül a legnagyobb intenzitásút FŐ FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉG – nek nevezzük. A másik két összetevő KISEGÍTŐ (előtoló – behatoló - keresztirányú) jellegű. 16

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

r VC = FŐ FORGÁCSOLÓSEBESSÉG

(1.10.)

A gyakorlatban a kisegítő sebességek egy, de inkább két nagyságrenddel kisebbek a fő forgácsolási sebességnél, ezért a használt irodalomban a következő megközelítést alkalmazzák:

r r V ≅ VC

(1.11.)

Az utóbbi eljárás érvényes abban az esetben is, ha a hozzárendelt sebesség megegyezik az (N) pontban működő (VS) sebességgel. Ebben az esetben a munkadarab relatív sebessége lenne meghatározva, mely r intenzitásban és irányban megegyezik a ( V ) sebességgel,csak az irányítása ellentétes. 1.2.1.1.

A FŐ FORGÁCSOLÓSEBESSÉG SZÁMITÁSA

A forgácsolósebesség mindig a munkadarab és a szerszám anyagainak tulajdonságaitól függ. A fő forgácsolósebességet kétféleképpen lehet meghatározni: ƒ

KATALÓGUSADATOK

Szerszámgyártók használati (javasolt) adataiból (termékkatalógusok). Ezekben a katalógusokban, a javasolt (maximális) FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK találhatók, a megmunkálandó munkadarab és a használt szerszám függvényében. Ha külön nincsenek feltüntetve, a táblázati adatok gyorsacélra és (T=60) hatvan perces éltartósságra vonatkoznak (Vc=V60 ). Konkrét forgácsolási eljárások esetében a javasolt sebességek értékei táblázatokba vannak foglalva (esztergálás, marás, fúrás,…), és a munkadarab anyagától és a szerszám dolgozórészének anyagától függnek. ƒ

EMPIRIKUS MEGKÖZELÍTÉSEK

Az empirikus megközelítések nagyszámú kísérlet alapján jöttek létre. Itt csak néhány példára utalunk. • KRONENBERG MÓDSZER

A KRONENBERG módszer a ( CV ) fajlagos sebesség, és a forgács (A) kiinduló normálmetszetének értékein alapszik. A ( ξ k ⋅ ξ m ) korrekciós tényezők a munkadarab és a szerszámanyag, valamint a szerszámszögek függvényei. 17

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

V60 =

CV εV

A

⋅ξk ⋅ξm

(1.12.)

Értelmezés: A=Ao [mm2] . a forgács kiinduló normálmetszete

CV [m/perc]….fajlagos sebesség (1.1. táblázat)

εV, ξκ, ξm………..kísérleti adatok (1.1., 1.2., 1.3. táblázatok) 1.1. táblázat SZERSZÁM

GYORSACÉL

εV

MUNKADARAB

1,65 RÉZ 2,23 BRONZ 2,75 ACÉLÖNTVÉNY 2 500 N/mm Rm=500ACÉLOK 600 N/mm2 2,4 Rm=600800 N/mm2 ÖNTÖTTVAS-PUHA 3,6 ÖNTÖTTVAS-KÖZEPES ÖNTÖTTVAS-KEMÉNY

CV 112 80 28,7 50 35 20 42 26 15

1.2. táblázat FŐÉL-ELHELYEZKEDÉSI SZÖG

κ

MÓDOSÍTÓ TÉNYEZŐ

ξκ

20

30

40

50

60

70

80

1,27 1,17 1,05 0,95 0,86 0,79 0,75 0,74

1.3. táblázat ξm MUNKADARAB ANYAGA ACÉL ÖNTÖTTVAS

90

SZERSZÁMACÉL GYORSACÉL KEMÉNYFÉM 0,25 1 4…8 0,3

18

1

5 és több

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

• WALICH MÓDSZER

A WALICH módszer, a( C'V ) fajlagos sebesség és a forgács kiinduló normálmetszetének méretein alapszik. Ez a módszer pontosabb a KRONENBERG módszernél, mivel a forgács normálmetszetének felületi (a, b) eloszlásával is számít, nem csak a (A) felülettel. A kitevők a munkadarab és a szerszámanyag függvényei.

V60 =

C 'V ax ⋅by

(1.13.)

Értelmezés: a [mm] ………... a forgács kiinduló normálmetszetének magassága b [mm] ……...… a forgács kiinduló normálmetszetének szélessége

C’V [m/perc]…….fajlagos sebesség (1.4., 1.5. táblázat) x,y………………….…..kísérleti adatok (1.4. táblázat) 1.4. táblázat

MUNKADARAB

ACÉLOK SZÜRKE ÖNTVÉNY BRONZ ALUMINIUM

Rm (N/mm2) 450 600 700 30 - 40

GYORSACÉL NAGYOLÁS SIMÍTÁS Cv Cv x y x y 55,6 0,26 0,66 85,9 0,18 0,26 36,1 0,26 0,66 55,8 0,18 0,26 28,6 0,26 0,66 44,3 0,18 0,26 160 26 0,16 0,38 66 0,4 0,6 85,1 0,4 0,4 0,6 235 0,4 0,4 80 - 100 182 0,4 HB

• FAJLAGOSSEBESSÉG-KORREKCIÓ

A ( CV´ ) fajlagos sebesség értéke, a munkadarab anyaga mellett, függ a szerszám dolgozórésze anyagának tulajdonságaitól is. Általában a táblázati adatok gyorsacélra vonatkoznak (Cv). Egyéb anyagok alkalmazása esetében a (Cv) értéket korrigálni kell ( ΔCv ) értékkel (1.14. képlet). A konkrét, tájékoztató jellegű adatok a (1.5.) táblázatban találhatók. C ' v ≈ C v ⋅ ΔC v

19

(1.14.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

1.5. táblázat ΔCv - FAJLAGOS SEBESSÉGKORREKCIÓ SZERSZÁMANYAG MUNKADARAB GYORSACÉL KEMÉNYFÉM KERÁMIA ACÉLOK 1 6 14 ÖNTÖTTVAS 0.7 4,2 9,8 1,8 10 25 Cu, Cu ÖTVÖZETE Al ÖTVÖZETEK 4 24 56

1.2.1.2.

A FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK LÉTREHOZÁSA

A relatív FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK, a munkadarab és a szerszám abszolút sebességeiből határozhatók meg. A forgácsolási folyamatoktól függően, a megfelelő szerszámgépeken a mozgások folyamatosak vagy periodikusak lehetnek, ezen belül pedig forgó (rotációk) és egyenes vonalúakra (transzlációk) csoportosíthatók:

ƒ

A FOLYAMATOS MOZGÁSOK:

n [ford./perc] a percenkénti fordulatszám (esztergálás, fúrás, marás, köszörülés). A gépeken a fordulatszámokat meghatározott értékekre lehet beállítani. Az értékváltoztatás folyamatosan is létrehozható (ez különösen a CNC gépekre vonatkozik). Ilyen megoldás esetén a forgácsolósebesség állandó függetlenül a munkadarab átmérőjétől (a technológiai folyamat optimizálható). A fordulatszámok értékei szabványosítva vannak (1.6. táblázat )

Vf [mm/perc] előtolási sebesség (marás, fazékköszörülés). f [mm/ford]

ƒ

fordulatonkénti előtolás (esztergálás, fúrás, külső és belső hengerköszörülés). A fordulatonkénti előtolás értékei szabványosítva vannak (1.7. táblázat).

PERIODIKUS (SZAKASZOS) MOZGÁSOK:

nk [kl./perc ]

percenkénti kettőslöketek (gyalulás, síkköszörülés, fűrészelés). A szabványos értékek megegyeznek a percenkénti fordulatszámokra vonatkozó értékekkel (1.6. táblázat) (az eredetük azonos).

20

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

f [mm/kl.]

kettőslöketenkénti oldalirányú elmozdulás (gyalulás, síkköszörülés) A szabványos értékek megegyeznek a fordulatonkénti előtolásra (1.7. táblázat) vonatkozó értékekkel.

f1 [mm/fog]

fogankénti előtolás (marás). Az értékeket ki kell számítani, vagy a gyártóáltal adott adatokat kell használni.

• SZABVÁNYOS FORDULATSZÁMOK

1.6. táblázat ALAPSOR R20

R20/2

R20/3

ϕ=1,12 ϕ=1,4

ϕ=1,4

100 112 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000

112

R20/4

R20/6

ϕ=1,6

11,2

112

ϕ=2 11,2

125 140

16

180

1400

140

180

1400 180

180

2000 224

22,4

224

22,4

250 280

2800

280

2800

31,5 355

355

355

355

4000 450

45

450

45

500 560

5600

560

5600

63 710

710

710

710

8000 900

90

900

90

1000

A (1.6. és 1.7.) táblázatok, a szabványos fordulatszámok, valamint a szabványos előtolások, kötelezően alkalmazandó értékeit tartalmazzák. Ha a számítások során meghatározott értékek nem egyeznek meg a szabványos értékek egyikével, alkalmazni kell az első kisebb szabványos értéket. Kivételesen, ha a számított érték kevesebb mint 5% - kal kisebb a legközelebbi nagyobb szabványos értéknél, a nagyobb számot lehet alkalmazni.

21

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

• SZABVÁNYOS ELŐTOLÁSOK

1.7. táblázat

R20

R10

ALAPSOR R20/3

ϕ=1,12

ϕ=1,25

ϕ=1,4

1 1,12 1,25 1,4 1,6 1,8 2 2,24 2,5 2,8 3,15 3,55 4 4,5 5 5,6 6,3 7,1 8 9 10

1

1

R5

R10/3

ϕ=1,6

ϕ=2

1

1

11,2 1,25

0,125

0,125 1,4

1,6

16

1,6

16

0,18 2

2

2 22,4

2,5

0,25

2,5

0,25

2,8 3,15

31,5

31,5

0,355 4

4

4

4

45 5

0,5

0,5 5,6

6,3

63

6,3

63

7,1 8

8

8 90

10

10

22

Dr. FIRSTNER

1.2.2.

FORGÁCSOLÁS

FORGÁCSOLÓERŐK FS N

FZ=Ff

FX=Fp

O

ÉK SZERSZÁM

N

Z

X Y

ÉK SZERSZÁM

MUNKADARAB

F C =F Y F

FM

1.3. ábra A forgácsolóerő elsődlegesen a munkadarab anyagának tulajdonságaitól függ.

Az (A) érintkező felületen erők működnek (1.3. ábra). Az előző magyarázat szerint, ezeket az erőket összpontosított erőknek tekinthetjük, és hatáspontnak a tetszőlegesen megválasztott (N) pontot lehet tekinteni. A gyakorlatban a hatáspontot úgy kell meghatározni (kiválasztani), hogy a kapott számítási eredmények a lehető legnagyobb műszaki biztonságot eredményezzék. Mivel a sebességek elemzésekor a szerszámot használtuk relatív mozgó testként, célszerű az erők elemzése esetében is megfigyelni a szerszámra ható eredő erőt: r r FS = F

(1.15.)

r A szerszámgép adta relatív mozgásszabadságok irányaiban elvégezzük a ( F ) forgácsolóerő felbontását:

(

F = F x + Fy + Fz = F c + Fy + Fz

)

(1.16.)

Az összetevő erők közül a legnagyobb intenzitásút FŐ FORGÁCSOLÓERŐ – nek nevezzük. A másik két összetevő KISEGÍTŐ (előtoló – behatoló - keresztirányú) jellegű.

FC = FŐ FORGÁCSOLÓERŐ

(1.17.)

A gyakorlatban a kisegítő erők kisebbek a fő forgácsolóerőnél, ezért a használt irodalomban esetenként (esztergálás, gyalulás) a következő megközelítést alkalmazzák: 23

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

F c : F p : F f ≈ 5 : 2 :1

(1.18.)

⇓ Fp = 0,4 ⋅ Fc

F f = 0,2 ⋅ Fc

A forgácsolóerőket több empirikus módszer segítségével (tapasztalati módszerek) lehet meghatározni:

1.2.2.1. ƒ

FORGÁCSOLÓERŐK SZÁMÍTÁSA EGYSZERŰSÍTETT MÓDSZER

Fc = kC ⋅ A

(1.19.)

Értelmezés:

A=Ao [mm2]….a forgács kiinduló normálmetszete kC [N/mm2]… ..fajlagos forgácsolóerő A (kC) fajlagos forgácsolóerőt többféleképpen lehet meghatározni: • A MUNKADARAB SZAKÍTÓSZILÁRDSÁGA ALAPJÁN

kC ≈ c ⋅ Rm

(1.20.)

c=4 - 6 • KORREKCIÓS ADATOK SZERINT:

A (kC) fajlagos forgácsolóerőt pontosítani lehet a forgácsolási folyamatot befolyásoló tényezők igénybevételével (1.8. táblázat, 22.÷26.függvények).

24

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

1.8. táblázat ANYAG

z

kc1-1 2

N/mm

ANYAG

z

kc1-1 N/mm2

S235JR

0,34

1610

34CrNiMo6

0,2

1725

E360

0,3

1960

42CrMo4

0,24

1950

C15

0,28

1590

50CrV4

0,25

1885

C35

0,29

1570

55NiCrMoV6

0,24

1795

C45E (Ck45)

0,25

1765

X5NiCrTi26 15

0,27

1975

15CrMo5

0,23

1755

GG-25

0,26

1140

15CrNi6

0,24

1580

Meehanite

0,26

1245

16MnCr5

0,27

1680

GS-45

0,17

1570

18CrNi6

0,24

1710

GS-52

0,17

1750

20MnCr5

0,25

1580

G-AlSi

0,27

450

30CrNiMo8

0,22

1695

G-AlMg5

0,16

445

34CrMo4

0,23

1760

GK-MgAl9

0,34

235

kC = kc1.1 ⋅ h − z ⋅ K γ ⋅ KV ⋅ K k ⋅ K s ⋅ K a

(1.21.)

kc1.1 = f (Rm ,σ m , H B ) z = f (Rm ,σ m , H B )

MUNKADARAB

h

A FORGÁCS

h=f sinκ

κ

b=f

a SZERSZÁM

1.4. ábra Értelmezés:

kC1,1 [N/mm2]…… (a=1 mm b=1 mm) fajlagos forgácsolóerő (1.8. táblázat) derékszögű négyszögre vonatkozik h [mm]……………a forgács vastagsága (1.4. ábra) 25

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Befolyásoló tényezők: Homlokszög-korrekció

Kγ = 1 −

1,5 ⋅ γ − a 100

(1.22)

Sebességkorrekció ⎛ 100 ⎞ ⎟⎟ KV = ⎜⎜ ⎝ VC ⎠

0 ,1

(1.23)

Homlokkopás-korrekció Kk = 1+ b

(1.24)

b-(1.19. táblázat) Szerszámkorrekció K s = 1,2( gyosacél )...... 0,9(ker ámia )

(1.25)

Felületkorrekció ⎛1(külső ) ⎜ l K a = ⎜1,05 (belső ) ⎜ D ⎜ ⎝1,05(sík )

ƒ

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

(1.26)

BŐVITETT MÓDSZER C FC = A ⋅ ε K K A

Értelmezés: CK [ N/mm2]

fajlagos forgácsolóerő (1.9. táblázat)

εκ..................................................(1.9. táblázat) A=Ao [ mm2]……. a forgács kiinduló normálmetszete

26

(1.27.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

1.9. táblázat Ck (N/mm )

εκ

ACÉLOK

1900

8,1

ROZSDAMENTES ACÉL

2410

10,4

ACÉLÖNTVÉNY

1760

6,7

SZÜRKE ÖNTÖTTVAS

955

7,4

BRONZ

800

4

SÁRGARÉZ

700

6,8

ALUMÍNIUM

1100

8

2

MUNKADARAB

ƒ

KRONENBERG MÓDSZER Fc = C K ⋅ a x1 ⋅ b y1

(1.28.)

1.10. táblázat 2

MUNKADARAB ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

ÖTVÖZÖTT ACÉL

Rm (N/mm )

SÁRGARÉZ ALUMÍNIUM

Ck

x1

y1

140 180 200

1570 1710 1840 1720 1780 2030 960 1100 1170 800 1000 700 850 400 600

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,78 0,73 0,73 0,73 0,73 0,73 0,78 0,78 0,8 0,8

450 600 700 450 500 700

ÖNTÖTTVAS

BRONZ

HB

200-300 300-380 220-360 360-480 60-80 80-100

Értelmezés: CK [ N/mm2])

fajlagos forgácsolóerő (1.10. táblázat)

27

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

a [mm]………... a forgács kiinduló normálmetszetének magassága b [mm]……...… a forgács kiinduló normálmetszetének szélessége x1, y1………………….(1.10. táblázat)

1.3.

1.3.1.

A FORGÁCSOLÓSZERSZÁM JELLEMZŐI

A FORGÁCSOLÓSZERSÁM RÉSZEI

A forgácsolószerszámok részeinek kialakítása a megmunkáló folyamatoktól függ, de azoktól függetlenül a következő részekből állnak (1.5. ábra)

SZERSZÁMSZÁR SZERSZÁMTEST DOLGOZÓRÉSZ

1.5. ábra

1.3.1.1.

A SZERSZÁM DOLGOZÓRÉSZÉNEK JELLEMZŐI

A szerszám dolgozórészének jellemzői: az alkalmazott anyagok, szerszámszögek, és a szerszámcsúcs mérete. A következő (1.11.) táblázatban, a körszerű anyagok egy részének tájékoztató jellegű adatai vannak bemutatva. A gyártók a pontos összetételeket, felhasználási tulajdonságokat, külön termékkatalógusokban foglalják össze, és az árú szállításakor mellékelik.

28

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

ANYAGOK

1.11. táblázat TÁJÉKOZTATÓ ADATOK

ANYAG

CSOPORT

MEGJELÖLÉS

ÖSSZETEVŐK ÖTVÖZETLEN

VEGYII ÖSSZETÉTEL

SZABVÁNY

KEMÉNYSÉG

HRC

HV

MAXIMÁLIS HASZNÁLATI HŐMÉRSÉKLET

ALKALMAZÁS (MEGMUNKÁLÁS)

ºC

S

SZERSZÁMACÉL GYENGÉN ÖTVÖZÖTT

W, K

GYORSACÉL

13202 13207 13243 13355

C=0,6÷1,5..Cr=0,25÷1,7 MSZ 4352÷72 5…Si=0,5…Ni=1.5..V= 63÷65 0,1÷0,2…Mo=0,3÷1…

200÷250

Kézi szerszámok, kis forgácsolási sebességek

C=0,75÷1,3..W=1.5÷1,8 .. 62÷70 Mo=1÷9..V=1,2÷3,8.. Co=4,8÷10

550 - ig

Nagyteljesítményű forgácsoló szerszámok

MSZ 4352÷72

P Acél és acélötvözetek

(KÉK)…....P10÷P 50

M (SÁRGA)..M10÷P MSZ ISO 513 40

KEMÉNYFÉM

WC, Ti, C, Co

50÷88

1000 - ig

K

Temperöntvények, szürkeöntvény, edzett acélok, Al, Cu, műanyagok

(VÖRÖS)...K01÷ K40 CERMET

TiN, TiC, AL203

1350÷1500

92÷96

1500÷2500

800 - ig

AL203, TiC, TiN, WC, 92÷97

1600÷2500

800 - ig

Edzett acélok, öntöttvas nagy vágósebességgel való megmunkálás

3000÷3500

2000 - ig

Edzett acélok, gyorsacélok, hőállóacélok megmunkálása, köszörülés helyettesítése

Si3Ni4

1300 ÷ 1660

1200 - ig

TiN, TiCN, TiALN

1600÷1800

800 - ig

POLIKRISTÁLYOS GYÉMÁNT

MOS 12 4000÷5000

600 - ig

GYÉMÁNT

MOS 12 4000÷5000

600 - ig

OXID

CA (FEHÉR)

VEGYES

CM (FEKETE) BN, CBN

NEM OXID

KÖBOS KRISTÁLYOS BÓRNITRID

AL203

MSZ ISO 1832

CN SZILICIUM NITRID

GYÉMÁNT

Nagyoló és egyéb nehéz megmunkálások Szürkeöntvény, edzett acélok nagyoló és simító megmunkálás

1500÷1750

KERÁMIA

BEVONATOK

Temperöntvények, szürkeöntvény

EGY VAGY TÖBB RÉTEGŰ

CC

Szürkeöntvények nagyoló esztergálása nagy vágósebességekkel. Acél, acélöntvények, szürkeöntvény megmunkálása. Nem acél (kő, üveg, gumi, grafit, műanyagok, Al, Cu, keményfémek) megmunkálása

Az alkalmazott anyagok a következő csoportokra lehet osztani: O SZERSZÁMACÉLOK

A szerszámacélok két csoportra oszthatók: - Ötvözetlen szerszámacélok. A korszerű termelési folyamatokban ritkán találkozunk velük, mivel a megengedett forgácsolási sebességek, és a maximális dolgozórész-hőmérsékletek nem teszik lehetővé a gazdaságos termelést (2500 C, 50 m/perc). Ezek az anyagok alkalmazhatók időként egyedi gyártáskor és a karbantartásban. - Ötvözött szerszámacélok 29

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az ötvözött acélokra is (kisebb mértékben) érvényesek az ötvözetlen acélokra vonatkozó jellemzők, azzal, hogy a (Cr, Si, Mn, Ni, V, W, Co, Mo) ötvöző összetevők növelik az anyagok forgácsolási sebességtűrését és a maximális dolgozórész-hőmérsékleteket. O GYORSACÉLOK.

A gyorsacélokat, nagyteljesítményű, forgácsolásra alkalmas anyagoknak lehet tekinteni. A szerszám dolgozó része elbírja az (550÷650)o C hőmérsékletet és 100 (m/perc) – es forgácsolási sebességeket. A vegyi összetételek a gyártóktól függnek. O KEMÉNYFÉMEK.

A keményfémek olyan ötvözetek, melyek a magas olvadáspontú karbidoknak (TaC, TiC, WC,..), és Co, mint kötőfémeknek köszönhetik a forgácsolásra alkalmas tulajdonságaikat. Külön ki kell emelni az 10000C fokos dolgozó hőmérsékletet, és egyes anyagok megmunkálására használható 1500 (m/perc) – es forgácsolási sebességet. Keményfémekkel leggyakrabban nehéz megmunkálásoknál találkozhatunk (kemény öntvények, edzett acélok, stb.). O KERÁMIA.

A kerámia anyagok karbidokból (TiC, TaC, WC,..), nitridekből (SiN4, TiN,..) és oxidokból (Al2O3, ZrO2,..) tevődnek össze. A dolgozóhőmérséklet elérheti az 12000C fokot, a forgácsolósebesség pedig megközelítheti a 2000 (m/perc) – es értéket. Ezeknek az anyagoknak a legfőbb felhasználási területe a simító megmunkálás, mely esetenként helyettesítheti a köszörülést is. A kerámia anyagok felhasználása egyéb megmunkálásoknál is várható, mivel a fejlesztések e téren igen intenzíven folynak. O BEVONATOK.

A bevonatokat gyorsacéloknál, valamint keményfémeknél alkalmazzák. Ezek az anyagok magas szilárdságúak, és az alapanyag sebességbírását esetenként megduplázzák. A bevonatok vastagsága 5÷12 µm, az alkalmazott anyagok pedig (TiN, Al2O3, TiC, CrN, TiNAl, MoS2). A dolgozó tulajdonságok függvényében, a bevonatok lehetnek egy vagy többrétegűek. O GYÉMÁNTOK.

A gyémántok a szerszámtechnikában mint polikristályos gyémántok vagy természetes, illetve műgyémántok kerülnek felhasználásra. A legkeményebb természetes ásvány felhasználási területe az üveg, a kő, a gumi, a színesfémek, a grafit és hasonló anyagok megmunkálása (forgácsolása).

ƒ

SZERSZÁMSÍKOK ÉS METSZETEK

.Definíció szerint, a szerszámszögeket (1.8. ábra) úgy kapjuk, hogy a dolgozórészt (1.7. ábra), egymásra merőleges (1.6. ábra) síkokkal metsszük. Közülük a (3.) tartalmazza a (Vc) forgácsolósebességet. 30

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

FŐ FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉG

Vc

3

2

VC HOMLOKLAP

N

CSÚCS

N

1

ÉL EL ŐT OL ÓM f OZ GÁ S

V

HÁTLAP

1.6. ábra ƒ

1.7. ábra

SZERSZÁMSZÖGEK

Vc

N

αο 2 3

βο

3

κ

λ ε

2

1

3

r 2

1.8. ábra

31

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Értelmezés:

γο.....homlokszög (1.12. táblázat) αο.....hátszög (1.12. táblázat) βο......ékszög κ......főél elhelyezkedési szöge ε.....csúcsszög λ.....terelőszög (+- 5o ) r…..csúcssugár (1.12. táblázat) A technológia folyamatra a (γο) homlokszögnek van a legnagyobb hatása. Elsősorban a forgács leválasztását befolyásolja. Ha a homlokszög növekszik a forgácsolóerők csökkennek, a forgács viszont folyamatos (szalag formájú) lesz, ami megmunkálási szempontból nem megfelelő. Ha a homlokszög csökken, a forgács darabos lesz, ami megmunkálási szempontból jó, de a forgácsdarabolás következményeként vibrációk jelentkezhetnek, és a forgácsolóerők növekednek. A (αο) hátszög mindig nagyobb kell, hogy legyen nullánál. Ha ezen feltételnek nem teszünk eleget, a hátfelület intenzív kopásnak lesz kitéve, és a szerszám dolgozórészének élettartama fokozatosan csökken, a felületi minőség pedig romlik. A (βο) ékszög, a (γο) homlokszög és a (αο) hátszög függvénye, mivel összegezve 90o tesznek ki. A (γο) és az (αο) növekedésével az ékszög csökken, ellenkező esetben pedig növekszik. Az említettek szerint a szerszám dolgozórésze gyöngül vagy erősödik. Α (1.12. táblázat) tájékoztató jellegű, homlok- és hátszög-értékeket tartalmaz: 1.12. táblázat SZERSZÁMANYAG GYORSACÉL KEMÉNYFÉM MUNKADARAB SZERKEZETI ACÉL ÖNTÖTTVAS Cu, ÖTVÖZETEK Al ÖTVÖZETEK Mg,ÖTVÖZETEK TERMOPLASZTOK DUROPLASZTOK

Rm (N/mm2)

α0

γ0

α0

γ0

300 - 500 500 - 800 800 -1500 HB 250

8 8 8 8 8 12 8 8 8

10 10 6 0 0 30 20 0 5

5 5 5 5 5 8 10 5 8

10 6 6 0 6 20 20 0 0

32

KERÁMIA α0

γ0

5 ÷ 8 -5 ÷ 12 6 ÷ 8 -5 ÷ 12 7 ÷ 8 -5 ÷ 12 5 ÷ 8 -5 ÷ 0 5÷7 0÷6 5÷7 0÷6

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

CSÚCSSUGARAK ÉS SZERSZÁMSZÁR MÉRETEK

A szerszámszár normálmetszetének méretei és az alkalmazott anyag tulajdonságai, közvetlenül kihatnak a technológiai adatok értékeire (előtolások, fogásmélységek). Jobb minőség és nagyobb normálmetszet, nagyobb előtolás és fogásmélység alkalmazását teszi lehetővé. A (1.13. táblázat) a szerszámszár szabványos keresztmetszeteit és a csúcssugár javasolt értékeit tartalmazza: 1.13. táblázat SZERSZÁMSZÁRAKNAK KERESZTMETSZETEI MEGMUNKÁLÁS SZERSZÁMANYAG NAGYOLÓ

6x6

8x8

10x16

12x20

16x25

20x32

25x45

32x50

12x12

16x16

20x20

25x25

32x32

40x40

1,5

10x10

0,5

0,5

0,5

0,5÷1

0,5÷1

0,5

0,5

0,5

1

1

1

1

1,5

1

1

1

1,5

1,5

1,5

2

2

1,5

1,5

1,5

2

2

2

3

3

GYORSACÉL SÍMITÓ NAGYOLÓ KEMÉNYFÉM SÍMITÓ BESZÚRÁSOK

r=0,2 - 0,5

Φ=8-20→r=0,6

33

Φ=25-32→r=1

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

KIVITELEZÉSI MÓDOK • LAPKASZORÍTÓ ÉS FORGÁCSTÖRŐ MEGOLDÁSOK

1.9. ábra • FORRASZTÁSSAL FELERŐSÍTETT LAPKÁK

1.10. ábra

• KEMÉNYFÉM ÉS KERÁMIALAPKÁK

1.11. ábra

34

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

DOLGOZÓRÉSZ MÓDOSÍTÁSAI

A módosításokat a felületi érdesség csökkentése céljából alkalmazzák (1.12. ábra), vagy azok a szerszám dolgozó részének erősítését szolgálják (1.13. ábra).

f0

f

χ1,1

γ0

χ1

χο

f1

r

SZERSZÁM

γ1

α1 SZERSZÁM

α0 1.12. ábra 1.3.1.2.

1.13. ábra

A SZERSZÁMSZÁR JELLEMZŐI

A szerszámszár anyagaira vonatkozó adatok (szabványok, szakítószilárdság, megengedett normálfeszültség) a (1.14.) táblázatban adottak.

1.14. táblázat TÁJÉKOZTATÓ ADATOK

SZERSZÁMCSOPORT

HASZNÁLHATÓ SZERSZÁMSZÁRANYAG

SZAKÍTÓSZILÁRDSÁG

Rm (N/mm2) ESZTERGÁLÓ GYALULÓ MARÓ FÚRÓ SŰLYESZTŐ DÖRZS

10.060 11.170 16.511 12.067 10.060 12.067

570÷710 750÷900 1000÷1200 1500÷2000 570÷710 1500÷2000

35

MEGENGEDETT NORM. FESZÜLTSÉG

σm

(N/mm2) 200 220 300 350 200 300

Dr. FIRSTNER

1.4.

1.4.1.

FORGÁCSOLÁS

A FORGÁCSOLÁS KÖVETKEZMÉNYEI

FORGÁCSKÉPZŐDÉS

A forgácsképződés természete az (1.1.1.) részben volt tárgyalva. Most a forgács alakváltozása lesz elemezve. 1.4.1.1.

FORGÁCS-ALAKVÁLTOZÁSI TÉNYEZŐ A1

γ0 VNY VL

Φ

A0 N

Vc

1.14. ábra A forgácsolás során a kiinduló (Ao) keresztmetszet, az alakváltozások miatt (A1)-re növekszik (1.14. ábra). Az alakváltozás belső feszültségeket hoz létre. Ha az utóbbiak meghaladják a munkadarab szakítószilárdságát (Rm), akkor repedések - törések jönnek létre. Ez a jelenség egy (Φ) szögben (irányvonal hajlásszöge) fekvő síkban történik. Értelmezés:

Φ..... irányvonal hajlásszöge VC….fő forgácsolósebesség VL….leválási sebesség VNY…nyíróirányú sebesség Ao…..a forgács normálmetszetének felülete (alakváltozás előtt) A1…..a forgács normálmetszetének felülete alakváltozást követően

Definíció szerint a FORGÁCSOLÁS ALAKVÁLTOZÁSI TÉNYEZŐJE

36

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

λ≈

A1 cos (φ − γ 0 ) cos (γ 0 ) = = + sin γ 0 A0 sin φ tg φ

(1.29.)

Az előző egyenletből az irányvonal hajlásszög-függvénye: ⎛ cos(γ 0 ) ⎞ ⎟⎟ ⎝ λ − sin γ 0 ⎠

φ = arctg ⎜⎜

(1.30.)

Mivel a térfogat nem változik, az (1.29.) arányból következik: VL sin φ 1 = = VC cos(φ − γ 0 ) λ

(1.31.)

Tapasztalati adatok szerint: 5≥λ ≥2

φ≈

k + γ 0 − 10 0 ( ) 2

k = 750

(acél )

k = 47 0

(réz )

(1.32.)

Az előző elemzésből látható, hogy a ( φ ) hajlásszög csökken, ha a ( γ 0 ) homlokszög csökken. Egyidejűleg a ( λ ) forgács alakváltozási tényezője növekszik. Mivel a ( λ ) forgács alakváltozási tényezője arányos az alakváltozással (1.29. képlet), arra lehet következtetni, hogy a forgácsban működő feszültségek változása fordított arányban van a ( φ ) hajlásszög értékének változásával.

1.4.1.2.

FORGÁCSALAKOK °

Az anyagleválasztás során a forgácsban létrejövő feszültségek nem csak deformációt, hanem töredezéseket is okoznak. Ez a jelenség kihat a forgács formájára. A forgácsforma viszont jelentősen kihat a munkafolyamat zökkenőmentes végrehajtására.

°

Ha a forgács szalag alakú, fennáll a veszély, hogy a munkatérben marad, a munkadarab felületén sérüléseket okoz (növeli az érdességet), de előidézhet szerszámtörést is. Az említettek miatt, a technológiai adatokat és a szerszám dolgozórészének méreteit (formáját) úgy kell megválasztani, hogy ne jöhessen létre szalag alakú forgács. Ha a technológiai adatok betartása során mégis szalag alakú forgács jelentkezne, akkor forgácstörőt kell alkalmazni (a szerszám dolgozórészének megfelelő kialakítáával, mely a forgács törését a forgácseltávolítás irányának hirtelen változtatásával hozza létre). 37

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

°

Ha a forgács aprószemcsés, a csúszófelületek alá kerülhet, a kezelő személyzetnél pedig bőrsérüléseket okozhat, ezért ezt a forgácsfajtát is kerülni kell. A forgácsforma változtatását a homlokszög változtatásával lehet elérni.

A darabos (5 ÷ 25 mm) forgács a megfelelő forgácsforma. Ezt a forgácsot könnyen lehet kezelni. Az eltávolítása a munkatérből könnyű és biztonságos, a hűtő folyadékból szűrők segítségével könnyű az eltávolítása. A (1.15. táblázat) egyes forgácsalakok használati minősítését mutatja:

1.15. táblázat FORGÁCSALAK ALAPALAK

TÉRKITÖLTÉSI TÉNYEZŐ

Ak

VÁLTOZAT

≥90 ≥90 ≥50 ≥25 ≥10 ≥3 ≥2

ÖSSZEFONÓDOTT CSŐALAKÚ LAPOS CSAVAR DARABOS SPIRÁL TÖREDEZETT APRÓ - SZEMCSÉS SZALAG

38

HASZNÁLATI MINŐSÍTÉS

KEDVEZŐTLEN

HASZNÁLHATÓ KEDVEZŐTLEN

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

ÉRDESSÉG

1.4.2.

1.16. táblázat

LEVÁLASZTÁS

ALAKÍTÁS

39

N12

N13

N14

100

200 ….

350

200

RZ (µm)

100

50

25

12,5

6,3

3,2

1,6

0,8

0,4

0,2

0,1

0,04

? EGYENETLENSÉGMAGASSÁG

Öntés homokformában Öntés héjformában Öntés kokillában Kovácsolás Hengerlés Húzás Sajtolás Dombornyomás Idomhengerlés Vágás Hosszesztergálás Síkesztergálás Beszúró esztergálás Gyalulás Vésés Hántolás Fúrás Simító fúrás Sűlyesztés Dörzsölés Palástmarás Homlokmarás Marás tárcsával Üregelés Reszelés Külső hengeres köszörülés Hengeres síkköszörülés Hengeres beszúró köszörülés Síkköszörülés korongpalásttal Síkköszörülés koronghomlokkal Polírozás Görgőzés Hosszúlöketű honolás Rövidlöketű honolás Palást leppelés Sík leppelés Szuperfinis Rezgő leppelés Homokfúvás Tisztítás dobban Lángvágás Lézeres vágás

50

25

12,5

Ra (µm)

6,3

3,2

1,6

0,8

0,4

0,2

0,1

0,05

0,025

0,012

0,006 MEGNEVEZÉS 0,02

ÖNT. FŐ CSOPORT

ÁLTALÁNOS ÉRDESSÉG

N11

N10

N9

N8

N7

N6

N5

N4

N3

N2

N1

N0

GYÁRTÁSI ELJÁRÁS

N01

ÉRDESSÉGI OSZTÁLY

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A (1.16. táblázat) egyes forgácsolási folyamatra jellegzetes (Ra) átlagos érdességi, valamint az (N) érdesséig tartományokat tartalmazza. A forgácsolási folyamat megválasztásakor (nagyolás, simítás), a tartományok közepétől számítva a nagyobb értékek felé haladva, nagyolást alkalmazunk, a tartományok közepétől számítva a kisebb értékek felé haladva viszont simítást. Az legfontosabb következmények közé tartozik az (RZ) felületi érdesség. Ahogy azt az 1.15. ábra mutatja, az érdesség a szerszám dolgozó része (r) hegycsúcsának kialakításától és az alkalmazott (f) előtolástól függ.

Rz MUNKADARAB

f

Rz,1

f r

SZERSZÁM

1.15. ábra Ha a hegycsúcs csak (r) rádiuszból van kiképezve (ami a leggyakoribb eset), akkor arra kell törekedni, hogy a lehető legnagyobb értéket alkalmazzuk. A rádiusz mérete a munkadarabon lévő átmérőváltozások kivitelezésétől függ. Ha például az átmenet r=2 mm – es, akkor a szerszám dolgozórészének hegycsúcsrádiusza is csak eddig a mértékig mehet el. Felületi érdességcsökkentés a hegycsúcs különleges kialakításával érhető el. (1.15. ábra) A megmunkálási folyamatok függvényében a funkcionális kapcsolatok eltérők, ezért a megfelelő forgácsolási folyamatoknál (esztergálás, gyalulás, marás,) lesznek pontosan meghatározva.

1.4.3.

HŐKÉPZŐDÉS

A forgácsolás során elhasznált energia hőenergiakén jelentkezik. hőmérsékletemelkedést idéz elő az MKGS rendszer minden összetevőjében. 1.4.3.1.

A

hőenergia

HŐELOSZLÁS

A forgácsolás során jelentkező hőenergia eloszlása nem egyenletes. Az (1.16. ábra) megközelítő eloszlási arányokra utal. Az ábrán bemutatott hőeloszlás tájékoztató jellegű, hiszen a hőeloszlást befolyásolja a munkadarab tömege, a szerszám és a készülék kapcsolata, a gép szerkezeti kialakítása, a hűtő – kenő eszköz összetétele és a hűtő – kenő folyadék mennyisége. 40

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

50 0 0

KÖRNYEZET GÉP 5% 10% MUNKADARAB 5% 400 0

0

0

600 0

65

0

0

160

3000

0

36 0

0 50

1.16. ábra

1.4.3.2.

0

FORGÁCS 60%

0

60

SZERSZÁM 20%

60 0 0

1.17. ábra

A FORGÁCS ÉS A DOLGOZÓRÉSZ FELMELEGEDÉSE

Az (1.17. ábra) csak a forgács és a szerszám dolgozórésze hőmérsékleti eloszlásának jellegére utal. A maximális hőmérséklet a használt szerszám anyagának hőtűrésétől és az alkalmazott technológiai értékektől (a, f, n,) függ. Fontos tény, hogy a maximális hőmérséklet nem a dolgozórész élén, hanem a homloksíkon jön létre. A hőmérséklet növekedése a szerszám dolgozórészének mechanikai tulajdonságait rontja, strukturális elváltozásokat hozva létre, könnyíti a kopási folyamatokat, tehát érezhetően nagy hatással van a szerszámél élettartamára, a felületi érdességre, valamint a munkadarab pontosságára. 1.4.3.3.

HŰTŐ - KENŐ FOLYADÉKOK

A hűtő-kenő folyadékok alkalmazása a következő célkitűzéseknek kell, hogy eleget tegyen: - A munkadarab és a szerszám dolgozórészének hűtése. - A felületi érdesség csökkentése. - A szerszám dolgozórésze kopássebességének csökkentése. - A hőhatások okán létrejövő alakváltozások csökkentése. - A megmunkáló rendszer általános terhelésének csökkentése. Sajnos a szerszám dolgozórésze csúcsának közelébe, ahol a felmelegedés a legszámottevőbb, a hűtő-kenő folyadék nem jut el, úgy hogy e helyeken csak közvetett hatást lehet észlelni. A következő (1.17.) táblázat néhány tájékoztató jellegű felhasználási adatot tartalmaz.

41

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

1.17. táblázat MEGMUNKÁLÁSI FOLYAMAT NAGY. SIM. FÚRÁS MENETVÁGÁS MUNKADARAB ESZTERGÁLÁS ESZTERGÁLÁS SZERKEZETI ACÉL 5% emulzió 10% emulzió 5% emulzió 5% emulzió ÖTVÖZÖTT ACÉL 10% emulzió 10% emulzió 20% emulzió 5% emulzió 5% emulzió, 5% emulzió, 5% emulzió, ÖNTÖTTVAS SZÁRAZON VAGY VAGY VAGY SZÁRAZON SZÁRAZON PETRÓLEUM 5% emulzió, 5% emulzió, 10% emulzió, OLAJAK Al ÖTVÖZETEK VAGY OLAJ, VAGY VAGY PETRÓLEUM PETRÓLEUM PETRÓLEUM

MARÁS

KÖSZÖRÜLÉS

5% emulzió 10% emulzió

1÷2 % emulzió 1÷2 % emulzió

SZÁRAZON

1÷3 % emulzió

10% emulzió, VAGY SZÁRAZON

1÷2 % emulzió

A gyakorlatban a hűtő-kenő folyadékokat két csoportra lehet osztani: 1. Víz alapú folyadékok (emulziók). Az emulziók, olajból, vízből és emulgátorból (szappan) tevődnek össze. A (%) százalék megjelölés az emulzió olajtartalmára vonatkozik. 2. Olaj alapú folyadékok (repceolaj, ásványolaj, petróleum,..).

1.4.4.

SÉRÜLT RÉTEG 1.18. táblázat

MEGMUNKÁLÁS

SÉRÜLTRÉTEG VASTAGSÁGA

C [μm] KOVÁCSOLÁS HENGERLÉS ESZTERGÁLÁS-NAGYOLÁS ESZTERGÁLÁS-SIMÍTÁS GYALULÁS-NAGYOLÁS GYALULÁS-SIMÍTÁS FÚRÁS DÖRZS-NAGYOLÁS DÖRZS-SIMÍTÁS MARÁS-NAGYOLÁS MARÁS-SIMÍTÁS PALÁSTKÖSZÖRÜLÉS FURATKÖSZÖRÜLÉS SÍKKÖSZÖRÜLÉS

42

500 300 40÷80 30÷40 40÷50 25÷40 50÷60 25÷30 10÷20 40÷60 25÷40 15÷25 20÷30 15÷25

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az (1.18. táblázat) egyes megmunkáló folyamatokra jellemző (C) rétegsérülések vastagságát tartalmazza. A megmunkálás során, az anyag leválásakor apró repedések keletkeznek, a magas hőmérséklet következtében pedig lokális strukturális elváltozások jönnek létre. Ezek egy (sérült) réteget képeznek, melyet egy következő megmunkálási fogással el kell távolítani.

1.4.5.

SZERSZÁMKOPÁS

A forgácsképzés során a szerszám dolgozórésze kopásnak van kitéve. A kopás következményeként a dolgozórész mértani változást szenved. A változások a csúcs közelében észlelhetők (1.18. ábra), és kihatnak a dolgozórész hosszméreteire és szögeire. Valamennyi változás kihat a munkadarab felületi minőségére (érdesség) és annak méreteire (mérethibák).

60 0

a 0 65

400

600

50

0

A forgácsolási folyamat során (legnagyobb mértékben) a szerszám dolgozórésze biztosítja a munkadarab pontos méreteit, és az elvárt felületi minőséget. A szerszám dolgozórésze kikopottnak (tompultnak) minősül és szerszámcserét vagy élesítést kell eszközölni, ha a kopások mértéke és jellege következményeként a mérethibák és a felületi érdesség elérik (de még nem haladják meg) a (műhelyrajzon feltüntetett) megengedett értékeket.

e 0

160

3000

36 0 0

0 60 0 50

Δ

b

1.18. ábra 1.4.5.1.

KOPÁSKRITÉRIUMOK

A gyakorlatban a szerszám dolgozórészét kikopottnak kell tekinteni, ha a következő kritériumok közül bármelyik bekövetkezik. ƒ

MÉRETHIBA

A szerszám dolgozórészének csúcskopása miatt, a munkadarab mérete kopás közben folyamatosan növekszik. Ez a növekedés nem haladhatja meg a műhelyrajzon megadott tűréstartomány értékét (sőt, biztonsági okokból annak harmadát!).

43

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Síkmegmunkálások esetében (gyalulás, marás) 1 Δ ≤ Td 3

(1.33.)

Körmegmunkálások esetében (esztergálás, fúrás,..) 1 Δ ≤ Td 6

ƒ

(1.34.)

ÉRDESSÉGNÖVEKEDÉS

A szerszám dolgozórésze hátfelületének kopása miatt a hátszög nullára csökken, így erőteljes súrlódás és a forgácsolóerő növekedése következik be. Az említett jelenségekre csikorgás, felületi minőségromlás, valamint vibrációk jellemzők, és az érdesség növekedésével lehet őket kimutatni. A kapott (R) érdesség nem haladhatja meg a műhelyrajzon megadott (RZ) értéket:

R ≤ RZ ƒ

(1.35.)

DOLGOZÓRÉSZ KOPÁSMÉRETE

Az (1.19. táblázat) egyes megmunkálások kopási övének szélességét (kopásméretét) mutatja (az adatok itt is csak tájékoztató jellegűek): 1.19. táblázat MUNKADARAB ANYAGA

b (mm)

NAGYOLÓ ESZTERGÁLÁS (keményfémmel)

MINDEN ANYAG

0,6÷0,8

NAGYOLÓ ESZTERGÁLÁS (cserélhető lapkával)

MINDEN ANYAG

0,8÷1

ESZTERGÁLÁS NAGY FORGÁCSKERESZTMETSZETTEL

MINDEN ANYAG

0,8

ÖNTÖTTVAS

0,2÷0,3

ACÉLOK MINDEN ANYAG MINDEN ANYAG

0,6÷0,8

MEGMUNKÁLÓ FOLYAMAT

NAGYOLÓ PALÁSTMARÁS NAGYOLÓ HOMLOKMARÁS GYALULÁS SIMÍTO FOLYAMATOK

1.4.6.

0,8 0,1÷0,2

A DOLGOZÓRÉSZ ÉLETTARTAMA (TAYLOR KÉPLET)

A két élesítés (tompulás) között eltelt időt (megszakítás nélküli forgácsolás közben) a DOLGOZÓRÉSZ ÉLETTARTAMÁNAK nevezzük, mértékegysége a perc. 44

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az élettartam igen fontos technológiai adat, hiszen ettől az időtől függ az élesítések, vagy a szerszámcserék száma, ami időveszteséget jelent és kihat az önköltségekre. A probléma megoldása Taylor – hoz kötődik, aki igen nagyszámú mérés alapján, a következő összefüggést állította fel: V ⋅T

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ ⎝ k⎠

= CV

(1.36.)

Értelmezés: T (perc)… ….élettartam CV (perc)……..fajlagos idő V (m/perc)……forgácsolósebesség k………………anyagtól függő kitevő (1.21. táblázat) Ugyanazon anyagok (munkadarab, szerszámanyag) esetében, de két különböző (V1, V2) forgácsolási sebesség esetén, két különböző (T1, T2) élettartammal kell számolni: ⎛ 1⎞ − ⎟ k⎠

V1 ⋅ T1⎜⎝ V2 ⋅ T2

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ ⎝ k⎠

= CV = CV

Ha az utóbbi egyenleteket elosztjuk egymással, a végső TAYLOR - egyenletet kapjuk: V1 V2

⎛ T1 ⎜⎜ ⎝ T2

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

⎞⎝ ⎟⎟ ⎠

=1

(1.37.)

A (k) kitevő meghatározására a következő (1.20.) táblázat alkalmas 1.20. táblázat MUNKADARABANYAG

SZERSZÁMANYAG KERÁMIA

ACÉLOK

ACÉLÖNTVÉNY

KEMÉNYFÉM GYORSACÉL KERÁMIA KEMÉNYFÉM GYORSACÉL

RÉZALAPU ÖTVÖZETEK KEMÉNYFÉM NAGYOLÓ PALÁSTMARÁS KEMÉNYFÉM KEMÉNYFÉM KÖNNYŰFÉMEK

45

k (ÁTLAG) -3,5 -4 -7 -3,5 -4 -7 -3,5 -3 -2,5

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

O KÉRDÉSEK

-

Mi a forgácsoló folyamat kinematikai jellemzője?

-

Mi a forgácsolás alapfeltétele?

-

Melyek a forgácsolás fő tényezői?

-

Melyek a forgácsolósebesség meghatározásának módszerei?

-

Melyek a forgácsolóerők meghatározásának módszerei?

-

Melyek a forgácsolószerszám részei?

-

Mik a szerszám dolgozórészének jellemzői?

-

A szerszám dolgozórészének anyagai?

-

Melyek a szerszám dolgozórészének mértani jellemzői?

-

Mire hatnak a szerszám dolgozórészének módosításai?

-

Melyek a forgácsolás alapkövetkezményei?

-

Mitől függ a felületi érdesség?

-

Melyek a hőeloszlás fő jellemzői?

-

Melyek a hűtő – kenő folyadék tulajdonságai?

-

Mik a szerszám dolgozórésze kopásának következményei?

-

Milyen kopáskritériumokat ismer?

-

Mit nevezünk a szerszám dolgozórésze élettartamának?

-

Milyen számításokra lehet alkalmazni a TAYLOR - tételt?

46

Dr. FIRSTNER

2.

FORGÁCSOLÁS

ALAPVETŐ FORGÁCSOLÁSI FOLYAMATOK

Az alapvető forgácsolási folyamatok a következők: -

Esztergálás

-

Gyalulás

-

Fúrás

-

Marás

2.1.

ESZTERGÁLÁS

Az esztergálási folyamat technológiai adatai a következők: a [mm]……...….fogásmélység. f [mm/ford.]……fordulatonkénti előtolás. n (ford./perc ]…fordulatszám.

Az esztergálási munkatér mértani adatai a következők: Do [mm] …………....megmunkálás előtti átmérő. D1 [mm] ………...….megmunkálást követő átmérő. ln (mm)……….……szerszámszár hossza. b [mm] ……….…… szerszámszár szélessége. h [mm] ………….… szerszámszár magassága. l [mm] ………….....munkadarab hossza.

47

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

MUNKATÉR (BEFOGÁSI ÉS ERŐTERV)

2.1.1.

GÉP

l

Fc

n

f O

MUN KAD ARA B

a Fp

Ff

X

ln

Fp E SZ

Ff RS

M ZÁ

Z

a

KÉSZÜ LÉK

Y

h

2.1. ábra

2.2. ábra

48

Fc

D1

Do

Dr. FIRSTNER

2.1.2.

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK (ESZTERGAPADOK)

EGYETEMES (UNIVERZÁLIS) [TOS TRENČIN SUI 50]

REVOLVER [KNUTH PRECIZION HRD42P]

CNC [CICLONE FB-1440]

KARUSZEL [TOSHULIN SKIQ 25] 2.3. ábra

49

Dr. FIRSTNER

2.1.3. ƒ

FORGÁCSOLÁS

SZERSZÁMOK SZERSZÁMFUNKCIÓK

φ

8

7

4

1

10

6

9

3

2.4. ábra SZERSZÁMSZABVÁNYOK

2.1. táblázat

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9

GYORSACÉL

EGYENES HAJLÍTOTT SAROK SZÉLES HOMLOKÉLŰ OLDALÉLŰ SZÚRÓ ÁTMENŐFURAT ZSÁKFURAT HEGYES BESZÚRÓ HAJLÍTOTT

KEMÉNYFÉM

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ISO

FORGÁCSOLÓSZERSZÁM

SZABVÁNY MSZ SZERSZÁMSZÁM

ƒ

1901 1902 1908 1909 1903 1904 1910 1912 1913 1905

1287 1288

1906

1289 1290 1294 1286 1297 1291 1299 1292

5

2

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

SZERSZÁMFAJTÁK SZERSZÁMTARTÓ K

VÁLTÓÉLŰ SZERSZÁMOK

FORRASZTOTTÉLŰ SZERSZÁMOK

2.5. ábra 51

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

FOGÁSMÉLYSÉG

2.1.4.

2.1.4.1.

PALÁSTESZTERGÁLÁS

A technológiai adatok közül, a fogásmélységet alapértéknek tekintjük. A nagyság meghatározása az (5. rész) élőgyártmány ráhagyásainak figyelembe vételével, vagy tapasztalati (javasolt) táblázati értékek felhasználásával történik. Palástszerű megmunkálások esetén a (δ) adatok átmérőkre érvényesek, így az (a) fogásmélység a következő: a=

ƒ

δ

(2.1.)

2

δ1 …NAGYOLÓ RÁHAGYÁSOK (PALÁSTESZTERGÁLÁS) 2.2. táblázat δ1=2a [mm]

MUNKADARABANYAG SZÜRKEÖNTVÉNY

1÷6

EGYÉB ÖNTVÉNYEK

1÷5

SZABAD KOVÁCSOLÁS

1,5÷3

ÖTVÖZÖTT ACÉL

2,5÷3,5

KOVÁCSOLÁS SZERSZÁMBAN

0,5÷1,5

HENGERELT SZELVÉNYEK

ƒ

0,5÷1

δ 2 …SIMÍTO RÁHAGYÁSOK (PALÁSTESZTERGÁLÁS) 2.3. táblázat

D [mm]

10

10÷18

18÷30

30÷50

50÷80

80÷120

120÷180

180÷260

260÷360

360÷500

δ2

L [mm] ↓ 100

0,7

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,1

1,2

1,3

1,5

100÷250

0,8

0,8

0,9

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

250÷400

0,8

0,9

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

400÷630

0,9

1

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

630÷1000

*

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,5

1,6

1,7

1,9

1000÷1600

*

*

1,5

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

2,1

1600÷2500

*

*

*

1,9

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

52

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (PALÁSTKÖSZÖRÜLÉS) 2.4. táblázat

D [mm]

10

10÷18

18÷30

30÷50

50÷80

80÷120

120÷180

180÷260

260÷360

360÷500

100

0,2-0,3

0,2-0,3

0,2-0,3

0,2-0,3

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,4

0,5

0,5

100÷250

0,2-0,3

0,2-0,3

0,3

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,5

0,5

0,5-0,6

δ3

L [mm] ↓

250÷400

0,2-0,3

0,3

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,4-0,5

0,5

0,5

0,6

400÷630

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,3-0,4

0,4-0,5

0,4-0,5

0,4-0,5

0,-0,6

0,6

0,6

630÷1000

*

0,3-0,4

0,3-0,4

0,4-0,5

0,4-0,5

0,4-0,5

0,4-0,6

0,6

0,6-0,7

0,7

1000÷1600

*

*

*

0,6

0,6-0,7

0,6-0,7

0,7

0,7-0,8

0,7-0,8

0,8

1600÷2500

*

*

*

0,7

0,7-0,8

0,8

0,8

0,8-0,9

0,9

0,9

2.1.4.2.

HOMLOKESZTERGÁLÁS

Ebben az esetben a ráhagyás táblázati értékei megegyeznek a fogásmélységgel:

a =δ ƒ

(2.2.)

δ1 …NAGYOLÓ RÁHAGYÁSOK (HOMLOKESZTERGÁLÁS) 2.5. táblázat MUNKADARAB HOSSZA

[mm] ↓

÷18 18 - 50 50 - 120 120 - 260 260 - 500 500-

ƒ

ÁTMÉRŐ ÷18

18 - 50

50 - 120

120 - 260

260-…

0,9 1,1 1,4 1,8 2,4 2,7

1 1,2 1,5 1,9 2,5 2,8

1,1 1,3 1,6 2 2,6 2,9

* 1,5 1,8 2,1 2,7 3

* * 1,9 2,3 2,9 3,2

δ 2 …SIMÍTO RÁHAGYÁSOK (HOMLOKESZTERGÁLÁS) 2.6. táblázat MUNKADARAB HOSSZA [mm]

÷18

18 - 50

÷18 18 - 50 50 - 120 120 - 260 260 - 500 500-

0,6 0,7 0,9 1 1,2 1,4

0,7 0,8 0,9 1,1 1,3 1,4

53

ÁTMÉRŐ 50 - 120 120 - 260 0,8 0,9 1 1,1 1,3 1,5

* 0,9 1 1,2 1,4 1,5

260-…. * * 1,1 1,3 1,5 1,6

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (HOMLOKKÖSZÖRÜLÉS) 2.7. táblázat ÁTMÉRŐ

MUNKADARAB

2.1.4.3.

HOSSZA [mm]

÷18

18 - 50

50 - 120

120 - 260

260-…..

÷18 18 - 50 50 - 120 120 - 260 260 - 500 500-

0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,7

* 0,4 0,5 0,5 0,7 0,7

* * 0,6 0,6 0,7 0,8

ÜREGESZTERGÁLÁS: δ1 …NAGYOLÓ ≈ 0,7δ1 (PALÁSTESZTERGÁLÁS) δ 2 …SIMÍTO RÁHAGYÁSOK (ÜREGESZTERGÁLÁS)

2.8. táblázat

ƒ

l MUNKADARAB HOSSZ

NYÍLÁS ÁTMÉRŐ [mm] ↓

÷63

63÷100

100÷160

160÷250

250÷400

400÷360

10 10÷18 18÷30 30÷50 50÷80 80÷120 120÷180 180÷260 260÷360

0,9 1 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

* 1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

* * 1,1 1,2 1,3 1,3 1,5 1,6 1,7

* * * 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

* * * * 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

* * * * * 1,6 1,7 1,8 1,9

δ 3 …KÖSZÖRÜLÉSI RÁHAGYÁSOK (ÜREGESZTERGÁLÁS) 2.9. táblázat NYÍLÁSÁTMÉRŐ [mm] ↓

÷63

63÷100

10 10÷18 18÷30 30÷50 50÷80 80÷120 120÷180 180÷260 260÷360

0,9 1 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

* 1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

54

[l] MUNKADARABHOSSZ 100÷160 160÷250 250÷400 * * 1,1 1,2 1,3 1,3 1,5 1,6 1,7

* * * 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

* * * * 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

400÷360 * * * * * 1,6 1,7 1,8 1,9

Dr. FIRSTNER

2.1.5.

FORGÁCSOLÁS

SEBESSÉGEK

Az elméleti számítás, (1.13.) a WALICH és (1.12.) a KRONENBERG féle módszer szerint lehetséges. A (2.10.) táblázat, (esztergálásra vonatkozó) tájékoztató jellegű adatokat tartalmaz. ƒ

HASZNÁLT ANYAGOK ÉS FŐ FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉGEK

2.10. táblázat FORGÁCSOLÓ SEBESSÉG (esztergálás) VC60 SZERSZÁMANYAG GYORSACÉL KEMÉNYFÉM KERÁMIA MUNKADARAB NAGYOLÁS SIMÍTÁS NAGYOLÁS SIMÍTÁS NAGYOLÁS SIMÍTÁS ACELOK 10÷60 30÷80 60÷400 200÷500 200÷800 300÷1200 ÖNTÖTTVAS 7÷45 20÷50 40÷250 140÷350 140÷560 200÷800 Cu, Cu ötvözetek 18÷100 50÷150 100÷700 300÷900 320÷1400 500÷1600 Al ötvözetek 40÷240 120÷320 240÷1200 800÷1500 800÷1600 800÷1800

Mivel a sebességek (T1=6O perc) hatvanperces élettartamra vonatkoznak, át kell őket számítani a tetszőleges (T) élettartamra.

Egy meghatározott (T) élettartamra: T1 = 60

V1 = V60, gyártó

V 2 = VC

T2 = T

(2.3.)

A (1.37.) Taylor-egyenlet a sebesség és az élettartam következő viszonyaira utal :

V1 V2

⎛ T1 ⎜⎜ ⎝ T2

⎞ ⎟⎟ ⎠

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ ⎝ k ⎠

=1

(2.4.)

Helyettesítsük be a (2.4.) egyenletbe a (2.3.) adatokat:

⇓ ⎛ 1⎞

V60, gyártó ⎛ 60 ⎞ ⎜⎝ − k ⎟⎠ =1 ⎜ ⎟ VC ⎝ T ⎠

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

⎛ 60 ⎞ ⎝ ⇒ VC = V60, gyártó ⋅ ⎜ ⎟ ⎝T ⎠

(2.5.)

A szerszám sebességbírását, a szerszámgyártó adataiból, vagy a (1.13.) WALICH megközelítő módszer alapján határozzuk meg:

55

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

D ⋅ π ⋅ n sz ,60

V60, gyártó =

1000

≤

CV a ⋅f x

(2.6.)

y

Behelyettesítve a (2.6.) egyenletet a (2.5.) egyenletbe, (T1=6O perc) a hatvanperces élettartamra vonatkozó forgácsolási sebesség képletét kapjuk:

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

⎛ 60 ⎞⎝ VC = V60, gyártó ⋅ ⎜ ⎟ ⎝T ⎠

2.1.6.

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

C ⎛ 60 ⎞⎝ = x V y ⋅⎜ ⎟ a ⋅f ⎝T ⎠

(2.7.)

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS

Az előtolás értékét három kritérium szerint kell számítani:

2.1.6.1.

°

A szerszám teherbírása szerint

°

A munkadarab igényelt felületi érfesége szerint.

°

A munkadarab megengedett alakváltozása szerint.

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A SZERSZÁM TEHERBÍRÁSA SZERINT:

A szerszámot a fő forgácsolóerő három összetevője terheli. Az erők térbeli elrendezése, valamint a szerszám mértani jellemzői a (2.1.) ábrán láthatók. Ezek megközelítő arányai:

F c : F p : F f ≈ 5 : 2 :1

⇓ Fp = 0,4 ⋅ Fc F f = 0,2 ⋅ Fc

(2.8.)

A (2.1.) ábra szerint, a szerszámszár összetett feszültségi igénybevételnek van kitéve. Ha a szerszámot hosszú rúdnak tekintjük, valamennyi feszültség normálfeszültség jellegű lesz.

56

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Fc ⋅ ln − Fp ⋅

M σz = z = Wz

h 2

1 ⋅ b ⋅ h2 6 M F ⋅l σy = y = f n Wy 1 ⋅ h ⋅ b 2 6 Fp Fp = σc = A b⋅h

(2.9.)

Ezek a feszültségek az (x) tengely irányában hatnak, tehát össze lehet őket adni ( σ R - eredő feszültség):

σR =

h 2 + 0,2 ⋅ Fc ⋅ l n + 0,2 ⋅ Fc 1 b⋅h ⋅ h ⋅ b2 6

Fc ⋅ l n − 0,4 ⋅ Fc ⋅ 1 ⋅ b ⋅ h2 6

(2.10.)

Ezt követően, használjuk a következő rövidítéseket:

ln =g h

h =e l

6 ⋅ g + 1,2 ⋅ e ⋅ g − 0,8 = c0 b2 ⋅ e

(2.11.)

A (2.8. és 2.11.) rövidítéseket használva, a (2.10.) egyenlet a következő formát veszi fel:

σR =

Fc ⋅ l n − 0,4 ⋅ Fc ⋅ 1 ⋅ b ⋅ h2 6

h 2 + 0,2 ⋅ Fc ⋅ l n + 0,2 ⋅ Fc 1 b⋅h ⋅ h ⋅ b2 6

⇓

σ R = Fc ⋅

6 ⋅ g + 1,2 ⋅ e ⋅ g − 0,8 = Fc ⋅ c0 b2 ⋅ e

Fc =

σR c0

⇒ σ R = Fc ⋅ c 0

(2.12.)

Az előző egyenletnél, az erőt meghatározó (1.28.) bővített módszert alkalmazzuk:

Fc = C K ⋅ a x1 ⋅ f

57

' y1

(2.13.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Eszerint:

σ R = CK ⋅ a x ⋅ f ' ⋅ c0 y1

1

(2.14.)

A szerszám biztonságos működtetésének szilárdsági feltétele:

σR ≤

Rm

(2.15.)

ν

A (2.14. és 2.15.) egyenletek bal oldalai megegyeznek, tehát: C K ⋅ a x1 ⋅ f

' y1

⋅ c0 ≤

Rm

ν

(2.16.)

A (2.16.) egyenletből, a szerszámszár teherbírása szerinti, fordulatonkénti előtolást határozzuk meg:

f ' ≤ y1

2.1.6.2.

Rm c 0 ⋅ C K ⋅ a x1 ⋅ν

(2.17.)

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A MUNKADARAB (RZ) IGÉNYELT FELÜLETI ÉRDESSÉGE SZERINT

MUNKADARAB

f

Rz

r Vf SZERSZÁM

f/2 r

r- Rz

2.6. ábra A (2.6.) ábra szerint, a megjelölt derékszögű háromszögből (Püthagorasz-tétele alapján): 2

⎛ f"⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ + (r − RZ )2 = r 2 ⎝ 2 ⎠ A (2.18.) egyenletet felbontjuk:

58

(2.18.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2

⎛ f ´´ ⎞ ⎟⎟ + r 2 − 2 ⋅ r ⋅ R z + R z2 = r 2 ⎜⎜ ⎝ 2 ⎠

R z2 ≈ 0

⇓ f " ≤ 8 ⋅ r ⋅ RZ

2.1.6.3.

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A MEGENGEDETT ALAKVÁLTOZÁS SZERINT:

Fc μ=1/3

(2.19.)

Fc D1

Op

MUNKADARAB

Ff Do

O

Fp u

as

C Rz

as

μ=1/40

as

μ=1/110 as

2.7. ábra Az (uS) megengedett alakváltozás, az utolsó forgácsolási (simító) fogásra vonatkozik. A megengedett alakváltozás értékét a műhelyrajzon feltüntetett, megengedett (Tt) – tűréstartomány szerint határozzuk meg. Tapasztalat alapján:

1 u S ≤ Tt 6

(2.20.)

A (2.7.) ábrán, sematikusan, fel vannak tüntetve a nagyolásból (előző megmunkálás) visszamaradt rétegek, melyeket a simítás során el kell távolítani. Ezeknek a rétegeknek az összege képezi a simító megmunkálás minimális fogásmélységét:

59

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

as ≥ (u + Rz + C )NAGYOLÓ

(2.21.)

Ebből arra lehet következtetni, hogy a táblázati értékek akkor alkalmazhatók, ha nagyobbak:

δ2 2

≥ as

(2.22.)

Értelmezés: u [mm] ……nagyolásból visszamaradt alakváltozás RZ [mm] …. nagyolásból visszamaradt érdesség (1.16. táblázat) C [µm] …... nagyolásból visszamaradt sérült réteg (1.18. táblázat)

• A (u) NAGYOLÁSBÓL VISSZAMARADT ALAKVÁLTOZÁS

O A FŐ FORGÁCSOLÓERŐ HATÁSÁRA LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS

A (2.8.) ábrán, a megjelölt derékszögű háromszögből (Püthagorasz-tétel) : 2

( )

⎛ D1 ⎞ , ⎜ ⎟ + uc ⎝ 2 ⎠

2

⎞ ⎛D = ⎜ 1 + uc ⎟ ⎠ ⎝ 2

2

⇓

(u )

, 2 c

= D1 ⋅ u c + u c2

(2.23)

Az (FC) fő forgácsolóerő által létrejött (uc) radiális alakváltozás négyzetét (másodfokú kis érték), figyelmen kívül lehet hagyni) - (2.10. ábra - jobb) u c2 ≈ 0

Ekkor a (2.24.) egyenletből, a (uc) radiális alakváltozás: uc

(u ) =

, 2 c

D1

( )

2

⇒0

(2.24.)

A u c, másodfokú kis érték és a reális (D1) nagy érték hányadosa, technológiai szempontból tekintve, elhanyagolható.

60

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Y

Y

Fc

Fc

Oc

Xc

D1 X

D1

O

Do

O

, u`c

Do

Fp

a , a

Yp

uc

up

Op O Fp

Do

D

1

up

up 2.8. ábra

O A KERESZTÍRÁNYU - BEHATOLÓ FORGÁCSOLÓERŐ ÁLTAL LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS

Az (FP) radiális (keresztirányú) forgácsolóerő által létrejött (up) radiális alakváltozás (kihat az átmérő értékére)-(2.8. ábra - alul) up = μ ⋅

F p nagy. ⋅ l 3 E⋅I

(2.25.)

A (µ) mértani jellemző, és a munkadarab befogásától függ. A különböző befogásoknak megfelelő értékeket a (2.7.) ábra bal oldala mutatja. Ha felhasználjuk az (1.18.) megközelítő erőarányt 61

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

up = μ ⋅

0,4 Fc nagy . ⋅ l 3

(2.26.)

E⋅I

O AZ ELŐTOLÓ FORGÁCSOLÓERŐ ÁLTAL LÉTREJÖTT ALAKVÁLTOZÁS

Az (Ff) előtoló forgácsolóerő által létrejött (uf) alakváltozás (az érték minimális, és nem hat ki az átmérőre – hosszirányú) - (2.8. ábra) uf = 0

(2.27.)

A nagyolásból visszamaradó (2.24., 2.25., 2.27.) értékek összege, a radiális alakváltozást eredményezi: u = u f + uc + u p

(2.28.)

⇓ u≈μ⋅

0,4 ⋅ Fcnagy . ⋅ l 3

(2.29.)

E⋅I

• A NAGYOLÁSBÓL VISSZAMARADT ÉRDESSÉG

RZ =

2 f nagyoló

(2.30.)

8 ⋅ rnagyoló

A kapott (nagyolásból visszamaradt (2.29. és 2.30.)) értékeket behelyettesítjük az (2.21.) egyenletbe, és megkapjuk a simításra vonatkozó legkisebb fogásmélységet: a s = (u + R z + C ) NAGYOLÓ = μ ⋅

0,4 ⋅ Fcnagy . ⋅ l 3 E⋅I

+ RZ + C

(2.31.)

• FŐ SIMÍTÓ FORGÁCSOLÓERŐ ( Fcs )

A (1.28.) képletet használva: x1

Fcs = CK ⋅ as, ⋅ f '''

y1

(2.32.)

A (2.8.) ábrán látható, hogy a keresztirányú alakváltozás során a fogásmélység csökken, és egyensúlyi állapotban eléri az ( as, ) értéket, mely a (2.33.) forgácsolóerő számításakor mérvadó:

62

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

as, = as − u ps = as − us

(2.33.)

A (2.33.) ( a s, ) értéket behelyettesítjük a (2.32.) egyenletbe: Fcs = C K ⋅ (as − u s ) 1 ⋅ f ''' x

y1

(2.34.)

A simító eljárás során létrejött radiális alakváltozások nem haladhatják meg a simításnál előírt 1 tűréstartomány hatodát (tapasztalati adat) ( Ts ): 6 1 u s ≤ Ts 6

(2.35.)

A (2.29.) egyenlet alapján, a simítás során létrejött keresztirányú alakváltozás: 0,4 ⋅ Fcs ⋅ l 3 us ≈ μ ⋅ E⋅I

(2.36.)

Az előző egyenletbe behelyettesítjük az ( Fcs ) simításra vonatkozó fő simító forgácsolóerőt (2.34.), és alkalmazzuk a (2.35.) feltételt: 0,4 ⋅ Fcs ⋅ l 3 0,4 ⋅ C K ⋅ (as − u s ) 1 ⋅ f ''' ⋅ l 3 us ≈ μ ⋅ =μ⋅ E⋅I E⋅I x

x

1 ⎞ 1 ''' y1 3 ⎛ 0,4 ⋅ C K ⋅ ⎜ as − Ts ⎟ ⋅ f ⋅ l 1 6 ⎠ ⎝ =μ⋅ ≤ Ts 6 E⋅I

y1

(2.37.)

A (2.37.) egyenletből kifejezzük az ( f ''' ) megengedett, simításra vonatkozó fordulatonkénti előtolás értékét: f

'''

Ts ⋅ E ⋅ I

= y1

ƒ

x

1 ⎞1 ⎛ μ ⋅ 2,4 ⋅ C K ⋅ ⎜ a s − Ts ⎟ ⋅ l 3 ⋅ 6 ⎠ ⎝

(2.38.)

MÉRVADÓ FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSOK

A kiszámított értékek közül, a kisebb a mérvadó. A mérvadó érték meghatározását követően, az (1.7.) táblázatból ki kell választani a legközelebbi kisebb, szabványos előtolást, (vagy a rendelkezésre álló gépen található – beállítható kisebb előtolást).

63

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

• NAGYOLÁS ESETÉN

Nagyolás esetén mérvadók a (2.17. és 2.19.) szerszám teherbírása és a felületi érdesség szerint számított értékek:

(

)

f = min f ' , f " ⇒ GÉP

(2.39.)

• SIMÍTÁS ESETÉN

Simítás esetén, mérvadók a (2.19. és 2.38.) felületi érdesség, és a végleges tűréstartomány szerint számított értékek:

(

f = min f " , f

2.1.7.

'''

) ⇒ GÉP

(2.40.)

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS

A fordulatszámokat a következő két kritérium szerint lehet számítani: - A használt szerszám sebességbírása szerint. - Az alkalmazott gép teherbírása szerint.

2.1.7.1.

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT

A szerszám sebességbírását, a szerszámgyártó adataiból, vagy a WALICH megközelítő módszer alapján számított, tetszőleges (T) élettartamra határozzuk meg, az (1.13., 1.37.) egyenletek alapján.: ⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

⎛ 60 ⎞ ⎝ VC = V60, gyártó ⋅ ⎜ ⎟ ⎝T ⎠

C = x V a ⋅f

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

y

⎛ 60 ⎞ ⎝ ⋅⎜ ⎟ ⎝T ⎠

≤

D ⋅ π ⋅ n sz ,T 1000

(2.41.)

A (2.41.) egyenletből, az alkalmazott szerszám sebességbírása és a meghatározott élettartamnak megfelelő ( n sz ,T ) fordulatszámra vonatkozó képletet kapjuk:

n sz ,T = n SZ ≤

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

320 ⋅ CV D⋅ax ⋅ f

y

⎛ 60 ⎞ ⎝ ⋅⎜ ⎟ ⎝T ⎠

64

⎛ 1⎞ ⎜− ⎟ k⎠

320 ⎛ 60 ⎞ ⎝ = ⋅ V60 ⎜ ⎟ D ⎝T ⎠

(2.42.)

Dr. FIRSTNER

2.1.7.2.

FORGÁCSOLÁS

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT

A gép teljesítménye, a motor névleges teljesítményének és a hatásfok értékének a szorzata: ( Pmotor ⋅η m ):

Pmotor

F ⋅V ⋅η m ≥ C C = 60 ⋅ 1000 ⇓

(C

K

⋅ a x1 ⋅ f

y1

⋅π ⋅ n ) ⋅ D1000

60 ⋅ 1000

g

(2.43.)

A (2.43.) egyenletből, az alkalmazott gép, ( n g ) fordulatszámára vonatkozó képletét kapjuk:

ng ≤

2.1.7.3.

Pmotor ⋅ η m ⋅ 10 7 ⋅ 1,95 C K ⋅ a x1 ⋅ f

y1

⋅D

(2.44.)

MÉRVADÓ FORDULATSZÁM

A kiszámított értékek közül, a kisebb a mérvadó. A mérvadó érték meghatározását követően, az (1.6.) táblázatból ki kell választani a legközelebbi kisebb szabványos fordulatszámot, (vagy a rendelkezésre álló gépen található – beállítható kisebb értéket).

n = min(n sz , n g ) ⇒ GÉP

2.1.8.

2.1.8.1.

(2.45.)

FŐ GÉPIDŐ PALÁSTESZTERGÁLÁS

t fg = i ⋅

L n⋅ f

L [mm] …..megmunkáló BRUTTÓ hossz i…………..fogások száma 65

(2.46.)

Dr. FIRSTNER

2.1.8.2.

FORGÁCSOLÁS

HOMLOKESZTERGÁLÁS

t fg = i ⋅

2.1.8.3.

Dmax − Dmin 2 ⋅ n ⋅ f radiális

(2.47.)

FOGÁSOK SZÁMA

i=

Dmax − Dmin 2⋅a

(2.48.)

Az első nagyobb egész számot kell alkalmazni

2.1.9.

HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY

A számítás során ügyelni kell a mértékegységek homogenitására.

P = FC ⋅ VC = CK ⋅ a x1 ⋅ f

y1

⋅

1 D ⋅π ⋅ n ⋅ 1000 ⋅ 60 1000

⇓ P=

C K ⋅ a x1 ⋅ f y1 ⋅ D ⋅ n η m ⋅ 107 ⋅1,95

[kW ]

(2.49.)

2.1.10. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG

Q = f ⋅ a ⋅ VC ⋅ q =

f a D ⋅π ⋅ n ⋅ ⋅ ⋅q 100 100 100

⎡ kg ⎤ g⎢ 3 ⎥ ⎣ dm ⎦

(2.50)

⇓ Q=

⎡ kg ⎤ f ⋅ a ⋅ D ⋅π ⋅ n q ⋅ ⎢ perc ⎥ 10 6 ⎣ ⎦

66

(2.51.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

O KÉRDÉSEK

-

Melyek az esztergáló munkatér technológiai jellemzői?

-

Melyek az esztergáló munkatér mértani jellemzői?

-

Nevezze meg az esztergáló gépek alap csoportjait!

-

Melyek az esztergáló szerszám részei?

-

Melyek az esztergáló szerszám alapvető kialakítási formái?

-

Hogy határozzák meg, táblázati módszerrel a fogásmélységet?

-

Milyen sebességtartományokban működtetik a dolgozórész anyagait?

-

Melyek az előtolásszámításkor használt kritériumok?

-

Előtolásszámítás a szerszám teherbírása szerint.

-

Előtolásszámítás a munkadarab előírt felületi érdessége szerint.

-

Előtolásszámítás a munkadarab megengedett alakváltozása szerint.

-

Mérvadó előtolás meghatározása.

-

Melyek a fordulatszámok számítására használt kritériumok?

-

Fordulatszám-számítás a szerszám sebességbírása szerint.

-

Fordulatszám-számítás a szerszámgép teljesítménye szerint.

-

Mérvadó fordulatszám meghatározása.

-

A fő gépidő számítása.

-

A fogások számának meghatározása.

-

Használt gépteljesítmény számítása.

-

A forgácsolás termelékenységének számítása.

67

Dr. FIRSTNER

2.2.

FORGÁCSOLÁS

GYALULÁS

A gyalulást egy végtelenül nagy átmérőjű munkadarab esztergálásának lehet tekinteni. Ezért a technológiai adatok számítására vonatkozó elmélet egészében megegyezik az esztergálásnál használtakkal. Kivételt csak a fogásmélység és a forgácsolási sebesség meghatározása képez.

2.2.1.

GÉP ÉS MUNKATÉR

f

VR

VC L

b

[TOS

HM45]

2.9. ábra

68

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A gyalulási folyamat technológiai adatai a következők: a [mm] ……….fogásmélység. f [ mm/k.lök.] …kettőslöketenkénti előtolás. nk [ k.lök./perc ]…percenkénti kettőslöketszám .

A gyalulási munkatér mértani adatai a következők: ln [mm] ………….…késszár hossza. b [mm] ………….…késszár szélessége. h [mm] ……….……késszár magassága. L [mm] …………....munkadarab hossza.

2.2.2.

SZERSZÁMOK

A szerszámok alap-kivitelezési formái megegyeznek az esztergálásnál alkalmazottakkal (külső nagyoló megmunkálásra alkalmazott formákkal).

2.2.3.

FOGÁSMÉLYSÉG

A gyalulásnál alkalmazott (a) fogásmélységeket az esztergálásnál megismert táblázatokból lehet kiválasztani, azzal a különbséggel, hogy a teljes ( δ esztergáló ) értéket használjuk, mivel a forgácsolás csak a munkadarab egyik oldalán történik: a = δ esztergáló

2.2.4.

(2.52.)

SEBESSÉGEK

A ( VC ) fő forgácsolási sebességet az esztergálásnál használt értékek alapján határozzuk meg, de mivel a szerszámot befogó készülék mozgása a megmunkálási folyamat stabilitását rontja, a ténylegesen alkalmazott értékeket némileg csökkentjük:

VC ≅ (0,5 ÷ 0,7 )VC , ESZTERGÁLÓ

(2.53.)

A gyalulás, a szerszám szakaszos egyenes vonalú mozgásából jön létre (kettőslöketek). A szerszámgép tulajdonságától függően, a mozgások sebességei nem egyeznek meg, vagyis a következő sebességeket különböztethetjük meg: 69

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

VC [ m/min ] …forgácsolósebesség Vr [ m/min ] …hátramenet sebessége

A sebességek összefüggését a következő (K) sebességarány adja: K=

Vr VC

(2.54.)

Az egy ciklusra (kettőslöketre) szükséges idő a ( tC ) forgácsolás és a ( t r ) hátramenet idejéből tevődik össze: t = tC + t r =

L L 1 + = VC Vr nK

⇒

L VC

⎛ VC ⎜⎜1 + ⎝ Vr

⎞ 1 ⎟⎟ = ⎠ nK

(2.55)

Behelyettesítve a (2.54.) (K) sebességarányt, meghatározható a ( VC ) forgácsolósebesség, a szerszám járata (L), a sebességarány (K), és a kettőslöketszám ( nK ) függvényében:

VC =

2.2.5.

L ⎛ K + 1⎞ ⋅ nK ⋅ ⎜ ⎟ 1000 ⎝ K ⎠

(2.56)

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS

Az (f) ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS megegyezik az esztergálásnál alkalmazott eljárással (a simításnál figyelmen kívül hagyható az alakváltozásokra vonatkozó ( f ''' ) érték, hiszen a gyalulás során a munkadarab nem deformálódik. NAGYOLÁS ESETÉN

SIMÍTÁS ESETÉN

f = min ( f ' , f " ) ⇒ GÉP

2.2.6.

f = min ( f " ) ⇒ GÉP

(2.57.)

KETTŐSLÖKETEK SZÁMÍTÁSA

A ciklusok számát kettőslöketek formájában számítjuk, mivel a szerszámgépeken is ily módon lehet elvégezni a beállításokat. A kettőslöketek számát a következő két kritérium szerint lehet számítani: - A használt szerszám sebességbírása szerint. - Az alkalmazott gép teherbírása szerint.

70

Dr. FIRSTNER

2.2.6.1.

FORGÁCSOLÁS

KETŐSLÖKET-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT

A szerszám sebességbírását, a szerszámgyártó adataiból, vagy a (1.13.) WALICH megközelítő módszer alapján határozzuk meg: VC ≈

Cv ax ⋅ f

=

y

L ⎛ K + 1⎞ ⋅ n KSZ ⋅ ⎜ ⎟ 1000 ⎝ K ⎠

Az előbbi egyenletből meghatározható a kettőslöketek száma n KSZ ≤

2.2.6.2.

1000 ⋅ K ⋅ C v L ⋅ (K + 1) ⋅ a x ⋅ f

(2.58.)

y

KETŐSLÖKET-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT

A gép teljesítménye, a motor névleges teljesítményének és a hatásfok értékének a szorzata: ( Pmotor ⋅η M ):

P ⋅η M =

FC ⋅ VC = 60 ⋅ 1000 n Kg =

2.2.6.3.

(C

K

⋅ a x1 ⋅ f

y1

L )⋅ 1000 ⋅n 60 ⋅ 1000

6 ⋅ 10 7 ⋅ P ⋅ η M ⋅ K C K ⋅ a x1 ⋅ f

y1

⋅ L ⋅ (K + 1)

Kg

⎛ K + 1⎞ ⋅⎜ ⎟ ⎝ K ⎠

(2.59 .)

(2.60.)

MÉRVADÓ KETŐSLÖKETSZÁM

A kiszámított értékek közül, a kisebb a mérvadó. A mérvadó érték meghatározását követően, az (1.6.) táblázatból ki kell választani a legközelebbi kisebb szabványos kettőslöketszámot (fordulatszámot), (vagy a rendelkezésre álló gépen található – beállítható kisebb értéket).

n K = min(n Ksz , n Kg ) ⇒ GÉP

2.2.7.

(2.61.)

FŐ GÉPIDŐ t fg = i ⋅

B nK ⋅ f

B [mm]…munkadarab szélessége.

71

(2.62.)

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

FOGÁSOK SZÁMA

Az első nagyobb egész számot kell alkalmazni

i=

2.2.8.

RÉTEG a

(2.63.)

HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY P = FC ⋅ VC = CK ⋅ a x1 ⋅ f

y1

⋅

L ⋅ (K + 1) ⋅ n 6 ⋅ 1000 ⋅ 1000 ⋅η M ⋅ K

(2.64)

⇓ P=

2.2.9.

L ⋅ (K + 1) ⋅ n 6 ⋅107 ⋅η M ⋅ K

[kW ]

(2.65.)

FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG ⎛ K +1⎞ L ⋅ nKg ⋅ ⎜ ⎟ f a ⎝ K ⎠ ⋅q ⋅ ⋅ Q = f ⋅ a ⋅ V ⋅ qC = 100 100 100

⎡ kg ⎤ g⎢ 3 ⎥ ⎣ dm ⎦

(2.66)

⇓ Q=

f ⋅ a ⋅ L ⋅ nKg ⋅ (K + 1) K ⋅ 10

6

⋅q

⎡ kg ⎤ g⎢ 3 ⎥ ⎣ dm ⎦

(2.67.)

O KÉRDÉSEK

-

Mi a gyalulás technológiai alapja?

-

Mely táblázati adatokat kell használni a technológiai adatok meghatározásakor?

-

Mi a kettőslöket?

-

Milyen sebességeket alkalmaznak a gyalulási folyamat során?

-

Melyek a fő gépidő összetevői?

-

72

Dr. FIRSTNER

2.3.

FORGÁCSOLÁS

FÚRÁS

A fúrást, mint forgácsolási eljárást, egy belső, két dolgozórésszel felszerelt szerszámmal történő esztergálásnak lehet tekinteni. A különbség a fúrószerszám mértani (dolgozórésze szögeinek) jellemzőiből adódik.

2.3.1.

MUNKATÉR

0,5D

GÉP

D

SZALAG (FAZETTA)

SZERSZÁM

l MUNKADARAB

L GÉP ϕο

2.10. ábra

73

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az fúrási folyamat technológiai adatai a következők: a [mm]……...….fogásmélység. f mm/ford.) ……fordulatonkénti előtolás. n [ford./perc].…fordulatszám.

A fúrási munkatér mértani adatai a következők: Do [mm]…………....megmunkálás-előtti átmérő. D1 [mm]………...….megmunkálást követő átmérő. l [mm]……….….….szerszámszár (szabad) hossza.

φo …………………szerszám

csúcsszöge.

l [mm] ………….....munkadarab hossza.

• CSÚCSSZÖG

A fúrószerszám csúcsszögének, egyes munkadarabtól függő értékeit a következő (2.11.) táblázat tartalmazza: 2.11. táblázat

MUNKADARAB

ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

ÖTVÖZÖTT ACÉL

Rm [ N/mm2]

HB

φo

170 190 210

116 116 118 120 120 120 125 125 125 125

100-140

135

450 550 650 750 650 750 850

ÖNTÖTTVAS BRONZ

140

ALUM. ÖTV.

74

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK

2.3.2.

• ASZTALI ÉS OSZLOP FÚRÓGÉP

[MAC PROMAC 210A]

[F.MOSEER XC40HY]

• KONZOLL FÚRÓGÉP ÉS FÚRÓKÖZPONT

[F.MOSER Z3032 x 10/1]

[KNUTH CNC DRILL PRESS B090] 2.11. ábrák

75

Dr. FIRSTNER

2.3.3.

FORGÁCSOLÁS

SZERSZÁMOK SŰLYESZTŐK

FÚRÓK

KÖSZPONTFÚRÓ

DÖRZSÁRAK

2.12. ábra

2.3.4.

RÁHAGYÁSOK a=

δ 2

(2.68.)

A ráhagyások megegyeznek a fogásmélységgel (nem lehet több fogással fúrni egy fúróval) A következő (2.12. táblázat), hagyományos csigafúrókra érvényes ráhagyásokat tartalmaz:

76

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.12. táblázat NYÍLÁSÁTMÉ 6

6÷10 10⎟÷15 15÷18 18÷30 30÷50 50÷80 80÷100

2.3.5.

NAGYOLÓ δ1 * *

SIMÍTÓ δ2 * *

DÖRZS δ3 0,03 0,04

1,5

0,15

0,04

1,7

0,15

0,04

2,4

0,20

0,05

3,0

0,25

0,06

4,0

0,30

0,08

*

0,35

0,09

SEBESSÉGEK

Fúrásnál a FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEKet leginkább a szerszámgyártó javasolja, de ha ilyen adatokkal nem rendelkezünk, empirikus megoldásokhoz kell folyamodnunk. Empirikus, megközelítő módszer:

VC ≈

Cv ⋅ D X 0 ⋅ μ 0 T m ⋅ f y0

(2.69.)

A (2.69.) képletben használandó koefficienseket a (2.13. és 2.14.) táblázótokból lehet meghatározni. 2.13. táblázat

MUNKADARAB

ÖTVÖZETLEN ACÉL

ÖTVÖZÖTT ACÉL

Rm [N/mm

2

HB

Cv

x0

y0

m

170 190 210

11,1 9,3 8 7,1 6,3 5,6 5 4,5 14,4 12,2 10,5

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,25 0,25 0,25

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,125 0,125 0,125

100-140

23,4

0,25

0,55

0,125

48,6

0,25

0,55

0,12

450 550 650 750 650 750 850 950

ÖNTÖTTVAS

BRONZ ALUMÍNIUM

]

300

77

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.14. táblázat l/D

2.3.6.

l-fúró aktív hossza D -átmérő

μ0

2,5 3÷ 4 4÷ 5 5÷ 6 6÷ 8 8 ÷10

1 0,9-0,8 0,8-0,7 0,7-0,65 0,65-0,6 0,6-0,5

FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS

A fordulatszámok számítását a kjövektező kritérijumok alapján hatéározzuk meg: °

Tapasztalarti (táblázati) adatok szerint.

°

A fúrószerszám teherbírása szerint

°

2.3.6.1.

ELŐTOLÁS MEGHATÁROZÁSA TAPASZTALATI ADATOK ALAPJÁN:

A (2.15.) táblázati adatok hagyományos csigafúrók ( f ´ ) előtolásaira vonatkoznak.

f´

(2.70.)

2.15. táblázat ANYAG

ACÉL

ÖNTÖTTVAS

Rm

[N/mm ]

ATMÉRŐ

500 ig 500 ig 500÷700 500÷700 800÷900 800÷900 200 ig 200 ig 200 ÷…. 200 ÷….

1÷10 10÷25 1÷10 10÷25 1÷10 10÷25 1÷10 10÷25 1÷10 10÷25

2

78

ELŐTOLÁS

SEBESSÉG Vc

[m/min ] 25÷35 35÷45 25÷30 24÷40 15÷28 15÷28 20÷35 20÷35 15÷25 15÷25

f

[mm/ford. ] 0,05÷0,18 0,18÷0,25 0,05÷0,18 0,18÷0,25 0,03÷0,12 0,12÷0,25 0,025÷0,27 0,27÷0,45 0,01÷0,17 0,17÷0,3

Dr. FIRSTNER

2.3.6.2.

FORGÁCSOLÁS

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A SZERSZÁM TEHERBÍRÁSA ALAPJÁN:

A fúrószerszámot terhelő torziós (csavaró) nyomaték (empirikus megközelítés)

M t = Cm ⋅ D X ⋅ f Y [N mm]

(2.71.)

A fúrószerszámot terhelő axiális erő (empirikus megközelítés) F f = C F ⋅ D X 1 ⋅ f Y1 [N ]

(2.72.)

A (2.71. és 2.72.) képletekben használt koefficiensek és kitevők értékei, a (2.16.) táblázatban vannak összefoglalva. 2.16. táblázat Rm

HB

Cm

CF

ÖNTÖTVAS

170 190 210

240 275 310 345 345 380 420 215 235 250

570 660 760 840 840 940 1030 580 625 665

BRONZ, Al

100-140

122

315

MUNKADARAB

ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

ÖTVÖZÖTT ACÉL

(N/mm2) 450 550 650 750 650 750 850

X

X1

Y

Y1

2

1

0,8

0,9

1,9

1

0,8

0,8

1,6

1

0,7

0,7

A fúrószerszámot terhelő csavaró igénybevétel által létrejött tangenciális feszültségnek nem szabad meghaladnia a megengedett nyíró feszültség értékét (Rm – szakítószilárdság, (ν) biztonsági tényező):

τ=

Mt R ≤ m W0 ν ⋅ 1,4

(2.73.)

A (2.73.) egyenletbe behelyettesítjük a torziós nyomaték értékét (2.71.), és a keresztmetszeti D3 ) képletét: tényező megközelítő ( Wo ≈ 30

79

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS y

Cm ⋅ D X ⋅ f " R ≤ m 3 D ν ⋅ 1,4 30

(2.74.)

Majd kifejezzük az ELŐTOLÁS SZÁMÍTÁSára vonatkozó (2.75.) képletet:

f"≤ y

2.3.6.3.

Rm ⋅ D 3− X ν ⋅ 42 ⋅ Cm

(2.75.)

MÉRVADÓ FORDULATONKÉNTI ELŐTOLÁSOK

A kiszámított értékek közül a kisebb a mérvadó. A mérvadó érték meghatározását követően, az (1.7.) táblázatból ki kell választanunk a legközelebbi kisebb szabványos előtolást, (vagy a rendelkezésre álló gépen található – beállítható kisebb előtolást).

(

)

f = min f ' , f " ⇒ GÉP

2.3.7.

(2.76.)

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS

A fordulatszámokat a következő két kritérium szerint lehet meghatározni: - A használt szerszám sebességbírása alapján. - Az alkalmazott gép teherbírása alapján. 2.3.7.1.

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT

A szerszám sebességbírását, a szerszámgyártó adataiból, vagy a (2.69.) rendelkezésre álló megközelítő módszerek alapján határozhatjuk meg, így például :

Cv ⋅ D X 0 ⋅ μ 0 D ⋅ π ⋅ nsz ≥ VC ≈ 1000 T m ⋅ f y0 A (2.77.) egyenletből, az alkalmazott szerszám sebességbírását és a meghatározott élettartamnak megfelelő ( nsz ) fordulatszám képletét kapjuk:

80

(2.77.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

nsz ≤

2.3.7.2.

320 ⋅ Cv ⋅ μ0 T ⋅ f y 0 ⋅ D (1− X 0 ) m

(2.78.)

FORDULATSZÁM- SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT

A gép teljesítménye, a motor névleges teljesítményének és a hatásfok értékének szorzata: ( P ⋅η m ): Alkalmazva a (2.71.) empirikus képletet és a szögsebesség képletét, ügyelve időközben a mértékegységekre:

(

)

1 ⎡ (2π ⋅ ng )⋅ 1 ⎤⎥ ⋅ 1 [kW] P ⋅ η m ≥ M t ⋅ ω = ⎢ Cm ⋅ D X ⋅ f Y ⋅ 1000 60 ⎦ 1000 ⎣

(2.79.)

A (2.79.) egyenletből, az alkalmazott gép ( n g ) fordulatszámára vonatkozó képletet kapjuk:

ng ≤

2.3.7.3.

3 ⋅ 107 ⋅ P ⋅η m π ⋅ Cm ⋅ D X ⋅ f Y

(2.80.)

MÉRVADÓ FORDULATSZÁM

A kiszámított értékek közül, a kisebb a mérvadó. A mérvadó érték meghatározását követően, az (1.6.) táblázatból ki kell választanunk a legközelebbi kisebb szabványos fordulatszámot, (vagy a rendelkezésre álló gépen található – beállítható kisebb értéket).

n = min(nsz , ng ) ⇒ GÉP

2.3.8.

(2.81.)

FŐ GÉPIDŐ

A furat hosszát (furatmélységet) korrigálni kell egy bizonyos értékkel (pl. 5 mm), mivel a fúrót nem lehet közvetlenül a felületről indítani. Eszerint a képletben szereplő megmunkált hossz: (Lbrutto =Lnetto +5)

t fg =

Lbrutto f ⋅n

81

(2.82.)

Dr. FIRSTNER

2.3.9.

FORGÁCSOLÁS

HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY

A (2.79.) képletből kiindulva:

P=

π ⋅ n ⋅ Cm ⋅ D X ⋅ f Y η m ⋅ 3 ⋅ 10 7

[kW ]

(2.83.)

2.3.10. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG

Alapul a már meghatározott (2.50.) képletet használjuk, hiszen a fúrás, mint azt mondottuk, két szerszámmal végzett esztergálásnak felel meg.

Q = f ⋅ a ⋅ VC ⋅ q =

f a D ⋅π ⋅ n ⋅ ⋅ ⋅q 100 100 100

⎡ kg ⎤ q⎢ 3 ⎥ ⎣ dm ⎦

(2.84.)

⇓ Q=

f ⋅ a ⋅ D ⋅π ⋅ n ⎡ kg ⎤ ⋅q ⎢ 6 10 ⎣ min ⎥⎦

O KÉRDÉSEK

-

Mi tekinthető a fúró forgácsolási eljárás alapjának?

-

Mi szerint lehet felosztani a fúrógépek típusait?

-

Mi szerint lehet meghatározni az alkalmazott előtolásokat?

-

Előtolásszámítás a szerszám teherbírása szerint.

-

Mi szerint lehet meghatározni az alkalmazott fordulatszámokat?

-

Fordulatszám-számítás a szerszám sebességbírása szerint.

-

Fordulatszám-számítás a gép teljesítménye szerint.

82

(2.85.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.4.

MARÁS

2.4.1.

MUNKATÉR

A szerszám befogása kétféleképpen lehetséges: - A szerszámtengely merőleges a munkadarab megmunkált felületére (HOMLOKMARÁS). - A szerszámtengely párhuzamos a munkadarab megmunkált felületével (PALÁSTMARÁS). HOMLOKMARÁS

PALÁSTMARÁS

GÉP

l

SZERSZÁM

GÉP

MUNKADARAB

SZERSZÁM

MUNKADARAB

l 2.13. ábra

2.14. ábra

A marási folyamat technológiai adatai a következők: a [mm]……...….fogásmélység. f1 [ mm/fog.] ……fogankénti előtolás. Vf [ mm/min ] ……előtolás sebessége. n [ ford./perc ].…fordulatszám.

A marási munkatér mértani adatai a következők: D [mm]…………....szerszámátmérő. L [mm]………...….munkadarab hossza. 83

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

a [mm]……….….….fogásmélység. b [mm]……………...megmunkált szélesség. z……………………..fogszám.

εo …………………a szerszám dolgozórészének emelkedése. A szerszám és a munkadarab közötti relatív mozgást az érintkezési pontokban jelentkező abszolút sebességek szerint lehet felosztani: - Ha a munkadarab és a szerszám kerületi sebességei irányításban megegyeznek, akkor az ilyen eljárást EGYENIRÁNYÚ marásnak nevezzük. - Ha viszont a munkadarab és a szerszám kerületi sebességei irányításban ellenkezők, akkor ELLENIRÁNYÚ marásról beszélünk.

EGYENIRÁNYÚ

ELLENIRÁNYÚ

MUNKADARAB

Vf n

n MUNKADARAB

Vf

SZERSZÁM

SZERSZÁM

A szerszám és a munkadarab közötti fedés szerint szimmetrikus és aszimmetrikus marást lehet megkülönböztetni. SZIMMETRIKUS

ASZIMMETRIKUS MUNKADARAB

Vf

MUNKADARAB

n

n

Vf SZERSZÁM

SZERSZÁM

2.15. ábra

84

Dr. FIRSTNER

2.4.2.

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK

EGYETES SZERSZÁMMARÓGÉP [FERNOST-F.MOSER ZX 6350 C]

CNC MARÓGÉP

[KNUTH-TST UWF 12 CNC]

CNC FURÓ-MARÓGÉP [WMW BMT 105 CNC] 2.16. ábrák

85

Dr. FIRSTNER

2.4.2.1. ƒ

FORGÁCSOLÁS

OSZTÓFEJEK EGYETEMES OSZTÓFEJ Z Z3

Z1

nk

Z4

nm Zm Z3 Z4

Z1

nk

[HOFMAN hth-tit] 2.17. ábra ÉRTELMEZÉSEK: nk ……………hajtókar fordulatszáma nm ……………munkadarab fordulatszáma nL…………….lyukkoszorús tárcsa elosztása (gyártótól függ- 16 ÷49….) Z………………csigakerék fogazatszáma Zm…………….munkadarab felosztásszáma Z1÷Z8…………fogaskerék fogszáma. A munkadarab fordulatszáma:

nm =

1 Zm

86

(2.86.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A meghajtó kar és a munkadarab fordulatának számaránya:

nk ⋅ Z 3 = nm ⋅ Z ⋅ 1 ⋅ Z 4

Z = 40,60,80

⎛ Z4⎞ Z nk = ⎜ ⎟⋅ ⎝ Z3 ⎠ Zm

ƒ

(2.87.)

DIFFERENCIÁLIS OSZTÓFEJ

Ha az osztások száma, Z m = (17,37,127,....) - csak eggyel vagy önmagukkal oszthatók ⎛ Z4⎞ Z (prímszám), akkor az egyetemes osztófejjel nem lehet egészszámú ( n k = ⎜ ) ⎟⋅ ⎝ Z3 ⎠ Zm karfordulatszámot kapni. Ilyen esetekben szükségesek a differenciális osztófejek.

Értelmezések:

Z m …….munkadarab osztásszáma. Z m' …….a munkadarab ( Z m ) osztásától számított legközelebbi osztás, mely megvalósítható egyetemes osztófejjel. nk' ……..a ( Z m' ) osztásnak megfelelő hajtókar-fordulatszám. nk" ……. a ( Z m - Z m' ) differenciának megfelelő hajtókar-fordulatszám. A hajtókar összetett fordulatszáma:

nk = nk' + nk"

(2.88.)

A direkt hajtókar fordulatszáma a (2.87.) képlet szerint: ⎛ Z4⎞ Z nk' = ⎜ ⎟⋅ ' ⎝ Z 3 ⎠ Zm

(2.89.)

A differenciál hajtókar fordulatszáma a (2.18.) ábra szerint:

nk" = nm ⋅

Z8 Z 6 Z 2 1 ⋅ ⋅ = ⋅K Z 7 Z 5 Z1 Z m

(2.90.)

Behelyettesítve a (2.89. és 2.90.) egyenleteket a (2.88.) egyenletbe: 1 ⎛ Z4⎞ Z ⎛ Z4⎞ Z nk = ⎜ ⋅K = ⎜ ⎟⋅ ' + ⎟⋅ ⎝ Z 3 ⎠ Zm Zm ⎝ Z 3 ⎠ Zm

87

(2.91.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

[HOFMAN DIFERENCIAL Luth]

Z Z3

Z1

nk

Z4 ,, nk

Zm

nm

, ,k, n nk = nk +

Z3 Z4

Z1

nk Z2 , nk

Z6 Z8

Z5 Z7

2.18. ábra

88

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az előző (2.91.) képletből, meghatározható a fogaskerekek áttétele, illetve a fogaskerekek fogszáma:

(Z K =Z⋅

− Zm ) ⎛ Z 2 Z 3 ⎞ Z8 Z 6 ⋅ =⎜ ⋅ ⎟⋅ Z m' ⎝ Z1 Z 4 ⎠ Z 7 Z 5

' m

(2.92.)

A zárójelben lévő arány leggyakrabban (1) – egyet tesz ki. Ebben az esetben:

Z⋅

ƒ

(Z

− Zm ) Z8 Z 6 = ⋅ Z m' Z7 Z5

' m

NC OSZTÓFEJEK

[TANI 80] ƒ

(2.93.)

[HOFMAN RS/NC-160/160Z]

EGYÉB OSZTÓFEJEK (PRECÍZIÓS, HIDRAULIKUS, PNEUMATIKUS)

[ROTVERK]

[HR-DIVITEC CAD 470] 2.19. ábra

89

Dr. FIRSTNER

2.4.3.

FORGÁCSOLÁS

SZERSZÁMOK

2.20. ábra 90

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

FOGÁSMÉLYSÉGEK

2.4.4.

A fogásmélységek megegyeznek a (2.17.) táblázatban adott ráhagyások értékeivel: a =δ

(2.94.)

0,3 0,3 0,4 0,4

1,1 1,1 1,2 1,2 0,4 0,4 0,4 0,5

* 1,2 1,3 1,3 * 0,4 0,5 0,6

630÷1000

18 18 - 30 30 - 50 >50

1,0 1,0 1,1 1,1

400÷600

* * * 5,3

250÷400

* * 3,9 4,0

100÷250

* 3,0 3,1 3,2

nagyolás

100 ig

250÷400

100÷250 2,4 2,5 2,5 2,6

630÷1000

1,9 1,9 2,0 2,1

δ1

δ2 18 18 - 30 30 - 50 >50

SZÉLESSÉG > 200 HOSSZ

400÷630

18 18 - 30 30 - 50 >50

SZÉLESSÉG < 200

100 ig

MUNKADARA B VASTAGSÁG

2.17. táblázat

2,2 2,2 2,2 2,4

2,7 2,7 2,8 2,9

* 3,2 3,3 3,4

* * 4,1 4,2

* * * 5,6

1,2 1,2 1,3 1,3

1,3 1,3 1,4 1,4

* 1,4 1,5 1,5

* * 1,6 1,6

* * * 1,9

0,3 0,4 0,4 0,5

0,4 0,4 0,4 0,5

* 0,5 0,5 0,6

* * 0,6 0,7

* * * 0,8

simítás

* * 1,4 1,4

* * * 1,8

δ3

köszörülés

* * 0,6 0,6

* * * 0,8

SEBESSÉGEK

2.4.5.

Az alkalmazott forgácsolási sebességeket két módszerrel határozzuk meg: -

Empirikus módszerrel.

-

Tájékoztató jellegű táblázati adatok szerint

2.4.5.1.

EMPIRIKUS MODSZER

VC ≈

CV ⋅ D i T m ⋅ a X ⋅ b q ⋅ z u ⋅ ε w ⋅ f1 y

91

(2.95.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A koefficiensek és a megfelelő kitevők a (2.18.) táblázatban találhatók. 2.18. táblázat Rm MUNKADARAB

[N/mm2 ]

ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

450 500 600 700

ÖNTÖTTVAS

2.4.5.2.

HB

Cv

m

x

y

150 200 230

61,5 64 74,5 66 50 37,5 30

0,3 0,3 0,3 0,3 0,33 0,33 0,33

0,27 0,27 0,27 0,27 0,46 0,46 0,46

0,3 0,3 0,3 0,3 0,58 0,58 0,58

q

u

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,32 0,3 0,32 0,3 0,32

w

i

0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,5 0 0,72 0 0,72 0 0,72

TÁBLÁZATI MÓDSZER

Tájékoztató jellegű táblázati adatok: 2.19. táblázat FORGĆCSOLÓSEBESSÉG (marás) VC60 GYORSACÉL

SZERSZÁMANYAG KEMÉNYFÉM

KERÁMIA

MUNKADARAB NAGYOLÁS SIMÍTÁS NAGYOLÁS SIMÍTÁS NAGYOLÁS SIMÍTÁS ACÉLOK 8÷15 12÷20 30÷80 60÷130 100÷400 200÷400 ÖNTÖTTVAS 8÷15 12÷20 50÷80 80÷100 140÷560 200÷600 Cu, Cu ötvözetek 20÷25 30÷50 90÷120 120÷300 320÷500 500÷1000 Al ötvözetek 200 ig 700 ig 450 ig 700 ig 1000 ig 1500 ig

2.4.6.

FORGÁCSOLÓERŐK SZÁMÍTÁSA

A forgácsolóerőkre vonatkozó számításokat az általános marási modell (2.21. és 2.22.) ábra szerint szokásos elvégezni,használva a munkatérre érvényes jelöléseket.

92

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

b D

MUNKADARAB

D D 1

SZERSZÁM

n

f1 a

D, z 2

Vf

1

δ

f

2.21. ábra MUNKADARAB

Vf n

F

SZERSZÁM

2.22. ábra

a. Egy fogra esedékes fő forgácsolóerő: ⎛ Vf ⎞ ⎟⎟ ⋅ cos ϕ ⋅ K s = F1,ϕ F1,ϕ = Aϕ ⋅ K s = b ⋅ f 1 ⋅ cos ϕ ⋅ K s = b ⋅ ⎜⎜ ⎝n⋅z ⎠

(2.96.)

b. Egy fogra esedékes munka: W1 =

ϕ1

∫ F1,ϕ ⋅

−ϕ 2

ϕ1 ⎛ Vf ⎞ D D ⎟⎟ ⋅ cos ϕ ⋅ K S ⋅ ⋅ dϕ ⋅ dϕ = ∫ b ⋅ ⎜⎜ 2 2 ⎝n⋅z ⎠ −ϕ 2

⇓ 93

(2.97.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS ϕ1 ⎛ Vf ⎞ D ⎟⎟ ⋅ ⋅ K S ⋅ ∫ cos ϕ ⋅dϕ W1 = b ⋅ ⎜⎜ ⎝n⋅z ⎠ 2 −ϕ 2

(2.98.)

⇓ ⎛ Vf ⎞ D ⎟⎟ ⋅ ⋅ K S ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) W1 = b ⋅ ⎜⎜ n ⋅ z ⎝ ⎠ 2

(2.99.)

c. A marásban résztvevő fogak másodpercenként elvégzett munka (TELJESÍTMÉNY): P ⋅η m = W1 ⋅ [marásban résztvevő fogag másodpercenként ]

P ⋅η m = W1 ⋅

⎛V ⎞ D n⋅ z n⋅ z = b ⋅ ⎜⎜ f ⎟⎟ ⋅ ⋅ K S ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) ⋅ 60 60 ⎝ n⋅ z ⎠ 2

⎡ N ⋅ m⎤ ⎢⎣ sec ⎥⎦

(2.100.)

⇓

P = b ⋅V f ⋅

D ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) ⋅ K S 2 ⋅ 60

(2.101.)

d. A teljesítmény kifejezve a peremerő (forgácsolóerő) és a forgácsolóerő által: P ⋅η m =

FC ⋅ VC ⋅1000 60

⎡ N ⋅m⎤ ⎢⎣ sec ⎥⎦

(2.102.)

Kiegyenlítve a (2.101. és 2.102.) egyenleteket - jobb oldalait, a peremerő (forgácsolóerő) jelentkezik mint ismeretlen:

b ⋅ V f ⋅ D ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) 2 ⋅ 60

⋅ KS =

FC ⋅ VC ⋅ 1000 60

(2.103.)

Az előző egyenletből kifejezzük a forgácsolóerőt

FC =

Vf VC

⋅

b⋅D ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) ⋅ K S 2000

(2.104.)

A fajlagos forgácsolóerőértéke CRONENBERG szerint:

KS =

C f1X

vagy

94

K S ≈ kc

(2.105.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.20. táblázat MUNKADARAB ACÉLOK ÖNTÖTTVAS

C 9,25 HB0,545 1,92 HB0,76

X 0,26

Egyéb anyagok esetében (analitikus számítások során), használhatók meghatározásánál alkalmazott (kc1-1) legnagyobb értéke (1.8. táblázat). 2.4.6.1.

az

erők

A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE SZIMMETRIKUS MARÁS ESETÉN

Szimmetrikus marás esetén, a befogó szögek megegyeznek, értékük (

ϕ1 =

π

ϕ2 =

2

π 2

)

π 2

Behelyettesítve az előző értékeket a (2.104.) egyenletbe, a szimmetrikus marás esetére vonatkozó, forgácsolóerő képlete számítható:

FC =

2.4.6.2.

Vf VC

⋅

b⋅D ⋅ KS 1000

(2.106.)

A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE ASZIMMETRIKUS MARÁS ESETÉN

Aszimmetrikus marás esetén, a forgácsolóerő képlete, megegyezik a (2.104.) alapképlettel:

FC =

2.4.6.3.

Vf VC

⋅

b⋅D ⋅ (sin ϕ1 + sin ϕ 2 ) ⋅ K S 2000

(2.107.)

A FORGÁCSOLÓERŐ KÉPLETE ELLENÍRÁNYÚ ÉS EGYENÍRÁNYÚ MARÁS ESETÉN

A befogószögek értéke (2.21.) ábra szerint:

ϕ1 = 0 sin ϕ 2 = 1 −

2a D

Az előző értékeket behelyettesítjük a (2.99.) képletbe: 95

(2.108)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

FC = FC ⎛⎜ ϕ1 =0,ϕ 2 = π ⎞⎟ _ FC (ϕ1 =0,ϕ 2 ) = ⎝

2⎠

Vf VC

⋅

b⋅D ⋅ (1 − sin ϕ 2 ) ⋅ K S 2000

b ⋅ D ⎛ ⎛ 2a ⎞ ⎞ = ⋅ ⋅ ⎜1 − ⎜1 − ⎟ ⎟⎟ ⋅ K S VC 2000 ⎜⎝ ⎝ D ⎠⎠ Vf

(2.109.)

Ezt követően, ki lehet fejezni a forgácsolóerő képletét ELLENÍRÁNYÚ ÉS EGYENÍRÁNYÚ MARÁS ESETÉN

FC =

Vf VC

⋅

a ⋅b ⋅ KS 1000

(2.110.)

ELŐTOLÁSSZÁMITÁS

2.4.7.

Az alkalmazott előtolásokat két módszer szerint lehet (szokásos) meghatározni: -

Tájékoztató táblázati adatok

-

A szerszám alakváltozása szerint.

2.4.7.1.

TÁJÉKOZTATÓ JELLEGŰ TÁBLÁZATI ADATOK SZERINT

2.21. táblázat FORGANKÉNTI ELŐTOLÁS f1 [mm/fog.] MARÓ

MUNKADARAB ACÉLOK ÖNTÖTTVAS Cu- ÖTVÖZETEK Al- ÖTVÖZETEK

2.4.7.2.

HOMLOKMARÓ PALÁSTMARÓ, HOMLOKMARO D≥40 D≤40 NAGYOLÁS SIMÍTÁS NAGYOLÁS SIMÍTÁS 0,1÷0,2 0,05÷0,1 0,04÷0,06 0,05÷0,08 0,1÷0,16 0,1÷0,25 0,04÷0,07 0,06÷1 0,16÷0,2 0,2÷0,3 0,0÷0,08 0,012÷0,8 0,1÷0,16 0,16÷0,2 0,05÷0,08 0,012÷0,1

ELŐTOLÁS SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SZILÁRDSÁGA SZERINT

A szerszám dolgozóperemén működő erőket redukáljuk a szerszámszár tengelyére (2.23. ábra). A redukció eredményeként egy erő (Fmax) és egy nyomaték (M) jön létre. Mivel hosszú rudakról van szó, mérnöki megfontolásból, elegendő a maximális erő idézte hajlító igénybevételt venni a számítás alapjaként. 96

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

MUNKADARAB

Vf

Vf M

n

FR=FC

Fm

ax

MUNKADARAB

n

Fc SZERSZÁM

Fmax SZERSZÁM

Fmax

2.23. ábra A hajlító igénybevétel következménye a szerszámszár alakváltozása. A marógép munkaterének kialakítása függvényében, a szerszámszár alakváltozását külön kel számolni homlokmarás, és külön palástmarás esetében:

A megfelelő alakváltozások a következők: HOMLOKMARÁS

PALÁSTMARÁS

GÉP

E,I

D

GÉP

l

SZERSZÁM

D

u max

a

Fmax

Fmax SZERSZÁM MUNKADARAB

u max

E,I

2.24. ábra

umax

Fmax ⋅ l 2 ⋅ D = 4⋅ E ⋅ I

a

MUNKADARAB

b

l

2.25. ábra

umax

(2.111.)

Fmax ⋅ l 3 = 100 ⋅ E ⋅ I

(2.112.)

A szerszámtengely legnagyobb megengedett alakváltozása nem szabad, hogy meghaladja a műhelyrajzon feltűntetett (megadott) tűréstartomány egy hatodát:

u max ≤

1 ⋅T 6

(2.113.)

A legnagyobb redukált terhelés (abban az esetben jöhet létre, ha a radiális erő értéke eléri a perem forgácsolóerő értékét (2.22. ábra):

97

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Fmax = Fc2 + FR2 = Fc2 + Fc2 = 2 ⋅ Fc Fmax = 2 ⋅ Fc

(2.114.)

• HOMLOKMARÁS ESETÉN:

A (2.111.) egyenletbe behelyettesítjük a (2.14.) értékeket, és alkalmazzuk a (2.13.) feltételt: 2⋅

u max ≤

Fmax ⋅ l 2 ⋅ D = E ⋅I ⋅4

2 ⋅ FC ⋅ l 2 ⋅ D = E⋅I ⋅4

(f

⋅ n ⋅ z) a ⋅ b ⋅ ⋅ KS ⋅l 2 ⋅ D ⎛ D ⋅ π ⋅ n ⎞ 1000 ⎜ ⎟ 1 ⎝ 1000 ⎠ ≤ ⋅T E ⋅I ⋅4 6 ! 1

Az előző képletből meghatározzuk a homlokmarásra vonatkozó FOGANKÉNTI előtolást: f1' ≈

1,49 ⋅ E ⋅ I ⋅ T z ⋅ a ⋅ b ⋅ KS ⋅ l 2

(2.115.)

• PALÁSTMARÁS ESETÉN:

A (2.112.) egyenletbe behelyettesítjük a (2.14.) értékeket, és alkalmazzuk a (2.13.) feltételt: 2⋅

u max ≤

Fmax ⋅ l 3 2 ⋅ FC ⋅ l 3 = = E ⋅ I ⋅ 100 E ⋅ I ⋅ 100

(f

⋅ n ⋅ z) a ⋅ b ⋅ ⋅ KS ⋅l3 ⎛ D ⋅ π ⋅ n ⎞ 1000 ⎜ ⎟ 1 ⎝ 1000 ⎠ ≤ ⋅T E ⋅ I ⋅ 100 6 ! 1

(2.116)

Az előző képletből meghatározzuk a palástmarásra vonatkozó FOGANKÉNTI előtolást: f1, ≈

2.4.7.3.

37 ⋅ D ⋅ E ⋅ I ⋅ T z ⋅ a ⋅b ⋅ KS ⋅l3

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A FELÜLETI ÉRDESSÉG SZERINT

Alapul az (2.19.) esztergálásnál használt előtolási képlet szolgál. f 1" ≤ 8 ⋅ r ⋅ R Z

98

(2.117.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Mértanilag az esztergálószerszám dolgozórésze csúcssugarának megfelel a marószerszám átmérőjének a fele, így az előző képletből meghatározhatjuk a felületi érdességre vonatkozó FOGANKÉNTI előtolást:

f1" ≤

2.4.7.4.

2 ⋅ D ⋅ RZ z

(2.118.)

MÉRVADÓ ELŐTOLÁS

A mérvadó érték a két számított érték közül a kisebbik:

f1 = min ( f1' , f1" )

2.4.8.

(2.119.)

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS

A fordulatszámokat a következő két kritérium szerint lehet meghatározni: - A használt szerszám sebességbírása szerint. - Az alkalmazott gép teherbírása szerint.

2.4.8.1.

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁM SEBESSÉGBÍRÁSA SZERINT

A szerszám sebességbírását, a szerszámgyártó adataiból (2.19. táblázat), vagy a (2.95.) megközelítő módszer alapján határozhatjuk meg:

VC ≈

CV ⋅ D i D ⋅ π ⋅ n sz = m X q u w y 1000 T ⋅ a ⋅ b ⋅ z ⋅ ε ⋅ f1

(2.120.)

Fejezzük ki az előző képletből a szerszám sebességbírására vonatkozó fordulatszámot:

nsz ≤

2.4.8.2.

CV ⋅ D i ⋅ 1000 T m ⋅ a X ⋅ b q ⋅ z u ⋅ ε w ⋅ f1 y ⋅ D ⋅ π

(2.121.)

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A SZERSZÁMGÉP TELJESÍTMÉNYE SZERINT

Használjuk a teljesítményre vonatkozó függvényt és helyettesítsük be a forgácsolóerőt meghatározó (2.110.) képletet, ügyelve a mértékegységek homogenitására: 99

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

P ⋅ η m ⋅ 10 3 ⋅ 60 = FC ⋅ VC =

Vf ⋅ a ⋅ k VC ⋅ 1000

⋅ K S ⋅ VC =

f1 ⋅ n g ⋅ z ⋅ a ⋅ b 1000

⋅ KS

(2.122.)

Az előző képletből kifejezhetjük a szerszámgépre vonatkozó fordulatszám képletét: 6 ⋅ 10 7 ⋅ P ⋅ η m f1 ⋅ a ⋅ b ⋅ z ⋅ K S

ng =

2.4.8.3.

(2.123.)

MÉRVADÓ FORDULATSZÁM

A mérvadó érték a ( nsz , ng ) két számított érték közül a kisebbik. Mivel a gépen beállítandó

értékről van szó, a mérvadó értéket a megfelelő szabványos fordulatszámokra vonatkozó (1.6.) táblázatból kell kikeresni:

n = min(n sz , n g ) ⇒ GÉP

2.4.9.

(2.124.)

ELŐTOLÁS-SEBESSÉGÉNEK SZÁMÍTÁSA

Mivel gépen beállítandó értékről van szó, a mérvadó értéket a gépen rendelkezésünkre álló értékek közül válasszuk ki, mint az első kisebb értéket. V f = f 1 ⋅ n ⋅ z ⇒ GÉP

(2.125.)

2.4.10. FŐ GÉPIDŐ

A fő gépidő számításakor ügyelnünk kell a marószerszám méretéből adódó megmunkált hossz bruttó értékére (Lbrutto).

t fg = i ⋅

ƒ

Lbrutto L = i ⋅ brutto Vf f1 ⋅ z ⋅ n

(2.126.)

FOGÁSOK SZÁMA i=

Δh b ⋅ a D

2.4.11. HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY

Használjuk a (2.123.) egyenletet, és ügyeljünk a mértékegységek homogenitására:

100

(2.127.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

P=

f1 ⋅ z ⋅ n ⋅ a ⋅ b ⋅ KS 6 ⋅107

[kW ]

(2.128.)

2.4.12. FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG

Q = a ⋅ b ⋅V f ⋅ q =

a b f1 ⋅ z ⋅ n ⋅ ⋅ ⋅q 100 100 100

⎡ kg ⎤ g⎢ 3 ⎥ ⎣ dm ⎦

⇓ Q=

a ⋅ b ⋅ f1 ⋅ z ⋅ n ⋅q 10 6

⎡ kg ⎤ ⎢⎣ min ⎥⎦

O KÉRDÉSEK

-

Melyek a szerszám és a munkadarab mozgásából adódó különbségek?

-

Melyek a homlokmarás és a palástmarás tulajdonságai?

-

Az egyetemes osztófej tulajdonságai és számítása.

-

Differenciális osztófej számítása.

-

Fő forgácsolóerő számítása.

-

Előtolásszámítás a szerszám szilárdága szerint.

-

Előtolásszámítás a felületi érdesség szerint.

-

Fordulatszám számítása a szerszám sebességbírása szerint.

-

Fordulatszám-számítás a gép teljesítménye szerint.

-

Fő gépidő számítása.

-

Forgácsolóteljesítmény számítása.

-

Forgácsolási termelékenység.

101

(2.129.)

Dr. FIRSTNER

2.5.

FORGÁCSOLÁS

KÖSZÖRÜLÉS

2.5.1.

MUNKATÉR

A köszörülés technológiai adatai a következők: a [ mm ] …………….fogásmélység. f,b [ mm/k.lök. ] ….…előtolás. nk [ k.lök./perc ]…..…percenkénti kettőslöketek száma. nc [ ford./perc ] ……….korong fordulatszáma. nv [ ford./perc ] ……….vezetőkorong fordulatszáma. nw [ ford./perc ] ……….munkadarab fordulatszáma. Vw [ mm/perc ] ……….a munkadarab előtolási sebessége. Vv [ mm/perc ] ………. vezetőkorong kerületi sebessége.

A köszörülési munkatér mértani adatai a következők: D1 [ mm ] ………….….korongátmérő. D2 [ mm ] ………….….korongnyílás átmérője.

.Dv [ mm ] ………….…vezetőkorong átmérője. B [ mm ] ……….…….. munkadarab szélessége. L [ mm ] …………........munkadarab hossza.

102

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.5.2. KÖSZÖRÜLÉSI MÓDSZEREK KÖRKÖSZÖRÜLÉS FOGÁSMÉLYSÉGEK MUNKADARAB

fS

a

W

nW

SZERSZÁM

S SZERSZÁM

nS

a

a

fS

nS

SZERSZÁM

b

S

MUNKADARAB

SÍKKÖSZÖRÜLÉS

FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS S

W

nS

a W

SZERSZÁM

a

VW VW

SZERSZÁM

S nS MUNKADARAB

MUNKADARAB

α

CSÚCSNÉLKÜLI KÖSZORŰLÉS MUNKADARAB

(SZERSZÁM) MEGMUNKÁLÓKORONG

2.26. ábra

103

TÁMASZ

VEZETŐKORONG

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.5.3. GÉPEK

HAGYOMÁNYOS KÖRKÖSZÖRŰ [RIBON RUR-H800]

CNC KÖRKÖSZÖRŰ

[REINECKER RS 500 CNC]

SÍKKÖSZÖRŰ [ELB SW 10VA I]

CSÚCSNÉLKÜLI KÖSZÖRÜLÉS [ILHE részlet]

Szuperfiniselő [LOSER supperfinisch]

Kézi köszörű [MAC 230]

2.27. ábrák 104

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.5.4. KÖSZÖRŰSZERSZÁMOK ƒ

KORONG ALAPALAKOK EGYENES

KÚPOS

FAZON

2.28. ábra • KIVITELEZÉSI PÉLDÁK

2.29. ábra

105

FAZÉK

CSAPOS

HASÁB

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

KÖSZÖRŰKORONGOK STRUKTÚRÁJA

A köszörűk jellemzői a következők: • KÖTŐANYAGOK

2.22. táblázat KÖTŐANYAG KERÁMIA (KAOLIN, KVARC) SZILIKÁT (VÍZÜVEG) GUMI GUMI + ERŐSÍTÉS ÜVEGSZÁLAKKAL MŰGYANTA MŰGYANTA+ERŐSÍTÉS ÜVEGSZÁLAKKAL MAGNEZIT (MAGN. KLORID) FÉM (Cu,Al,Sb,Fe - ÖTVÖZETEK)

JELÖLÉS V S R RF B BF Mg M

• SZEMCSEANYAGOK

2.23. táblázat CSISZOLÓANYAG (SZEMCSE) ALUMINIUN OKSID (KORUND) SZILICIUMKARBID BÓRKARBID KÖBOS BÓRNITRID

ÖSSZETÉTEL Al2O3 SiC B 4C CBN

POLIKRISTÁLYOS MŰGYÉMÁNT

JELÖLÉS A,B C BC CBN D

• SZEMCSEMÉRETEK

A szemcsék méreteit kétféleképpen lehet meghatározni: - Szemcsék legnagyobb mérete szerint (Európában nem honos). - Szemcsék méretszáma szerint.

MÉRETSZÁM =

NYÍLÁSSZÁM 25,4.mm − es szitán

106

(2.130.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A (2.24.) táblázatban a szemcsefinomság tartományai vannak feltüntetve. 2.24. táblázat KÖSZÖRŰSZEMCSÉZET TARTOMÁNY

SZEMCSE/25,4 mm 8÷24 30÷60 70÷220 240÷800

GOROMBA KÖZEPES FINOM POROK

• POROZITÁS

P=

VSZ ⋅ VK ⋅ VŰ ⋅ 100 VSZ ⋅ VK

[%]

Értelmezés:

VSZ ….a szemcsék térfogata VK ….a kötőanyag térfogata

VŰ ….az üregek térfogata A (2.25.) táblázatban a porozitás tartományai vannak feltüntetve. 2.25. táblázat KÖSZÖRŰPOROZITÁS P [ %] TARTOMÁNY IGEN TÖMÖR 1÷2 TÖMÖR 3÷4 KÖZEPES 5÷8 NYITOTT 9÷14 IGEN NYITOTT 14 fölött

107

(2.131.)

Dr. FIRSTNER

2.5.5.

FORGÁCSOLÁS

SEBESSÉGEK

2.5.5.1.

SEBESSÉGSZÁMÍTÁS A KORONG SZILÁRDSÁGA SZERINT

A számítás abból a megfontolásból indul ki, hogy működés közben nem szabad meghaladni a tárcsa megengedett szakítószilárdságát.

A tárcsa húzó igénybevétele a következő:

γ σC = C ⋅ ⋅ VC2 ⋅102 g

/

N / mm 2

(2.132.)

⎡ ⎤ ⎢ ⎥ ⎢ 0, 212 ⎥ C ≈ 0,825 ⎢1 + 2⎥ ⎛ ⎞ d 2 ⎢ ⎥ ⎢⎣ ⎜⎝ d1 ⎟⎠ ⎥⎦

Az előző egyenletből meghatározható a köszörűtárcsa megengedett kerületi sebessége. VC ≤

σC ⋅ g 102 ⋅ C ⋅ γ

/

m / sec

(2.133.)

Ajánlatos ellenőrizni a kerületi (perem) sebességekre (és fordulatszámokra) vonatkozó gyártói ajánlott adatokat is, és azokat okvetlenül betartani. A munkadarabra vonatkozó sebességeket táblázati (megközelítő) adatok alapján lehet kiválasztani (2.26., 2.27., 2.29. táblázatok), vagy a következő (2.134.) arányból kiszámítani:

Vw

m / /≈ perc

m / sec 60 ÷ 150

VC

/

(2.134.)

Értelmezés:

σ c [ N/mm2 ] …………a korong kötőanyagának megengedett szakítószilárdsága. C……………………..a korongra jellemző mértani jellemző. d1 [ mm ] ………………a korong külső átmérője. d2 [ mm ] ……………….a korong nyílásának mérete. 108

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

γ [ kg/dm2] ……………a korong fajlagos tömege. Vc [ m/sec ]………..…...a korong kerületi (perem) sebessége. Vw [ mm/perc ] ………...…a munkadarab sebessége. g [ m/sec2] ……………gravitációs állandó.

2.5.5.2.

A SEBESSSÉGEK TÁJÉKOZTATÓ TÁBLÁZATI HATÁRÉRTÉKEI

2.26. táblázat

Vc [m/s] Vw [m/perc]

2.5.5.3.

NORMÁL

NAGY

ULTRA

30

50-80

100-300

≈60Vc/(60-100)

A SEBESSSÉGEK JAVASOLT TÁBLÁZATI ÉRTÉKEI

2.27. táblázat FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉG KÖSZÖRŰKORONG MUNKADARAB MUNKADARAB

ACÉL ÉS

MEGMUNKÁLÁS HENGER FURAT

ACÉLÖNTVÉNY

SÍK HENGER

ÖNTÖTTVAS

FURAT SÍK HENGER

KEMÉNYFÉM

FURAT SÍK

RÉZÖTVÖZETeK

HENGER FURAT ÉS SÍK

ALUMÍNIUM-

HENGER FURAT

ÖTVÖZETEK SÍK

Vc [m/s]

Vw [m/perc]

30÷35 25 30 20 18÷20 18÷20 18÷25 18÷20 18÷20 30 30 20÷35 20÷35 20÷35

12÷18 18-24 15-35 14÷18 20÷25 10÷35 18÷16 18÷16 18÷16 18÷21 21÷27 20÷40 30÷40 15÷40

109

Dr. FIRSTNER

2.5.5.4.

FORGÁCSOLÁS

KÖSZÖRŰK HASZNÁLATA (TÁJÉKOZTATÓ ADATOK)

2.28. táblázat MUNKADARAB

ALUMÍNIUM SZALAGFŰRÉSZ KÖRFŰRÉSZ FÚRÓK

BRONZ

KÖSZÖRÜLÉSI FOLYAMAT ÉLEK MEGMUNKÁLÁSA KÖRMEGMUNKÁLÁS SÍKMEGMUNKÁLÁS ÉLESÍTÉS ÉLESÍTÉS KÉZI ÉLESÍTÉS GÉPI ÉLESÍTÉS ÉLEK MEGMUNKÁLÁSA

CSISZOLÓSZEMCSÉZET KEMÉNYSÉG ANYAG

KÖRMEGMUNKÁLÁS SÍKMEGMUNKÁLÁS ESZTERGÁLÓ ÉS KÉZI ÉLESÍTÉS GYALULÓ KÉSEK GÉPI ÉLESÍTÉS MARÓK GÉPI ÉLESÍTÉS KÜLSŐ MENETEK GÉPI ÉLESÍTÉS BELSŐ MENETEK GÉPI ÉLESÍTÉS ÉLEK MEGMUNKÁLÁSA ÖNTÖTTVAS KÖRMEGMUNKÁLÁS TEMPERÖNTVÉNY SÍKMEGMUNKÁLÁS KÖRMEGMUNKÁLÁS ACÉLÖNTVÉNY SÍKMEGMUNKÁLÁS NAGYOLÁS KEMÉNYFÉMEK SIMÍTÁS KÖRMEGMUNKÁLÁS SÁRGARÉZ SÍKMEGMUNKÁLÁS SiMÍTÁS KÉZI MEGMUNKÁLÁS MESZING KÖRMEGMUNKÁLÁS ŰREGELŐK DÖRZSÁRAKK FOGASKEREKEK PUHA ACÉL EDZETT ACÉL

SÍK MEGMUNKÁLÁS ÉLESÍTÉS ÉLESÍTÉS PROFIL MEGMUNKÁLÁS KÖRMEGMUNKÁLÁS SÍKMEGMUNKÁLÁS KÖRMEGMUNKÁLÁS SÍKMEGMUNKÁLÁS

110

20÷30

O÷Q

36÷80 20÷24 46÷80 46÷81 50÷70 50÷71

I÷Q H÷I O÷Q P÷R L÷M O÷P

25÷60

J÷L

40÷80 20÷40 40÷60 16÷36 46÷80 120÷260 80÷140

J÷K J÷K K÷L K÷M I÷M I÷L M÷O

12÷20

Q÷S

SiC Al2O5 Al2O5 SiC SiC SiC SiC SiC SiC

24÷60 24÷40 24÷36 24÷36 36÷46 80÷180 60÷80 50÷60 120÷161 20÷40

L÷N I÷L L÷M K÷M J÷K H÷J K÷L H L÷K O÷P

SiC SiC Al2O9 Al2O10

24÷60 20÷40 50÷70 40÷80

I÷L I÷K K÷N I÷S

Al2O11

46÷80

K÷N

Al2O12 Al2O13 Al2O14 Al2O15

24÷30 24÷30 40÷60 16÷60

M÷N K÷M J÷M G÷I

SiC Al2O3 Al2O4 Al2O5 Al2O6

SiC

Al2O5 Al2O6 Al2O7 Al2O8 Al2O9 SiC

Dr. FIRSTNER

2.5.5.5.

FORGÁCSOLÁS

A SEBESSSÉGEK JAVASOLT VISZONYAI

2.29. táblázat SEBESSÉGVISZONY IRÁNYÉRTÉKEI

q=Vc/Vw

KÖSZÖRŰ MUNKADARAB

PALÁST

SÍK

FAZÉK

CSÚCSNÉLKÜLI

80÷120 60÷100 50÷80 30÷50

50÷80 40÷60 30÷50 20÷30

50 40 30 20

125 80 50 45

ACÉLOK ÖNTÖTTVAS Cu-ÖTVÖZETEK Al-ÖTVÖZETEK

2.5.6.

FOGÁSMÉLYSÉGEK

A megfelelő fogásmélységeket a megelőző megmunkálási folyamatoknál alkalmazott táblázatokban lehet megtalálni (2.4., 2.7., 2.9., 2.17., táblázatok)

2.5.7. ƒ

KÖSZÖRÜLÉSI ERŐK MARÁSON ALAPULÓ MÓDSZER

Ez a módszer azon a feltételezésen alapszik, hogy a köszörülés elméletileg megfelel a marásnak. A különbség a szerszám dolgozórészének kialakításában és az alkalmazott méretegységekben van. A marásnál a dolgozórész rendezett élű szerszámként van kiépítve (ismerjük az élek számát és azok mértani jellemzőit). A köszörűkorongoknál a dolgozó élek száma nincs pontosan meghatározva (csak felbecsült értékekkel rendelkezünk), és az élek mértani jellemzői sem ismertek. Az említettekből arra lehet következtetni, hogy a számítások csak tájékoztató értékeket eredményezhetnek. Ezt a hozzáállást követve, azokat a képleteket, melyeket a maráselmélet bemutatása során használtunk, a köszörülésnél is lehet alkalmazni, csak ügyelni kell az alkalmazott mértékegységekre. A lehetséges hibák kiküszöbölése érdekében, a következő táblázatban összehasonlítjuk a két eljárásnál használt mértékegységeket, majd ezek felhasználásával alakítjuk ki a köszörülésre vonatkozó képleteket.

111

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

2.30. táblázat MARÁS Vf m/perc Vc b Ksm

KÖSZÖRÜLÉS VW mm/perc Vc ac=f Ksm

HELYETTESÍTÉS VW 1000 mm/perc Vc 60 m/sec f mm/ford. 2 N/mm Ksm

Az utóbbi táblázat alapján a FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEKre vonatkozó képletek a következőképpen alakulnak:

MARÁS Fc =

KÖSZÖRÜLÉS

Vw a ⋅ b ⋅ K sm ⋅ Vc 1000

⇒

(N )

Fc =

(Vw ⋅1000) ⋅ a ⋅ f ⋅ K sm Vc ⋅ 60

1000

(N )

⇓ Fc =

ƒ

1 Vw ⋅ ⋅ a ⋅ f ⋅ K sm 60 Vc

(N )

(2.135.)

EMPIRIKUS MÓDSZER FC ≈ 2140 ⋅ 6 HB ⋅ Am0,65

(2.136.)

Értelmezés:

HB ……Brinell keménység Am ……. forgácskeresztmetszet középértéke ƒ

MEGKÖZELÍTŐ ERŐVISZONYOK

2.31. táblázat FR/Fc FOGÁSMÉLYSÉG a [mm] 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

FOGÁSSZÉLESSÉG b [mm] 6 7,5 9,5 11,8 15,2 1,5 1,46 1,82 2,08 1,97

1,68 1,44 2,02 2,03

1,65 1,65 2,08

1,84 1,98 2,18

1,42 2,12

A peremerő és a keresztirányú (radiális) erők viszonyainak megközelítő értékei a (2.31.) táblázatban találhatók. 112

Dr. FIRSTNER

2.5.8.

FORGÁCSOLÁS

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS

TAPASZTALATI, TÁJÉKOZTATÓ JELLEGŰ ADATOK

2.32. táblázat

KÖSZÖRÜLÉS MÓDSZER

KÜLSŐ KÖR

BELSŐ KÖR

KERESZTIRÁNYÚ KÖR

CSÚCSNÉLKÜLI

1.1.1.1. ƒ

MEGMUNKÁLÁS

ELŐTOLÁS f=b [mm/cikl.] AXIÁLIS

RADIÁLIS

NAGYOLÓ

(0,25÷0,6)B

0,02÷0,05

SIMÍTÓ

(0,1÷0,2)B

0.005÷0,01

NAGYOLÓ

(0,4÷0,7)B

0.005÷0,02

SIMÍTÓ

(0,25÷0,4)B

0,0025÷0,01

NAGYOLÓ

/

0,0025÷0,075

SIMÍTÓ

/

0,005÷0,02

NAGYOLÓ

≈DV π tgα η

0,002÷0,2

SIMÍTÓ

≈DV π tgα η

0,02÷0,05

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS A GÉP TEHERBÍRÁSA SZERINT CSÚCSKÖZTI ÉS SÍKKÖSZÖRÜLÉS

A következő képletben a (2.135.) egyenletre lesz szükségünk a forgácsolóerő behelyettesítése során. P ⋅η m ≥

FC ⋅ VC ⎛ 1 VW a ⋅ f ⋅ K s = ⎜⎜ ⋅ ⋅ 1000 60 1000 V C ⎝

⎞ ⎟⎟ ⋅ VC ⎠

(2.137.)

⇓

f = b ≤ 6 ⋅ 10 4

P ⋅η m VW ⋅ a ⋅ K s

113

⎡ mm ⎤ ⎢ ford .w ⎥ ⎣ ⎦

(2.138.)

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS

Fazékköszörülés esetén, a legnehezebb feltételek mellet az (a) fogásmélységet fel kell cserélni a korong (DC) átmérőjével.

f = b ≤ 6 ⋅104

ƒ

P ⋅η m VW ⋅ DC ⋅ K s

⎡ mm ⎤ ⎢ ford .w ⎥ ⎣ ⎦

(2.139.)

CSÚCSNÉLKÜLI KÖSZÖRÜLÉS

f = b ≤ DV ⋅ π ⋅ sin α ⋅ μ

(2.140.)

(B – a korong szélessége)

1.1.2.

1.1.2.1. ƒ

FORDULATSZÁM-SZÁMÍTÁS A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA (A KORONG SZILÁRDSÁGA ALAPJÁN)

Számítási alapként a (2.134.) képletet használjuk.

VC ≤

σC ⋅ g

10 ⋅ C ⋅ γ 2

=

DC ⋅ π ⋅ nC 1000 ⋅ 60

σC ⋅ g C ⋅γ nC ≤ 6 ⋅ 10 4 ⋅ DC ⋅ π ƒ

⎡ ford . ⎤ ⎢ perc ⎥ ⎣ ⎦

(2.141.)

(2.142.)

A KÖSZÖRŰKORONG FORDULATSZÁMA (TÁBLÁZATI ADATOK ALAPJÁN)

A sebességet meghatározó képletből kiindulva: VC =

DC ⋅ π ⋅ nC 1000 ⋅ 60

(2.143.)

nC =

6 ⋅ 10 4 ⋅ VC DC ⋅ π

(2.144.)

114

Dr. FIRSTNER

1.1.2.2. ƒ

FORGÁCSOLÁS

A MUNKADARAB FORDULATSZÁMA A MUNKADARAB FORDULATSZÁMA (A KÖSZÖRÜLÉS FORMÁJA SZERINT) • KÖRALAKÚ MEGMUNKÁLÁS

A körmozgás képletéből kiindulva: VW =

DW ⋅ π ⋅ nW 1000

(2.145.)

⇓

nW =

10 3 ⋅ VW DW ⋅ π

(2.146.)

• SÍKALAKÚ MEGMUNKÁLÁS

A síkalakú megmunkálás esetén a mozgások megfelelnek a gyalulásnál alkalmazott számítás által kapott (2.55.) képletnek – köszörülés esetében a főmozgást a munkadarab végzi, így az egyenletben a (VW) jelölést alkalmazzuk: 1 2⋅ L = nkw 1000 ⋅ VW

(2.147)

⇓

nkw = 500 ⋅

1.1.2.3.

VW L

(2.148.)

A VEZETŐKORONG FORDULATSZÁMA (CSÚCSNÉLKÜLIKÖSZÖRÜLÉS)

VV =

DV ⋅ π ⋅ nV 1000 ⋅ 60 ⋅ μ ⋅ cos α

⎡ ⎢VV = 10 ÷ 80 ⎣

⎡ m ⎤⎤ ⎢⎣ min . ⎥⎦ ⎥ ⎦

(2.149.)

⇓ nV = 6 ⋅ 10 4 ⋅ μ ⋅ cos α ⋅

115

VV DV ⋅ π

(2.150.)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

μ ……csúszási koefficiens. (0,9 ÷ 0,98) Értelmezés: VV [ m/sec.] ……vezetőkorong peremsebessége. DV [ mm ] …………vezetőkorong átmérője. nV [ ford./perc]……vezetőkorong fordulatszáma.

μ ……………a vezetőkorong és a munkadarab közt ható csúszási koefficiens.

1.1.3.

1.1.3.1.

FŐ GÉPIDŐ KÖRKÖSZÖRÜLÉS

Megfelel az esztergálásnál használt (2.46.) képletnek: L brutto nC ⋅ f

(2.151.)

Bbrutto nK ⋅ f

(2.152.)

t fg = i ⋅

1.1.3.2.

SÍKKÖSZÖRÜLÉS

Megfelel a gyalulásnál használt (2.62.) képletnek: t fg = i ⋅

1.1.3.3.

FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS

Megfelel az marásnál használt (2.126.) képletnek: t fg = i ⋅

1.1.4.

L brutto nC ⋅ f

(2.153.)

HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY

A teljesítményt a dinamikából ismert képlet alapján lehet leírni, mint a sebesség és az erő szorzatát: 116

Dr. FIRSTNER

1.1.4.1.

FORGÁCSOLÁS

KÖRKÖSZÖRÜLÉS

⎛ D ⋅ π ⋅ nW ⎞ P=⎜ W ⎟ ⋅ (a ⋅ b ⋅ K S ) 7 ⎝ 6 ⋅10 ⎠ 1.1.4.2.

1.1.5. ƒ

ƒ

ƒ

(2.154.)

SÍKKÖSZÖRÜLÉS

⎛ V ⎞ P = ⎜ W 7 ⎟ ⋅ (a ⋅ b ⋅ K S )[ ⎝ 6 ⋅10 ⎠ 1.1.4.3.

[kW ]

kW ]

(2.155.)

⎛ V ⎞ P = ⎜ W 7 ⎟ ⋅ (a ⋅ b ⋅ K S ) [kW ] ⎝ 6 ⋅10 ⎠

(2.156.)

FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS

FORGÁCSOLÁSI TERMELÉKENYSÉG KÖRKÖSZÖRÜLÉS

Q=

a ⋅ b ⋅ VW ⋅q 106

⎡ kg ⎤ ⎢⎣ min ⎥⎦

(2.157.)

Q=

a ⋅ b ⋅ VW ⋅q 106

⎡ kg ⎤ ⎢⎣ min ⎥⎦

(2.158.)

Q=

a ⋅ b ⋅ VW ⋅q 106

⎡ kg ⎤ ⎢⎣ min ⎥⎦

(2.159.)

SÍKKÖSZÖRÜLÉS

FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS

117

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

O KÉRDÉSEK

-

Köszörülési módok.

-

Csúcsnélküli köszörülés.

-

A köszörű felépítése (összetevők).

-

Szemcsék keménysége.

-

Szemcsék anyaga.

-

Szemcsék mérete.

-

Kötőanyagok.

-

Üregek meghatározása.

-

ELŐTOLÁSSZÁMÍTÁS.

-

Fordulatszám-számítás.

-

Fő gépidőszámítás.

-

Teljesítményszámítás.

-

Termelékenységszámítás.

118

Dr. FIRSTNER

2.

FORGÁCSOLÁS

EGYÉB, FORGÁCSOLÁSON ALAPULÓ ELJÁRÁSOK

Egyéb, forgácsoláson alapuló eljárások a következők: -

Fűrészelés.

- Üregelés (vésés).

-

Menetforgácsolás.

- Fogaskerekek forgácsolási eljárásai.

2.1.

2.1.1.

FŰRÉSZELÉS

FŰRÉSZELÉSI MÓDOK SZALAG TÁRCSA

SZERSZÁM

SZERSZÁM

MUNKADARAB

MUNKADARAB

KERET

SZERSZÁM

MUNKADARAB

2.1. ábra

119

Dr. FIRSTNER

2.1.2.

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK

SZERSZÁM SZALAGFŰRÉSZ [PROMAC SW-350V]

DARABOLÓ SZALAGFŰRÉSZ [F.MOSER G 5018 WA]

KÉZI DARABOLÓ FŰRÉSZEK

[KNUTH TS 250]

2.2. ábra 120

[ KNUTH AKS 350]

Dr. FIRSTNER

2.1.2.1.

FORGÁCSOLÁS

FORGÁCSOLÓSEBESSÉGEK

2.1. táblázat Vc (m/min) -TÁRCSAFŰRÉSZ FOGAK TÁVOLSÁGA [ mm ]

Rm [N/mm ] 2

MUNKADARAB

ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

1÷5

÷10

7.5÷14

500

80÷100

70÷80

40÷50

500÷700

70÷90

60÷70

3÷40

700÷900

50÷60

40÷50

20÷30

900÷1100

30÷40

25÷40

15÷20

30÷40

25÷40

15÷20

650 750 ÖTVÖZÖTT ACÉLOK

850 950

2.2. táblázat

Rm [N/mm ] 2

MUNKADARAB

ÖTVÖZETLEN ACÉLOK

FOGAK Vc [ mm/perc ] SZALAGFŰRÉSZ SZÁMA/cm

500

40÷45

2÷4

500÷700

30÷49

3÷5

700÷900

20÷30

5÷7

900÷1100

.8÷10

7÷9

8÷10

7÷9

650 750 ÖTVÖZÖTT ACÉLOK

850 950

121

Dr. FIRSTNER

2.2.1.

ÜREGELÉS

MUNKATÉR MUNKADARAB

2.2.

FORGÁCSOLÁS

GÉP

VEZETÉS

ÜREGELŐ SZERSZÁM

NAGYOLÁS

SZERSZÁM MOZGÁS

SIMÍTÓ

NAGYOLÓ

KALIBRÁCIÓ

BEFOGÓ VEZETÉS FOGKÖZ-HORONY

ŰREGELT PROFILOK

H

Ao

A SZERSZÁMOK DOLGOZÓRÉSZEI

2.3. ábra

122

h

Dr. FIRSTNER

2.2.2.

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK

VÍZSZINTES [BMS CRUISER-120]

MERŐLEGES

[BMS CRUISER-120] 2.4. ábra 123

Dr. FIRSTNER

2.2.2.1.

FORGÁCSOLÁS

A HORONY MÉRETSZÁMÍTÁSA

Megközelítő horonyfelület: H2 ⋅ π 4

A0 =

(2.1.)

Forgács által elfoglalt felület: Ar = Ak ⋅ L ⋅ h

(2.2.)

A biztonsági feltétel: A0 〉 Ar

H2 ⋅ π 〉 Ak ⋅ L ⋅ h 4

⇒

(2.3.)

Az előző egyenletből kiszámítható a horony biztonságos magassága: H ≥ 2⋅

1

π

⋅ Ak ⋅ L ⋅ h

(2.4.)

Értelmezés: L [ mm ] ….üregelt munkadarab hossza H [ mm ] …..forgácsvastagság Ak……………..forgácskitöltési tényező A [ mm2 ] ….munkában lévő dolgozórészek által létrehozott forgács keresztmetszete. ƒ

FORGÁCSOLÁSI SEBESSÉGEK

2.3. táblázat ÜREGELŐ FORGÁCSOLÁSI MUNKADARAB

SEBESSÉG BELSŐ

[ m/perc ] KÜLSŐ

ACÉL, ACÉLÖNTVÉNY

3

6÷10

ÖTVÖZÖTT ACÉL

2

6÷8

ÖNTÖTTVAS

3

6÷10

2 14 ig

10÷12 12÷16

BRONZ, S. RÉZ KÖNNYŰFÉMEK

124

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

FORGÁCSOLÁSI ERŐ

Az egyszerűsített módszer az (1.19.) egyenlet szerint:

FC = k S ⋅ A

(2.5.)

2.4. táblázat

MUNKADARAB

ÜREGELŐ FAJLAGOS FORGÁCSOLÓERŐ 2 ks [N/mm ]

ACÉL, ACÉLÖNTVÉNY ÖTVÖZÖTT ACÉL ÖNTÖTTVAS BRONZ, S. RÉZ KÖNNYŰFÉMEK

60÷100 110÷170 60÷100 75÷120 75÷100

2.3.

MENETFORGÁCSOLÁS

2.3.1.1.

ESZTERGÁLÁSI FOLYAMATOK

MENETESZTERGÁLÁS FÉSŰS KÖRKÉSSEL

MENETESZTERGÁLÁS KÜLSŐ

125

MENETESZTERGÁLÁS BELSŐ

Dr. FIRSTNER

2.3.1.2.

FORGÁCSOLÁS

MARÁSI FOLYAMATOK

MENETMARÁS KÜLSŐ

2.3.1.3.

ÖRVÉNYLŐ MENETMARÁS KÜLSŐ

KÉZI MENETMEGMUNKÁLÁS MENETMETSZŐ

MENETFÚRÓ

2.5. ábra 2.3.1.4.

ÖRVÉNYLŐ MENETMARÁS BELSŐ

SZERSZÁMOK

2.6. ábra

126

Dr. FIRSTNER

2.4.

FORGÁCSOLÁS

FOGASKEREKEK FORGÁCSOLÁSI ELJÁRÁSAI

A fogaskerekek megmunkálási módjai két csoportra oszthatók: - Egyetemes szerszámgépekkel forgácsolt fogaskerekek (marás, gyalulás). Ezek a folyamatok, nem a legpontosabbak, mivel egy modulra tervezett szerszámmal, a közeli modulú fogazásokat is le lehet gyártani. - Relatív gördülésen alapuló eljárások. Ezek az eljárások (MAAG, FELLOWS, PFAUTER, GLIZON, KLINGELNBERG, ..) pontos evolvenst reprodukálnak. Felelős gépegységekben (váltók, nagy fordulatszámú áttételek, stb.) kivétel nélkül, csak az utóbbi módszerekkel forgácsolt fogazásokat szabad használni. A fogazás kialakítását követően, köszörülést alkalmaznak a felületi érdesség csökkentésére (felületfinomítás). A eljárások, kinematikai szempontból, megegyeznek az alapvető forgácsolási módszereknél alkalmazott megoldásokkal. 2.4.1.1.

RELATÍV GÖRDÜLÉSI MÓDSZEREK

A relatív gördülésen alapuló módszerek alkalmazásánál lefejtő szerszámokat használnak. A (3.4.) ábrán a három legismertebb módszer látható (MAAG, FELLOWS, PFAUTER).

nsz f

Z

X

z Vsz

z

nm

Vsz f

O

FELLOWS Y

Vszx

MD

nsz

MAAG

PFAUTER f

2.7. ábra

127

Dr. FIRSTNER

2.4.1.2.

FORGÁCSOLÁS

CNC-GÉPEK

[K. MACH KA200E]

[PHOENIX II] 2.8. ábra

2.4.1.3.

SZERSZÁMOK

2.9. ábra

128

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

O KÉRDÉSEK

-

Milyen fűrészelési módozatokat ismer?

-

Mi az üregelés elvégzésének feltétele?

-

Melyek az üregelő szerszám fő részei?

-

Milyen menetmegmunkálási módszereket ismer?

-

Melyek a fogaskerék alapvető megmunkálási módszerei?

129

Dr. FIRSTNER

3.

FORGÁCSOLÁS

KÜLÖNLEGES FORGÁCSOLÁSI FOLYAMATOK

Különleges forgácsolási folyamatoknak nevezzük azokat a technológiai eljárásokat, melyek során anyagleválasztás történik (forgács képződik), de mégsem vezethetők vissza közvetlenül az alapvető eljárásokra. Ezek az utóbbi ötven évben fejlődtek olyan szinre, hogy ma már mint operatív technológiák lelhetők fel a gépgyártásban.

3.1.

3.1.1.

SZIKRAFORGÁCSOLÁS

GÉPEK

HUZALOS SZIKRAFORG. GÉP [KNUTH EMM 200 200]

SZERSZÁMOS SZIKRAFORG. GÉP [KNUTH Smart DEM Plus] 3.1. ábra

130

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Ebbe a csoportba soroljuk a szikraforgácsolást, a koptató csiszolást, a szemcseszórást, a sugaras folyamatokat, az elektrokémiai eljárásokat, stb…. A szikraforgácsolási eljárás műszaki összetevői a munkadarab, az elektróda (szerszám) és a dielektrikum (közeg – folyadék) (4.1. ábra). A munkadarabot és a szerszámot, mint pólusokat, feszültség alá helyezik (100 ÷ 250 V). A munkadarab és a szerszám közeledése során szikra keletkezik. A szikrakisülés lokális felmelegedést és a munkadarab (kisebb részben a szerszám) olvadását, valamint az anyagrészecskék leválását eredményezi (forgácsolás jön létre). A forgács eltávolítása, részben öntisztítással történik, részben pedig a dielektrikum állandó keringetése által (az áramoltatott dielektrikumból szűrők segítségével választják ki a forgácsszemcséket). A biztonságos forgácseltávolítást az elektróda szakaszos ráközelítése illetve eltávolítása is biztosítja. Az utóbbi funkciót huzalos berendezéseknél, a huzal folyamatos mozgatása biztosítja.

3.2.

KOPTATÓCSISZOLÁS

A koptatás áltat végzett csiszolásnak két legelterjedtebb változata a: - FORGÓDOBOS ELJÁRÁS és a - VIBRÁCIÓS ELJÁRÁS A munkadarabok, (leginkább kisméretű példányok) egymáshoz viszonyítva relatív mozgást végeznek. Ezt a mozgást egy kis fordulatszámmal mozgó dobbal, vagy elektromágneses vibrátorral lehet létrehozni. A folyamat intenzitását csiszolótestekkel is fokozhatjuk. A levált szemcsék mechanikus úton kihullanak a dobból. A dobot folyékony közegben (víz) működtetve, biztosítani tudjuk a levált részecskék (forgács) eltávolítását. Az említett folyamatok lebonyolíthatósága nagyban függ a munkadarab formájától és anyagától, így a legmegfelelőbb megoldást csak kísérletek segítségével tudjuk meghatározni.

3.3.

SZEMCSESZÓRÁS

Az eljárás alapja a munkadarab szemcsékkel (homok-, fémszemcsék,..) történő ütköztetése. Az ütköztetés következményeként jön létre az anyag leválása (forgácsolás).A szemcsék áramlását (mozgatását) folyékony közeggel (sűrített levegő, víz), vagy forgó keménygumi anyagú lapátokkal biztosítják. Az eljárást felületi finomításra, tisztításra (festés előtti eljárás) használják.

131

Dr. FIRSTNER

3.3.1.

FORGÁCSOLÁS

GÉPEK

[CANABLAST]

[CANABLAST]

[ABC BLAST LLC] 3.2. ábra

3.4.

SUGARAS FOLYAMATOK

A sugaras folyamatok a következők: 132

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

- LÉZER-sugárral történő megmunkálás. - ELEKTRON-sugárral történő megmunkálás. - IONIZÁLT-sugárral történő megmunkálás. Az alap eljárás mind a három esetben azonos: fotonrészecskék (lézer), elektronok (elektron), He ionok (ionizált) igen kis felületre történő összpontosítása (0,001÷0,25 mm2). Az így kapott „energianyaláb” felhasználható lemezvágásra, esztergálásra, …).

3.4.1.

GÉPEK

[KNUTH LASER-JET]

[KNUTH ECO-PLAZMA]

VÍZSUGARAS GÉP [KNUTH ECO 0515] 3.3. ábrák

133

Dr. FIRSTNER

-

FORGÁCSOLÁS

VÍZSUGÁRRAL történő megmunkálás.

Az eljárás alapját egy magas nyomású vízsugár (300÷500 Mpa) képezi, mely abrazív anyagok hozzáadásával (vagy abrazív anyagok nélkül) hatván a munkadarab felületére, folyamatos anyagroncsolást végez. Ezen eljárás előnye, hogy a hőenergia eltávolítása folyamatos, így a munkadarab felmelegedése minimális.

3.5.

EKEKTROKÉMIAI ÉS EGYÉB FOLYAMATOK (FELSOROLÁS)

Többek között, ide sorolhatók (a gépgyártásban használatosak): -

Elektrokémiai maratás

-

Elektrokémiai polírozás

-

Elektrokémiai süllyesztés

-

Mágneses abrázió

-

Ultrahangos abrázió

-

Hónolás

-

Tükrösítés (leppelés)…….. O KÉRDÉSEK

-

Mi a szikraforgácsolás alapja?

-

Mi a koptatás alapja?

-

Milyen koptató folyamatokat különböztetünk meg?

-

Mi a szemcseszórás elve?

-

Melyek a sugaras folyamatok alapvető módszerei?

-

Melyek a vízsugaras eljárás előnyei?

134

Dr. FIRSTNER

4.

FORGÁCSOLÁS

ELŐGYÁRTMÁNY

A megmunkálás folyamatában levő (M) munkadarab méreteinek és alakjának biztosításához nélkülözhetetlen, és a megelőző megmunkálási folyamat során legyártott (E) munkadarabot ELŐGYÁRTMÁNY–nak nevezzük. Az előgyártmánynak, annak anyagának, valamint a megmunkálásához alkalmazott technológiáknak, biztosítaniuk kell a belőle kidolgozandó munkadarabbal szemben támasztott követelmények teljesítését. E követelmények a munkadarab műhelyrajzán egyértelműen adottak. A sorban következő munkadarab mechanikai tulajdonságai, valamint a kialakítási forma határozzák meg az előgyártmány kidolgozásához alkalmazott technológiát (hengerlés, öntés, kovácsolás, sajtolás).

R = rm + ra + rC + rR + rb

(4.1)

δ R

MUNKADARAB

(M)

rb

min

ELŐ GYÁRTMÁNY

(E)

r

R

rc

ra

r

m

L

A

L

TM

F

E

A

E

TE

F

4.1. ábra Az előgyártmány kidolgozása során véges hibák jöhetnek létre. Ezeket a hibákat, örökölt hibák – nak nevezzük.

135

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Az örökölt hibákat (azok nagyságát) a munkafelületre merőleges irányban (az anyag belseje felé irányítva) szemléljük. Az örökölt hibák összegzett mennyisége (R) a következő: Értelmezés:

rm… az előgyártmány mérethibája – tűrése (TE) rm = TE

(4.2)

ra… az előgyártmány alakhibája (5.1. táblázat).

4.1. táblázat

MÉRETEK [mm ]

ALAKHIBÁK (ALAKTŰRÉSEK)

ra [ µm ]

PONTOSSÁGI TARTOMÁNY≈ÉRDESSÉGI OSZTÁLY TARTOMÁNY

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

EGYENESSÉGI ÉS SÍKLAPUSÁGI TŰRÉSTARTOMÁNY (T) 10

0,25

0,4

0,6

1

1,6

2,5

4

6

10

16

10

25

0,4

0,6

1

1,6

2,5

4

6

10

16

25

25

60

0,6

1

1,6

2,5

4

6

10

16

25

40

60

160

1

1,6

2,5

4

6

10

16

25

40

60

160

400

1,6

2,5

4

6

10

16

25

40

60

100

400

1000

2,5

4

6

10

16

25

40

60

100

160

KÖRALAKÚSÁGI ÉS HENGERESSÉGI TŰRÉSTARTOMÁNY (T) 6

0,3

0,5

0,8

12

2

3

5

8

12

20

6

18

0,5

0,8

1,2

2

3

5

8

12

20

30

18

50

0,6

1

1,6

2,5

4

6

10

16

25

40

50

120

0,8

1,2

2

3

5

8

12

20

30

50

120

260

1

1,6

2,5

4

6

10

16

25

44

60

rC… Az előgyártmány felületéhez tartozó sérült réteg vastagsága ( tábl) rC = C rR… Az előgyártmány felületének érdessége (RZ - egyenetlenség magassága)

136

(4.3)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

rR = RZ

(4.4)

rb..az előgyártmány helyzetmeghatározási hibája (készülék hiba, tokmány excentricitása. stb.). A megfelelő méretek megállapításánál, a munkadarab tűrését kell alapul venni azzal, hogy a helyzetmeghatározási hibákat két tűréstartománnyal jobb minőségbe soroljuk. Pl.: ha a munkadarab méretei h7 – es tartományba tartoznak, akkor a készülékek helyzetmeghatározási hibái h5 – ös tartományban javasoltak.

Az örökölt hibák nagyságát részben táblázatokból (tűrések, sérült rétegek), részben utólagos mérések alapján lehet meghatározni. Az örökölt hibákat (meghibásodott rétegen), a munkadarab forgácsolása során kell eltávolítani, vagyis ez a réteg a minimális (δmin) ráhagyást jelenti.

δ min = Rmin

(4.5)

Az utolsó, (δ) tényleges ráhagyás, szabványos hengerelt szelvények esetében nagyobb, mivel a kiválasztás során az első nagyobb méretet kell a nyersanyagnál választani. Ez érvényes akkor is, ha egyszerűsítési célzattal, vagy ha az eljárásból adódó különlegességek miatt, az előgyártmány alakja nem kíséri teljes egészében a munkadarab végleges alakját.

δ ≥ Rmin

(4.6)

Értelmezés:

LA…a munkadarab méretének alsó határa. LF…a munkadarab méretének felső határa. EA…az előgyártmány méretének alsó határa. EF…az előgyártmány méretének felső határa. TM . a munkadarab névleges méretének tűrése. TE . az előgyártmány névleges méretének tűrése. δmin.. minimális ráhagyás. δ.. tényleges ráhagyás. A ráhagyás (R) meghatározása az előgyártmány méretéhez kötődik. Mivel ezt a méretet előre nem ismerjük (hiszen e méretet kell meghatározni), a (δ) tényleges ráhagyást feltételesen, a munkadarab névleges méretei alapján határozzuk meg, majd a számítást követően ellenőrizzük, hogy eleget tettük e az (5.6.) feltételnek.

137

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

A ráhagyás (R) meghatározását meg kell ismételni valamennyi, egymást követő fogásra (nagyolás, simítás, köszörülés,..). Az így meghatározott (Δ) ráhagyások összege, a következő méretnek a teljes ráhagyását képezi.

Δ Σδ Rmin.n agyoló

Rmin.k öszörülő Rmin.símitó ELŐ GYÁRTMÁNY

MUNKADARAB

(M)

LA LF

(E)

TM EA

TE

EF 4.2. ábra

Δ = ∑δ ≥ Rmin NAGYOLÓ + Rmin SÍMITÓ + Rmin KÖSZÖRÜLŐ + ....

O KÉRDÉSEK

-

Melyek a ráhagyás összetevői?

-

Összetett forgácsolási folyamat ráhagyásainak meghatározása.

-

Mitől függ az előgyártmány kivitelezési formája?

138

(4.7)

Dr. FIRSTNER

5.

FORGÁCSOLÁS

A NORMAIDŐ ELEMZÉSE

5.1. ábra Értelmezés:

tfg….FŐ GÉPIDŐ A technológiai számítások alapján meghatározott idő. Az az idő, mely teljes egészében a forgácsolásra van felhasználva.

tfk….FŐ KÉZI IDŐ Technológiai tapasztalatok – (mérések) alapján meghatározott idő. Az az idő, mely a közvetlen kézimunkához szükséges. 139

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

tmg….GÉPI MELLÉKIDŐ A forgácsolási folyamathoz szükséges idő (a munkadarab befogása, szerszámbeállítás, mérések, stb.)

tmk….KÉZI MELLÉKIDŐ A kézi munkafolyamathoz szükséges idő (munkadarab befogása, szerszámbeállítás, mérések, stb.

tkm….KISZOLGÁLÓ MŰSZAKIDŐ Szerszámélesítések, forgácseltávolítás, gépbeállítás, stb.…

tksz….KISZOLGÁLÓ SZERVIZIDŐ A munkás aktivitása a gép napi karbantartásával kapcsolatosan, kisebb javítások. Karbantartások összidejének a főidőre számított (k) hányada. tksz= tfk tf….A FŐIDŐ tf= tfg+ tfk

tm….A MELLÉKIDŐ tm= tmg+ tmk tk….A KISZOLGÁLÓ IDŐ tk= tkm+ tksz= tkm+ tfk tsp….A PIHENŐ ÉS EGYÉB IDŐK Étkezés, egyéni szükségletek kielégítése, műszaki kérdések tisztázása, dokumentáció tanulmányozása. tda…ALAP DARABIDŐ tda= tf+ tm=( tfg+ tfk)+( tmg+ tmk)

(5.1)

tp= tk+ tsp= (tkm+ tfk )+ tsp

(5.2)

tp….PÓTIDŐ

td….DARABIDŐ

140

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

td= tda+ tp= ( tfg+ tfk)+( tmg+ tmk)+ (tkm+ tfk )+ tsp

(5.3)

teb….ELŐKÉSZÍTÉSI ÉS BEFEJEZÉSI IDŐ Egy (n) darabszámú sorozatra vonatkozó előkészület ideje, anyagszállítás a gépig és a géptől, a szerelést végző vonalak felszerelése, aktív ellenőrzések ideje, valamint az előre nem látott kiesések ideje (rövid áramkiesés, stb.) n….A SOROZAT DARABSZÁMA tsor..A SOROZATIDŐ tsor= teb+n td

(5.4)

tdn..EGY SOROZATBAN GYÁRTOTT NORMA-DARABIDŐ

t dn =

t sor t eb = + td n n

O KÉRDÉSEK

-

Melyek a darabidő összetevői?

-

Hogy határozzuk meg a sorozatidőt?

-

Miként függ a sorozatidő a sorozat nagyságától?

141

(5.5)

Dr. FIRSTNER

6.

FORGÁCSOLÁS

KÖLTSÉGSZÁMÍTÁS

A költségszámítás egy működő rendszer életében a legfontosabb folyamatok közé tartozik. A marketing (piacgazdálkodás) összesíti mindazokat a tényezőket, melyek meghatározók a piacon való helytállásban. A véglegesen számlázott ár (SZÁ) létfontosságú kérdés, ezért ez külön tudományágat képez. Az alapozó összetevők úgymint (idő, pénz) meghatározása túlhaladja e tárgy tartalmát. A műszakilag meghatározható tényezők csak az összetevők egy szűk szegmensét képezik, és csak az előállítás önköltségeire korlátozódnak, de még ezen belül is igen bonyolult összefüggések léteznek. Az említettek fényében, a bemutatott elemzés csak a tájékoztatás célját szolgálja, és a költségek struktúrájára utal. A számításokszempontjából fontos adatok minden egyes cégben változnak, és függnek a cég programjától, a piaci helyzetétől, a konkurenciától, a belső és külső szervezettségétől, stb., és esetenként külön kell őket a rendszeren belül meghatározni. A számlázott ár (SZÁ) összetevői a következők (a számítás egy alkatrészre vonatkozik):

SZ Á = K Ö + K M + K P + K A

(6.1)

Ahol: ƒ

KÖ….ELŐÁLLÍTÁSI ÖNKÖLTSÉG

K Ö = K a + ∑ (K b ⋅ K r ⋅ K g ⋅ K k ⋅ K sz )i z

i =1

142

(6.2)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

• KA….ANYAGKÖLTSÉGEK

K a = G ⋅ AÁ

(6.3)

G…az alkatrész nettó tömege (kg) AÁ..fajlagos anyagár • Kb…bérköltség

K b = m, ⋅

te t p " + ⋅ m + m ⋅ td n n

(6.4)

n..egy sorozatban legyártott munkadarabok száma te.. előkészítési és befejezési idő tp...pótidő td...darabidő m , ,m”, m…megfelelő órabérek. • Kr…rezsiköltség

K r = Kb ⋅

R 100

(6.5)

R…azok az állandó, darabszámtól független költségek, melyek közvetlenül a munkahelyhez kapcsolódnak (világítás, fűtés, eszközamortizáció, kiszolgáló személyzethez fűződő költségek, amortizáció,...).Ez igen jelentős összeg is lehet (100 ÷ 1000 ig). • Kg… Gépköltség

R ⎞ ⎛ Ag ⋅ ⎜⎜ ϕ g + g ⎟⎟ 100 ⎠ ⎝ Kg = ⋅ tdn 60 ⋅ H év

ag…a gép amortizációideje (évek)

Ag...a gép beszerzési ára Rg… a gép járulékos költségei (%)

143

ϕg =

g ⋅ (1 + g ) g (1 + g )a g − 1 a

(6.6)

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

Hév… a gép munkaideje éves szinten (nap/évente) g……átlagos évi kamat

• Kk...készülék költsége

R ⎞ ⎛ Ak ⋅ ⎜1 + k ⎟ ⎝ 100 ⎠ Kk = nk

(6.7)

Ak......készülék ára Rk… ..a készülék járulékos költsége (%) nk… a készülék gyártott száma éves szinten.

• Ksz...szerszámköltség

R ⎞ ⎛ Asz ⋅ ⎜1 + sz ⎟ ⎝ 100 ⎠ K sz = nt

(6.8)

Asz......szerszám ára Rsz… .a szerszám járulékos költségei (%) nt…....a szerszám élettartama alatt legyártott munkadarabok száma i…......műveletek száma egy munkadarabon

ƒ

KM....BELSŐ MŰKÖDTETÉSI KÖLTSÉGEK KM =

M ns

(6.9)

M… ide kell sorolni az általános (egy sorozatra esedékes) rezsiköltségeket, fejlesztési költségeket, igazgatási költségeket (biztonsági szolgálat, tűzoltóság, étkezés, stb.). ns…..egy sorozatban legyártott darabszám

144

Dr. FIRSTNER

ƒ

FORGÁCSOLÁS

KP….PIACKÖLTSÉGEK

KP =

P ns

(6.10)

P… egy sorozat kapcsán felmerülő piackutatási, reklám, értékesítési tevékenység, engedélyek, profit, kockázat, kirendeltségek fenntartási, stb.. költségei.

ƒ

KÁ….ÁLLAMI (ÁFA) KÖLTSÉGEK

KÁ =

Á ns

(6.11)

Á… egy sorozat kapcsán esedékes állami forgalmi adó Egy (SZÁS) sorozat számlázott ára nem más mint az (SZÁ) egy termékre vonatkozó ár és a sorozatban legyártott (ns) darabok számának szorzata. Látható, hogy a sorozatra vonatkozó ár része független a darabszámtól, egy része pedig közvetlenül a (ns) darabszámtól függ: SZ ÁS = SZ Á ⋅ ns = B + A ⋅ ns

6.1.

(6.12)

KRITIKUS SOROZAT

Az iménti elemzésből kitűnik, hogy a (SZÁS) sorozat számlázott ára függ a gyártásban használt gépek és készülékek árától, valamint a munkaidők és egyéb szükségletek költségeitől. Két különböző költségvetésű termelési (SZÁSi, SZÁS(1+)) sorozat számlázott árainak összehasonlítása:

SZ ÁSi = Bi + Ai ⋅ ns

(6.13)

SZ ÁS (i +1) = B(i +1) + A(i +1) ⋅ ns

(6.14)

Azt az (ns) darabszámú sorozatot, melynél a (SZÁSi, SZÁS(i+1)) sorozatok számlázott árai megegyeznek, (nsk) kritikus sorozatnak nevezzük. Az ettől, (nsk) – tól kisebb sorozatok esetén az (SZÁSi) költségvetésű termelést kell alkalmazni, az ettől nagyobb sorozatok esetében pedig az (SZÁS(1+)) költségvetésűeket.

145

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

nsk =

B(i +1) − Bi Ai − A(i +1)

(6.15)

SZÁ

)

SZÁ(i+1 i Ás

Bi

B(i+1)

Sz

nsk

6.1. ábra

O KÉRDÉSEK

-

Melyek a számlázott költség összetevői?

-

Mi a rezsiköltség?

-

Mi a piacköltség?

-

Mi a belső működtetési költség?

-

Milyen amortizációs költségeket lehet megkülönböztetni?

-

Mi a kritikus sorozat jelentősége?

146

ns

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

FELHASZNÁLT IRODALOM, ÉS (WWW) CÍMEK [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]

Ačerkan, Spravočnik mašinostroitelja, G.N.T.I., Moskva, 1964. Adolf Frischherec-W.D-K.G-W.H.-H. I.-G.K.-Martin Staniczek,Fémtechnológiai táblázatok, B+V Lap-és Könyvkiadó Kft. Branko Ivkovic, Obrada metala rezanjem, Građevinska knjiga, Beograd, 1979. Bakondi Károly, Forgácsoláselmélet és forgácsolótechnológia I, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1977. Bali J, Forgácsolás, Tankönyvkiadó, Budapest, 1985. Bálint L, A forgácsoló megmunkálások tervezése, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1958. Bálint L, Gépgyártástechnológia III, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1964. Bálint L.-Kardos L.-Kazár L.-Leskó B., Gépgyártástechnológiai enciklopédia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1972. Dudás Illés, Gépgyártás-technológia II, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2001. Dudás Illés, Gépgyártás-technológia I, Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2003. Dénes Miklós-Őrffy Pál-Rudas János, Forgácsoláselmélet-forgácsolótechnika II, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1976. Dormán Lajos, Szerkezetelemek I, Udarnik, Szabadka, 1983. Dragoje Milikić, Tehnologija obrade rezanjem, Neoplanta, Novi Sad, 1999. Horváth Mátyás - Markos Sándor, Gépgyártástechnológia, Műegyetemi Kiadó, Budapest, 2003. Herbwerg Károly-Iliász Dimitrisz-Kalászi István-Rezek Ödön-Tóth István, A gépgyártás technológiája, Tankönyvkiadó, Budapest, 1967. Hitomi K., Manufacturing Syistems Enginiering, Taylor and Francis, London, 1979. Joko Stanic, D.M.,T.J., V.G., Masinska obrada, Privredni pregled, Beograd, 1977. Janik József, Gyalulás, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1967. Kalán-Huszák-Mátray, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1969. Kálmán József, A gazdaságos forgácsolás számítóábrái, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1963. Knoll Imre, Furatmegmunkálás, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966. Kozmacev, Gépgyártástechnológia, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975. Pavle Stanković, Mašinska obrada, Građevinska knjiga, Beograd, 1971. Szenczi Gyula, Gyalu és vésőgépek, Táncsics Könyvkiadó, Budapest, 1965. Szenczi Gyula, Marós, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966. Szilágyi László-Váradi András-Balázs Imre-Kádar István, Gyártástechnológia I..Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1975.

147

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

AZ ANYAGBAN BEMUTATOTT FOTÓK EREDETE WWW - források GÉPEK ESZTERGÁK TOS TRENČIN - SUI 50 www.atw.hu KNUTH - PRECIZION HRD 42P www.knuth.de CIKLONE - FB-1440 www.tstmechanik.hu TOSHULIN - SKIQ 25 www.tonshulin.com GYALUGÉP TOS - LIM 45 www.machinenstock.com FÚRÓGÉPEK MAC - PROMAC 210A www.promac.ch F. MOSER - XC40HY www.fmoser.at F. MOSER - Z3032 x 10/1 www.fmoser.at KNUTH - CNC DRILL PRESS B090 www.knuth.de MARÓGÉPEK FERNOS (F.MOSER) - ZX 6350 C www.fmoser.at KNUTH (TST PRECIZION) - UWF 12CNC www.knuth.de WMW - BMT 105 CNC www.fmoser.at OSZTÓFEJEK HOFMAN - hth-tit www.hofmann-mt.de HOFMAN - DIFERENCIAL Luth www.hofmann-mt.de TANI 80 www.reber-machinen.de HOFMAN - RS/NC-160/160Z www.hofmann-mt.de ROTWERK www.hofmann-mt.de DIVITEC CAD470 www.hr-divitec.de KÖSZÖRÜLŐ GÉPEK RIBON - RUR-H800 www.machinenstock.com REINECKER - RS500 CNC www.machpro.fr ELB - SW10VA I www.locatoroline.com LOSER (superfinich) www.loser.de MAC 230 www.promac.ch FŰRÉSZELŐGÉPEK PROMAC - SW-350V www.promac.ch F.MOSER - G5018 WA www.fmoser.at KNUTH - TS250 www.knuth.de KNUTH - AKS350 www.knuth.de ŰREGELŐGÉPEK BMS - CRUISER-120 www.broachingmachine.com FOGAZÓGÉPEK www.emachineshop.com K MACH - KA200E PHOENIX II www.emachineshop.com SZIKRAFORGÁCSOLÓK KNUTH - EMMM 200 200 www.knuth.de KNUTH - Smart DEM Plus www.knuth.de PLASTIC ART - DK7760 www.plasticart.hu PLASTIC ART - DK7740 www.plasticart.hu SZEMCSSZÓRÓK CANABLAST - .. www.canablast.com ABS - BLAST LLC www.absblast.com EGYÉB KNUTH - LASER-JET www.knuth.de KNUTH - ECO-Plasma www.knuth.de KNUTH - ECO 0515 www.knuth.de

148

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

TÁRGYSZAVAK JEGYZÉKE

FORGÁCSOLÓ SEBESSÉGEK .....................17, 22, 134 FORGÁCSOLÓERŐ......... 10, 11, 25, 26, 66, 67, 68, 104 FORGÁCSOLÓERŐK.......................... 9, 11, 25, 26, 101 FORGÁCSOLÓSEBESSÉG ...................................17, 18 FORGÁCSTÖRŐ......................................................9, 37 FÚRÁS ....................................................................11, 80 FŰRÉSZELÉS.......................................................12, 132 FŰRÉSZELÉSI MÓDOK .....................................12, 132

A ALAKVÁLTOZÁS ...............................10, 65, 66, 67, 68 ALAKVÁLTOZÁSI TÉNYEZŐ........................ 9, 39, 40 ALAP DARABIDŐ .................................................... 155

B bérköltség.............................................................. 13, 158

G

C CSÚCSNÉLKÜLI KÖSZÖRÜLÉS .............. 12, 114, 126

GÉP IDŐ .....................................................................154 Gépköltség.............................................................13, 158 GYALULÁS............................................................11, 74

D

H

DARABIDŐ ....................................................... 155, 156 DIFERENCIÁL OSZTÓFEJ ........................................ 95 DOLGOZÓRÉSZ ..............................9, 10, 38, 45, 48, 49 DOLGOZÓRÉSZ ÉLETTARTAMA ..................... 10, 49 DOLGOZÓRÉSZ KOPÁSMÉRETE...................... 10, 48

HASZNÁLT TELJESÍTMÉNY ... 11, 12, 72, 79, 89, 110, 129 HŐELOSZLÁS .......................................................10, 44 HOMLOKESZTERGÁLÁS........................10, 58, 59, 72 HORONY ..............................................................12, 138 HŰTŐ-KENŐ FOLYADÉKOK....................................45

E

I

EGYÉB OSZTÓFEJEK .......................................... 11, 98 EGYETEMES OSZTÓFEJ..................................... 11, 94 EGYSZERŰSÍTETT MÓDSZER............................. 9, 26 Előállítási önköltség.............................................. 13, 157 ELŐGYÁRTMÁNY......................................... 4, 13, 150 ELŐTOLÁS 11, 62, 64, 65, 77, 85, 86, 87, 105, 106, 108, 110, 125 ÉRDESSÉG .........................9, 10, 11, 43, 44, 48, 68, 108 ÉRDESSÉG NÖVEKEDÉS.......................................... 48 ESZTERGAPADOK .............................................. 10, 54

irányítás .........................................................................14

K KEMÉNYFÉMEK...............................................9, 33, 38 Kerámia .........................................................................33 KERÁMIALAPKÁK ................................................9, 38 Készülék költség..........................................................159 KETŐSLÖKET .................................................11, 77, 78 KÉZI IDŐ....................................................................154 KISZOLGÁLÓ IDŐ....................................................155 KÖLTSÉGSZÁMÍTÁS .........................................13, 157 KOPÁSKRITÉRIUMOK ........................................10, 47 KOPTATÓ CSISZOLÁS ............................................145 KÖRALAKÚ MEGMUNKÁLÁS.........................12, 127 KÖRKÖSZÖRÜLÉS............................. 12, 128, 129, 130 KORONG ...................................... 12, 116, 119, 126, 128 KORONG SZILÁRDSÁGA..........................12, 119, 126 KÖSZÖRŰK HASZNÁLATA..............................12, 121 KÖSZÖRŰKORONG ...........................................12, 126 KÖSZÖRÜLÉS ..................... 12, 112, 114, 124, 127, 128 KÖSZÖRÜLÉSI MÓDSZEREK...........................12, 113 KÖSZÖRÜLŐ RÁHAGYÁSOK ......................58, 59, 60 KRITIKUS SOROZAT .........................................13, 160 KRONENBERG MÓDSZER ..............................9, 19, 29

F FAZÉKKÖSZÖRÜLÉS.........................12, 126, 129, 130 FŐ FORGÁCSOLÓ SEBESSÉG.................................. 18 FŐ FORGÁCSOLÓSEBESSÉG............................... 9, 18 FŐ GÉPIDŐ............. 10, 11, 12, 72, 78, 89, 110, 128, 154 FŐ IDŐ ....................................................................... 155 FOGASKEREKEK............................................... 13, 141 FOGÁSOK SZÁMA......................10, 11, 12, 72, 78, 110 FŐIDŐ ........................................................................ 155 FOLYAMATOS MOZGÁS...................................... 9, 22 FORDULATSZÁM .. 10, 11, 12, 70, 71, 87, 88, 108, 109, 126, 127, 128 FORGÁCS .................................................... 9, 10, 39, 45 FORGÁCSALAKOK ............................................... 9, 41 FORGÁCSKÉPZŐDÉS...................................... 9, 15, 39 FORGÁCSOLÓ ERŐK .................................. 25, 26, 101 FORGÁCSOLÓ SEBESSÉG.................... 17, 18, 22, 134

149

Dr. FIRSTNER

FORGÁCSOLÁS

L

S

LAPKASZORÍTÓ.....................................................9, 37

SEBESSÉG ............................................. 17, 18, 110, 119 SEBESSÉGEK... 10, 11, 12, 60, 61, 76, 84, 100, 119, 138 SÉRÜLT RÉTEG.......................................................... 46 SÍKALAKÚ MEGMUNKÁLÁS .......................... 12, 127 SÍKKÖSZÖRÜLÉS .......................12, 125, 128, 129, 130 SOROZAT .......................................................... 156, 160 SOROZATIDŐ ........................................................... 156 SUGARAS FOLYAMATOK ............................... 13, 147 SZABVÁNYOS ELŐTOLÁSOK............................. 9, 24 SZABVÁNYOS FORDULATSZÁMOK ................. 9, 23 SZEMCSE................................................................... 117 szerszám 10, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 31, 33, 35, 38, 41, 44, 45, 47, 48, 50, 51, 61, 62, 64, 70, 71, 73, 74, 76, 77, 81, 87, 88, 90, 91, 92, 105, 106, 108, 109, 111, 123, 143, 145, 159 Szerszám költség......................................................... 159 SZERSZÁMFAJTÁK ............................................. 10, 56 SZERSZÁMFUNKCIÓK ....................................... 10, 55 SZERSZÁMKOPÁS............................................... 10, 47 SZERSZÁMOK . 10, 11, 13, 55, 76, 83, 99, 135, 140, 142 SZERSZÁMSÍKOK.................................................. 9, 33 SZERSZÁMSZÖGEK .............................................. 9, 34 SZERVISZ IDŐ.......................................................... 155 SZIKRAFORGÁCSOLÁS.................................... 13, 144

M MARÁS................................... 11, 90, 104, 105, 124, 140 megmunkáló rendszer................................................4, 45 MELLÉKIDŐ..............................................................155 MENETFORGÁCSOLÁS..................................... 13, 139 MÉRETHIBA..........................................................10, 48 MÉRVADÓ ELŐTOLÁS .....................................11, 108 MÉRVADÓ FORDULATSZÁM........ 10, 11, 71, 88, 109 MUNKADARAB FORDULATSZÁM................. 12, 127 MŰSZAKI IDŐ...........................................................155

N NAGYOLÓ RÁHAGYÁSOK........................... 10, 57, 59 NC OSZTÓFEJ .......................................................11, 97 NORMAIDŐ .........................................................13, 154 nyersanyag...................................................................150

O örökölt hibák ............................................... 150, 151, 152 OSZTÓFEJ........................................................ 11, 94, 95

T

P

TELYESÍTMÉNY .....................72, 79, 89, 103, 110, 129 TERMELÉKENYSÉG...........11, 12, 73, 79, 89, 110, 130

PALÁSTESZTERGÁLÁS .................... 10, 57, 58, 59, 72 PALÁSTMARÁS.................................... 11, 90, 106, 108 Piac költség .................................................................160 Piac költségek..............................................................160 Piacköltségek.........................................................13, 160 POROZITÁS .........................................................12, 118 PÓTIDŐ ......................................................................155

U ÜREGELÉS .......................................................... 12, 135 ÜREGESZTERGÁLÁS .................................... 10, 59, 60

V R

VEZETŐKORONG .............................................. 12, 128

RELATÍV GÖRDÜLÉSI ......................................13, 141 Rezsi költség ...............................................................158

W WALICH MÓDSZER......................................... 9, 19, 20

150