Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Szerszámgépek Tanszéke
Szakdolgozat Feladat címe:
Precíziós tokmány tervezése Készítette:
Vass Gábor BSc szintű gépészmérnök szakos, Szerszámgépészeti és Mechatronikai szakirányos hallgató
Tervezésvezető: Dr. Velezdi György Egyetemi adjunktus
Konzulens: Dr. Szilágyi Attila Egyetemi docens
Precíziós esztergatokmány
EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott Vass Gábor (Neptun-kód: FE2UV2), a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős Szerszámgépészeti és Mechatronika szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Precíziós tokmány tervezése című szakdolgozatom saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: -
szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése.
Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül. Miskolc,.............év ………………..hó ………..nap
…….……………………………….… Aláírás
1
Precíziós esztergatokmány
1. Tartalomjegyzék
1. Tartalomjegyzék ....................................................................................................... 2 2. Summary .................................................................................................................. 4 3. Bevezetés .................................................................................................................. 5 4. Megfogás-technikában alkalmazott készülékelemek [1] ......................................... 6 4.1
Gépsatu ........................................................................................................ 6
4.1.1 Kézi működtetésű gépsatuk ................................................................... 6 4.1.2 Gépi működtetésű gépsatuk ................................................................... 7 5. Mágnesasztal ............................................................................................................ 7 5.1.1 Elektromágneses asztalok ...................................................................... 8 5.1.2 Permanens mágnesasztalok .................................................................... 8 5.2
Osztófej ........................................................................................................ 8
5.3
Körasztal ...................................................................................................... 9
5.4
Szorítóhüvely ............................................................................................... 9
5.5
Készülékek ................................................................................................. 10
6. Tokmányok [1] ....................................................................................................... 11 6.1
Kézi működtetésű esztergatokmányok ...................................................... 11
6.1.1 Önműködően központosító spirálmenetes esztergatokmány ............... 11 6.1.2 Önműködően központosító csúszóléces esztergatokmány .................. 12 6.1.3 Csigakerekes esztergatokmány ............................................................ 13 6.1.4 Csavarorsós, kétpofás esztergatokmány .............................................. 14 6.2
Gépi működtetésű esztergatokmányok ...................................................... 15
6.2.1 Emeltyűs rendszerű esztergatokmányok .............................................. 16 6.2.2 Vonóékes rendszerű esztergatokmányok ............................................. 17 6.2.3 Spirálmenetes rendszerű esztergatokmányok ...................................... 18 6.2.4 Automatikus pofaléptetésű esztergatokmány [2] ................................. 18 6.3
Esztergatokmányok pofacserélése [3]........................................................ 21
6.4
Szorítóerő [4] ............................................................................................. 23
7. Precíziós esztergatokmányok ................................................................................. 25 7.1
Tanszéken található precíziós tokmány ..................................................... 25
8. Precíziós gyártásban alkalmazható tokmány koncepciója ..................................... 26 8.1
Az összes lehetséges megoldás: ................................................................. 27 2
Precíziós esztergatokmány
8.2
Lehetséges konstrukciók szűkítése: ........................................................... 30
8.2.1 Kizárható elemek: ................................................................................ 30 8.3
Tervezésmódszertan alkalmazása .............................................................. 30
8.4
Értékelési szempontok összegyűjtése ........................................................ 39
8.5
A választott tokmány ................................................................................. 39
9. Tervezés ................................................................................................................. 40 10. Modellek elkészítése .............................................................................................. 41 10.1
Automatizáltan cserélhető pofás esztergatokmány ................................ 41
10.2
Alappofás esztergatokmány ................................................................... 43
10.3
Szimmetrikus belsőpofás esztergatokmány ........................................... 44
11. Számítások ............................................................................................................. 47 11.1
Szükséges szorítóerő számítása.............................................................. 47
11.2
Maximális szorítóerő .............................................................................. 48
11.2.1 Cserélhető pofás esztergatokmány ....................................................... 48 11.2.2 Alappofás esztergatokmány ................................................................. 49 11.2.3 Szimmetrikus pofás esztergatokmány.................................................. 49 11.3
Centrifugális erő ..................................................................................... 50
11.4
Kiválasztás ............................................................................................. 52
12. Kiválasztott típus tervezése .................................................................................... 53 12.1
Leírás ...................................................................................................... 53
12.1.1 Működés ............................................................................................... 54 12.1.2 Szerelés ................................................................................................ 54 12.1.3 Tömítések ............................................................................................. 54 12.2
A tokmány adatai ................................................................................... 55
12.2.1 Centrifugális erő ................................................................................... 56 12.3
Fejlesztési lehetőségek ........................................................................... 57
13. Összegzés ............................................................................................................... 58 14. Ábrajegyzék ........................................................................................................... 59 15. Irodalomjegyzék ..................................................................................................... 60
3
Precíziós esztergatokmány
2. Summary I feel I have successfully completed the target I set before preparing the thesis. I gained important information about a building block of machine tool. In the research literature I saw a lot of kinds of workholding device options. I studied the most commonly used types of lathe chuck and how they work in manual and automated chuck too. After that I dealt with the precision chucks, I tried to pay attention to which move mechanism may be able to perform high repeat accuracy. During studying the precision lathe chuck in the department after using my knowledge of methodological design explored the possibilities of variation, then refined these possibilities I reached the more detailed wedge mechanism lathe chuck. I have created the 3D models of the assemblies and the 2D assembly and parts drawings and specifications needed. Finally, I developed the possible improvements as well. In preparing my thesis I got insight into the design process of important component of machine tool and I gained experience in the application of the used programs, which provides an important knowledge for me in my later industrial activities.
4
Precíziós esztergatokmány
3. Bevezetés A szakdolgozatom elkészítése során egyrészt szerettem volna tervezési feladatot elvégezni, ahol alkalmazhatom az eddig tanultakat a gyakorlatban is, köztük a Creo modellező rendszerét. Másrészt pedig egy gyakran használt és széles körben ismert szerszámgép részegység működésének alaposan megismerése volt a célom. A munkadarab megfogásért felelős készülékek áttekintése közben sok lehetőséggel találkoztam, melyek erre megfelelő alkalmat nyújtanak. Így választottam végül egy precíziós esztergatokmány tervezési feladatát. Első lépésként irodalomkutatást végeztem a munkadarab megfogók körében. Megismertem ennek főbb lehetőségeit, fontos kritériumait, alkalmazásának feltételeit. Természetesen az esztergatokmányokkal kapcsolatban részletesebben foglalkozom a jelenleg használt mozgatási mechanizmusok bemutatásával. Sok esetben teljesen különböző alkatrészekkel és belső mozgásokkal oldják meg a munkadarab megfogásához szükséges radiális irányú elmozdulását a pofáknak. Ezután az ipari alkalmazásukhoz fontos gyors pofacserének lehetőségeit és a megmunkálás során a szorítóerő változását vizsgáltam meg, majd a tanszéken található Hardinge HM-308 precíziós esztergatokmányt vettem szemügyre. A tervezői munka során egy precíziós gyártásban is alkalmazható
gépi
esztergatokmány koncepcióját dolgoztam ki tervezésmódszertani elveket alkalmazva. A lényeges szempontok alapján megvizsgáltam az összes lehetséges megoldást, majd ezek folyamatos szűkítésével jutottam el az általam legjobb megoldásnak ítélt vonóékes mozgatási típushoz. Mivel ebből is több lehetőség adódik, modelleket készítettem és részletes számítások után választottam ki végül azt a koncepciót melynek részletesen kidolgozom a gyártási dokumentációját összeállítási-, és alkatrészrajzokkal. Ezután megvizsgálom a későbbi fejlesztési lehetőségeket.
5
Precíziós esztergatokmány
4. Megfogás-technikában alkalmazott készülékelemek [1] A fémalkatrészek megmunkálása során zárt lánc jön létre a megmunkálógép, a szerszám és a munkadarab között: gép – szerszám – munkadarab - gép. A munkadarab és a gép között ezt a kapcsolatot a munkadarab-befogók hozzák létre. Ezen munkadarab-befogó készülékek feladata, hogy tömeggyártásban a munkadarabnak a géphez és a szerszámélhez viszonyított helyzetét biztosítsák és rögzítsék ebben a helyzetben. A készülékek fontosabb részei a tájoló-, illetve helyzetmeghatározó elemek, szorítóelemek és a készüléktest. A befogó készülék kiválasztásában fontos szempont a szerszámgép típusa és a munkadarab geometriája. Következőképpen csoportosíthatók:
Gépsatu Mágnesasztal Osztófej Körasztal Szorítóhüvelyek Tokmány Készülék
4.1 Gépsatu A gépsatukat a szerszámgépek (marógép, fúrógép, köszörűgép vagy megmunkálóközpont) tartozékaként munkadarabok meg-, illetve befogására használjuk. Általában az egyik oldala rögzített, ezért bázisként is alkalmazható a megmunkálás során, sok esetben készülékként is. Van kézi és gépi működtetésű egyaránt.
1. ábra Kétmozgópofás pneumatikus gépsatu
4.1.1 Kézi működtetésű gépsatuk Egy rögzített és egy mozgó pofával rendelkező gépsatu párhuzamos oldalú munkadarabok befogására alkalmas. Használható forgatólappal vagy nagy teljesítményű megmunkálás során a gépasztalra szerelve, hogy a felesleges rezgéseket elkerüljük. Billenőpofás gépsatut alkalmazunk alakos vagy nem párhuzamos oldalú munkadarabok befogására.
6
Precíziós esztergatokmány
Az excenter szorítású gépsatu a munkadarabok gyors cseréjét teszi lehetővé, az excenterkar elfordításával szoríthatjuk meg vagy lazíthatjuk ki. A tengelysatuk tengelyek befogására, illetve befogás utáni megmunkálására alkalmazható, mely 90°-ban dönthető, egyszerűvé teszi hornyok, ékpályák megmunkálását. A buktatható gépsatukat leginkább egyedi alkatrészek gyártásánál alkalmazzuk, két irányban állítható, így lehetővé teszi a több oldali megmunkálást egy felfogásból. Ezek a típusú satuk magasabbak, mint a korábban tárgyaltak, ezért nagy teljesítményű megmunkálásra nem használhatók. A kétmozgópofás gépsatuk befogási tartománya nagyobb, mint az előzőeknek, de ennek az ára, hogy nincs egy állandó ütközőfelülete, mellyel a gyártás során egymás után következő munkadarabok helyzete meghatározható lenne. Fúrógépeken jól alkalmazható.
4.1.2 Gépi működtetésű gépsatuk Ezek előnye, hogy a dolgozónak nincs szüksége fizikai erőkifejtésre és utólag, esetleg kis átalakítással felszerelhetők a már meglévő gépsatukra. Működtető energia szerint ezek lehetnek pneumatikus, hidraulikus vagy villamos üzeműek.
5. Mágnesasztal A mágnesasztalok kitűnő befogókészülékei a síkköszörülésnek, mivel a fellépő forgácsoló erők jóval kisebbek, mint a mágneses erő, de oldalirányban érdemes megtámasztani a munkadarabot, ezért az asztalok oldalára ütközőlapokat szerelnek. Működési elvét tekintve, mikor a mágneses vezető (acél vagy vas) tárgyakat helyezünk az asztalra, az egyik pólusból kilépő erővonalakat a tárgy vezeti a másik pólushoz, vagyis a két pólus erővonalait rövidre zárja. A mágneses erő egyenletes eloszlása érdekében több pólust képeznek ki az asztalfelületeken, amiket az izoláló anyag választ el egymástól. A felfogáskor mágnesessé válhatnak a munkadarabok, ilyen esetben demagnetizálni kell, ha ez később zavart okozhat. A mágneses vonzóerő létrehozásának módja szerint elektro- és permanens mágnesasztalokat különböztetünk meg.
2. ábra Permanens mágnesasztal
7
Precíziós esztergatokmány
5.1.1 Elektromágneses asztalok Sokoldalúan alkalmazható a megfogástechnikában, nem csak a síkköszörüléshez, hanem más forgácsolási munkáknál is (marógépen, gyalugépen, stb.). A mágnesasztalok típuselemekből vannak összeépítve, melyekben műgyantával kiöntött tekercs helyezkedik el a vas mágnesházban. A tekercsekben folyó egyenáram hatására az erővonalak záródnak az elektromágnes vas anyagán és a munkadarabon keresztül, így rögzítik a munkadarabot.
5.1.2 Permanens mágnesasztalok A leszorító mágneses erőt az asztalba épített permanens mágnesek biztosítják. Az elektromágnessel szemben előnyük, hogy nem igényelnek villamos energiát, hátrányuk a kisebb húzóerő. A permanens mágnest a megfelelő anyagok finomra őrlése után zsugorítják, méretre köszörülik, végül egypólusosra magnetizálják villamos energiával. Kikapcsolható permanens mágnesasztalok működési elve: Az alumínium asztalban felváltva elhelyezett észak-dél polaritású mágneslapokat réz szigeteléssel választják el egymástól. Az asztal belsejében ugyanilyen összetételű lap van, ami eltolható hosszirányban egy excenter segítségével. Nyitott állásban ellentétes pólusok helyezkednek el egymással szemben, így rövidre zárják az erővonalakat. Szorításkor a kapcsolókar elforgatásával ugyanolyan pólusok kerülnek egymással szemben, így a munkadarabon keresztül jön létre a rövidzár, vagyis az asztalhoz szorítja azt. Nem kikapcsolható kivitelben is léteznek permanens mágnesasztalok. Az asztal felületein található hornyokba speciális feszítővasakat kell bedugni, majd azt elforgatva 90°-kal a munkadarab leszakad az asztal felületéről és könnyedén eltávolítható. Elektro-permanens mágnesasztal is létezik, ennek lényege, hogy egy villamos impulzussal történik a magnetizálás és a demagnetizálás egyaránt.
5.2 Osztófej Egyetemes osztókészülékek, leggyakrabban maráshoz alkalmazhatók, de fúrásnál vagy köszörülésnél is gyakori lehet. Felhasználhatók közvetlen, egyszerű és differenciálosztásra, egyszerű szögosztásra, differenciál-szögosztásra, kis és nagy emelkedésű csavarhorony megmunkálására, valamint hosszosztások végrehajtására.
3. ábra Osztófej szerkezeti felépítése
8
Precíziós esztergatokmány
Fontos adata az osztófejnek az áttételi viszonyszáma, ez adja meg, hogy a forgatókar hány körülfordulására fordul egy teljes kört az osztóorsó. Lehet közvetve vagy közvetlenül is osztani vele, a munkadarab pontossági elvárása határozza meg, de természetesen a pontosabb közvetett osztás több ideig tart.
5.3 Körasztal A körasztal egyetemes osztókészülékek, egyenlő vagy különböző osztások végezhetők vele. Határolt körívszakaszon felület vagy horonymegmunkálás esetén szükséges. Egyes szerszámgépek velejáró tartozéka (marógép, köszörűgép, fúrógép, stb.).
4. ábra Dönthető körasztal
Precíz, hézagtalanított csiga-csigakerékhajtás gondoskodik a folytonos osztásról. Mozgatását tekintve lehet kézi, külön szervomotor által vagy a hajtáslánc részeként vezérelt. Pontos útmérő rendszere érzékelheti közvetlenül az asztal elfordulását, vagy hajtó tengely elfordulását. Rögzítése többféle módon történhet (pl. hidraulikusan, mechanikusan, stb.).
5.4 Szorítóhüvely A szorítóhüvelyeket esztergaszerű gépeknél, leginkább automata és revolveresztergákon célszerű alkalmazni különböző szelvényméretű rúdanyagok központos befogására. Előfeszített állapotban hőkezelik, így csak a megfogáshoz szükséges erő alkalmazása, az erő megszűnése után a munkadarabot elengedi.
9
Precíziós esztergatokmány
5. ábra Szorítóhüvely automata és revolveresztergákhoz
Ennél fogva fellazításkor könnyen elengedik az addig szorított munkadarabot, rugalmasságuknál fogva pedig a névleges átmérőnél 0,5 mm-rel kisebb anyagot is biztonságosan megszorítják. Többféle változat létezik belőle (anyagelőtoló hüvely, szorítóhüvelyes befogók, feszítőtüskés befogófejek, eszterga-, ill. köszörűtüskék), melyeket általában közvetítőtárcsán keresztül lehet a főorsóhoz kapcsolni.
5.5 Készülékek A készülékeket egy adott alakú és méretű munkadarabhoz külön tervezik meg és gyártják le, amennyiben a munkadarab alakja, a technológiai körülmények és a sorozatnagyság alapján elvégzett gazdaságossági számítások ezt indokolttá teszik.
6. ábra Leszorító készülék
A gyártási időt hatékonyan lehet csökkenteni, a pontosságot pedig növelni, hiszen bázisfelületet és biztos leszorítási pontokat kapunk egy jól megtervezett készülékkel. A készülékek bizonyos elemeit már megtalálhatjuk szabványosított formában, ezzel is elősegítve azok megtervezését. Működésük szerint lehetnek kézi működtetésűek, hidraulikus vagy pneumatikus üzeműek is. Rendeltetésük szerint is csoportosíthatók:
készüléktestek, készülékek tájoló-, helyező-, vagy helyzetmeghatározó elemek szorító- és kötőelemek működtető-, kezelő-, kiszolgáló elemek egyéb készülékelemek és részegységek. 10
Precíziós esztergatokmány
6. Tokmányok [1] Az én feladatom a munkadarab befogókon belül az esztergatokmányok megismerése és később tervezése, ezért ezt részletesebben ismertetem. A munkadarab és a szerszámgép közötti kapcsolat egyik legfontosabb gépeleme az esztergatokmány. A gépgyártás során leggyakrabban előforduló gépelemek forgástestek, ezek többségét eszterga jellegű gépeken munkálják meg. A tokmány minősége befolyásolja mind a gyártható pontosságot, mind a gazdaságosságot. Univerzális befogó és központosító készülék, melynél egymáson elmozduló elemek kényszerkapcsolata által nagy mérettartományú munkadarabok foghatók be. Legelterjedtebben esztergagépek munkadarab befogására használhatók, de előfordulhat felhasználása marógépen, köszörűgépen, osztókészüléken vagy körasztalon. Az esztergatokmányokkal szemben támasztott általános követelmények:
a munkadarab szükséges pontosságú rögzítése a szükséges forgatónyomaték átszármaztatása merev, rezgésmentes befogás keletkező erőhatások felvétele biztonságos üzemelés kiegyensúlyozottság egyszerű szerelhetőség szorítópofák gyors állíthatósága, cserélhetősége kopásállóság
A esztergatokmányoknak sok különféle konstrukciója létezik, legegyszerűbben működésük szerint oszthatók két nagy csoportba:
kézi működtetésű gépi működtetésű
6.1 Kézi működtetésű esztergatokmányok Legrégebben alkalmazott tokmánytípus, egyedi vagy kis sorozatú gyártáshoz alkalmazható befogókészülék. A kézi működtetés miatt a mellékidők hosszabbak, így gazdaságossági számítások szükségesek a gépi főidő és a darabszám függvényében használatához. Szerkezeti felépítése alapján négy csoportba sorolható:
önműködően központosító spirálmenetes esztergatokmány csúszóléces esztergatokmány csigakerekes esztergatokmány csavarszorítású esztergatokmány.
6.1.1 Önműködően központosító spirálmenetes esztergatokmány A legelterjedtebb tokmánytípus, leginkább 80…630 mm átmérőig használják, legtöbbször 3 pofás kivitelben. Működési elve igen egyszerű, egy kúpkerék által hajtott tárcsa kis emelkedésű spirálja valósítja meg a pofák mozgatását egy négyszögű kulccsal forgatva.
11
Precíziós esztergatokmány
Több helyen lehet szorítani, de az egyik, általában a palástfelületen 0-val jelölt helyen érhető el a leginkább központos szorítás. Két szorítópofa-készlet tartozik a tokmányhoz, egy normál (kifelé lépcsős) és egy fordított (befelé lépcsős) szorítópofa, mindkettő edzett kivitelben. Gyártása leggyakrabban három és négy pofás kivitelben történik, de különleges munkadarabok megmunkálásához előfordulhat kétpofás kivitel is.
7. ábra Hárompofás spirálmenetes esztergatokmány
Ha az edzett pofák a munkadarabon benyomódást eredményeznek, akkor alkalmazható lágy pofa is, mely egy vagy két részből áll. A kétrészes kivitel egy alappofából és egy lágy rátétpofából áll, ezeket belső kulcsnyílású csavarokkal tudjuk rögzíteni egymáshoz.
6.1.2 Önműködően központosító csúszóléces esztergatokmány Nagyteljesítményű esztergákhoz a legalkalmasabb tokmánytípus. Jellemzője, hogy nagyobb szorítóerő hozható létre, mint a spirálmenetes változattal, hátránya viszont, hogy nem alkalmazható olyan nagy átmérőtartományban a pofák átállítása nélkül. Ebben az esetben egy vagy több fokosztással át kell helyezni, ezt azonos helyzetben egy reteszelő készülék segíti. Ez az esztergatokmány minden esetben rátétpofás kivitelben készül, rendeltetéstől függően a rátétpofa sugárirányú áthelyezésével is növelhető vagy csökkenthető a befogási átmérő. A szorítópofák közti kényszerkapcsolatot régebben fogaskerekek, ma már inkább forgatótárcsa biztosítja.
12
Precíziós esztergatokmány
A kapcsolódó felületek síkfelületek, így hosszú ideig megőrzi pontosságát ez a tokmánytípus.
8. ábra Csúszóléces esztergatokmány
Működési elvét tekintve egy kézi kulccsal forgatott menetes orsó a tokmánytestben a gyűrűre és a tuskóra támaszkodik, a hasáb alakú csúszóléccel kapcsolódva azt axiális irányban elmozdítja. A csúszóléc és az alappofa ferdefogazatú fogaslécként kapcsolódik egymással, ennek következménye a szorítópofa sugárirányú elmozdulása. Azért, hogy ne szűnjön meg a kapcsolat a csúszóléc és az alappofa között (ez a szorítóerő megszűnését is eredményezné), a forgatótárcsa úgy van kialakítva, hogy a szorítópofa-elmozdulás következtében a tokmány homlokfelületén kinyomja a jelzőcsapot. Ezután a tokmányt forgatni és tovább szorítani nem szabad. Hárompofás, önműködően központosított csúszóléces esztergatokmány hazánkban szabványosítva van. A tokmányokat lépcsős rátétpofával szállítják, melyek mind normál, mind fordított helyzetben egyaránt használhatók. Külön kívánságra lágy rátétpofa is rendelhető hozzá. A tokmányt három csavarral erősítik fel a tokmányfelfogó tárcsára, központosítását H6/k5 illeszkedésű hengeres felület biztosítja.
6.1.3 Csigakerekes esztergatokmány Több változata is ismert, előnye a nagy szorítóerő, melyet csigaáttétellel valósítanak meg. Egyik változata a Mundorf-rendszerű esztergatokmány, amelyben egy kézzel mozgatott csavarorsó kúpfogazatú kerekeket hajt meg. A hajtott kúpkerekek végzik az erőelosztást, és hajtják a pofák számával megegyező kis kúpkerekeket.
13
Precíziós esztergatokmány
9. ábra Csigakerekes sík spirálmenetes esztergatokmány
A kis kúpkerekek feletti rész csigamenetként van kiképezve, és a szorítópofák csigamenetével kapcsolódva azt sugárirányban mozgatják. A teljes befogási tartomány átszerelés nélkül kihasználható. Bonyolultsága miatt egyre kevésbé használják. A legtöbb esetben a csigahajtást csak a kúpkerékfogazás kiküszöbölése miatt használják és erőátvitel szempontjából nagyszerűen helyettesíti azt. Többnyire sík spirálszegmensű tárcsát hajt, ezért a pofa sugárirányú elmozdulása 5-6 mm. A befogási tartomány kihasználása érdekében a rátétpofák állíthatóak.
6.1.4 Csavarorsós, kétpofás esztergatokmány Leginkább nem körkörös, szabálytalan alakú munkadarab befogására alkalmazható esztergagépeken, ha azt a fellépő forgácsolóerők nagysága megengedi. A hárompofás esztergatokmány használata ilyen munkadarabok esetén nem opció, hiszen nem biztosítana stabil helyzetet a megmunkálás során. Szerkezeti felépítése igen egyszerű, a tokmánytest sugár irányú hornyaiban az egymással szemben elhelyezkedő pofákat jobbos-balos menetű csavarorsó mozgatja. A csavarorsó lehet a tokmány közepén átmenő beépítésű (ennek hátránya, hogy a tokmány nem áteresztő), vagy a középtől eltolva a pofák mellett beépítve (hátránya rosszabb központosítás és kisebb szorítóerő hatékonyság). A szorítópofák és a vezetőhorony ennél a megoldásnál igényli a legnagyobb illeszkedési pontosságot.
14
Precíziós esztergatokmány
10. ábra Kétpofás tokmány oldalt elhelyezett csavarorsóval
A csavarorsós kétpofás esztergatokmány nagy hátránya, hogy a jobbos-balos menetű csavaros mechanizmus együttes szabályozási lehetősége a négy különböző menethelyzet miatt hiányzik, a munkadarab középpontja nem esik egybe a tokmány forgástengelyével. Ez kiküszöbölhető a felfekvő szorítófelületek utólag történő megmunkálásával.
6.2 Gépi működtetésű esztergatokmányok A forgácsológépek egyre termelékenyebbek lettek, ahogy fejlődtek a szerszámok és a szerszámgépek egyaránt, így a gépi főidők jelentősen lecsökkentek. Ennek hatására a teljes műveleti időben megnőtt a mellékidők aránya. A még gyorsabb termelés érdekében így szükségessé vált a mellékidők csökkentése is, ezt a befogó és szorító szerkezetek gépesítésével el lehet érni. Ezek előnyei a kézi működtetésű esztergatokmányokkal szemben:
a befogási idő jelentősen csökken kevésbé veszi igénybe a dolgozó fizikai erejét a szorítóerő nagyobb és szabályozható jobban kihasználható a szerszámgép teljesítőképessége.
Ezek mellett megemlítendő, hogy nem csak az új gépeknél alkalmazható megoldás, hanem régi esztergagépek korszerűsítésére is alkalmas, mert a befogás pótlólagos automatizálása megoldható mindenféle különlegesebb átalakítás nélkül. Ezek használatával a mellékidő 20…30%-a takarítható meg.
15
Precíziós esztergatokmány
A gépi működtetésű esztergatokmányok a következőképpen csoportosíthatóak: Szerkezeti felépítés szerint:
Emeltyűs rendszerű Vonóékes rendszerű Spirálmenetes rendszerű
Működtető energia szerint:
Hidraulikus Pneumatikus Villamos
6.2.1 Emeltyűs rendszerű esztergatokmányok Az emeltyűs rendszer tulajdonképpen a szorítópofákkal azonos számú kétkarú szögemelőkből áll, ezek forgáspontja a tokmánytestbe beépített tengelyeken van. A szögemelő karok hosszától függ, hogy a tokmány önzáró vagy nem önzáró. A HTN típusú DANUVIA gyártmányú tokmányok önzárását 8:1-es emelőkar-áttétel biztosítja, amely a kisméretű működtető henger alkalmazásával nagy szorítóerők létesítésére alkalmas. Az ilyen típusú emeltyűs esztergatokmányok szerkezetét tekintve készülhet központos szorítással vagy úszó pofával, két- vagy hárompofás kivitelben. A pofák sugárirányú elmozdulásuk szerint csoportosíthatók az alábbiak szerint:
normál nyitású (HTN típus) közepes nyitású (HTK típus) nagy nyitású (HTG típus).
11. ábra HTN típusú tokmány szerkezeti felépítése
16
Precíziós esztergatokmány
A tokmányok rátétpofás kivitelben készülnek, így kihasználható a teljes befogási tartomány. A lágypofák lehetővé teszik akár különleges alakú munkadarab biztonságos befogását is. Elvileg működtethető hidraulikus, pneumatikus vagy villamos energiával is, de a gyakorlatban leginkább hidraulikus működtetésűek, lehetővé téve ezzel az esztergagép további hidraulikus berendezéssel való felszerelését (pl szegnyereg). A szükséges szorítóerő könnyedén beállítható a hidraulikus tápegységen.
6.2.2 Vonóékes rendszerű esztergatokmányok Legfontosabb eltérés az emeltyűs rendszerű esztergatokmánytól a szorítópofákat működtető elem kiképzésében van. Ékhatásra következik be az alappofák nyitása illetve zárása. A szerelhetőség megkönnyítésére a vonóéktömb elfordítható, majd a kapcsolat létrejötte után kifordulás ellen hengeres csappal biztosítandó. A tokmány belső szerelhetőségét védi egy fedőpersely vagy fedőtárcsa, hogy ne kerüljön szennyeződés a működtető elemek közé.
12. ábra Vonóékes rendszerű esztergatokmány
Befogás során két alkatrész csúszik egymáson, a működtető erő által axiálisan mozgatott éktömb, valamint a vele kapcsolódó alappofák. Ez a típus is mindhárom működtető energiával automatizálható. 17
Precíziós esztergatokmány
6.2.3 Spirálmenetes rendszerű esztergatokmányok Szerkezeti felépítésében hasonló a kézi erővel működtetett spirálmenetes esztergatokmányokhoz, eltérés a működtetésben van. A gépi működtetésű spirálmenetes esztergatokmány spiráltárcsája a középfuraton kialakított hornyokon kapja a forgatónyomatékot, és működteti a szorítópofákat. Működtető eleme valamilyen villamos behúzó szerkezet.
13. ábra Gépi működtetésű spirálmenetes tokmány
Az említett villamosmotoros behúzó szerkezet típusának megválasztásakor döntő kérdés, hogy rúdmegmunkáláshoz vagy darabos munkadarabok befogására akarjuk használni a tokmányt. E tokmánytípusra jellemző, hogy a géphez való csatlakozó elemeket a szerszámgép ismeretének hiányában nem szállítja a gyártó, azokat a felhasználó készíti el és szereli fel.
6.2.4 Automatikus pofaléptetésű esztergatokmány [2] A Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszékén Dr. Tajnafői József munkássága során szabadalmaztatta az automatikus pofaléptetésű esztergatokmányt. A rugalmas gyártórendszereknél kisebbek a költségei a hagyományos megoldásokhoz viszonyítva: nincs szükség nagy pofatárakra, pofacserélő manipulátorokra, robotokra, stb. Alkalmazása nagyon gazdaságos az egyedi gyártásban is. Egyszerűségének alapja, hogy nem igényel új végrehajtó mechanizmusokat, mérő és irányító rendszereket, minden szükséges funkció a gépen már meglévő elemekkel megoldható.
18
Precíziós esztergatokmány
14. ábra Automatikus pofaléptetésű esztergatokmány
A központi húzófej mozgatja a belső pofákat egy ékes mechanizmussal. A belső pofák mozgását a fogazott kapcsoló viszi át az alap (külső) pofákra. A fogazott kapcsoló szétkapcsolt állapotában visszatérhetnek alaphelyzetükbe a belső pofák anélkül, hogy a külső pofákat is magukkal vinnék, melyeket fékpofák tartanak a helyükön. Ezen megoldások ciklikus ismétlődése adja a külső pofák léptetését, s ezzel az átmérőtartomány változtatását. A központi húzófej löketéhez a fogazott kapcsolónak két fogosztásnyi mozgása tartozik. Egy hátsó helyzetkapcsolóval a központi húzófej mozgatását felezni is lehet, amelyhez egy fogosztás tartozik. Így a léptetéshez jól átfedett átmérőtartományok alakulnak ki. E megoldások leglényegesebb eleme a fogazott kapcsoló automatikus és rendkívül biztonságos működtetése. Ezt egy kettős mechanikus reteszelő rendszer oldja meg. Három mozgást kell felhasználni a pofaléptetéshez a gépen meglévő mozgások közül:
a Z alapszán mozgatását, az X keresztszán mozgatását, a tokmánypofák radiális alapmozgását.
Ezeknek nemcsak a mozgatómechanizmusait, hanem a mérő-ellenőrző- vezérlő szerveit is fel kell használni. Az alapgépen semmiféle átalakítást nem kell végrehajtani, csupán be kell programozni a mozgásokat. A tokmánypofák állítását három elem ciklikus, összehangolt mozgása végzi, ezt a diagramok jól szemléltetik.
19
Precíziós esztergatokmány
Léptetés befelé alaphelyzet I.
II.
III.
IV. V.
VI.
VII.
z0
z0
z1
z1
Z szán
0 hely Főorsó 10° jobbra Elöl
H1
Hátul
H4 (H5)
Fődugattyú
15. ábra Összehangolt ciklikus mozgás a pofák befelé léptetéséhez
Léptetés kifelé alaphelyzet I.
II.
III.
IV. V.
VI.
VII.
Z0
Z0
Z1
Z1
Z szán
0 hely Főorsó 10° jobbra Elöl
H1
Hátul
H4 (H5)
Fődugattyú
16. ábra Összehangolt ciklikus mozgás a pofák kifelé léptetéséhez
20
Precíziós esztergatokmány
Alaphelyzetbe futás alaphelyzet I.
II.
III.
IV. VIII. XI.
X.
Z0
Z0
Z1
Z1
Z szán
0 hely Főorsó 10° jobbra Elöl
H1
Hátul
H4 (H5)
Fődugattyú
17. ábra Összehangolt ciklikus mozgás a pofák alaphelyzetbe futásához
A gyorspofacserélés szükségessége erősen leszűkül, mert a különböző átmérőkre automatikusan áll rá a tokmány. Gyorspofacserére csak akkor van szükség, ha pl. keménypofáról lágypofára, vagy egyenes pofára fordított pofára akarnak átállni. Ez lehetséges úgy is, hogy a cserélt pofát mindig ugyanazon helyre teszik be, innen automatikusan lehet átállni a kívánt átmérőre. A pofák pillanatnyi aktuális helyzetét a vezérlés memóriája tárolja. Széles körű elterjedése éppen ezért nem történt meg, mert bár a pofák automatikus léptetését meg lehet oldani ezzel a tokmány típussal, a pofák cseréje a legtöbb esetben elkerülhetetlen. Ilyen esetekben használunk gépi pofacserét, amely meg tudja oldani a pofák nagyobb vagy kisebb átmérőtartományba történő áthelyezését is.
6.3 Esztergatokmányok pofacserélése [3] Az automatikus pofaléptetésű esztergatokmány kivételével a többi típus működtetése csak szűk átmérőtartományban lehetséges (kb 5-6 mm), emellett pedig szükség lehet váltásra külső-, és belső szorítású valamint kemény-, és puha pofák között, így szükséges ezek kézi- vagy gépi cserélése. Kézi cserélésnél általában a tokmánypofák befogását és kivételét gyorsítják meg, úgy hogy nem egy kis menetemelkedésű csavart kell állítani, hogy azok cserélhetőek legyenek, hanem számos más lehetőség létezik ezekre, gyártónként eltérő megoldások születtek. A gépi esztergatokmány pofacseréjét két meghatározó csoportba sorolhatjuk. Soros cserére alkalmas rendszernek azokat hívjuk, ahol először egy palettával el kell távolítani a kapcsolódó tokmánypofákat, majd egy már előkészített másik palettával pedig egy új pofakészletet felhelyezni a tokmányra. 21
Precíziós esztergatokmány
18. ábra A pofakészlet soros cseréje (SHK)
Ezzel a megoldással egyszerre mozgatható a három tokmánypofa és ezek befogása is egy időben történik. Kíméli a dolgozó fizikai erejét és kiküszöböli az emberi hiba lehetőségét, de nem ez a leggyorsabb megoldás. Párhuzamos csere esetén egy palettával oldható meg a pofák eltávolítása és új készlet csatlakoztatása az esztergatokmányra, ez a leggyorsabb megoldás, de a legösszetettebb cserélőrendszert is ez igényli.
19. ábra A pofarendszer párhuzamos cseréje (Forkardt)
22
Precíziós esztergatokmány
6.4 Szorítóerő [4] A munkadarab és a három pofa között ébredő radiális erők számtani összegét értjük szorítóerő alatt - a gyakorlatban elfogadott módon. Ennek a főorsó álló helyzetében mért statikus szorítóerő a jellemző adata. A maximumát adják meg a műszaki adatok között (Fpo max). Ez az érték nagymértékben függ a kenési állapottól, a kenőzsír márkájától, a szorítópofák magasságától és más tényezőktől. A statikus szorítóerő 50%-os csökkenését is okozhatja akár a nem megfelelő kenőzsír a tapasztalatok szerint. A műszaki adatok között feltüntetett szorítóerő értékét csak kifogástalanul kent állapotú és jól karbantartott tokmánynál érhető el normál szorítópofák alkalmazása esetén. Ez az érték könnyen mérhető, a tokmány ellenőrzésénél ez az egyik legfontosabb mutató. Ha a mérőeszköz egy pofa szorítóerejét méri, akkor az elvárt érték az Fmax egyharmada, ill. általánosan az egy pofán mérhető:
Fpo1 max
Fpo max a
,
a - pofák száma A fordulatszám függvényében a pofákra ható centrifugális erő négyzetesen növekszik:
n Fc = mp rs = mp rs 9,55 2
2
,
Fc - a pofákra ható centrifugális erő N mp - a pofarendszer össz tömege kg rs - a pofarendszer súlypontjának távolsága a forgástengelytől m A centrifugális erő levonódik a statikus szorítóerőből. A szorítóerő változását a fordulatszám függvényében a 20. ábra szemlélteti. A felső görbe (A) a szorítópofák belső állásánál, az alsó görbe (B) a szorítópofák külső állásánál érvényes. Fp [N] A 110000 80000
B
50000
1000
2000
3000
Fordulatszám 4000 [ford/perc]
20. ábra Fordulatszám függvényében a szorítóerő változás
23
Precíziós esztergatokmány
A szabvány szerint (MSZ EN 1550 szabványtervezet) edzett rátétpofák alkalmazásakor elveszhet a statikus szorítóerő 2/3-ad része a centrifugális erő hatására. Amennyiben ennél nagyobb arányban csökkenne a szorítóerő, meg kell kenni a tokmányt, vagy növelni kell a szorítóhengerben az olajnyomást. Növekvő fordulatszámnál a lecsökkent szorítóerő mellett nagy forgácsleválasztás esetén a munkadarab megcsúszhat a tokmányban, esetleg ki is repülhet. A munkadarab szegnyereggel történő megtámasztása esetén a kirepülés veszélye jóval kisebb. Ezeket az információkat a szemünk előtt tartva a legnagyobb fordulatszám és nagy forgácsolóerő esetén körültekintően kell eljárni a technológiai adatok biztonságos megválasztásánál. Egyik főszabály: A legnagyobb fordulatszámot megmunkálás alatt csak a legnagyobb statikus szorítóerő, normál pofák és megfelelően karbantartott tokmány alkalmazása mellett szabad megengedni.
24
Precíziós esztergatokmány
7. Precíziós esztergatokmányok Ha különösen szigorú pontossági követelményeknek kell megfelelnie a készítendő munkadarabnak, akkor van szükségünk precíziós esztergatokmányra. Ezekkel szemben támasztott szigorú követelmények:
Rendkívül nagy ismétlési pontosság (ezred milliméter) Dinamikus kiegyensúlyozottság Belső működtető elemek gondos méretre köszörülése, illetve szigorú minőségbiztosítási követelmények/ellenőrzés Kiváló kenés
7.1 Tanszéken található precíziós tokmány Egy Hardinge HM-308 típusú esztergatokmány, amely adatai a következők:
21. ábra Hardinge HM-308 esztergatokmány adatai
25
Precíziós esztergatokmány
22. ábra Hardinge HM-308 esztergatokmány rajza
8. Precíziós gyártásban alkalmazható tokmány koncepciója Feladatom egy precíziós esztergatokmány koncepciójának kidolgozása, amely egy gépi meghúzású, három pofás, 250 mm elforduló átmérőjű tokmány. Az esztergatokmány csatlakozása a főorsóhoz ISO 702-3 (DIN55027) szabvány szerint valósul meg, mely szerint a kúpszög 7° 7’30”, a kúp nagyobb átmérője 139,7 mm. A tervezésmódszertan segítségével feltárom a konstrukciós elemek variálásával az összes lehetséges megoldástervezetet. Ehhez a következő szempontokat vettem figyelembe:
Pofamozgatás: vonóékes, emeltyűs, spirálmenetes Mozgató energia: hidraulika, pneumatika, villamos Ház: acél, öntvény Rögzítés: homlok, hátoldal Zárt, átmenő furat
Az így kapott 72 darab lehetséges konstrukciót a következő pontban gyűjtöttem össze, minden variációs párosítással.
26
Precíziós esztergatokmány
8.1 Az összes lehetséges megoldás: Mozgató energia
Pofamozgatás
Rögzítés
Furat
Ház acél
átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény spirálmenetes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény Hidraulika
vonóékes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény emeltyűs acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény
27
Precíziós esztergatokmány
Mozgató energia
Pofamozgatás
Rögzítés
Furat
Ház acél
átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény spirálmenetes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény pneumatika
vonóékes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény emeltyűs acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény
28
Precíziós esztergatokmány
Mozgató energia
Pofamozgatás
Rögzítés
Furat
Ház acél
átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény spirálmenetes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény villamos
vonóékes acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény acél átmenő öntvény homlok acél zárt öntvény emeltyűs acél átmenő öntvény hátoldal acél zárt öntvény
23. ábra Variációs lehetőségek
29
Precíziós esztergatokmány
8.2 Lehetséges konstrukciók szűkítése: Bizonyos kombinációkat nem lehet, vagy nem érdemes megépíteni, egyes elemeket pedig a felmerülő magas költségek miatt ki lehet zárni, így kezelhetőbb és végül egy átláthatóbb kombinációs listát kaphatok, melyet már érdemes lesz az elvárt követelményeknek való megfelelőség szempontjából vizsgálni.
8.2.1 Kizárható elemek: Villamos működtetés: A felmerülő kis mozgások megvalósítására nem szükséges villamos mozgató energia és az ehhez szükséges berendezés beszerzése, amely esetlegesen drága és összetett szerkezet lenne. Spirálmenetes rendszerű esztergatokmány: Ezt a konstrukciót nem alkalmazzák az iparban gépi működtetésű tokmányként. Öntvény ház: A ház anyagának acélt választok, mert nagy merevségű és kiváló kopásálló tulajdonságokkal rendelkezik. Pneumatikus vezérlés: A hidraulikus működtető rendszer finom szabályozhatósággal, nagy biztonságossággal nagyobb szorítóerőt tud kifejteni, mint a pneumatikus rendszerek.
8.3 Tervezésmódszertan alkalmazása További lehetőségek kizárása nem egyértelmű, így az alábbiak közül tervezésmódszertani elvek alapján választom ki a legjobb konstrukciót:
Emeltyűs, Homlokoldali rögzítés, Nyitott Emeltyűs, Homlokoldali rögzítés, Zárt Emeltyűs, Hátoldali rögzítés, Nyitott Emeltyűs, Hátoldali rögzítés, Zárt Vonóékes, Homlokoldali rögzítés, Nyitott Vonóékes, Homlokoldali rögzítés, Zárt Vonóékes, Hátoldali rögzítés, Nyitott Vonóékes, Hátoldali rögzítés, Zárt
Az értékelési szempontok pedig a következők:
Egyszerűség Ismétlési pontosság Tokmány súlya Tokmány hossza Maximális fordulatszám Maximális szorítóerő Munkadarab változatossága Tokmány szerelhetősége
30
Precíziós esztergatokmány
1. Emeltyűs, Homlokoldali rögzítés, Nyitott
24. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
6
S2
Ismétlési pontosság
5
S3
Tokmány súlya
5
S4
Tokmány hossza
5
S5
Maximális fordulatszám
1
S6
Maximális szorítóerő
7
S7
Munkadarab változatossága
1
S8
Tokmány szerelhetősége
4
31
Precíziós esztergatokmány
2. Emeltyűs, Homlokoldali rögzítés, Zárt
25. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
5
S2
Ismétlési pontosság
6
S3
Tokmány súlya
7
S4
Tokmány hossza
6
S5
Maximális fordulatszám
2
S6
Maximális szorítóerő
5
S7
Munkadarab változatossága
5
S8
Tokmány szerelhetősége
3
32
Precíziós esztergatokmány
3. Emeltyűs, Hátoldali rögzítés, Nyitott
26. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
8
S2
Ismétlési pontosság
7
S3
Tokmány súlya
6
S4
Tokmány hossza
7
S5
Maximális fordulatszám
3
S6
Maximális szorítóerő
8
S7
Munkadarab változatossága
2
S8
Tokmány szerelhetősége
8
33
Precíziós esztergatokmány
4. Emeltyűs, Hátoldali rögzítés, Zárt
27. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
7
S2
Ismétlési pontosság
8
S3
Tokmány súlya
8
S4
Tokmány hossza
8
S5
Maximális fordulatszám
4
S6
Maximális szorítóerő
6
S7
Munkadarab változatossága
6
S8
Tokmány szerelhetősége
7
34
Precíziós esztergatokmány
5. Vonóékes, Homlokoldali rögzítés, Nyitott
28. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
2
S2
Ismétlési pontosság
1
S3
Tokmány súlya
1
S4
Tokmány hossza
1
S5
Maximális fordulatszám
5
S6
Maximális szorítóerő
3
S7
Munkadarab változatossága
3
S8
Tokmány szerelhetősége
2
35
Precíziós esztergatokmány
6. Vonóékes, Homlokoldali rögzítés, Zárt
29. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
1
S2
Ismétlési pontosság
2
S3
Tokmány súlya
3
S4
Tokmány hossza
2
S5
Maximális fordulatszám
6
S6
Maximális szorítóerő
1
S7
Munkadarab változatossága
7
S8
Tokmány szerelhetősége
1
36
Precíziós esztergatokmány
7. Vonóékes, Hátoldali rögzítés, Nyitott
30. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
4
S2
Ismétlési pontosság
3
S3
Tokmány súlya
2
S4
Tokmány hossza
3
S5
Maximális fordulatszám
7
S6
Maximális szorítóerő
4
S7
Munkadarab változatossága
4
S8
Tokmány szerelhetősége
6
37
Precíziós esztergatokmány
8. Vonóékes, Hátoldali rögzítés, Zárt
31. ábra
Értékelési szempont
Érték
S1
Egyszerűség
3
S2
Ismétlési pontosság
4
S3
Tokmány súlya
4
S4
Tokmány hossza
4
S5
Maximális fordulatszám
8
S6
Maximális szorítóerő
2
S7
Munkadarab változatossága
8
S8
Tokmány szerelhetősége
5
38
Precíziós esztergatokmány
8.4 Értékelési szempontok összegyűjtése
Sorszám
Megoldásváltozat
Értékelési szempontok S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
Műszaki érték
1
5. VHoNy
2
1
1
1
5
3
3
2
18
2
6. VHoZ
1
2
3
2
6
1
7
1
23
3
7. VHaNy
4
3
2
3
7
4
4
6
33
4
1. EHoNy
6
5
5
5
1
7
1
4
34
5
8. VHaZ
3
4
4
4
8
2
8
5
38
6
2. EHoZ
5
6
7
6
2
5
5
3
39
7
3. EHaNy
8
7
6
7
3
8
2
8
49
8
4. EHaZ
7
8
8
8
4
6
6
7
54
8.5 A választott tokmány A legkedvezőbb osztályozást kapó esztergatokmánnyal foglalkozom a továbbiakban. Így tehát a kiválasztott munkadarab-befogó egy hárompofás homlok oldali rögzítéses esztergatokmány, melynek pofamozgatását vonóékes rendszerrel oldom meg. A működtető energiát hidraulikus rendszer adja. Acél házzal rendelkezik és átmenő furat található a forgástengely körül.
39
Precíziós esztergatokmány
9. Tervezés Az előbb felsorolt tulajdonságokkal bíró esztergatokmány tervezése a további feladatom, de még itt is többféleképpen lehet megoldani a tokmány mozgatását. A vonóék és a hozzá kapcsolódó pofa kialakítására több lehetőség is adódik, melyek később kerülnek kidolgozásra. Ezeket a lehetőségeket Creo 3.0 szoftver alkalmazásával készítem el.
A Creo 3.0 szoftver „A PTC Creo parametrikus modellező rendszer, amely a korábbi Pro/ENGINEER, a CoCreate és a ProductView legelőnyösebb tulajdonságait ötvözi egy modernizált, intuitív módon használható kezelői felületbe ágyazva. Az új felhasználói felület a már más szoftverekből (MS Office 2010) is jól megismert szalagos elrendezést használja, amit további benyíló eszköztárakkal és helyi menükkel egészítettek ki a legnagyobb hatékonyság érdekében. A betanulást, vagy a korábbi rendszerekről való átállást parancskereső és több mint 200 helyzetérzékeny mini oktató videó segíti.”[5] „A Creo célszerűen méretezett, önálló alkalmazások skálázható, együttműködő rendszere, amely lefedi a teljes termékfejlesztési folyamatot. Az alkalmazások közös adatmodellre és PLM gerincre épülnek és közös felhasználói interfésszel (Fluent UI) rendelkeznek. A mérnökök egyetlen nagy „monolitikus” rendszer helyett az adott feladathoz illeszkedő, könnyen áttekinthető alkalmazásban dolgozhatnak.”[6] „A számos új modulon és funkcionális fejlesztésen felül a Creo 3.0 egyik legnagyobb előnyeként a más rendszerekkel való kompatibilitását emelték ki. Ez hazánkban kifejezett fontos tényező, mivel az ipar gerincét adó gépjárműipari beszállítók sokszor eltérő formátumokban kapják a fájlokat az egyes ügyfelektől, így egy olyan szoftver jelentős előnnyel bír, amely a sajátján felül számos egyéb natív formátum beolvasására is képes.”[5] A Creo Parametric legfontosabb tulajdonságai: [6]
Alkatrész modellezés Összeállítás tervezés Import rajzok, modellek újra hasznosítása, standardizálás Szerszámtervezés, NC technológia 2D-s, 3D-s rajzkészítés Ipari formatervezés, ergonómia Átfogó analízis eszközök
Ezek közül én az alkatrész modellezést és az összeállítás tervezést ismertem meg részletesen, ennek segítségével készítem el a következő pontban a szükséges modelleket dinamikus összeállítás formájában.
40
Precíziós esztergatokmány
10. Modellek elkészítése Egységes alkatrészek Vannak szabványos alkatrészek, amelyeket alkalmaztam minden típusnál, ezek katalógusból kiválaszthatók és rendelhetők. Rövidkúpos tokmányfelfogó tárcsa:[7] Ennek feladata a kapcsolat kialakítása a tokmány és a főorsó végződés között. Az általam alkalmazott ISO 702/1 szabványszámú tárcsából a 250 mm átmérőjűt választottam. Puha pofa:[8] Puha pofákat alkalmazok, mivel precíziós eszterga esetén elvárás, hogy a munkadarabon ne jöjjön létre benyomódás a megfogás helyén. T-anya:[9] A belső és a külső pofa stabil kapcsolatát biztosítja, a belsőkulcsnyílású csavarok segítségével.
10.1 Automatizáltan cserélhető pofás esztergatokmány Ennek előnye az egyszerű felépítése viszonylag kevés alkatrészből, továbbá, hogy automatizálni lehet a tokmánypofák cseréjét egy egyszerű mechanizmussal, de a vonóék megmunkálása kissé bonyolult és közben precíz, pontos megmunkálást igényel. A pofák kirepülés ellen biztosítva vannak, a tokmány belülről szerelhető.
32. ábra Automatizáltan cserélhető pofás tokmány
41
Precíziós esztergatokmány
Az ék emelkedési szöge 12 fok és ennek axiális irányú elmozdulása mozgatja a hozzá kapcsolódó pofát radiális irányban, így valósul meg a munkadarab megfogása, illetve elengedése. A vonóéket biztosítani kell elfordulás ellen.
33. ábra Automatizáltan cserélhető pofás tokmány metszete
A tokmány alap adatai: Átmérő: 250 mm Hossz: 121 mm Átmenő furat átmérő: 55 mm Vonóék elmozdulása: 25 mm Pofák elmozdulása: 5,3 mm
42
Precíziós esztergatokmány
10.2 Alappofás esztergatokmány Ennek a tokmánynak a szerkezete összetett, több alkatrész kapcsolata és elmozdulása szükséges a munkadarab megfogásához. A vonóék axiális elmozdulására a vele kapcsolódó alappofa rá merőlegesen mozdul el, majd az ezzel kapcsolatban lévő belsőpofa mozdul radiális irányba. A sok alkatrész miatt, amiből felépül a pofarendszer, a súlya eléggé nagy, továbbá a dinamikus kiegyensúlyozása is nehézkes lehet, de elengedhetetlen egy precíziós esztergatokmány esetén, hiszen maximális fordulatszámon minimális kiegyensúlyozatlanság is gondot okozhat. A pofák kirepülés ellen biztosítva vannak, belülről szerelhető a tokmány.
34. ábra Alappofás esztergatokmány
A vonóéken lévő emelkedési szög 12 fok, az ezzel kapcsolódó alappofa pedig 45 fokos szögben álló bordákkal csatlakozik a belső pofához. E három alkatrész egymáson való pontos elmozdulásához kialakításuknál precíz megmunkálás szükséges.
43
Precíziós esztergatokmány
35. ábra Alappofás esztergatokmány metszete
A tokmány alap adatai: Átmérő: 250 mm Hossz: 115 mm Átmenő furat átmérő: 80 mm Vonóék elmozdulása: 26 mm Pofák elmozdulása: 5,3 mm
10.3 Szimmetrikus belsőpofás esztergatokmány Az elkészített lehetőségek közül ez talán a legegyszerűbb, hiszen nem igényel sok alkatrészt, vagy bonyolult megmunkálást, de pontos méretekre és szigorú tűrésekre van szükség, hogy pontos munkadarabokat gyárthassunk vele, de ne szoruljanak meg a pofák az ékpályán való mozgás során.
44
Precíziós esztergatokmány
36. ábra Szimmetrikus belsőpofás esztergatokmány
A vonóék emelkedési szöge 12 fok, ennek radiális elmozdulása mozgatja a vele kapcsolódó belső pofát axiális irányba.
37. ábra Szimmetrikus belsőpofás esztergatokmány metszete
45
Precíziós esztergatokmány
A pofák kirepülés ellen biztosítva vannak, belülről szerelhető a tokmány. A szimmetriából adódóan előreláthatólag ennek a típusnak a legjobb a dinamikus kiegyensúlyozottsága.
A tokmány alap adatai: Átmérő: 250 mm Hossz: 110 mm Átmenő furat átmérő: 70 mm Vonóék elmozdulása: 25 mm Pofák elmozdulása: 5,2 mm
Az elkészített egyszerű modellek jól szemléltetik a mozgásviszonyokat és megfigyelhettem mikre kell figyelni egy esztergatokmány tervezésénél az egyes típusoknál. Ugyanakkor a kapott adatoknál figyelembe kell venni, hogy csak egyszerűsített modellek, hiszen nem alkalmazok tömítéseket és a vonócsőhöz való csatlakozását sem dolgoztam még ki egyik változatnál se. A pontos tervezés során nagy valószínűséggel előfordulhatnak változások. A következő pontban számításokat végzek, ami segíti a későbbi tervezéshez szükséges választást a kidolgozott modellek közül.
46
Precíziós esztergatokmány
11. Számítások 11.1 Szükséges szorítóerő számítása
Ff=
=
= 35790 N
n - biztonsági tényező Fc - főforgácsoló erő μ - súrlódási tényező - kiinduló átmérő és a kész átmérő hányadosa Főforgácsoló erő meghatározása:
Fc=kc*ap*f = 3050 * 4 mm * 0,2 mm = 2440 N kc- fajlagos forgácsoló erő ap- fogásmélység f- előtolás Fajlagos forgácsoló erő meghatározása:
kc=kc1.1*h-z*kγ*kv*kk*ks*ka=1700*0,2-0,25*1*1*1*1,2*1 = 3050 kc1.1- fajlagos főforgácsoló erő alapértéke (C60 normalizált acél esetén) h –forgács vastagság z - anyagminőség tényező kγ - homlokszög korrekció kv - forgácsoló sebesség korrekció kk - szerszámkopás korrekció ks - szerszámanyag korrekció ka - alakkorrekció
47
Precíziós esztergatokmány
11.2 Maximális szorítóerő 11.2.1
Cserélhető pofás esztergatokmány
A vonórúd 50 KN-os húzóerejével tart egyensúlyt a három tokmánypofa. Súrlódás nélkül ennek az értéke egy pofára:
=
=
= 80 kN
Fh – Vonórúd húzóereje
α – a vonóék szöge Ha figyelembe vesszük a súrlódást radiális és axiális irányban, akkor a következőképpen változik a szorító erő: 1. Az axiális súrlódást számíthatom a súrlódási félkúpszöggel, amely hozzáadódik a lejtő szögének értékéhez. Mivel acél felületek súrlódásáról beszélünk kent állapotban, így =0,1 értékre veszem. Ebből pedig tangens függvény segítségével állapíthatjuk meg a kúpszöget a következő egyenlőségből:
ρ= 5,71° 2. A radiális súrlódás esetében is acél felületek kent állapotban súrlódnak egymáson így itt is =0,1 értéket veszek alapul a számításhoz. Ebben az esetben ez azt jelenti, hogy a radiális erő (amely a tényleges szorítóerőt jelképezi) 0,1 tizedrészét emészti fel a súrlódás. Ezeket alkalmazva tehát a súrlódás figyelembevételével a szorítóerőt a következő módon számíthatom:
=
= 46970 N
A teljes szorítóerő tehát a három pofára:
=
* 3 = 46972,9 * 3 = 140910 N
48
Precíziós esztergatokmány
11.2.2
Alappofás esztergatokmány
Bár a vonóék szögének és a mozgások irányának más az elrendezése ebben az esetben, a számítása hasonlóan oldható meg. Súrlódás nélküli esetben az ébredő erők a következőképpen alakulnak a vonóék és az alappofa között:
=
=
= 80 kN
A súrlódás figyelembe vételével ezek így módosulnak:
=
= 46970 N
Ezután meg kell vizsgálni az alappofa és a belső pofa elmozdulását is. A két gépelem elmozdulása β=45°-os szöget zár be egymással, a súrlódási tényező pedig ebben az esetben is =0,1.
=
=
* (1 – 0,1) = 34590 N
A teljes szorítóerő tehát a három pofára:
= 11.2.3
* 3 = 34589,87 * 3 = 103770 N Szimmetrikus pofás esztergatokmány
Ez a cserélhető pofás esztergatokmányhoz hasonlóan számítható, mivel kialakításuk nem tér el a szükséges paraméterek esetén.
=
= 46970N
A teljes szorítóerő tehát a három pofára:
=
* 3 = 46972,9 * 3 = 140910 N
49
Precíziós esztergatokmány
11.3 Centrifugális erő Maximális fordulatszám meghatározása A centrifugális erő számításánál fontos meghatározni a lehetséges maximális fordulatszámot, mert a fordulatszám növekedésével négyzetesen változik a tokmány pofáira ható centrifugális erő, amely csökkenti a szorító erőt. Az alkalmazott fordulatszám esztergatokmány esetén a munkadarab anyagától és a megmunkált átmérőtől függ. A munkadarab anyagától függ a forgácsolási sebesség. A legtöbb anyaghoz táblázatos formában található ennek az ajánlott értéke, ami alkalmazása esetén a forgácsleválasztás közel optimális szinten valósul meg, így kapható a legjobb felületi minőség. Az ötvözetlen acélok progresszív megmunkálására alkalmas 350 m/perc-es forgácsoló sebességgel számolok, melynél bevonatos keményfém lapkát kell alkalmazni. Ez egy felső érték, más acéltípusoknál ez akár jelentősen csökkenhet is. Az esztergált átmérő változása esetén arra kell figyelni, hogy a forgácsoló sebesség viszonylag állandó legyen, így nagyobb átmérő esetén kisebb, kis átmérő esetén nagyobb fordulatszámot alkalmazunk.
n= vc – forgácsoló sebesség D – esztergált átmérő
A forgácsoló sebességet tehát az acélok progresszív megmunkálására alkalmas 350 m/perc-re választom, az esztergált átmérőt pedig egy viszonylag kicsi, 25 mm-esre. Így a kapott fordulatszám:
n=
= 4456,3 1/ perc
A továbbiakban ennek a felfelé kerekített értékét, tehát 4500 1/perc-es maximális fordulatszámot veszek figyelembe a számításaim során. 1. Cserélhető pofás esztergatokmány esetén Az alábbi adatokat a modellekből a Creo 3.0 program segítségével gyűjtöttem össze, szorított állapotban, a külső pofákat a legnagyobb befogási pozícióba helyezve. Súlypontjának távolsága
Tömege
Belsőpofa
84,7 mm
1,01 kg
Külsőpofa
73 mm
0,77 kg
50
Precíziós esztergatokmány
A súlypontok forgástengelytől való távolságának a súlyozott átlagát vettem, a pofarendszer tagjainak tömegét pedig összeadtam, így a számításhoz szükséges adatok:
A súlypont távolsága a forgástengelytől: r= 79,64 mm=79,64*10-3 m Tömeg: m=1,78 kg Fordulatszám: n= 4500
Fcen1= m r*ω2 = m*r*(
)2 = 1,78 kg* 79,64*10-3 m* (
)2
Fcen1=31480 N A teljes centrifugális erő 3 pofára:
3* 31475,3 N = 94440 N
2. Alappofás esztergatokmány esetén Súlypontjának távolsága
Tömege
Alappofa
74,3 mm
0,654 kg
Belsőpofa
79,6 mm
0,4 kg
Külsőpofa
68,7 mm
0,77 kg
A súlypont távolsága a forgástengelytől: r= 73,1 mm=73,1*10-3 m Tömeg: m=1,824 kg Fordulatszám: n= 4500
Fcen2= m r*ω2 = m*r*(
)2 = 1,824 kg* 73,1*10-3 m* (
)2
Fcen2=29600 N A teljes centrifugális erő 3 pofára:
3 * 29604,7 N =88800 N 3. Szimmetrikus belsőpofás esztergatokmány esetén Súlypontjának távolsága
Tömege
Belsőpofa
88,4 mm
0,49 kg
Külsőpofa
74 mm
0,64 kg
51
Precíziós esztergatokmány
A súlypont távolsága a forgástengelytől: r= 80,24 mm=80,24*10-3 m Tömeg: m=1,13 kg Fordulatszám: n= 4500
Fcen2= m r*ω2 = m*r*(
)2 = 1,13 kg* 80,23*10-3 m* (
)2
Fcen2=20130 N A teljes centrifugális erő 3 pofára:
3*12178,6 N =60390 N
11.4 Kiválasztás Az alábbi táblázatban a számítások eredményeit foglalom össze, ahol az oszlopokban a maximális szorítóerőt, a maximális centrifugális erőt, maximális fordulatszámon a szorítóerőt és végül álló és maximális sebességgel forgó tokmányra számított szorítóerő arányát tüntetem fel.
Fszmax Fcmax Fszmin Arány
Cserélhető pofás
Alappofás
Szimmetrikus pofás
140910 N 94440 N 46470 N 0,33
103770 N 88800 N 14970 N 0,15
140910 N 60390 N 80520 N 0,57
Az átlagos forgácsolási értékekkel számított 35790 N-os szükséges szorítóerővel a cserélhető és a szimmetrikus pofás esztergatokmány képes megfogni a munkadarabot forgácsolás során, de a táblázatból jól látható, hogy az alappofás tokmány nem felel meg annak a kritériumnak sem, hogy maximális fordulatszámon is rendelkezésre álljon a szorítóerő legalább 1/3-ad része. A másik két lehetőség közül a szimmetrikus pofás esztergatokmány esetén kisebb centrifugális erő hat a tokmánypofa rendszerre, így 4500 1/min sebesség esetén is megmarad a szorítóerő több mint fele. További fontos kiválasztási szempontok a tokmány hossza és súlya, de ebben az esetben elhanyagolhatóak a különbségek, ráadásul a pontos tervezés során még előfordulhatnak kisebb változások mind a két paraméterben. A szimmetrikus pofás esztergatokmánynál kapott jó értékek, valamint a szimmetriából adódó jó kiegyensúlyozottság miatt a továbbiakban ennek a típusnak a tervezésével, modellezésével foglalkozom.
52
Precíziós esztergatokmány
12. Kiválasztott típus tervezése 12.1 Leírás Ehhez szintén a Creo 3.0 modellező szoftvert alkalmazom, amelyben létrehozom az esztergatokmány alkatrészeinek 3 dimenziós modelljét, majd ezekből összeállítom a kész esztergatokmányt, ami a CD mellékleten megtalálható. Továbbá a működés és a szerszámgéphez való csatlakozás bemutatása céljából az esztergagép főorsóját és egy hidraulikus mozgató egység egyszerűsített modelljét is elkészítem. Mivel precíziós esztergatokmányról beszélünk, elengedhetetlen a szigorú tűrések alkalmazása a mozgatásban résztvevő felületeknél, ezeknek IT7-es osztályba tartozó tűrésfokozatnak kell megfelelnie. A kiegyensúlyozottság miatt az alkatrészek precíz gyártása és ellenőrzése szükséges. Emiatt a belső- és külső pofát, valamint az ezek kapcsolatához szükséges csavarokat és T-anyát külön kell legyártani és minden darabot ellenőrizni, főleg azok súlyát és az illeszkedő méreteket. A pofáknál, és minden más alkatrésznél, amiből több darab szükséges a tokmány működéséhez, a szabad felületek további megmunkálásával vagy akár furat alkalmazásával is törekedni kell arra, hogy ugyanolyan súlyú darabokat kapjunk. A tárcsaszerű alkatrészeket ki kell egyensúlyozni. A csavaroknál megvezetést alkalmazok H7/g6 tűréssel, hogy kiküszöböljem a játékból adódó elmozdulást az egyes pofáknál, így megfelelő ismétlési pontosság jön létre. A megfelelő szorítóerő létrehozása és a pontos működés érdekében szükséges a tokmány kiváló kenése.
38. ábra A kész esztergatokmány
Az elkészült precíziós esztergatokmány összeállítási rajza a mellékletek között megtalálható néhány alkatrész rajzával együtt. A következő pontokban az összeállítási rajzon alkalmazott tételszámokat jelölöm. 53
Precíziós esztergatokmány
12.1.1
Működés
A hidraulikus működtető rendszerrel egy, az esztergagép főorsójába helyezett, mind a két végén menetes cső köti össze az esztergatokmányt. Az esztergatokmány oldalán M62-es menettel kapcsolódik a (12) menetes rögzítőhöz, ami a (10) csatlakozó és a (14) vonóék között létrejövő horonyba van elhelyezve. Ennek az alkatrészcsoportnak az axiális irányú elmozdulásával a 12 fokos ékpálya segítségével mozdul el a (9) belső pofa radiális irányba, amelyhez precíz csavarkötéssel kapcsolódik a (7) puha, vagy kemény külső pofa. A vonóék maximum 25 mm-es axiális elmozdulására egy pofarendszer 5,31 mm-es radiális elmozdulása jön létre. Precíziós megmunkálás esetén alkalmazhatunk puha pofákat, amiknél akkor kapjuk a leginkább egytengelyű megfogást, ha azok belső átmérőjét befogott állapotban leesztergáljuk.
12.1.2
Szerelés
A hidraulikus egység, a vonócső és az adapter felszerelése után kezdhetjük meg a tokmány szerelését. Első lépésként a (1) házba behelyezzük a (9) belső pofákat a hátulsó, forgástengely körül lévő furaton keresztül. Ezután összecsavarozott állapotban, de nem megszorítva szintén hátulról berakjuk a (12) menetes rögzítőt, a (10) csatlakozót és a (14) vonóéket. A vonóék hornyaiba illesztjük a belső pofák megfelelő részét. Ezután felszereljük az eddig összeállított részt a korábban a főorsóra helyezett adapterre, az (2) M16os csavarokat csak annyira húzzuk meg, hogy megtartsa a tokmányt. Azután a menetes rögzítőt megfelelő szerszámmal rátekerjük a hidraulikus vonórúd menetes végére. Ezt úgy kell beállítani, hogy a belső pofák elmozdulása megfelelő helyen történjen, amit általában a házon és a pofán jelölünk, ehhez tudjuk igazítani. Ha ez sikerült, akkor meghúzzuk a belül található (11) M6-os csavarokat. Ekkor rögzítjük az M16-os csavarokat mereven és ellenőrizzük mérőórával a ház ütését, amit korrigálhatunk a megfelelő csavar további szorításával. Ezután a (4) külső védőt is felszereljük a házra az (5) O-gyűrűvel együtt. Végül a (7) szorító pofákat helyezzük fel a (8) T-anya és a (6) pofacsavarok segítségével, ügyelve arra, hogy azonos átmérőre kerüljenek.
12.1.3
Tömítések
Az esztergatokmányon kétfajta tömítést alkalmazok, hogy megvédjem a belső alkatrészeket a forgácstól és más szennyeződésektől. A külső védőn egy O-gyűrűt használok, de sajnos ez nem jelent teljes védelmet, hiszen a pofák mozgatásához szükséges helyet szabadon kell hagynom. Így a tokmány munkatér felöli végén a szorítópofák és ez az O-gyűrű együtt jelenti a védelmet. A hátulsó részen réstömítést alkalmazok a csatlakozó és a ház között, mivel egymáshoz képest elmozduló felületek között kell megoldanom a védelmet Ezért a csatlakozó és a ház között néhány tizedmilliméteres távolság van, a csatlakozó hátsó részére hornyok vannak kiképezve.
54
Precíziós esztergatokmány
12.2 A tokmány adatai Az elkészült modell alapján a Creo 3.0 analízis modulját felhasználva a következő adatokat kaptam a tokmányra és a hozzá tartozó pofákra:
A tokmány átmérője:
250 mm
A tokmány hossza
120 mm
A tokmány áteresztő furatának átmérője:
50 mm
Befogható legnagyobb átmérő:
250 mm
A központi vonóék lökete:
25 mm
A belső pofa maximális lökete:
5,31 mm
A vonóék max. húzóereje:
45000 N
A szorítópofák maximális szorítóereje:
140910 N
Maximális fordulatszám:
4500 1/perc
A tokmány tömege:
40 kg
Puha pofák tömege:
0,72 kg/pofa
Kemény pofák tömege:
0,77 kg/pofa
Belső pofák tömege:
0,79 kg/pofa
55
Precíziós esztergatokmány
12.2.1
Centrifugális erő
A centrifugális erő számításához és szemléltetéséhez a kész esztergatokmányról levettem a szükséges pofarendszer súlypontjának távolságát a forgástengelytől és ennek a pofarendszernek a súlyát is. A maximális szorítóerő megmaradt a tervezettnél számított 140910 N, a centrifugális erő viszont nagymértékben növekedett a súly és távolság növekedése miatt az előzetes tervekhez képest. Maximális fordulatszám esetén sem eshet a szorítóerő 47000 N alá, de az a tervezett pofák használata és megfelelő kenés esetén nem fordulhat elő a maximálisan megszabott 4500 1/perc-es fordulatszámnál sem. Az alábbi ábrán szemléltetem a kapott eredményeket különböző szorítópofák alkalmazása esetén.
Centrifugális erő hatása 160000 140000
Szorítóerő
120000 100000 Puha
80000
Belső
60000
Külső
40000
Minimum
20000 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Fordulatszám 39. ábra
Jól látható, hogy belső állású kemény pofa esetén a legkisebb a centrifugális erő, míg a puha pofa és a külső álláson lévő pofáknál szinte megegyezik. Ezek súlya és súlypontjának forgástengelytől mért távolsága is közel azonos.
56
Precíziós esztergatokmány
12.3 Fejlesztési lehetőségek Mivel gépi működtetésű esztergatokmányról van szó, programból vezérelhető a nyitása és zárása. Ez lehetőséget biztosít már automatizálásra, ha az esztergagépet ellátjuk rúdadagolóval, illetve munkadarab cserélő manipulátorral vagy robottal. A szorító pofák cseréje vagy átállítása megfelelő pofacserélő rendszerrel megoldható jelenleg is. Ezzel a megoldással kis időveszteséggel állíthatjuk át a munkadarab megfogásához szükséges átmérőtartományt, vagy válthatunk külső-, illetve belső szorítás között. Az egész tokmány gépi cseréje is megoldható jelenleg, de ebben az irányban még lehetőség van a fejlesztésre. Egy másik lehetőség a megtervezett esztergatokmány alapján gyártmánysorozat létrehozása. Vannak bizonyos alkatrészek melyeket minden tokmányátmérő változás során változtatni kell, de meg kell vizsgálni, hogy mik azok az alkatrészek, amit több méret esetén is alkalmazhatunk, így optimalizálható a gyártás. Az intelligens funkciók alkalmazásához az Internet of Things elvét követve érhetünk el előremutató eredményt. Ehhez szenzorok elhelyezése szükséges a tokmányon belül, melyek mérhetnek például hőmérsékletet, rezgéseket, szorítóerőt valós időben, amik a karbantartás segíthetik. Ezek adatok felhasználásával automatikus szabályozást is létrehozhatunk, így még pontosabb lehet a megmunkálás.
57
Precíziós esztergatokmány
13. Összegzés A szakdolgozat elkészítése előtt kitűzött célt úgy érzem sikeresen elértem, hiszen mély tudásanyagra tettem szert egy szerszámgép fontos építőelemével kapcsolatban. Az irodalomkutatás során először feltártam sokféle munkadarab megfogási lehetőséget, majd megismertem az esztergatokmányok leggyakrabban használt típusait és azok működését, kézi és gépi működtetésűeknél egyaránt. Ezután már célzottan a precíziós tokmányokkal foglalkoztam, próbáltam figyelni, hogy mely mozgatási mechanizmus lehet képes kiváló ismétlési pontosság létrehozására. A
tanszéken
található
precíziós
esztergatokmány
tanulmányozása
után
tervezésmódszertani ismereteimet alkalmazva feltártam a variációs lehetőségeket, majd e lehetőségek szűkítése végén jutottam el az általam részletesebben kidolgozott vonóékes működési elvű esztergatokmányhoz. Létrehoztam az összeállítások 3D-s modelljét és 2D-s összeállítási, illetve alkatrészrajzait valamint a szükséges leírásokat. Végül érintettem a lehetséges fejlesztési irányokat is. Szakdolgozatom elkészítése során betekintést szereztem tehát egy szerszámgép fontos építőelemének tervezésébe és tapasztalatot szereztem a felhasznált programok alkalmazásában, ami fontos tudást jelenthet a későbbi ipari munkák során.
58
Precíziós esztergatokmány
14. Ábrajegyzék 1. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
2. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
3. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
4. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
5. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
6. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
7. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
8. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
9. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
10. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
11. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
12. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
13. ábra
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek
14. ábra
Tajnafői J., Kertész J., Gaál J., Demeter P.: A jövő univerzális NC tokmánya Felhasználása az egyedi gyártástól a rugalmas gyártórendszerekig minden NC esztergán
15. ábra
TAF-VI-254 Automatikus pofaállítású, univerzális NC tokmány gépkönyve
16. ábra
TAF-VI-254 Automatikus pofaállítású, univerzális NC tokmány gépkönyve
17. ábra
TAF-VI-254 Automatikus pofaállítású, univerzális NC tokmány gépkönyve
18. ábra
Dr. Velezdi György: Szerszámgépek 10. előadás
19. ábra
Dr. Velezdi György: Szerszámgépek 10. előadás
20. ábra
TAF-VI-254 Automatikus pofaállítású, univerzális NC tokmány gépkönyve
21. ábra
http://www.hardingeus.com/usr/pdf/collet/2357c_lr.pdf, letöltés dátuma: 2016. 03.22.
22. ábra
http://www.hardingeus.com/usr/pdf/collet/2357c_lr.pdf letöltés dátuma: 2016. 03.22.
23. ábra
Saját táblázat
24. ábra
Saját ábra
25. ábra
Saját ábra
26. ábra
Saját ábra
27. ábra
Saját ábra
28. ábra
Saját ábra
29. ábra
Saját ábra 59
Precíziós esztergatokmány
30. ábra
Saját ábra
31. ábra
Saját ábra
32. ábra
Saját ábra
33. ábra
Saját ábra
34. ábra
Saját ábra
35. ábra
Saját ábra
36. ábra
Saját ábra
37. ábra
Saját ábra
38. ábra
Saját ábra
39. ábra
Saját ábra
15. Irodalomjegyzék [1]
Kalotai – Kucher - Szele - Tihanyi: Szerszámgéptartozékok és –készülékek (1969)
[2]
Tajnafői J., Kertész J., Gaál J., Demeter P.: A jövő univerzális NC tokmánya Felhasználása az egyedi gyártástól a rugalmas gyártórendszerekig minden NC esztergán
[3]
Dr. Velezdi György: Szerszámgépek 10. előadás
[4]
TAF-VI-254 Automatikus pofaállítású, univerzális NC tokmány gépkönyve
[5]
http://www.cnc.hu/2013/03/szakmai-konferencia-az-st-fennallasanak-20evfordulojara/, letöltés dátuma: 2016. 02.28.
[6]
http://www.unitis.hu/boxcontent/cadcam/Creo_brosura.pdf, letöltés dátuma: 2016.02.28.
[7]
http://www.toolvendor.hu/TOS_Euro_ToolVendor.pdf, letöltés dátuma: 2016.03.02.
[8]
http://www.auto-strong.com/web_e/Soft_Hard-Jaws_HC.html, letöltés dátuma: 2016.03.02.
[9]
http://www.auto-strong.com/web_e/Soft_Hard-Jaws_T-NUTS.html letöltés dátuma: 2016.03.02.
60