Megmunkálási technológiák II. 1, Csoportosítsa a gyártási eljárásokat a termék feldolgozottsági foka, készenléti állapota szerint! A termék feldolgozottsági foka, készenléti állapota szerinta gyártási eljárások három csoportba oszthatók: Előgyártás Alkatrészgyártás Szerelés Öntés Forgácsolás Egyesítés Hegesztés Köszörülés Beszabályozás Sajtolás Szikraforgácsolás Felületkikészítés Kivágás Bevonatolás Konzerválás Darabolás Hőkezelés Csomagolás Előgyártmány Alkatrész Termék A munkadarab állapotváltozás szemszögéből a gyártási eljárások legfontosabb osztályai: Anyagleválasztó Anyagszétválasztó Anyagegyesítő Anyagépítő Alakváltoztató Anyagtulajdonság-változtató Bevonatoló 2, Mit ért a gyártás tömegszerűsége és folyamatossága alatt? Jellemezze az egyedi-, a sorzat- és a tömeggyártást! Az egyedi gyártást az jellemzi, hogy egyszerre csak egy darab terméket gyártanak, rendszerint egyetemes (univerzális) berendezésekkel, szerszámokkal, készülékekkel. Természetesen ma már univerzálisnak tekintjük a CNC szerszámgépeket is, amelyeket az egyedi gyártásban is széles körben alkalmaznak. Közepes tömegszerűség jellemzi a sorozatgyártást. Az elnevezés onnan ered, hogy a költségek minimalizálása céljából nem egyidejűleg indítják a teljes gyártandó mennyiséget, hanem annál kisebb tételekre, visszatérő sorozatokra (szériákra) bontják. A sorozatgyártás jellegzetessége (volt) a félautomaták (pl.: revolvereszterga), a csoport szerszámok alkalmazása. A CNC technika természetesen ebbe a tömegszerűségi tartományba is bevonult. A tömeggyártást a nagy mennyiség miatt az jellemzi, hogy az adott terméket a beindítás után huzamos ideig, szünet nélkül gyártják, egészen addig, amíg új típusú termékkel fel nem válják. Jellemző berendezései a merev programú autómaták, gyártó- és szerelősorok, csoport- és programszerszámok (voltak), amelyek nem tették lehetővé a termék legkisebb módosítását sem (pl.: Ford T-modell). Ma sikeresen ötvözik a tömeggyártást a magas termelékenységet a CNC technika rugalmasságával: a gyártósorokon sokorsós szerszámfejeket autmatikusan cserélnek 3, Mutassa be a gyártási folyamat struktúráját, illetve a teljes gyártási folyamat szakaszait! A folyamat jól átgondolt struktúrája jelentősen megkönnyítheti a feladat megoldását. Meg kell különböztetni mozdulatelemet ill., mozdulatot és művelet elemet és műveletet. A műveletelem két összetevője a szerszámok mozgáspályája és a mozgásjellemzők (sebesség, előtolás), így ez a parametrikus optimálás alkalmazás terepe. Előgyártmány Előnagyolás IT>12 ; Ra>100 Feszülségmentesítés Nagyolás IT>9 ; Ra>10 Félsimítás IT>8 ; Ra>2,5 Cementálás Edzés, nemesítés Simítás IT>6 ; Ra>063 Finommegmunkálás IT>4 ; Ra>0,16 Galvanizálás Szuperfinom megmunkálás IT>1 ; Ra>0,01 Ultrapreciziós megmunkálás IT1 ; Ra0,01 4, Mit ért MKGSI-rendszer alatt? Jellemezze a rendszer alkotóelemeit! A munkadarabot rendszerint készülékben rögzítik, a szerszám a géphez szerszámbefogó készülék közvetítésével csatlakozik. Az irányítás lehet kézi, de automatikus is. Ez a rendszer a folyamat modellezésének az alapja. Segítségével elemezhetjük megmunkálás közben az együttes statikus és dinamikus jellemzőit, az alakképzési folyamatot, a megmunkálás pontosságát, a fellépő rendszeres és véletlenszerű hibákat. Ebben a rendszerben valósul meg az alkatrészgyártási művelet. Ha több gép dolgozik egyszerre egy helyen, akkor világ-koordináta rendszerben programozunk.
5, Ismertesse és jellemezze a fokozatos főhajtóművek fordulatszámsorát, az un. v-d diagram felépítését és törvényszerűségeit! A ma használatos forgácsoló szerszámgépek a szerszám-munkadarab relatív elmozdulást egyenes vonalú (transzlációs) és forgó (rotációs) mozgások rendszerével valósítják meg. A csoportosítás, Sajlé rendszererezése szerint történik. 4 szerszámot és hat felületelemet rendel a megmunkálásokhoz szükséges szabadságfokokhoz. A forgácsoló szerszámgép fő és mellékmozgásainak (előtolás) sebessége, és az ezeket megvalósító hajtóművek teljesítménye, nyomatéka olyannak kell, hogy legyen, amely valamilyen szempontból optimális értéket vagy azok jó közelítését biztosítja. A soroknál egyszerűen bebizonyítható, hogy ha a fordulatszám-sor mértani sor, akkor a relatív sebességvesztés maximuma állandó. v 1 1 . Itt a a mértani sor hányadosa, a fokozati tényező. A fokozati tényező meghatározása általában a max Renard féle képlettel történik: R 20 20 10 1,12 . Ennek hatványai: 1,25; 1,4; 1,6; 2.A szabvány nemcsak a fokozati tényezőket, hanem a fordulatszám értékeket is meghatározza olyan módon, hogy az aszinkronmotor fordulatszámai is szerepeljenek a szabványos értékek között. Amennyiben a fokozati tényező eleget tesz a E 2 feltételnek (E: egész szám), akkor pólusváltós motorral is lehet a fokozatos mechanikus hajtóművet úgy összeépíteni, hogy átfedés nélküli fordulatszámsorú hajtóegységeket kapjunk. Az előtolás-sorok mértani sort szerinti felépítésén túl még az indokolja, hogy a forgácsolóerő változásának maximuma állandó, ha adott fogásmélységhez mértani sor szerinti előtolásokból választunk előtolást. lg v
n
n
v
nn
n1
Vmax
d V=dn
lg d
6, Rajzoljon 3x2-es tolókerekes hajtóművet fordulatszám ábrával együtt! m
kb
z3 z1
z5 lg
z2
z6
z7
kb z9
A k1
z4
z10
B
k5
k2 k3 k4
z8 n1 n2 n3 n4 n5 n6
z z z z z1 1 1 1 2 ; k 2 3 0 ; k3 5 ; k 4 7 0 ; k5 9 3 z2 z4 z6 z8 z10 n Sz n max Fordulatszám szabályozhatóság: nmin kb
1
2
; k1
7, Ismertesse és jellemezze az ipari robotok kinematikai alapstruktúráit, illetve munkatér típusait! Az ipari robot kinematikai felépítését a szabadságfokok és így a transzlációs vagy rotációs mozgástengelyek száma,rendszerei meghatározzák. Ahhoz,hogy az ipari robot effektorát a munkatér meghatározott helyére és meghatározott helyzetbe hozzuk legalább 3+3=6 szabadságfokú karrendszerre van szükség. A robot alkalmazások többségéhez ennél kevesebb szabadságfok is elegendő. Az ipari robotokat általában három csukló elrendezése alapján legtöbbször a következő öt csoportba szokás sorolni. Hasáb munkaterű ipari robot : Csak lineáris mozgástengelyekkel rendlkezik. Vezérlése egyszerű,hasáb alakú munkatere méretéhez viszonyítva kicsi,viszont nincs úgynevezett holt tere. Portál változata forgácsoló szerszámgépek kiszolgálására előszeretettel használatos. Az ipari robotok mintegy 40%-a ilyen.
Henger (koordinátás) munkaterü robot : Ez a robottípus mely egy rotációs és két traszlációs mozgástengellyel rendelkezik,üreges henger munkaterű. Forgácsoló szerszámgépek kiszolgálásársa ez is alkalmas. Átmenetet képez a hasáb munkaterű és az úgynevezett SCARA robot között. Gömb (koordinátás) munkaterű ipari robot : Egy transzlációs és két rotációs mozgástengely/szabadságfok jellemzi.Munkatér variációi a felépítéstől függően gömbszegmenstől teljes (üreges) gömb munkatérig többfélék lehetnek. Gépkiszolgálásra ez is alkalmas,de viszonylag kis munkatere miatt nem igazán kedvelt. Humanoid robot: Jellemzője,hogy kizárólag rotációs szabadságfokú elemekből áll. A legelterjedtebb változata 6 szabadságfokú. Ez a robot típus univerzálisan alkalmazható,munkatere méretéhez viszonyítva nagy. A vezérléssel szemben támasztott követelmény nagy. Jól bevált robottípus. Az ipari robotok 40%-a ilyen. SCARA robot : A Selective Compliance Assembly Robot Arm (szelektív engedékenységű robot kar). Három rotációs és egy transzlációs tengelyből áll. Mint elnevezése is mutatja szerelési,behelyezési feladatokra (pl.: nyomtatott áramköri lapra elemek beillesztése) fejlesztették ki. Nagy működési sebesség és nagy ismétlési pontosság jellemzi. Terhelhetősége ugyanakkor kicsi. Annak ellenére,hogy kb.: 10 évejelent meg,a robot piac 10%-át már elfoglalta. 8, Ismertesse és jellemezze a forgácsoló szerszámgépek szerkezeti elemeit, részegységeit! Ágy, állványszerkezet. Anyaga lehet öntött vas (merev, de nem rugalmas, és a hőnek sem áll ellen), acél, hegesztett acél (rugalmas, ezért még merevítik bordákkal), kompozitok és kerámiák (hőállóság, merevség a súlyhoz képest kiváló). Csúszóvezeték. Egyszerű gépeknél magából az öntött vas testből képzik ki. Az állványra felrögzített edzett acél vezeték sokkal korszerűbb. Ezen kívül a csúszóvezeték lehet hidrodinamikus, hidrosztatikus vagy aerosztatikus. Gördülővezeték. Gördülő papucs, avagy hernyótalp. Hézagmentes, nagy merevségű, kis súrlódású megvezetés. Hidraulikus hengerrel mozgatjuk a lineáris szánokat, továbbá Fogasléc, fogaskerék Orsó-anya pár Lineáris motor Forgatásra hézagmentesített fogaskoszorú-fogaskerék, csiga-csigakerék kapcsolat a leggyakoribb. A forgácsoló motorok kezdetben aszinkron, és pólusváltós motorok voltak. Ma a főhajtóműveknél az egyenáramú motorok korlátozott sebességszabályozhatóság és a szénkefék kopása miatt az aszinkron váltakozó áramú motort használják. (vektoros sebesség szabályozás). Az előtoló hajtások motorjai legtöbbször orsó-anya páron mozgatják a szánokat. Ezért ezeket gyakran pozicionáló motoroknak is nevezik. Legfontosabb tulajdonságai: nagy, ugyanekkor egyenletes gyorsító-lassító képesség. A forgácsoló szerszámgépek pontosságát főképp a szerszámgép főorsójának pontossága határozza meg. 9, Ismertesse és jellemezze a jellegzetes ipari robot építőelemeket, ezen belül is elsősorban a hatásokat! 10, Ismertesse és jellemezze az esztergáló központot! A CNC vezérlésű eszterga vagy esztergáló cella, csak azokat a munkadarabokat képes megmunkálni, amelyeknek a főtengelye megegyezik a főorsóéval. A szerszám éle a generáló görbe mentén mozog. A munkadarab forgása viszi körbe a direktrix mentén. Az olyan megmunkáláshoz, ahol több gépre is szükség van, esztergáló központtal munkálják meg. Ehhez a feltételek: Főorsójával mellékmozgásra, vezérelt forgómozgásra legyen képes. Erre a mozgásra a nem esztergálással készülő felületelemek helyzetének beállítására, vagy bonyolultabb felületelemek marásakor forgó előtoló mozgásként van szükség. Bizonyos szerszámaival forgó mozgást is végez, mint pl. a fúró. Ha az eszterga, esztergáló központ, akkor két orsóval kell rendelkeznie. Ezeknek az esztergáknak két alaptípusa van: Ikerorsós. Melynél a két főorsó megosztozik a megmunkálási feladaton. Ekkor a két főorsó azonos teljesítményű, és a gép gyakran szimmetrikus felépítésű. Segédorsós. Mely második főorsójának csak az a feladata, hogy az első főorsóhelyen nem elvégezhető műveleteket ezen a helyen el lehessen végezni. A segédorsó teljesítménye lényegesen kisebb. 11, Ismertesse és jellemezze a szekrényes alkatrészek megmunkálógépeit (Marógépek, fúrógépek, megmunkálóközpontok)! Marógépek: A főmozgást a szerszám végzi. Az előtolómozgást végezheti a szerszám és a munkadarab egyaránt. Fajtái: Vízszintes főorsójú marógép típusai: attól függően, hogy a szerszám konzlja milyen és hányféle mozgásra képes. Függőleges főorsójú. Ua. Bővítve: Portálos is van, ami tulajdonképpen egy keresztirányú szán, amin a szerszám mozog. Legelterjedtebb a konzolos marógép sokirányú beállíthatóság, hozzáférhetőség, és egyedi munkadarabok gyártása. Amennyiben az asztal előtolási iránya változtatható, az univerzális marógép áll előttünk.
Fúrógépek: Asztali fúrógép. Kisméretű alkatrészek, kisátmérőjű furatok fúrására használatos. Oszlopos fúrógép. Cső alakú oszlopra rögzített orsószekrényben főorsó gépi előtolást is végezhet.
Állványos fúrógép. A zárt szelvényű állványon a főorsószekrény is mozgatható. Többfokozatú fő- és előhatjóműve van. Revolverfejes fúrógép. Többorsós fúrógép. Az oszloposhoz hasonló a felépítése. Sorozat, vagy tömeggyártásra használják. Sugárfúrógép. Körcikk alakú munkadarab körbefúrása. Pl. Csővégek rögzítése. A befogóasztal forgatható, és ezzel többoldali megmunkálást tesz lehetővé. Helyzetfúrógép. Furatok nagy helyzet és méretpontossággal történő megmunkálására. Általában klimatizált környezetben használatos. Hosszlyukfúrógép. Hűtő, kenő folyadék szükséges. 1/3- 1/200 l/d viszonyú furatokhoz. Finomfúrógép. Nagy stabilitású, hőállóságú és statikus, dinamikus merevségű. 12, Ismertesse és jellemezze az ipari robotok alaptípusait (mozgástengelyek, munkatér, mozgástér, veszélyzóna és összetevői, technológiai robot, anyagmozgató robot, alaptípusok)! Az ipari robot által bejárható tér a munkatér (c). A tervezéshez szükséges a mozgástér ismerete is. A mozgástér és a munkatér különbsége a holt tér (b), mely célszerű, hogy kicsi legyen. A mozgástér köré biztonságtechnikai okokból még egy teret ráterítve kapjuk a veszélyzónát. (a+b+c)
A robot típusok: Humanoid: Scara:
Inga: Henger koordinátarendszeres: Síkportál: Térportál:
Pont, ívhegesztés, sorjázás, ragasza. tás, festés, szerelés Szerelés, beültetés Vízszintes síkban csuklói relatíve kis csavaró merevsége miatt viszonylag gyenge, engedékeny, ugyanakkor függőleges irányban merev. Szerelés, ragasztás A kar kardán felfüggesztésű, így a mozgó tömegek a forgásponthoz nagyon közel kerülnek. Szerelés (kis robot), présgép kiszol- Hosszú kinyúló robotkarral szűk, gálás (nagy robot) csak egy irányból hozzáférhető térbe is benyúlni képes. Szerszámgép kiszolgálás, átrakás A gépek munkaterébe felülről nyúl be. Szerszámgép kiszolgálás, palettázás, Hasáb alakú munkatér kedvező ponthegesztés, szerelés munkatér-holt tér aránnyal.
13, Mi a különbség a manipulátor és a robot között? Ismertesse és jellemezze a robotvezérlések típusait! Robot: programozható, változhat a feladata. Manipulátor: állandó a feladata, a környezet és mindig ugyanazt csinálja. A pick and place robotvezérlések (manipulátor vezérlések) Koordinátánként két diszkrét pozícióba vezérelhetők. A mozgások sorrendjét egyszerű PLC vezérlő adja. A pozíciók kijelölése szenzorokkal, vagy kétállású ütközőkkel történik. Pontvezérlésű robotok PTP A robot a programozott pontokon áthalad, azaz az általuk alkotott útvonalon. Két pont közötti utat nem ismerhetjük, mert a csuklók nincsenek egymással szinkronizálva. Pályavezérlésű robotok. CP A csuklónként elhelyezett szervóhajtások közös órajellel működő alapjel-képzőről kapják alapjelüket, melyet követnek, ezért a tengelyek sebessége egymáshoz szinkronizált és a robot követi az előírt pályát. Ezt használják a leggyakrabban megmunkáláshoz, hegesztéshez. Teach-in play-back. (lejátszós) robot vezérlés Lényeges része a nagy kapacitású információtároló, melyen a betanítás szakaszában felvett csukló koordinátákat tárolja a futó idő függvényében.
14, Osztályozza a forgácsoló szerszámokat! A forgácsoló szerszámok kivitelük, anyaguk, rendeltetésük, alkalmazási feltételeik figyelembevételével különböző szempontok alapján több, jól meghatározható csoportba sorolhatók. A forgácsoló élek száma és kialakítása szerint megkülönböztetünk: Száras szerszám - szabályos élű - szabályos több élű dolgozó rész csatlakozó rész - szabálytalan sokélű ( szár) szerszámokat, míg a konstrukciós kivitelüek szerint a szerszámok lehetnek: - tömörek alászúrás (nyak) - összetettek, ezen belül hegesztettek, forrasztottak, vagy szereltek, stb. Furatos szerszám egy másik osztályozási szempont szerint megkülönböztetnek: dolgozó rész – a rendeltetés, a megmunkálási eljárás – menesztés - esztergáló-, - fúró-, - stb. szerszámokat. furat 15, Mutassa be a szerszámanyagokkal szemben támasztott követelményeket, valamint a szerszámanyagok csoportosítását, jellemző tulajdonságaikat! Ahhoz, hogy a szerszám él a forgácsolás hőmérsékletén ne deformálódjon a megengeddettnél jobban, hogy ellenálljon a szerszám és munkadarab érintkező felületein fellépő fizikai, kémiai, mechanikai hatásoknak, hogy a különböző szerszámgeometriai elemek gazdaságosan előállíthatóak legyenek, az alábbi tulajdonságok optimális összhangját kell megteremteni: Melegkeménység. Általában az anyagok, így a szerszámanyagok keménységét is szobahőmérsékleten mért HB , HRA , HRC , HV30 egységekben adják meg. A Hszerszám / Hmunkadarab 2 – 3 kritérium azt az elvárást fejezi ki, hogy a szerszámél a forgácsolási hőmérsékleten legyen keményebb mint a megmunkált anyag keménysége. Kritikus hőmérsékletnek nevezzük azt a hőmérséklettartományt, amely felett az él keménysége rohamosan 45 – 50 HRC (4000 HV30) alá csökken. Keménység
Kerámia Keményfém Szerszámacél 100
300
Gyorsacél 500
700
900
1100
Hőmérséklet
Szívósság. Szívós, képlékeny anyagok törését jelentős képlékeny alakváltozás előzi meg. A szívósság az anyagok állapotjelzője, amely a szilárdsági jellemzőkhöz hasonlóan változtatható. Növelhető az anyagok szemcseméretének csökkentésével, a homogenitás fokozásával. Jellemzésre összehasonlító paramétereket : nyúlás, fajlagos törési munka, törési szívósság, fajlagos ütőmunka, használnak. Kopásállóság, kémiai passzivitás. A fizikai, kémiai koptató hatással szembeni ellenállás több tényező eggyüttes hatásától függ. Leginkább a melegkeménységgel szokták azonosítani, de a szerszámanyagok fejlesztése egyre inkább bizonyítja, hogy az él és a súrlódó felületek érdessége, az anyag szemcseszerkezete egyaránt befolyásolja mind az abrazív, mind a kémiai kopásfolyamatokat. Gyakran a kopásállóságot az anyagok forgácsolóképességével azonosnak tekintik és relatív megitélésre az esztergálásnál beállítható sebesség és előtolástartományt használják. Termikus kifáradás. A termikus kifáradással szembeni ellenállás, vagy hősokk a szerszámok felületi rétegeiben lejátszódó hő okozta alakváltozásokkal van kapcsolatban. A keletkező feszültség, párosulva a dinamikus igénybevétel hatásával elérheti az adott hőmérsékleten érvényes folyáshatárt. A keletkező repedések terjedését a résekbe befolyó anyag felgyorsíthatja. A termikus kifáradási hajlamot növelik: kicsi hővezető képesség, durva szemcseszerkezet, kis szívósság stb. Alak és mérettartósság. Részben az anyagok rugalmas alakváltozási képességét (rugalmassági modulus), másrészt a hőtágulási együtthatóval jellemezhető hő okozta deformációját, a szerszámél mechanikai terhelhetőségét fejezi ki. Tömör keményfém szerszámokkal egy IT fokozattal pontosabb felületek képezhetők le mint gyorsacél szerszámokkal. Megmunkálhatóság. A szerszámanyag gyártásának, megmunkálhatóságának jellegét kifejező tulajdonság eggyüttes: a forgácseltávolítás milyensége, átedzhetőség, köszörülhetőség , edzhetőség. Konkrét számszerü kifejezése nehézkes. Előnyös ár. Az alkalmazott szerszámanyagok többségénél kulcsfontosságú alkotóelem a Wolfram és a Kobalt. Ezen elemek csökkenő készletei drágává teszik a szerszámanyagokat. A megmunkálhatósággal is összefüggésben álló ár jelentős hatással van a konstrukciós kialakításra (betétedzés, lapkázás). A szerszámanyagok csoportosítása, jellemző tulajdonságaik: A szabványos élgeometriáju forgácsolószerszámként használt anyagok három fő csoportba sorolhatók: - szerszám- és gyorsacélok (acél alapú ötvözetek) keményfémek és kerámiák (karbid, oxid, nitrid alapú keverékek) - szuper kemény szerzsámanyagok
16, Ismertesse és jellemezze a szerszám- és gyorsacélokat, a keményfémeket, kerámiákat, valamint a szuperkemény szerszámanyagokat! A szerszámacélok a nemesötvöző egyenértéket (E) figyelembe véve három csoportba sorolhatók: - ötvözetlen szerszámacélok MSZ 4354 - ötvözött szerszámacélok MSZ4352 - gyorsacélok MSZ 4351 Ha az E 3% alatt van ötvözetlen, 3 – 15% között ötvözött és 15% felett gyorsacélnak nevezzük a szerszámacélokat. Ötvözetlen szerszámacélok. Gépi forgácsolószerszámként való alkalmazásuk elenyésző. Szabványban rögzített jele „S”, mely mögötti szám a széntartalomra utal tizedszázalékban. ~ 250 OC-ig hőállók, lágyított állapotban jól megmunkálhatók. Ötvözött szerszámacélok. Különbséget kell tenni a Wolframmal „W”, krómmal „K” és mangánnal „M” ötvözött acélok között. A nagy méretű sajtoló, fröccs, kivágó és lyukasztószerszámok gyártásához használt szerszámanyag, hajlamos az elszenesedésre a szemcsedurvulásra, a köszörülés során gyakran keletkeznek bennük repedések. Gyorsacélok. A növelt sebességű forgácsolás megvalósítására lettek kifejlesztve. A WHITE és TAYLOR által kifejlesztett lépcsős edzés ugrásszerű fejlődést jelentett és elvezetett a hőállóság nagymértékű megnövekedéséhez (650 OC). A gyorsacélok keménységéhez, melegszilárdságához és kopásállósághoz az edzéskor végbemenő martenzites átalakuláson kívül a megersztés során végbemenő kiválásos keményedés, valamint a meg nem olvadt karbidok jelentős mennyiségének léte is hozzájárul. A gyorsacélok MSZ szerinti jele „R”, 30 – 50 m/min forgácsolósebességig használhatók. Éles él, erőteljes pozitív élgeometria megvalósítását teszik lehetővé. Főleg gépi forgácsolószerszámokat készítenek belőle. Keményfémek-nek nevezzük azokat az álötvözeteket, amelyeket nagy olvadáspontú karbidokból (WC, TiC, TaC, NbC) és a vascsoporthoz tartozó fémek (leginkább Co) porából porkohászati úton állítanak elő. Az első mai értelemben vett porkohászati keményfémet (Co kötőfémbe ágyazott WC) K. Schröter állította elő 1923-ban, amely eljárás szabadalmát a Krupp cég hasznosította és Widia (wie Diamant) márkanéven forgalmazza ma is.ű Kerámiák. A keményfém szerszámanyagokkal rokon mai kerámiákat oxidok (AL2O3, ZrO2), legujjabban karbidok (TiC, Wc, TaC) és vagy nitridek (Si3N4, TiN) kötőanyag nélküli keveréke alkotja. A kerámia szerszámanyagok felhasználásánál gondot jelent a termikus kifáradási jelenségekkel szembeni alacsony ellenállásuk. A lökésszerű hőhatásokra való fokozott érzékenységük –mely az alacsony alakváltozó képességgel és a rossz hővezetőképességgel magyarázható – kizárja a hűtőfolyadék alkalmazását. Szuperkemény szerszámanyagok csoportjába a természetes gyémánt tulajdonságait megközelítő anyagokat soroljuk. Úgy a természetes, mint a mesterségesen előállított gyémánt, köbös bórnitrid nagy mennyiségben abrazív szerszámanyagként használatos. Szabályos élgeometriájú szerszámanyagként való felhasználásuk a színesfémek finom megmunkálásával, acélok kemény állapotában végrehajtott esztergálásával, fúrásávaé került előtérbe. Gyémánt. A monokristályos gyémánt használatos egyélű forgácsolószerszámként, színesfémek finomfelületi megmunkálására. Az acéltestre felforrasztott gyémántkristály csak mikroszkópikus méretű forgácsleválasztásra alkalmas. A nagynyomású technika fejlődése tette lehetővé a 60-as években a polikristályos szuperkemény szerszámanyagok létrehozását. Az alapötletet a Braziliában bányászott fekete, carbonadónak nevezett gyémánt típus adta. A carbonadó összetapadt gyémánt tűkristályok együttese, melyet nem lehet hasítani, darabolni, így köszörűszerszámok szabályozására, mikroszkópikus keresztmetszetű forgács leválasztásra használják. A polikristályos gyémántot makroszkópikus keresztmetszetű, 60 m-nél kisebb átmérőjű, válogatott, tisztított szemcsékből bór, szilicium berilium katalizátor jelenlétében, (500 – 1000)x103 (N/cm2) nyomáson 1300 – 3000 oC hőmérsékleten, 20 – 30 min-ig tartó zsugorítással állítják elő. Köbös bórnitrid. A polikristályos gyémánt (PKD) vagy a köbös bórnitrid (CBN) szerszámok váltólapkák formájában kerülnek forgalomba. A váltólapka készülhet teljes egészben PKD vagy CBN anyagból, de leggyakrabban a keményfém alapanyagokra szinterelt 0,5 – 1,5 mm vastagságú réteg alkotja a szerszám anyagát. A monokristályos anyaggal ellentétben a polikristályos szerkezetnek nincsenek kitüntetett csúszási síkjai, ezért messzemenően izotróp és kevésdbé érzékeny az ütésszerű igénybevétellel szemben.
Keménység
17, Ábrázolja a szerszámanyagokat kopásállóságuk és szívósságuk szerinti rangsorban összehasonlítva azokat!
Gyémánt Köbös bórnitrid Kerámia Bev. kerámia Bev. keményfém Keményfém Bevonatos gyorsacél Gyorsacél Szerszámacél
Szívósság
Ideális szerszámanyag
18, Mutassa be a forgácsoló szerszámok élgeometriáját! Élgeometria a szerszáméket alkotó geometriai elemek és azok kölcsönös helyzetét meghatározó, általában szögparaméterek összessége. Az élgeometria pproblémákat célszerű a legegyszerűbben szerszám, a forgácsolókés alapján elemezni. A szerszám fő geometriai elemei: - A - homloklap, amelyen a forgács lefut - A - hátlap, amely a forgácsolóéleket a munkadarab felöl határolja - S – fő(forgácsoló)él, a hát- és a mellékhátlap metszésvonala Háromdimenziós élgeometriai modell: Ha a szerszám csak egy éllel rendelkezik, azaz elemi szerszám, a forgácsolórészt a fenti három geometriai elem alkotja. Ezt nevezik kétdimenziós geometriai modllnek. Viszont ha az élek száma több, mint egy – az újabb él általában a mellék – azok képzéséhez kiegészítő felület(ek)re van szükség (háromdimenziós modell) A’ - mellékhátlap S’ – mellékél, a homlok – valamint a mellékhátlap metszésvonala P – szerszámcsúcs, a fő és a mellékél metszéspontja C – csúcsvonal – a hát- és a mellékhátlap metszésvonala Az esztergakések élgeometriáját meghatározó felületek: Befogó vagy szerszámszár Dolgozórész Homloklap vagy felület A Főforgácsolóél S Szerszámcsúcs P Főhátlap vagy felület A Csúcsfelület A Mellékforgácsolóél S’
Mellékhátlap vagy felület A’ Csúcsvonal C
19, Ismertesse és jellemezze - vázlatokkal - a forgácstípusokat, forgácsformákat! Mi a lényege a mesterséges forgácstörésnek! A forgácsolás geometriailag meghatározott éllel az anyag részecskék (forgács) mechanikus úton való leválasztása a munkadarab felületéről, geometriailag meghatározott (definiti) élű szerszámmal (meghatározott élgeometriájú szerszámmal, pl.:esztergálás, fúrás, stb.). A megmunkáló rendszer legfontosabb elemei és összetevői: D – a munka tárgya, u.n. munkadarab E – a munkaeszköz, ezen belül az S forgácsolószerszám C – a munkagép, amely a munkadarab és a szerszám kölcsönhatásához szükséges energiát és mozgást biztosítja A forgácsolás és rendszere: (C) Forgács
(S) Szerszám (D) Munkadarab h b
A folyamatot jellemző alapmennyiségek: vc – forgácsolósebesség – a forgácsolóél kiválasztottpontjainak a munkadarabhoz viszonyított sebessége f – egy a gépen beállított hosszúság, az előtolás a – fogásméret, – szélesség vagy – mélység nc , c – forgácsolási fordulatszám, illetve szögsebesség h , b – metszővastagság és –szélesség, vagy elmélewti forgácsméretek A – metszési vagy elméleti forgácskeresztmetszet, származtatott mennyiség A = hb vf – előtolási sebesség (származtatott mennyiség) vf = ncf qc – anyagleválasztási sebesség qc = afvc G – anizometrikus forgácsalaktényező G =b/h
Forgácstípusok: elemi
átmeneti
folytonos
képlékeny anyagok
Rideg anyagok
vc Forgácsformák, forgácstörés: Minél kisebb a forgács görbületi sugara, annál könnyebben eltörik időszakonként a forgács, különösen annak lazább szerkezetű lemezes típusa. Ezt nevezik természetes forgácstörésnek, a forgácsformát pedig törtforgácsnak. Ha ez nem következik be akkor kell mesterséges forgácstörést alkalmazni, melynek lényege, hogy a lefutó forgács útjába akadályt állítanak, amely erős alakváltozáshoz vezet és a lefutó forgács ennek következtében darabokra törik, vagy szoros, tömött kötegbe tekeredik. Az ilyen típusú forgácsformák kezelésük szempontjából sokkal kedvezőbbek 20, Ismertesse és jellemezze a forgácsolás termikus jelenségeit, valamint a forgácsolás speciális jelenségeit és folyamatait (élrátétképződés, sorjaképződés)! Forgácsolásnál felhasznált mechanikai energia teljesen hővé alakul át, és a munkadarab, a forgács és a szerszám között oszlik meg, növelve mindhárom elem hőmérsékletét. Legnagyobb mennyiségben a hő 75-85%-a a forgácsba távozik erősen felmelegítve azt. A forgács egyenetlenül melegszik fel, legnagyobb hőmérséklete a szerszámmal való érintkezés zónájában van, és ennek a zónának az átlagos hőmérsékletet nevezik forgácsolási hőmérsékletnek. A forgácsolási hőmérséklet csökkentéséhez és stabilizálásához hűtő-kenő folyadékot alkalmaznak. élrátétképződés
f
sorja Élrátétképződés Forgácsleválás közben a szerszám homloklapjának élközeli részén, ahol a forgács mozgása irányt vált és lelassul, kialakulhat az u.n. stagnálási zóna, amelyben a nagy nyomás és a magas hőmérséklet hatására az anyagrétegek egymás között, valamint a szerszám anyagával többé vagy kevésbé erős kötéssel összehegednek. Általában ez az anyag nem folyékony állapotában történik, ezért hideg- vagy nyomóhegedésnek nevezzük. Így keletkezik az élrátét. Sorjaképződés: Megmunkálási sorja a munkadarab anyagából származó, megmunkálás közben, a munkadarab élein és felületein, a szerszámél alakító hatására maradandóan megjelenő, az előírt határoló felületeken és éleken túlnyúló, általában szándékoltan nem tervezett képződmény. A sorja eltávolítása három szempontból is elengedhetetlen: - funkcionális, a gyártás és felhesználás során sorja megengedhetetlen - ergonómiai, a dolgozó sérülését okozhatja - esztétikai, a sorjás termék értékesítése megnehezül A fentieken kívül figyelembe veendő, hogy a kialakult sorja eltávolítása külön, egyébként jelentős munkaráfordítást igényel, ami a képződő sorja méretével arányos. Igen fontos a sorjaképződés feltételeinek ismerete, mert ez lehetőséget ad a sorjaképződés szabályozására, esetleg megelőzésére. A sorjaképződés, annak nagyságát befolyásoló tényezők: - a munkadarab anyagának összetétele és fizikai-mechanikai tulajdonságai, valamint szerkezete - a forgácsoloási adatok, elsősorban a forgácsolási sebesség és az előtolás, amelyek a munkadarab termomechanikai terhelését befolyásolják - a szerszám élgeometriája és kopása, különösen utóbbinak van jelentős befolyása a sorja nagyságára
21, Mutassa be vázlatok segítségével a szerszámkopás fajtáit! Határozza meg és jellemezze a szerszáméltartam fogalmát és a Taylor-összefüggést! A forgáccsal, valamint a munkadarabbal való érintkezés sorának a szerszám jelentős kopásnak van kitéve. Hátfelületek kopása, vagy hátkopás Homlokfelületek kopása, vagy kráteres kopás Élek kopása, vagy kontúrkopás A kopás okai és fajtái: A hatóhézagban a szerszám és a munkadarab között bonyolult folyamatok mennek végbe; speciális jelenségek játszódnak le, pl.: jelentős termomechanikus terhelés mellett mechanikus (abrazív) súrlódás, „adhéziós kölcsönhatás diffúziós oldódás; oxidáció, elektroerozió, elektrolitikus oldódás. Mindez egy rendkívül gyors kopási folyamat keretében a szerszámék roncsolódásához, forgácsolóképessségének csökkenéséhez és megszűnéséhez vezet. A kopás fajtáját a felsorolt hatásmechanizmusok szerint nevezik el, pl.: Mechanikus surlódás abrazív kopás Ezek a kopástípusok általában együttesen lépnek fel, bár rendszerint nem azonos mértékben. A kopás főbb következményei: - A termomechanikus terhelés, elsősorban az erők, különösen az Fn összetevő növekedése; - A megmunkálási hibák növekedése, ide értve a makró jellegű méret- és alakhibát, valamint a felületi érdességet is; -A kopás maga az egész rendszer megbízhatóságát csökkenti, növelve egy nagyobb mérvű károsodás veszélyét. Élettartam: az az idő, amelyet a szerszám utánélezés vagy csere nélkül forgácsolásban eltölt. lg t
T éltartamgörbe
kopáskörbék vc1
CT
T1
vc2 T2
t
vc1
Cv vc2
lg vc
T – élettartam Élettartam egyenlet: Cv=Tm×vc Az élettartamot befolyásoló tényezők: szerszámanyag-munkadarabanyag párosítás, hűtés-kenés, előtolás és fogásméret, szerszámgeometria, a megmunkálórendszer stabilitása (rezgések), megengedhető kopás. 22, Mutassa be a felületi érdesség értelmezését! Ha az értelmezési irány azonos, akkor az érdesség nagysága és formája az f előtolási sebességtől és a szerszám csúcsközeli alakjától függ. Két esetet különböztetünk meg. A felületet egyedül a csúcsközeli részt képző körív alakú élszakasz alakítja ki, esztergálásnál pl. elősimításnál és simításnál lehet számolni ilyen érdességgel. Az érdességmagasság a csúcssugártól és az előtolástól vagy annak valamilyen származékától függ. Csúcssugár értéke elhanyagolható. Az érdesség profilját szögekkel (2) jellemzett helyzetű fő- és mellékél alakítja ki (általában nagyolásnál). 23, Mutassa be a hűtés-kenés módszereit, illetve a hűtő-kenő anyagokat! A megmunkálási folyamatoknál alkalmazott hűtő-kenő anyagok felhasználásának céljai : - a súrlódás és azon keresztül a szerszámkopás csökkentése, azaz a szerszám élettartamának és a megmunkált felület minőségének javítása - a forgácsoláshoz szükséges erő- és energia csökkentése - a forgácstő hűtése és azáltal a munkadarab hőmérsékletének és deformációjának csökkentése - a forgács eltávolítása a munkatérből - az újonnan megmunkált felületek megvédése a környezeti károsodástól Hűtés-kenés módszerei: - Elárasztásos hűtés. Történhet a szerszámhoz kívülről odavezetett csöveken vagy a szerszámba beépített belső hűtőcsatornákon keresztűl. - Ködhűtés. Csak vízalapú folyadékok esetén alkalmazható. Lényege, hogy a hűtőfolyadékot finom részekre porlasztva el lehet juttatni olyan helyekre is ahová más módszerrel nem.
Hűtés-kenés hatása a forgácsolási jellemzőkre: - növeli a szerszám élettartamát - elősegíti a forgácstörést - elősegíti a megmunkált felület minőségének javítását Hűtő-kenő anyagok: Vízalapú hűtőanyagok - fokozott hűtőképesség a víz hővezető képességéből adódóan - alacsony viszkozitás - alacsony költség Emulziók Olajcseppek (ásványi vagy növényi eredetű) szuszpenziója vízben, nagyobb felületi nyomás és kisebb forgácsolási sebesség esetén alkalmazzuk. Vizes oldatok Az 1900-as évek elején használt „szódavíz” mint hűtőfolyadék modern változatai, korrozió védelmet biztosító adalékkal kiegészítve. Olajalapú hűtőanyagok Az olaj elsősorban mint kenőanyag sok területen előnyösebb mint a magas hűtőképességű vízalapú folyadékok. - állati olajok - növényi olajok - petróleum 24, Ismertesse és jellemezze az esztergálást! A forgácsolási folyamat a szerszám, munkadarab és a forgács közötti un. munkarésben megy végbe: a szerszámék élével és homlokfelületével behatol az anyagba azt az él előtt képlékenyen deformálja, oly mértékben, hogy az anyag a keletkező feszültségen már nem képes ellenállni, annak szerkezete felszakad és a forgács elválik a munkadarabtól. Az anyag tehát a nyírási síkban erősen deformálódik, majd a forgácsleválás a sík alsó szélén anyagszakadással zárul. Az esztergák jellegét leginkább a szánok és a főorsó-szekrény helyzetét biztosító állványszerkezet határozza meg. Vízszintes vezetékrendszerű esztergák nagy merevségűek, egyszerű felépítésűek. Az egyetemes esztergák ilyenek. A ferde ágyelrendezésű esztergák nagy merevség mellet a forr forgács és hűtő-kenő folyadék gyors elvezetésével a gép hőstabilitását biztosítják. Helyszükséglete kicsi, hozzáférése kedvező, ezért a CNC-nél előszeretettel használják. A rövideszterga a tárcsajellegű alkatrészek megmunkálására jött létre. Mivel szegnyerge nincs, a munkadarab a főorsóval szemből történő adagolása is lehetséges. Különösen nagyméretű munkadaraboknál a függőleges elrendezésű eszterga előnyös, mert így a főorsó hajlító-igénybevétele kicsi. A többorsós, mechanikus vezérlésű automaták rendkívül termelékenyek. Legjellegzetesebb részük az orsótömb. 25, Ismertesse és jellemezze a fúrást, süllyesztést, dörzsölést! A fúrás olyan forgácsolási eljárás, amelyre jellemző, hogy a főmozgás forgó-, a mellékmozgás pedig tengelyirányú, egyenes-vonalú mozgás. Mind a főmozgást, mind a mellékmozgást általában a szerszám végzi. Fúrásnál csak előtolásirányú mellékmozgásról lehet szó, mert a fogásvétel nagyságát a szerszám átmérője határozza meg. Hasonlóan jellemezhető a süllyesztés és a dörzsölés művelete is. A fúrási, süllyesztési és dörzsölési műveletek elvégzésére fúrógépek szolgálnak, amelyek az orsók száma és a feladat szerint az alábbiak szerint csoportosíthatók: egy-orsós fúrógépek /asztali-, oszlopos-, állványos fúrógép, sugárfúrógép/ koordináta fúrógép, stb. - többorsós fúrógépek /soros, szekrényes, ágas csoportfúrógép /mélyfúrógépek /vízszintes, függőleges/.
26, Ismertesse és jellemezze a marást! Mit ért egyenirányú-, illetve ellenirányú palástmarás alatt! Válaszait kísérje vázlatokkal! A marás szabályosan többélű forgácsoló szerszámmal végzett megmunkáló eljárás. A forgó főmozgást mindig a marószerszám, az előtoló mellékmozgást vagy a munkadarab, vagy a szerszám végzi. A marásnak két alapeljárása van: palástmarás és homlokmarás
A palástmarásnak két fajtája van : ellenirányú marás, egyirányú marás
Ellenirányú maráskor az Ef komponens ellentétes értelmű vf-fel, ezért az asztalmozgatás játéka szempontjából nincs káros hatása. Az Ep komponens viszont a munkadarabot fel akarja emelni, ezért nem eléggé merev befogáskor a munkadarab rezgésbe jöhet. Belépéskor a szerszám éle megcsúszik a munkadarab felületén, mivel "nulla forgácsvastagság" mellett kezd forgácsolni. Ez az elcsúszás az él gyors kopását okozza. Egyirányú maráskor az Ef komponens megegyező értelmű vf-fel, és a munkadarabot az asztalmozgatás játékának megfelelően előretolja. Így a következő fogra nagyobb terhelés jut, ami rezgések vagy fogtörés okozója lehet. Az Ep komponens a darabot az asztalra szorítja. Belépéskor a szerszám nem csúszik meg, ezért kevésbé kopik. Egyirányú marást csak játékmentes asztalmozgatás mellett lehet alkalmazni. Ilyenkor az anyagleválasztás sebessége 50-70 %-kal nagyobb, mint ellenirányú maráskor. 27, Ismertesse és jellemezze a gyalulást és a vését! A gyalulást síkok, hornyok és általában egyenes alkotójú (hasáb, henger) felületek megmunkálására alkalmazzák. A gyalulás során állandó keresztmetszetű forgács szakaszos leválasztása valósul meg, egyélű szerszámmal, egyenesvonalú alternáló főmozgás mellett, melyet általában a szerszám végez (kivételt képez a hosszgyalugépen végzett megmunkálás), míg a mellékmozgást szakaszos, vagy ritkábban folytonos és általában a munkadarab végzi, ha a mellékmozgás a főmozgás ideje alatt szünetel, a gyalulás egyszerű unkamozgást igénylő forgácsolási mód. Síkgyalulás, Körgyalulás, Csavarfelület-gyalulás, Lefejtőgyalulás, Profilozó gyalulás, Alakgyalulás A gyalulás egyes változatait – elsősorban a függőleges gyalulást – korábban vésésnek nevezték 28, Ismertesse és jellemezze az üregelési eljárást! Forgácsolás olyan többfogú szerszámmal, melynek fogai egymás mögött lépcsőzve helyezkednek el és az egyes lépcsők mérete – a fogemelkedés – megegyezik a forgácsvastagsággal. Az üregelés előtoló mozgás nélkül, egyszerű munkamozgással valósul meg, az előtolómozgást a fogak lépcsőzése helyettesíti (szerkezeti előtolás). Az üregelőszerszám utolsó fogainak a profilja – általában – megegyezik a munkadarabon elkészítendő profillal. Az üregelési eljárás során folyamán az általában egyenesvonalú mozgást végző szerszám egyszerre halad át a munkadarabon és egyidejűleg készre munkálja annak felületét, miközben fogai állandó keresztmetszetű forgácsot választanak le.e Síküregelés, Körüregelés, Csavarfelület-üregelés, 29, Osztályozza az abrazív megmunkálásokat! Mutassa be az abrazív szerszámanyagokat, továbbá a köszörűkorongok minőségi jelölésrendszerét! A köszörűkorongok, abraziv hasábok gyártásánál, felhasználásánál fontos tényező a szemcseanyag- kötőanyag- pórusok arányának ismerete. Pórus nélkül nincs megfelelő hely a leválasztott forgács elhelyezésére, a köszörűszerszámon nyom éget, míg a megfelelő mennyiségű és minőségű kötőanyag határozza meg, hogy valamely korong rövid élettartamú éles szemcsével, kis nyomóerő mellett vagy hosszabb élettartamú tompább szemcsével, nagyobb nyomóerő mellett
forgácsol. A szemcsetérfogat, a kötőanyag térfogat és a pórustérfogat megosztását a Vsz Vk V p 100% szerkezeti képlet írja le. A kötőanyag térfogatnak a pórus rovására történő növelése a kötéskeménységet, míg a kötőanyagnak a szemcsetérfogat ellenében megvalósított bővítése a korong porozitását fokozza. Szemcseanyagok: Természetes csiszolóanyagok Elektrokorund Szilíciumkarbid Bórkarbid Köbös bórnitrid Gyémánt 30, Jellemezze a köszörű szerszám elhasználódásának folyamatát, a fontosabb szabályozási módszereket! Az abraziv szerszámok esetében hasonló jelenségek jelentkeznek, mint a szabályos élgeometriájú szerszámoknál, de ezen felül még más jelenségek is kopáshoz vezetnek. A köszörűkorongok munkafelületén a munkadarabbal való kölcsönhatás eredményeként a szemcsék csúcsának sugara nő, legömbölyödnek. Normális kopás esetén a kopás és a töredezés egyaránt végbemegy. Ezt nevezzük önélezésnek, ami kedvező jelenség, így nem kell külön szabályozni. A morzsolódó szerszámkopás esetén a munkafelületen a kipergés van túlsúlyban és így a szemcsék csak rövid ideig forgácsolnak, a korong teljesítőképessége csökken. Ezek a lágy korongok. Hegedés kopás esetén a forgács rátapad a szemcsére és eltömi a forgácsteret, majd a megnövekedett súrlódás hatására a szemcsék csoportosan szakadnak ki a felületből. A köszörűkorong nyom, éget. Kemény korong. A köszörülésnél a kopott szerszámot általában nem cserélik le, hanem a megmunkáló-gépen felújítással, szabályozással állítják helyre annak forgácsolási képességét. A szabályozás lényege, hogy a korong felületéről eltávolítják a megkopott réteget és új, ép szemcséket hoznak létre. Módszerek: Egykristályos gyémántszabályozás: a korong a munkasebességhez közeli sebességgel forog. Bonyolult profilok is szabályozhatók vele, de a gyémánt drága és nem a kívánt érdességet kapjuk. Polikristályos szabályzórúddal végzett szabályozás esetén a regenerált felület alakhűsége, érdessége jobb, a szerszám olcsóbb, viszont csak egyszerű munkafelület alakítható ki. A profilozó korongok morzsolásának csak nagysorozat gyártás esetén gazdaságos az alkalmazása, mivel a morzsoló előállítása plusz költséget jelent. 31, Ismertesse és jellemezze az abrazív megmunkálási eljárásokat! Abrazív technológiák: azok a forgácsolási technológiák, ahol kemény szemcsék választanak le anyagot a mdb-ról. Szemcsék anyaga: oxidok, nitridek, kerámiák. Abrazív anyagokkal: keményfémek, gyorsacélok, szuperkemény anyagok, kerámiák munkálhatók meg. Energiához kötött abrazív megmunkálás: - homok fúvás: durva megmunkálás, - folyadék sugaras csiszolás (LAPPELÉS): finom megmunkálás: 5m szemcsenagyságú üvegliszetet keverünk vízbe, és ezt fúvatjuk a mudb. felületére, - sec.-onként több 100000 szemcse csapódik a felületre és kráter keletkezik. Térfogathoz kötött abrazív megmunkálás: - kemény tárcsa és mudb. között szemcse, hogy ne lebegjen emiatt folyadékot, pasztát teszünk a mudb. és a tárcsa közé, ez a TÜKRÖSÍTÉS, - a szemcse benyomódik a mudb.-ba, - a seb. különbség miatt a szemcse átgördül, becsapódik → kráter. Erőhöz kötött abrazív megmunkálás: a szencsét a kötőanyagba ágyazzuk. – dörzs köszörülés (HONÓLÁS), - szuperfiniselés, - benyomódik, - karcol. Geometriához kötött abrazív megmunkálás: köszörülés: legnagyobb anyagleválasztási teljesítménye van. 32, Mutassa be a nagy energiasűrűségű megmunkálási eljárások anyagleválasztási elvét egy konkrét eljárás példáján A lézersugaras megmunkálás alkalmazási területei: Anyagleválasztás, karcolás, fotokémiai megmunkálás, spektroszkópia Méréstechnika Fúrás Finomhegesztés Vágás, felületi kezelés A gyors hosszáramú CO2 lézer A rezonátor tükörből lép ki a sugár a gerjesztési szakaszba, amit egyenárammal végzünk, majd kilép a kicsatoló rezonátor tükrön. Mivel a rendszer felmelegszik, ezért kell bele egy hőcserélő és egy kompresszor, ami cirkulálja a hűtő közeget (gondolom levegő). A fokuszálás szokásos megoldásai: Egy periszkópszerű dobozba fut a sugár, ott egy egyenes tükörről egy homorú tükörre verődik, és onnan ki. Másik megoldás: A fejbe bejutva a sugár egy domború lencsére esik, onnan egy keresztmetszet-csökkentés révén felgyorsított védőgáz társaságában elhagyja a fejet, és gondolom nekicsapódik a munkadarabnak. A lézer megmunkáló központ főbb részei: Lézerforrás, sugárvezetés, fókuszáló fej, sugár és a munkadarab relatív mozgatása.!
33, Mutassa be - ábrával - a hengeres fogaskerekek megmunkálására szolgáló lefejtő eljárások legördítésének alapelvét, és jellemezze a legfontosabb nagyoló és simító eljárásokat! Nagyolás és simítás: Az un. MAAG féle foggyalulás szakaszos lefejtő eljárás, melynél a fogasléc szerszámon a munkadarab- forgó, haladó mozgást végezve gördül le. Kettőslökettel többször halad át a munkadarabon, így lassú, de pontos. Egyenes és ferdefogazatú hengeres kerekek készíthetők el vele. Profilozás Lefejtés: szakaszos: Fent említett módszer a nagyolás és simításnál. Folyamatos: Egy csigahengerrel végzik. Lefejtő marógép: Az evolvens csiga szerszám bekezdései számának és a munkadarab arányát megvalósító legördíthető kinematikai kényszerkapcsolat láncolat fontos tagja egy differenciálmű, vagy az ezt helyettesítő elektronika. Foghámozás: általában belső fogazatú egyenes és ferde fogazat. Gépe hasonló, mint a lefejtő marógép. Finomfelületi megmunkálás: gépei ugyanazokat a legördítési elveket alkalmazzák, mint a nagyoló-simító eljárások. A gép fontos része a korong újraélező része. 34, Ismertesse és jellemezze a szikraforgácsolást (EDM-et)! A szikraforgácsolás, röviden EDM (Electro-Discharge Machining), az elektromos szikrakisülés roncsoló hatásán alapszik. Egyenfeszültségre kapcsolt villamos vezető elektródokat (szerszám, munkadarab) dielektrikumba (szigetelő folyadék, munkafolyadék) merítünk, és az elektródok között kisülés-sorozatokat hozunk létre. 35, Ismertesse és jellemezze a lézersugaras megmunkálást! A lézersugaras megmunkálás alkalmazási területei: Anyagleválasztás, karcolás, fotokémiai megmunkálás, spektroszkópia Méréstechnika Fúrás Finomhegesztés Vágás, felületi kezelés A gyors hosszáramú CO2 lézer A rezonátor tükörből lép ki a sugár a gerjesztési szakaszba, amit egyenárammal végzünk, majd kilép a kicsatoló rezonátor tükrön. Mivel a rendszer felmelegszik, ezért kell bele egy hőcserélő és egy kompresszor, ami cirkulálja a hűtő közeget (gondolom levegő). A fokuszálás szokásos megoldásai: Egy periszkópszerű dobozba fut a sugár, ott egy egyenes tükörről egy homorú tükörre verődik, és onnan ki. Másik megoldás: A fejbe bejutva a sugár egy domború lencsére esik, onnan egy keresztmetszet-csökkentés révén felgyorsított védőgáz társaságában elhagyja a fejet, és gondolom nekicsapódik a munkadarabnak. A lézer megmunkáló központ főbb részei: Lézerforrás, sugárvezetés, fókuszáló fej, sugár és a munkadarab relatív mozgatása.! 36, Ismertesse és jellemezze az elektrokémiai (ECM) megmunkálásokat! Az elktrokémiai megmunkálások, ECM (Elektrochemical Machining) az elektromos áram vegyi hatásán alapulnak. Elektromosan vezető folyadékba (pl.: NaCl vizes oldata, NaNO3 vizes oldata)két fémlapot merítünk és a fémlapokra egyenáramot kapcsolunk. A pozitív póluson – anódon – a fém oldódik (anódikus oldás). A negatív póluson – katódon – a víz felbomlik, hidrogén és hidroxidionok keletkeznek. A hidrogén eltávozik a folyadékból, míg a hidroxidionok a fémionokkal egyesülnek és nemoldódó fémhidroxid keletkezik.
+
Elektrolit, pl.: NaCl , NaNO3 Vizes oldata
-
Na-+ Cl FeFe2++2e- H2 Fe(OH)2 37, Ismertesse és jellemezze az ultrapreciziós (UP) megmunkálást! Munkadarab befogás A munkadarabok befogására általában vákuumtokmányt használnak. Ha az nem lehetséges, akkor speciális felfogó készüléket alkalmaznak, amelyet azonban a befogott munkadarabbal együtt statikusan és dinamikusan ki kell egyensúlyozni. Üvegeket mûanyagokat gyakran felragasztással rögzítenek. Edzett acélok puhapofás tokmányba, patronba stb. is befoghatók. Munkadarab anyaga A munkadarabok anyagszerkezeti állapota, az anyag homogenitása, a krisztallitok nagysága és orientáltsága nagymértékben befolyásolja a megmunkált felület topográfiáját.
Legjobb felület amorf, mikrokristályos, vagy martenzites szerkezet esetén érhetõ el. Olyan megmunkálásoknál, amikor a szerszám eredõ sebessége és az atomrács síkjainak az iránya állandó szöget zárnak be (pl. gyalulás), az egykristály anyagnál kiváló felületi minõséget tudnak elérni. Forgácsoló szerszám A lágy és kemény anyagok forgácsolásakor alkalmazott szerszámok mind anyagukban, mind pedig geometriai kialakításukban rendkívüli módon eltérnek egymástól. Lágy anyagok (pontosabban vasat nem tartalmazó anyagok) ultraprecíziós forgácsolására kizárólag gyémánt egykristály étanyagot használnak.
A kés jósága szempontjából meghatározó a gyémánt szennyezettsége (tisztasága), él lekerekedési sugara (élessége) az él érdessége és alakhibája. Szférikus és aszférikus felületek esztergálására rádiuszos éllel rendelkezõ szerszámot használunk. Mivel az esztergáláskor a munkadarabba mindig más élpont (élszakasz) érintkezik, a pontosságot az él pontossága befolyásolja. Így az élsugár körtõl való eltérésének 1 ìm alatt kell lennie. A leválasztható minimális forgácsvastagságot az él lekerekedési sugara (rb) határozza meg. Tükörfelületek esztergálásakor 1 ìm k örüli elõtolással is dolgozunk. Így a jól élezett gyémánt él étlekerekedési sugarának 10 nanométeres nagyságrendben kell lennie. Edzett kemény anyagokhoz külön finommegmunkálásra 1-3ìm krist ályméretû, kb. 50% köbös bórnitridet tartalmazó szerszámanyagot fejlesztettek ki. A köbös bórnitridet keményfém lapra szinterelve, keményfém lapkába forrasztva, vagy önálló váltólapkaként hozzák forgalomba. Mivel a köbös bórnitrid kristályok mérete az étlekerekedés mértékét (élezhetõségét) is meghatározza (râ= 1.5-3ìm) ez ért a leválasztható minimális forgácsvastagságot nem célszerû 10ìm-nél kisebbre választani. A forgácsleválasztási folyamatból származó rezgések csökkentése és a merevség növelése érdekében általában keményfémbõl vagy nehézfémbõl készített késszárat alkalmaznak. 38, Ismertesse és jellemezze a nagysebességű megmunkálást (HSC-t)! Amennyiben a forgácsolási sebesség meghaladja a v = 500 m/min értéket, nagysebességû forgácsolás-ról beszélünk. A nagy forgácsolási sebesség hatására - a forgácsoló él elõtt az anyag rideggé válik, - a forgács a forgácstõnél képlékeny alakváltozás nélkül letörik, - csökken a forgács leválasztáshoz szükséges energia és - csökken a keletkezõ hõ. A nagysebességû forgácsolás legfontosabb jellemzõi: - kis fogásvétel (kis forgácskeresztmetszet), - jó felületi érdesség (»Ra=0,2 mm), - kedvezõ szerszám éltartam, - nem keletkezik élrátét, - egyenirányú marás alkalmazása (6. ábra) - hûtés nagy nyomású levegõvel, illetve szerszámon keresztül. A nagysebességû marásnál az egyenirányú marás a következõ elõnyöket jelenti: - a forgácsoló élre csak nyomófeszültség hat, ebbõl következõen kisebb az él letöredezésének veszélye, - kisebb hõ fejlõdik, ezért megnõ a szerszám éltartama, - a munkadarab deformációja igen csekély, - kisebb radiális erõ ébred, csökken a szerszámgép igénybevétele.
39, Ismertesse és jellemezze a minimálkenést! A minimál kenési technológia (2-50 ml/h) alkalmazásával a felhasznált kenőanyag igen jelentősen csökken a hagyományos , elárasztásos kenéshez (2-10 L/h) viszonyítva, ennek megfelelően csökken a környezet terhelése is. Minimális mennyiségû kenõanyaggal történõ kenéssel (minimálkenéssel, MMS) acél és alumínium anyagok megmunkálása esetén a hagyományos emulziós megmunkáláshoz hasonló forgácsolási paraméterek és eredmények érhetõk el. Az MMS adagolása két módon történhet: - kívülrõl fúvókákon, - a szerszámgép fõorsó, illetve a szerszám csatornáin keresztül belsõ hûtõközeg hozzávezetéssel
Az egycsatornás és a kétcsatornás belsõ MMS-adagolás összehasonlítása:
Az MMS hatást gyakorol a szerszámgépek munkaterére is. Fontosabb követelmények: - biztosítani kell a forgács szabad leesését a munkatérbõl, - folyamatos forgácselvezetésrõl kell gondoskodni, - el kell kerülni forgácsfészkek kialakulását, - a forgáccsal érintkezõ szerszámgép részeket hõszigeteléssel kell ellátni, gondoskodni kell az elszívásról (por). 40, Mi az NC? Ismertesse és jellemezze a bemenő adatok tárolását, az adatfeldolgozást, a szerszámgép irányítását! Rajzolja le az NC vezérlés sematikus ábráját! Mit ért a DNC irányítási rendszer alatt? A számjegyvezérlés (Numerical control = NC) az automatizálás egyik speciális formája. A vezérlés a parancsokat – hogy mit kell tennie – az alkatrészprogramból ismeri. Az alkatrészprogram alfanumerikus karakterekből álló speciális - javarészt szabványosított – szintaxissal rendelkező vezérlőprogram. A vezérlés ezt a programot fejti meg, dolgozza fel és szolgáltat vezérlő jeleket a szerszámgép számára. Az alkatrészprogramnak geometriai adatokat és kapcsolási információkat kell tartalmaznia. Geometriai adatok a szerszámpályák a – szerszám és munkadarab relatív helyzeteinek – meghatározásához szükségesek. Kapcsolási információk a mozgások sebességét (előtolás, fordulatszám), a szerszámváltásokat, egyéb funkciók működését irányítják (hűtőfolyadék, programközbeni megszakítások, stb.) Lényegében a számjegyvezérlés 3 alapvető funkciót lát el:
a., Bemenő adatok tárolása A fentebb említett vezérlőprogram – amely a vezérlés geometriai és technológiai felkészültségének megfelelően – tartalmazza az alkatrész megmunkálási folyamatának leírását. Valamilyen speciális programhordozón – általában lyukszalagon, mágnesszalagon- a vezérlés beolvasása és elraktározza az adatokat. A korszerű vezérlések közvetlenül számítógépekről kaphatják a programot. b., Adatfeldolgozás Logikai és matematikai műveletek sorozatával a vezérlés feldolgozza a vezérlőprogramot. Megfejti az utasításokat, kiszámítja a szerszámpályákat, elvégzi a koordináta transzformációkat, figyelembe veszi a különböző szerszámméreteket. c., Szerszámgép irányítása A vezérlés meghatározza a szükséges mozgások mértékét, és irányítja az egyes koordináta tengelyekre szerelt mellékhajtóműveket (szervomotor, léptető motor), a főhajtóműveket és interfészen keresztül az egyéb egységeket. PL.: szerszámcserélő, palettacserélő, stb. A vezérlés, a munkadarab szerszám pillanatnyi helyzeteiről a koordináta tengelyekkel kapcsolatban levő mérőrendszer jeleiből értesül. A számjegyvezérlés a megvalósítás módja szerint rögzített logikájú és szabadon programozható logikájú lehet. 41, Ismertesse és jellemezze a számjegyvezérlési módokat (NC vezérlési típusokat)! Pontvezérlés: Pontvezérlés esetén a szerszám vezérelt pontját a sík vagy tér előírt pontjára kell mozgatni. A szerszám a pontra állás közben nem végez forgácsoló mozgást, a mozgatás sebessége általában gyorsmenet. Az egyes irányokban végzett mozgások sebességei között nincs előírt kapcsolat, közel azonosak. Forgácsoló mozgás az elért pontban programozható – egy koordináta tengely mentén. (Általában „Z” tengely) Alkalmazási területe: - fúrógépek - ponthegesztő gépek - sajtoló, kivágó gépek Szakaszvezérlés: Szakaszvezérlésnél a szerszám koordináta tengelyekkel párhuzamos elmozdulás közben megmunkálást is végezhet. Egyidőben csak egy koordináta tengely mentén lehet forgácsolást végző elmozdulás. Alkalmazási terület: egyszerű eszterga és marógépek Pályavezérlés: Pályavezérlésnél a szerszám vezérelt pontja minden estben az előírt pályán mozog. A pálya sík vagy térgörbe is lehet. Az egyes koordináta tengelyek menti sebességek között különböző függvénykapcsolat valósítható meg az interpolátor segítségével. (általában a pályamenti sebesség állandóságát biztosítják) Az egyidejűleg vezérelhető tengelyek száma szerint megkülönböztetünk 2D-, 3D-, 4D-, 5D- stb. vezérlést. (D = dimension). Ha az egyik tengely mentén – pl.: „Z” tengely – a vezérlés nem tud a többi mozgással szinkron elmozdulást generálni a kérdéses tengely ½ D-s („fél dimenzios”). 42, Adja meg az alább felsorolt többnyire rövidítéssel megadott fogalmak jelentését: paletta FMC rugalmas megmunkáló központ FMS rugalmas gyártórendszer CAQ számítógéppel segített minőség-ellenőrzés szenzor teach-in betanítás CAD számítógéppel segített tervezés CAM számítógéppel segített gyártás CIM számítógéppel integrált gyártás DNC Interpolátor CNC PPS termelés tervezés és ütemezés Hősokk A termikus kifáradással szembeni ellenállás, vagy hősokk a szerszámok felületi rétegeiben lejátszódó hő okozta alakváltozásokkal van kapcsolatban. Manipulátor állandó a feladata a környezet és mindig ugyanazt csinálja Periféria nem szerves része a robotnak, de ennélkül nem képes működni Szerszám magazinLézer litográfia C tengely -
