SZAKDOLGOZAT. Feladat címe: Készítette: KIS ATTILA. Tervezésvezető: mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke DR

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉK

3515, MISKOLC - EGYETEMVÁROS

SZAKDOLGOZAT

Feladat címe:

TÖBBORSÓS MENETELŐ-FEJ TERVEZÉSE Készítette:

KIS ATTILA BSc szintű, gépészmérnök szakos Szerszámgépészeti és Mechatronikai szakirányos hallgató

Tervezésvezető:

OLÁHNÉ LAJTOS JULIANNA mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke

DR. VELEZDI GYÖRGY egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke Konzulens:

KIS BALÁZS ANTAL okleveles gépészmérnök Jura Plussz Kft.

2013. November

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE

EREDETISÉG NYILATKOZAT Alulírott …………………………………………………………; Neptun kód: ......................... a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős Gépészmérnöki BSc szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy …………………………………………………………………………………………………... 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

………………………………………………….. Hallgató

Kis Attila

3


TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés ............................................................................................................................. 7 1.

Az alkatrész ismertetése ............................................................................................ 8

2.

A munkadarab gyártásának folyamata ................................................................... 9 2.1

Anyagválasztás ..................................................................................................... 9

2.2

Darabolás, lyukasztás ........................................................................................... 9

2.3

Egyengetés ......................................................................................................... 10

2.4

Menetkészítés ..................................................................................................... 11

2.4.1

Képlékeny menetalakítás ............................................................................ 11

2.4.2

Menetfúrás .................................................................................................. 12

2.5 3.

Fúró-, menetelő gépek ............................................................................................. 14 3.1

Általános jellemzők ............................................................................................ 14

3.2

Többorsós fúrógépek .......................................................................................... 16

3.2.1

Tulajdonságai .............................................................................................. 16

3.2.2

Többorsós fúrógépek csoportjai .................................................................. 16

3.3 4.

5.

Hajlítás ............................................................................................................... 13

A megfelelő gép kiválasztása ............................................................................. 17

A célgép ismertetése ................................................................................................. 18 4.1

Felépítés ............................................................................................................. 18

4.2

Főorsó csapágyazás ............................................................................................ 19

4.3

Csatlakozó elemek.............................................................................................. 20

4.4

Motor, hajtás....................................................................................................... 21

Többorsós fej kiválasztása ...................................................................................... 22 5.1

Szabadalomkutatás ............................................................................................. 22

5.1.1

Multiple Spindle Drill Gearing ................................................................... 22

5.1.2

Multiple Drill Spindle Shifting Mechanism ............................................... 23

5.1.3

Multiple Spindle Drilling Unit .................................................................... 24

5.1.4

Multi-spindle Drill Head ............................................................................. 25

5.1.5

Multiple Spindle Toolhead ......................................................................... 26

Kis Attila

4


5.2

Követelményjegyzék .......................................................................................... 27

5.3

Elterjedésük okai ................................................................................................ 28

5.4

Többorsós orsóelőtét kialakításai ....................................................................... 28

5.4.1

Állítható munkaorsójú többorsós fej (A1) .................................................. 28

5.4.2

Fix munkaorsójú többorsós fejek ................................................................ 29

5.4.3

Kardánhajtású többorsós fej (A5) ............................................................... 30

5.5 6.

Kardánhajtású fej tervezése ................................................................................... 33 6.1

7.

A többorsós orsóelőtét kiválasztása a feladat végrehajtásához .......................... 31

Szerszámok tulajdonságai, szerszámválasztás ................................................... 33

6.1.1

Menetformázó ............................................................................................. 34

6.1.2

Menetfúró .................................................................................................... 39

6.1.3

Számítások [29] .......................................................................................... 42

6.2

Szerszámbefogás ................................................................................................ 44

6.3

A munkaorsók rögzítése ..................................................................................... 46

6.4

Hajtómű egység .................................................................................................. 47

6.4.1

Fogaskerekek választása, méretezése, tengelytávolságok meghatározása.. 48

6.4.2

Tengelyek szilárdságtani méretezése .......................................................... 52

6.4.3

Főtengely (Hajtó tengely) ........................................................................... 56

6.4.4

„Közvetítő” tengelyek ................................................................................. 56

6.4.5

Hajtott tengelyek ......................................................................................... 57

6.4.6

Hajtómű kenése ........................................................................................... 58

6.5

Nyomatéktovábbítás kardántengellyel ............................................................... 58

6.6

Orsóelőtét rögzítése ............................................................................................ 59

6.7

Az összeszerelt többorsós orsóelőtét modellje ................................................... 60

Menetek ellenőrzése ................................................................................................. 61 7.1.1

Homlokátmérő ellenőrzése [38] .................................................................. 61

7.1.2

Magátmérő ellenőrzése [38]........................................................................ 62

8.

Költség - és időelemzés ............................................................................................ 63

9.

Összefoglalás ............................................................................................................ 67

Irodalomjegyzék .............................................................................................................. 69 Kis Attila

5


SUMMARY The theme of my thesis was design a multi spindle tapping head for a given function and a given machine with two spindles. Nowadays, the use of multi-spindle machines in the industry is prevalent. A multi-spindle machines productivity can be increased with mounting multi-spindle heads on it. These heads may be suitable for a time equal or different size holes for drilling, threading, reaming and milling it. The arrangement of spindles can be extremely varied (along a straight line, a circle, an aligned hole pattern, etc.), so very complicated drilling patterns can be worked on a few steps. The working process of a component take place in one position, so it provides superior accuracy and concentricity. It have to notice that such a high cost of the multi-spindle heads may be available, so use only mass and serial production is preferred. Due to the complex system it requires regular maintenance and supervision. This machining process can be almost completely automated, as after inserted the parts into the workpiece feeder and setting the appropriate program, we just need to removal the finished parts. The holes are usually close to each other having one size. However, in some cases the holes have different sizes, and it create many problems during the process. These can be the different feed speed, peripheral speed and rev requirements, in addition to tool changes frequently occur. Some companies prepare special heads to deal with these problems. In fact, due to the higher demand for the productivity, it is now used on turret mounted multi-spindle drill heads as well. Thus, the drilling, abrasion, threading can be achieved without tool change. During the design of the multi spindle head I tried to use the knowledge acquired so far. English language patents, design systems, catalogs from different companies and contacts provided by the company are also help me with. I tried to substantiate the important dimensions of the model with calculation. I hope that in the future I’ll have opportunity to expand my knowledge and gain more experience.

Kis Attila

6


BEVEZETÉS

Szakdolgozatom témáját egy hidegalakítással és fémforgácsolással foglalkozó cégnél választottuk ki. Több lehetőséget is megvizsgáltunk, és végül egy többorsós menetelő-fej tervezése mellett döntöttünk. A fejre egy liftajtók szereléséhez szükséges lemezalkatrész megmunkálására van szükség, melyet sorozatgyártásban kívánnak előállítani. A cég ugyan rendelkezik furatmegmunkálásra alkalmas gépekkel, ezek azonban nem biztosítanak megfelelő termelékenységet és pontosságot. A festésétől eltekintve, a munkadarabon minden megmunkálási folyamatot a cégen belül végeznek el hidegalakítással. Hidegalakításról akkor beszélünk, ha az alakítás hőmérséklete kisebb, mint a megmunkált fém újrakristályosodási hőmérséklete. A képlékeny hidegalakító eljárások elterjedésével, automatizálásával, új eljárások bevezetésével a gyártás költségei jelentős mértékben csökkenthetők. [1] A leggyakoribb szerszámtípusok:      

Daraboló szerszámok Kivágó, lyukasztó szerszámok Húzószerszámok Sajtoló- folyató szerszámok Hajlító szerszámok Hideghengerek

Ezen szerszámtípusok közül több is megtalálható a cégnél, és nagy része részt is vesz a munkadarab megmunkálásában. A dolgozatomban először ismertetni szeretném az alkatrész előállításának folyamatát a nyersanyag beérkezésétől a szállításig. Majd áttekinteni a többorsós orsóelőtét kialakításokat katalógusok, szabadalmak, irodalomkutatás segítségével. Ezután az értékelési módszerek valamelyikével kiválasztom az adott feladat végrehajtásához legmegfelelőbbnek tűnő konstrukciót. A tervezéshez követelményjegyzéket hozok létre, amelyben folyamatosan megállapításra kerülnek majd a felmerülő igények. A fontosabb alkatrészeket szilárdságtani méretezésekkel fogom ellenőrizni. Végül elkészítem a többorsós orsóelőtét 3D-s modelljét, valamint az egyedi tervezésű alkatrészek 2D-s rajzait.

Kis Attila

7


1. AZ ALKATRÉSZ ISMERTETÉSE

A megmunkálandó alkatrészt (továbbiakban kocsi) liftajtók szereléséhez használják (1. ábra). Általában négyesével kerülnek beszerelésre ajtónként (kettő alul, kettő felül). A különböző kialakítású furatok, hornyok, hajlított élek, tájolásra valamint az ajtók rögzítésére szolgálnak. A vízszintes irányú elmozdulást az 5 felső vezető sínpálya mentén a kocsira szerelt kerekek teszik lehetővé. A pálya általában speciális alumínium ötvözet melynek kiváló a felületi ellenállása, különleges profilja pedig hozzájárul az esetleges por lerakódások okozta rezgés és zaj csökkentéséhez. A mozgást egy elektronikusan vezérelt 1 egyenáramú motor biztosítja, amely egy 3 gumi szíjat hajt. A szíj és a kocsi közötti kapcsolat 4 expanziós szán segítségével jön létre melyet nagysebességű rendszerekhez fejlesztettek ki. [2] Az alkatrészek furatképe és szélessége állandó, a hosszuk viszont 190-710 mm-es tartományban változhat. A menetkészítés utáni hajlítás is különböző lehet.

1. ábra Alkatrész beépítve [2]

2. ábra Alkatrész 3D-s modellje

Kis Attila

8


2. A MUNKADARAB GYÁRTÁSÁNAK FOLYAMATA

2.1 Anyagválasztás A választott anyag DD13 jelölésű melegen hengerelt, pácolt, ötvözetlen lágyacél. Tulajdonságai: képlékeny alakításra alkalmas; kis karbon (C≤0,16-0,2) és szennyező (S,P≤0,015-0,02) tartalmú; jó alakváltozó képességgel rendelkezik; egyenletes a felületi minősége; kicsi a szilárdsági szórása és jól hegeszthető. [3] Alkalmazási területe: bevonat nélküli szalagból, lemezből vagy széles acélból hidegen vagy melegen hengerelt, képlékeny hidegalakítással feldolgozott termékekhez, ahol a jó feldolgozhatóság (alakíthatóság, hegeszthetőség), esetenként a nagy folyáshatár a követelmény (pl. járműipari acélszerkezetek, daru vázszerkezetek stb.).[3] A vágóeljárások alapanyagai általában a táblalemezek és a tekercselt szalagok. A táblalemezeket meghatározott méretű sávokra vágják, a tekercselt szalagot a gyártási szélességben dolgozzák fel. Egy lemezsávból vagy szalagból egymás után több alkatrészt kell kivágni, ezért ezeket úgy kell elhelyezni, hogy a lemez, illetve lemezsáv kihasználtsága a legkedvezőbb legyen. [4] A megrendelés hasított szalag tekercs kivitelben történt meg, melynek mérete 4x200 mm (vastagság x szélesség), tömege 2550 kg. Tárolása a nyersanyag raktárban történik. A szalag hidegalakítás céljára alkalmas lemeztermék, amely téglalap keresztmetszetű, általában 0,1 mm-nél vastagabb, maximum 300-400 mm szélességű lapos termék tekercsben. [4]

2.2 Darabolás, lyukasztás A tekercs szállítása a telephelyen belül targonca segítségével történik a 400 tonnás, H-házas excenter préshez (más néven körhagyós sajtóhoz). Ezen sajtók a lemezalakítás univerzális sajtológépei. A hajtás elvét tekintve csak annyiban különböznek a forgattyús sajtóktól, hogy ezek lökethossza és lökethelyzete állítható. Első lépésként a présgép adagoló berendezésére helyezik föl a tekercset. Majd felhelyezésre kerül a szerszám, amely egy lépésben alakítja ki (lyukasztás, darabolás) az alkatrészt, ezért egyesített vagy blokkszerszámnak nevezzük. A kivágó szerszám aktív elemei a bélyeg, az alakadó nyílással ellátott vágólap (matrica) és a helyzet-meghatározó elemek, mint például a vezetőlécek, ütközők, helyrehúzó-csap. [4] Ez az eljárás a lemezalakítási műveletek egyik csoportjába tartozik. Lemezalakításnak nevezzük a lemeznek képlékeny alakítással végzett olyan

Kis Attila

9


feldolgozását, amelynek során a lemezvastagság nem, vagy csak kis mértékben változik. Ez a technológia az egyik legelterjedtebb képlékeny-hidegalakító eljárás. Széleskörű elterjedését az így gyártott alkatrészek mechanikai tulajdonságai, alak- és mérethűsége, nagy termelékenysége, a gazdaságos anyagfelhasználás, a gyártási folyamat automatizálhatósága indokolja. Hátrányként említendő, hogy kis darabszámnál a nagy szerszámköltség miatt nem gazdaságos eljárás. A sajtolás a lemezalakító eljárásokon belül a lemezvágó műveletek csoportjába tartozik. Ezen műveletek közé azok az eljárások sorolhatók, amelyek elsődlegesen a lemez eredeti körvonalát változtatják meg, míg a lemezek térbeli alakját nem, vagy csak kis mértékben alakítják. [4]

2.3 Egyengetés A térbeli kiterjedést megváltoztató lemezalakító művelet. Ezen eljárások a lemezfelület kezdeti, térbeli alakját változtatják meg, az anyag folytonosságának megtartásával. Ezek közé tartozik a hajlítás, amely azoknak a képlékenyalakítási műveleteknek a gyűjtőneve, amelyek eredményeként a munkadarab kezdeti alakjának görbületét egy adott tengely mentén a kívánt mértékben megváltoztatjuk. A hajlítást alternatív és forgó mozgást végző szerszámokkal lehet elvégezni. Az eljárás egyik művelete az egyengetés, ami kézi vagy gépi szerszámokkal végzett hajlítás, a hullámos részek kiegyengetésére. [4] Hengerlő egyengetést szemléltet a 3. ábra.

3. ábra Hengerlő egyengetés [4]

Egyengetés célja: A fémlemezek és az idomok már gyártás közben – leginkább a hengerlést követő lehűlés alatt keletkező belső feszültségek következtében – vetemednek, de különösen szállítás, tárolás vagy megmunkálás közben egyenetlenné (meggörbülnek, megnyúlnak, stb.) válnak. Az ilyen munkadarabot egyengetéssel tesszük alkalmassá a további megmunkálásra.[4] Ebben az esetben a következő művelet a menetkészítés lesz, ezért az alkatrész síklapúsága, a furatok azonos irányba való orientálódása is fontos.

Kis Attila

10


A művelet egy 21 soros egyengető gépen megy végbe, ahol a síklapúság-eltérés csökkentését a munkadarab egyidejű nyújtásával és zömítésével érik el. A síklapúság megadja, hogy a felületeknek egymástól t távolságban lévő két párhuzamos sík között kell elhelyezkednie.

2.4 Menetkészítés A menetprofil szerint osztályozva lehetnek éles, trapéz, lapos, zsinór és fűrész profilú menetek. Az éles menetek közül a leggyakrabban használatosak a metrikus, normál, durva és finom, valamint a Whitworth- és csőmenetek. A menetkészítésnek sajátos szerszámai vannak. A szerszám aszerint alakul, hogy külső vagy belső menetet kívánunk készíteni. [5] Ebben az esetben belső, M6–os normál métermenet kialakítását kell biztosítani. A meneteket olyan tűréssel készítjük, ami biztosítja a kötendő alkatrészek előírt csatlakozását. Ide tartoznak a szokványos kivitelű kötőcsavarok és anyák menetein kívül a mérőeszközök és a vezérorsó igen pontos menetei is.

Felület azonos megmunkálás Felület idegen megmunkálás

Egy profilszelvényű szerszám

Menetvágás: - forgácsoló késsel - kör és hasáb késsel

Menetfúrás Menetmetszés Menetvágás fésűs késsel Menetfésűs szerszám Képlékeny menetalakítás

Hosszú menetmarás Menetköszörülés Külső menet örvénylő marása Bolygó menetmarás Rövidmenet marás Menetköszörülés fésűs koronggal Menethengerlés Külső-, belső felület örvénylő menetmarása menetfésűvel

1. táblázat Menetmegmunkáló eljárások csoportosítása [6]

2.4.1

Képlékeny menetalakítás

Ez a módszer menetkészítésben is a legtermelékenyebb eljárások közé tartozik, melynek számos előnye van a forgácsoló menetkészítéssel szemben. A képlékeny alakítással készült menet szálelrendeződése kedvezőbb, mert követi a menet alakját (folytonos lesz). Ennek következtében nagyobb az anyag szakító- és hajlítószilárdsága valamint a kifáradással szembeni ellenálló képessége. Az alakítás során fellépő nyomás hatására tömörödik a menet felülete és ez növeli a kopásállóságát. Ezzel az eljárással a menetek felülete is simább lesz. [7] Belső menetek képlékeny alakításához kisebb

Kis Attila

11


szilárdságú anyagoknál alakító menetfúrókat használunk (4. ábra). Állandó mélységű menetprofiljuk az egész működő részen ki van köszörülve, ennek merőleges metszete Kprofilú, hogy a kerület könnyítésével csökkenjen a súrlódás. A menetfúró bekezdő része paraboloid alakú, ez kedvező menetprofil átmenetet ad a szabályozó részbe. Annak érdekében, hogy csökkenjen az alakító menetfúró csavaró-igénybevétele, a menet számára előmunkált furatot valamivel nagyobbra készítjük, mint amekkora a menet középátmérője. [7] Ezzel a módszerrel IT8-IT9-es pontosságot érhetünk el.

4. ábra Képlékeny alakító menetfúró [7] 1 bekezdő rész; 2 szabályozó rész

2.4.2

Menetfúrás

A menetfúrás könnyű, jól ismert és hatékony menetkészítési eljárás. Termelékeny és gazdaságos menetkészítési mód, különösen kisebb menetek esetén, rövidebb megmunkálási idővel, nagyobb forgácsolási sebességgel és hosszabb szerszáméltartammal. A menetformázók és a menetfúrók különböző kialakításúak. A menetfúró anyaga, bevonata és geometriája mind nagyon fontos jellemző, amelyet figyelembe kell venni a menetfúró-típusoknál. Előfordulhat, hogy egy adott anyaghoz/alkalmazáshoz jól működő menetfúró-típus nem lesz hatékony egy másik anyag/alkalmazás esetén. A menetfúrás lefedi a leggyakoribb menetprofilokat, és alkalmazható mindenféle típusú szerszámgépen, forgó és nem forgó alkatrészek esetén is. Az alkatrészen menetelendő 24 db furat elhelyezkedését mutatja az 5. ábra.

Kis Attila

12


5. ábra Menetelendő furatok

2.5 Hajlítás Az alkatrész végleges térbeli alakját a menetkészítés után történő hajlítással kell létrehozni. A hajlítás olyan képlékenyalakító művelet, amellyel az elő-gyártmány egyes felületei által bezárt szöget megváltozatjuk. A hajlítást igen elterjedten alkalmazzák az alkatrészgyártásban lemezek, rudak, csövek, profilok feldolgozásakor. Számunkra most a lemezek hajlítása a fontos. A szerszámok, a munkadarab alakja és mozgása alapján megkülönböztetünk szabad hajlítást, félsüllyesztékes, süllyesztékes és lengő hajlítást. Ebben az esetben süllyesztékes hajlítást alkalmaznak, aminek a szerszámai előírt hajlásszögűek, így pontos hajlítást tesznek lehetővé. Hajlítás során alakváltozás csak a szerszám által határolt lemezrészben, a hajlítási gócban, illetve annak környezetében megy végbe. A hajlítandó lemez szélesnek tekinthető, ezért szélesség irányú alakváltozása elhanyagolható. [4] A hajlítás után az alkatrészeknek festésére, felületkezelésre van szüksége.

6. ábra Az alkatrész hajlítás után

Kis Attila

13


3. FÚRÓ-, MENETELŐ GÉPEK

3.1 Általános jellemzők Az ember a rendelkezésre álló nyersanyagot minden történelmi korszakban szükségletének megfelelően átalakította. Így egyes alapvető szerszámfajták és a velük való műveletek már szinte ősidők óta ismeretesek. Legkorábban a fúrás, vésés, faragás alakult ki, a munka tárgya illetve anyaga korszakonként változott. A jelenleg használt szerszámok évezredek során fejlődtek ki. [5] Ma, a vas és acél korszakában nagy mennyiségben kell ezeket az anyagokat szükségleteinknek megfelelően kialakítani, formálni, ehhez az átalakításokhoz pedig munkát kell végezni. Korábban az ehhez szükséges erőt az ember szerszámmal fejtette ki, miközben az anyagot formálta. Az anyag formálásával kapcsolatos ismereteket illetve tudományt együtt technológiának nevezzük. A technológia évszázadokon át lassan fejlődött a követelményeknek megfelelően. Egyre keményebb anyagot kellett megmunkálni, ami által nőttek a szerszámmal szemben támasztott igények és ezzel együtt a megmunkáláshoz szükséges erőkifejtés is. A pontosság is egyre fontosabbá vált, így újabb követelmények léptek fel, amelyeket az ember önmagában már képtelen volt megvalósítani. Így alakultak ki a gépek, melyeket kezdetben még emberi erővel (kézzel vagy lábbal) hajtottak, majd a villamos motorok megjelenésükkel átvették ezt a szerepet. A kezdetek során egy villamos motorról hajtották egy-egy műhelyrész összes gépét, úgynevezett „transzmisszió” által. Amint a motorok tovább fejlődtek és egyre kisebb méretűvé váltak, minden egyes gép külön villamos motort kapott. Így egyre fejlettebb szinten alakulhattak ki az egyes megmunkálási technológiák. [5] A furat megmunkálása általában sokoldalú feladatnak tekinthető. Az egyes munkadarabokhoz, illetve a készítendő furatokhoz különböző furatmegmunkáló gépeket használhatunk. A felhasználást a munkadarab nagysága, formája, anyagának minősége, a készítendő furat nagysága és pontossága szabja meg. De megszabhatja az egy bizonyos időegység alatt elvégzendő fúrások száma, vagyis a termelékenység is. Az elmondottak alapján a fúrógépek fajta és nagyságrend szerint csoportosíthatók. [5] A fúrógépek fejlődését szerkezeti felépítés szempontjából az állandóan fejlődő furatmegmunkáló technológia határozza meg. Ezek szerint a fajta és nagyságrend kialakítását is visszavezethetjük a megmunkáló technológiára. [5] A megmunkálásnál a munkadarab nagyságával arányban álló gépet kell választanunk, tehát a munkadarabnak el kell férnie a gépen. A forma is csak olyan lehet, amely lehetővé teszi a gépen való elhelyezést és nem akadályozza a fúrási munkát.

Kis Attila

14


Acél és öntöttvas fúrásánál például megfelel egy alacsonyabb fordulatszámú gép, de alumíniumhoz nagyobb fordulatszámú gépet kell választani. Amennyiben a furatot dörzsölni kívánjuk, a gépnek egészen alacsony fordulatszámmal is rendelkeznie kell. Ha menetet kívánunk normál fúrógépen fúrni, a megfelelő fordulatszám mellet a fordulat irányváltásának a lehetőségét is biztosítani kell. Ha egy furat megmunkálásán belül vagy a furatok egymáshoz viszonyított helyzetében a pontosságot vesszük alapul, akkor ezt normál fúrógépen nem tudjuk elkészíteni, finom- vagy koordináta-fúrógépet kell választani. Előfordulhatnak különleges igények is. Ilyenek az acélszerkezetek és nagyobb méretű gépágyak és géptestek, amikor a munkadarab mozgatása igen körülményes vagy nem megoldható. A gépet a munkadarabhoz kell vinni vagy bele kell helyezni, hogy a kívánt furat megmunkálását elvégezhessük. Ezekhez a munkákhoz főleg a hordozható sugárfúrógépek használhatók jó eredménnyel. A gépgyártásban vannak olyan gépházak, fogaskerékszekrények, amelyeken különböző, nem nagy pontosságú furatmegmunkálások és kisebb, tagolt felületmarások váltakozva fordulnak elő. Az ilyen természetű munkák gazdaságosan vízszintes fúrómaró műveken végezhetők. Több, egymással azonos tengelyű furatot összevonva egyszerre ajánlatos fúrni (persze ez függ a munka darabszámától is). Ebben az esetben többorsós előtétfejet vagy speciális fúróegységeket használunk. A gyakori menetfurat menetfúró gép alkalmazását teszi szükségessé. Minél összevontabb fúrási technológiát kell megvalósítani az egyes fúrógépfajtáknál, annál bonyolultabb a gép szerkezete és vele együtt a kezelése és karbantartása. Ma már minden gépnél megtaláljuk a villamos motorokat, a szükséges villamos berendezéseket, a különböző tartozékokat és készülékeket. Továbbá szinte minden fúrógép rendelkezik sebességváltóval, orsófordulat- és előtolás sebesség-váltóval.[7][5]

Kis Attila

15


3.2 Többorsós fúrógépek 3.2.1

Tulajdonságai

Többorsós fúrógépet már közel 60 éve használnak különböző alakú munkadarabok furatainak egyidejű forgácsolására. A pontos fúrómegmunkálás mellett a gépekkel nagyolás, furatesztergálás, süllyesztés és menetfúrás is végezhető. Ezen gépek olyan fúróbefogó készülékkel is el vannak látva, melyek a furat elkészülte után megkönnyítik másik felülethez való hozzáállását. A fúrógépek munkája nagyfokú termelékenységgel párosul, ami növeli jelentőségüket a sorozat- és tömeggyártásban. Az ilyen gépeket nemcsak termelékenység, hanem nagy megmunkálási pontosság is jellemzi. A többorsós fúrógépek önműködő munkaciklusokban dolgoznak, ami kiszolgálásukat könnyűvé és egyszerűvé teszi. Éppúgy beválnak, mint a célgépek, ugyanakkor rendelkeznek az egyetemes szerszámgépek előnyeivel is. A termelési program megváltozásakor könnyen cserélhető a befogókészülék, gyorsan megvalósítható a szerszám és a forgácsolási feltételek módosítása. [8] 3.2.2

Többorsós fúrógépek csoportjai

A többorsós fúrógépeket leggyakrabban függőleges kivitelben, különböző méretekben gyártják, de előfordulnak még vízszintes, a kettő kombinációjából adódó vagy akár ferde elrendezésűek is. Az előtoló mozgás szerint két csoport lehetséges, egyik a mozdulatlan, másik pedig a mozgó fúrófejű. A gépek felfogó asztala konzolon helyezkedik el. Kézzel vagy hidraulikus úton (dugattyúval vagy hengerrel) emelhető. A szerszámok a fúróorsóval forognak, az előtolást a forgácsoláshoz az asztal vagy a fúróorsó végzi.[8] A többorsós fúrógépeket két nagy csoportba lehet osztani. Egyik csoport a soros fúrógépek csoportja. Az egy közös állványon vagy szekrényen függőlegesen állandó, azonos nagyságú egymás mellé helyezett gépek soros fúrógépet alkotnak. Jellemzője a közös asztal, és hogy az egyes fúróegységek külön meghajtásúak. Több, egymást követő művelet elvégzésére alkalmas. Korszerűbb megoldásnál a munkadarabok továbbítását, tárolását és rögzítését automatikusan oldják meg. Másik csoportot alkotnak az ágas csoportfúrógépek. Ezek általában állványos kivitelben készülnek. A fő- és mellékhajtóművek kapcsolatában nincs eltérés az általános fúrógép elrendezéséhez képest. Különlegessége a központi fúróorsóról hajtott fúróág-csoport. A központi orsóhoz az ágak kardáncsuklós, teleszkópos hajtással csatlakoznak. Az orsók a gépfejjel közös előtolással haladnak. Minden fúrót a furatok által meghatározott helyzetbe lehet állítani és ott rögzíteni. A fúróágak száma 4-36 lehet, a maximális fúróátmérő 12-36 mm, a fúrószán mozgása 250-500 mm, a motor teljesítménye 4-15 kW. A közönséges

Kis Attila

16


állványos egyorsós gépet is többorsós gépként működtethetjük, ha a gép főorsójára többorsós fúrófejeket szerelünk.[9]

3.3 A megfelelő gép kiválasztása A menetkészítésre alkalmas gépekből az oszlopos fúrógép, egy számjegyvezérlésű (CNC) fúró-maró, valamint egy két főorsóval rendelkező célgép található meg a cégen belül. Ezen gépek közül önmagában egyik sem képes nagy termelékenység és pontosság megvalósítására. Ennek oka az, hogy a menetelni kívánt nagyszámú furat (24 db/alkatrész) elkészítése a megmunkálás során nem minden gépen egy felfogásban történne. Ezáltal csökkenne a pontosság, főként az oszlopos fúrógép esetében. Ezekre a problémákra megoldást nyújthat egy többorsós menetelő-fej, amely az oszlopos vagy két főorsóval rendelkező fúrógépre is felszerelhető. Mivel az alkatrész akár 710 mm hosszú is lehet, az oszlopos fúrógépen egyetlen menetelő fejjel a folyamat kivitelezése nem lenne célszerű. Amennyiben több fej alkalmazása mellett szeretnénk véghezvinni a megmunkálást, termelékenység illetve pontosság csökkenés jönne létre a fejek cserélgetése miatt. A két főorsóval rendelkező gépre viszont két fej is felszerelhető, amelyek cserélésére egy optimális menetelő fej kialakítása esetén nincs szükség. Ezáltal a pontosság nő, sőt a két fej akár egyszerre is működhet, ami a termelékenység szempontjából igen jelentős. A menetelő fej tervezése tehát a két főorsóval rendelkező célgépre célszerű. A fej ezen gépre történő szereléséhez azonban szükség van bizonyos adatokra, amelyek elősegítik a pontos tervezést. Ilyen fontosabb információk a gép méretei, a motor tulajdonságai (teljesítmény, fordulatszám stb.), valamint a főorsó kialakítása.

Kis Attila

17


4. A CÉLGÉP ISMERTETÉSE

4.1 Felépítés A rendelkezésre álló fúrógép függőleges kivitelű. Mint azt korábban a többorsós fúrógépek jellemzésénél említettem, az előtoló mozgást végezheti a fúrófej vagy az asztal (7. ábra). Ebben az esetben a fúrófejek mozognak.

a;

b;

7. ábra Az előtoló mozgás változatai többorsós fúrógépek esetén [8]

a; rögzített fúrófej b; mozgó fúrófej A gép állványa zártszelvényből készült, hegesztett, porfestett kivitelben. A fúrófej villamos motorral rendelkezik (8. ábra), melynek tengelye nem közvetlenül hajtja meg a főorsót, hanem többsoros lánchajtáson vagy szíjhajtáson keresztül. Az orsó előtolásáról 2 db T40 drillmatic típusú pneumatikus balansz henger gondoskodik, egy 1 mm-es emelkedésű vezérorsóval, 700 - es kimenő fordulatszámmal. A hengerek nyomása 4 bar. A géphez tartozik egy szintén hegesztett vázú adagoló egység, melyben 2 db villamos hajtású adagoló asztal van, pneumatikus munkadarab behúzással. Az adagoló átállítása az oldaltámaszok mozgatásával végezhető el. A gépház és az adagoló berendezés között az alkatrészeket 3300 mm hosszú két bordázott hevederes szállítópálya mozgatja, fokozatmentesen állítható sebességgel. A szállítópálya Minitec profilból készült, csavarozott kivitelű. A gépvázon került elhelyezésre a szán-, ill. orsókenő egység. A gép mozgó kocsijainak rugós rögzítő csapjait a termék hosszának megfelelő tájoló villába kell pattintani, majd a kocsit rögzíteni kell a rögzítő karral.[10] Igen

Kis Attila

18


lényeges a többorsós fúrógépek asztalának a célszerű kiválasztása, mert ettől függ a fúrógép méreteinek és teljesítményének gazdaságos kihasználhatósága. [5]

8. ábra Előtoló egység

9. ábra Az egységet vezető sín

4.2 Főorsó csapágyazás A szerszámgépekben található csapágyak, különösen a főorsó-csapágyak, a fúrógép legkényesebb és legtöbb követelménynek megfelelő gépelemei közé tartoznak. Az előírt méret- és alakpontosság teljesítése érdekében a legfőbb követelmény a futáspontosság. A csapágyak igénybevétele erősen ingadozó, mivel az erőhatás a mindenkori forgácsolóerőtől függ. Csapágyazásra általában gördülő- és siklócsapágyakat használnak. Mindkettőnek megvan a maga előnye és hátránya, de a gördülőcsapágyak alkalmazása az elterjedtebb. Előnyük, hogy üzemük egyszerű és megbízható, továbbá indításkor kisebb súrlódás lép fel bennük, valamint a súrlódási tényező bizonyos határon belül állandónak tekinthető. Bármilyen irányú erőt fel tudnak venni, beépítési hosszméretük pedig kicsi. A cserélhetőség követelményét maximálisan kielégítik, így meghibásodás esetén könnyen cserélhetők. Különleges előnyük, hogy bármilyen elhelyezkedésű tengelyen működnek, kenésre pedig kevésbé érzékenyek. Hátrányuk, hogy sok alkatrészből állnak, melyek részpontossága befolyásolja a csapágy pontosságát. Emiatt a sorozatban gyártott csapágyak nem mindig alkalmasak főorsó-csapágyazás céljára.[5] A legegyszerűbb és leggyakrabban alkalmazott gördülőcsapágy az egysoros, mélyhornyú golyóscsapágy. Sugárirányú és tengelyirányú erők felvételére egyaránt alkalmas. A kétsoros, ferde hatásvonalú csapágy nagyobb mértékű sugárirányú és

Kis Attila

19


tengelyirányú erő felvételére alkalmas. A gördülőtesteket bizonyos előfeszítéssel építik be, hogy a külső és belső gyűrű közötti játékot kiküszöböljék. Így váltakozó erőhatás mellett is játékmentes csapágyazást lehet biztosítani. A kétsoros önbeálló golyóscsapágy nagyobb mérvű deformáció felvételére alkalmas. Az egysoros ferde hatásvonalú csapágy (vagy vállcsapágy) a radiális terhelés mellett kb. ugyanolyan mértékű tengelyirányú erő felvételére is alkalmas. Beépítésnél viszont csak párosával alkalmazható. Zajmentes járást és megfelelő futáspontosságot biztosít. A hengergörgős csapágy nagyobb sugárirányú terhelés felvételére alkalmas. Előnye, hogy egymástól függetlenül lehet beépíteni a külső és belső csapágygyűrűt, mivel az egyik vezetőperem nélkül készül. Viszont tengelyirányú erő felvételére nem alkalmas. A kúpgörgős csapágy nagyobb mértékű sugár- és tengelyirányú erő felvételére alkalmas. Rendszerint párosával építik be, szereléskor a csapágyhézagot nagy gondossággal kell beállítani. Az önbeálló görgőscsapágy a legnagyobb terhelés és jelentős mértékű tengelyirányú erők felvételére alkalmas. Főleg ütésszerű igénybevételek esetén alkalmazzák.[5] Ebben az esetben a főorsó csapágyazása elől két egymással szembefordított kúpgörgős csapággyal, hátul pedig két közvetlenül egymás mellé elhelyezett mélyhornyú golyós csapággyal van kivitelezve. A golyóscsapágyak élettartam kenésűek.

4.3 Csatlakozó elemek Furatok megmunkálásánál a forgácsoló szerszámokat a fúrógép orsóhüvelyeibe erősítik be. Az orsó és a forgácsoló szerszámok csatlakoztatására különleges készülékek szolgálnak, amelyeket a megmunkálandó alkatrészek befogására alkalmazott készülékekkel való megkülönböztetés céljából tartozékoknak neveznek. A fúrógépek tartozékaihoz a különböző foglalatok, átmeneti hüvelyek, gyorsváltó tokmányok, önközpontosító és lengőtokmányok, kiesztergáló késszárak és fejek tartoznak. Alkalmaznak fúrógépeknél egyorsós-, többorsós- és revolverfejeket is. Mindezek a készülékek a fúrógép orsójának kúpos furatába vagy az orsó hüvelyére erősíthetők fel. A Morse-kúppal rendelkező szerszámokat vagy közvetlenül az orsó kúpos fészkébe, vagy átmeneti hüvelyek és foglalatok segítségével erősítik fel. A főorsó végződés lehet kúpos vagy hengeres furatú. Az ehhez csatlakozó elemek és részek rendeltetése a befogás, központosítás, valamint az erő és nyomaték átadása. A hengeres szárú végződéseknél a befogásról külön kell gondoskodni, a kúpos szárú végződéseknél az enyhe emelkedésű kúp biztosítja a megfelelő nyomaték átvitelét.[5]

Kis Attila

20


4.4 Motor, hajtás A hajtás lehet hagyományos vagy integrált kivitelű. Hagyományos megoldás esetén a motor tengelye egy szíj- vagy lánchajtáson keresztül hajtja meg a főorsót, míg integrált kivitelnél a közvetlenül a főorsóhoz kapcsolódik tengelykapcsoló közbeiktatásával. A szerszámgépeknél a villamos berendezést korábban csak energiaszolgáltatásra használták, ez általában a motorból és a hozzátartozó kapcsolókból állt. A fejlődés során a kezelhetőség és a biztonság érdekében a villamos berendezések különböző segédberendezésekkel egészültek ki, melyekkel a működtetést végezzük. A berendezések elemei a hálózat, a motorok és a közbenső elemek. A hálózat szolgáltatja a villamos energiát, amit a motorok mechanikai munkává alakítanak. A közbenső elemek kötik össze a hálózatot a motorral és a berendezés irányítása is ezen keresztül történik. A fúrógépeken használt villamos motorok csaknem kivétel nélkül háromfázisú szinkron motorok. Más motortípust általában csak elektromos hajtóműveknél alkalmaznak. A motorok kis és közepes teljesítménynél rövidrezárt forgórészűek és indításkor közvetlenül a hálózatra kapcsolják őket. Nagyobb teljesítményű motoroknál az indításnál fellépő áramlökés elkerülésére csillag-deltakapcsolást használnak vagy fojtásos feszültségcsökkentéssel, esetleg csúszógyűrűk segítségével indítanak. A motor forgásirány-váltásához a három fázisvezeték közül kettőt fel kell cserélni. Az irányváltás rendszerint kettős kapcsolóval hajtható végre, amely egyik állásban az eredeti, másikban a felcserélt sorrendű fázisvezetékeket kapcsolja a motorra.[5]

Forgó főorsó

Forgó főorsó Forgó főorsó

Álló orsóhüvely R8 foglalat R8 illesztődarab

Álló orsóhüvely

Álló orsóhüvely Jacobs illesztődarab

Morse-kúpos illesztődarab

10. ábra Különböző szerszámbefogási módok a főorsóra [12]

Egyes esetekben akár közvetlenül a motor tengelyére is fel lehet szerelni a többorsós fúrófejeket valamilyen illesztődarab segítségével.

Kis Attila

21


5. TÖBBORSÓS FEJ KIVÁLASZTÁSA

5.1 Szabadalomkutatás 5.1.1

Multiple Spindle Drill Gearing

Év: 1951.április.17. Kérelem száma: 626,272 Feltaláló: George H. Kuhl, Glen Ellyn, Ill.

Az ábrán a találmányhoz kapcsolódó többorsós fej részmetszete, illetve a hajtási rész teljes metszete látható. A főorsóról érkező hajtást fogaskerekek továbbítják kardáncsuklókon keresztül a munkaorsókra, amelyek konzolokba illesztettek, így azok helyzete változtatható.

Kis Attila

22


5.1.2

Multiple Drill Spindle Shifting Mechanism

Év: 1970.szeptember.22. U.S. Patent Kérelem száma: 733,657 Feltaláló: Ernest K. Haley

Az ábrán egy a fúróorsók mozgatására alkalmas többorsós fej látható. A hajtást egy központi tengely kapja a motorról, majd lánc-lánckerék kapcsolatokkal viszi tovább a hajtó tengelyekre. A szerkezet különlegessége, hogy a fúróorsót rögzítő tömb az abban egymás alatt található menetes tengelyrészek segítségével mozgatható. Az egymás mellett lévő tömbökben és a tengelyrészeken a menetek balosak illetve jobbosak, így a két fúróorsó egymástól távolodik, vagy a kart ez ellenkező irányba forgatva közeledik egymáshoz. A két tengelyt a bal oldalon található 1:1 –es homlokfogaskerekek kötik össze.

Kis Attila

23


5.1.3

Multiple Spindle Drilling Unit

Év: 1977.február.22. Kérelem száma: 770,934 Feltalálók: Dieter Maier, Schulstrasse 4, 7911 Burlafingen, Fed. Rep. of Germany

Ez a találmány egy olyan többorsós fejet mutat be, amelyen a különböző furatképekhez automatikusan, kézi beavatkozás nélkül lehet cserélni a megfelelő fúrófejeket. A fúrófejet 3 az illesztő-szegek 14 segítségével helyezik fel az elosztó és sebességváltó egységre 1, amelyet egy hidraulikusan működtetett eszköz tart a helyén. A hajtást számos hatszög keresztmetszetű tengely 8 viszi át a fúróorsókra.

Kis Attila

24


5.1.4

Multi-spindle Drill Head

Év: 1977.július.25. Kérelem száma: 818,751 Engedélyező: Sigloch and Schrieder, Germany Feltalálók: Erwin Braun, Stuttgart, Germany

Ez egy olyan többorsós fej, amely a gép főorsójáról kapja a hajtást a központi tengelyen (ábrán 16-os jelölés) keresztül. A tengely, melynek forgó mozgása csapágyakkal biztosított, az azon reteszkötéssel kapcsolódó fogaskerék segítségével adja át a hajtást a többi tengelynek, amelyek különböző áttételeken keresztül meghajtják a fúróorsókat.

Kis Attila

25


5.1.5

Multiple Spindle Toolhead

Év: 1981.április.1. Kérelem száma: 249,746 Engedélyező: Kearney & Trecker Corporation, West Allis, Wis Feltalálók: Ervin J. Kielma, West Allis; Albin J. Schabowski, Milwaukee; Jonh T. Currer, Wauwatosa, all of Wis.

Ez a találmány szerszámgépek automatikus szerszámcseréjéhez kapcsolódik. Azon belül egy olyan újfajta többorsós szerszám kialakítással, amely cseréje könnyen és egyszerűen megvalósítható. Az ábrán egy szerszámgép főorsójára szerelt többorsós szerszám hosszmetszete látható. A szerszámcsere a többorsós szerszámon kialakított Valakú horony segítségével megy végbe.

Kis Attila

26


5.2 Követelményjegyzék Fő jellemzők

Megmunkálás

Követelmények

K/O

24 db M6-os szerszám

K

Menetkialakítás menetformázással

O

Munkadarab 4 mm vastag acél Az adottól eltérő méretű menetek

O

kialakításának biztosítása

Kinematika

1:1-es hajtás

O

Forgásirányváltásra alkalmas hajtás

K

Forgó-forgó mozgás átalakítás

K

Legkisebb furattávolság: 30 mm

Anyag

Geometria

Erők

Szerszám kenés

K

Szerszám hűtés

O

Hajtómű kenése

O

Maximális magasság 40 cm

K

Maximális szélesség 30 cm

K

Változtatható furatkép

K

Ütközésvédelem

O

Az erő illetve nyomaték pontos levétele

K

a főorsóról Ergonómia Karbantartás Szerelés

Egyszerű szerszámcsere

O

Egyszerű kenőanyag utántöltés

O

Kenőanyag szintjének ellenőrzése

O

Az orsóelőtét egyszerű rögzítése

O

2. táblázat Követelményjegyzék

A többorsós orsóelőtét TDK munkámban készített követelményjegyzékét tartalmazza a 2. táblázat. Ebben különböző szempont csoportosítások alapján szerepelnek az egységgel szemben támasztott igények, követelmények. A K/O jelölés arra utal, hogy az adott sorhoz tartozó adat, igény betartása követelmény (K jelölés), vagy csak egy opció (O jelölés). Azon sorok, melyek után nem szerepel K illetve O jelölés csupán információ értékkel bírnak.

Kis Attila

27


5.3 Elterjedésük okai A hagyományos menetfúrógép típusok általában kézi vezérlésűek, rendszerint egyorsós oszlopos vagy radiális menetfúrógépek. Az egyorsós, kézi vezérlésű menetfúrógépeknél a költségek nagyobb részét a bérköltségek képezik, így ezt a géptípust elsősorban egyedi gyártásban használják. Bizonyos esetekben az oszlopos fúrógépre többorsós fúrófej szerelhető fel, így egyidejűleg két vagy három párhuzamos furat illetve menet készíthető, amelynek kicsi a furatközéppont távolsága. Ha az ilyen gépek összköltségének alakulását vizsgáljuk, akkor arra a megállapításra jutunk, hogy a költségek legnagyobb részét a megmunkálandó munkadarabok beállítása és befogása képezi. Egyszerű kialakítású speciális gépek beállításával, amelyek több munkafolyamatot tudnak kézi beavatkozás nélkül egyidejűleg elvégezni, lehetőség van arra, hogy a megmunkálási költségeket lényegesen csökkentsük. Az automatikus vagy fél-automatikus fúró illetve menetfúró egységek bevezetése a legtöbb esetben csökkenti a szükséges szakképzett munkások számát, miközben a termelékenység nő. Gyakran előfordul, hogy egy munkás több munkagépet tud egyidejűleg kiszolgálni, így a bérköltség több munkadarabra oszlik meg. [13]

5.4 Többorsós orsóelőtét kialakításai Az üzemek gyártási körülményeinek és magának a gyártásnak a természetétől függően a többorsós megmunkálást igénylő műveleteket különleges fúrógépeken vagy egyetemes fúrógépeken, többorsós fejek alkalmazásával végzik. A többorsós fúrófejeket az egy munkadarabba egyidejűleg megmunkálandó azonos irányba eső furatok megmunkálására (fúrás, dörzsölés, menetkészítés stb.) használják. A különleges fúrófejek alkalmazása csak akkor gazdaságos, ha az aránylag magas előállítási költséget a kihasználás mértéke ellensúlyozza. Ezért a tömeggyártásban általában egyetemes többorsós fúrófejeket használunk, melyeknek orsói esetenként állíthatók. A többorsós fúrófej a fúrógép orsójához csatlakozik. Az orsóról kapja a hajtást és az orsóhüvelyre van felerősítve. [8] 5.4.1

Állítható munkaorsójú többorsós fej (A1)

Ezek a típusú fejek csak néhány adott furatkép megmunkálására alkalmasak. Általában 2, 3, 4, 5, 6 darab munkaorsó van beépítve egy-egy fejbe. Az elhelyezésük legtöbbször egyvonalban vagy kör kerülete mentén történik. A rögzítésük a főorsóhoz bármely hagyományos módon lehetséges. Működés során az összes munkaorsó azonos irányba forog. A szerszámbefogó fej képes elfordulni 360°-ban, így a szerszám helyzete a szerszámbefogó kerülete mentén néhány fokonként módosítható.(11. ábra)

Kis Attila

28


11. ábra Állítható többorsós fúrófejek [14]

5.4.2

Fix munkaorsójú többorsós fejek

5.4.2.1 Függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott többorsós fej (A2) Ami a fúrólap felfüggesztési módját illeti, egyes esetekben, amikor a fúrólap nem túl nagyméretű és a fej munkaorsói a fúrógép orsójához viszonyítva körben helyezkednek el, a függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott többorsós fejet lehet használni. [8] 5.4.2.2 Forgattyús orsóhajtású többorsós fej (A3) Ha egymástól kis távolságra eső furatokat kell megmunkálni, akkor forgattyús orsóhajtású többorsós fúrófejeket célszerű használni (12. ábra). Ezeknél ugyanis nincs beépítve fogaskerék áttétel, a munkaorsók az egymás közötti távolság csökkentése érdekében pedig tűgörgővel vannak csapágyazva. A fúrófej egy 1 átmeneti hüvely segítségével kapja meg a hajtást a fúrógép főorsójáról, ami így megforgatja a 2 hajtókart. A hajtókar meghajtja a 3 oszcillátort, ami kis oszcilláló mozgás következtében meghajtja a 4 munkaorsókat, amelyek forgási iránya és sebessége a hajtókaréval megegyező. [15] 1 2 3

4

12. ábra Forgattyús hajtású többorsós fúrófej [15]

Kis Attila

29


5.4.2.3 Fix központú, fogaskerekes hajtású többorsós fejek (A4) Ezek a szerkezetek igen masszívak. Dupla olajtömítés és légtelenítő van beépítve, hogy az olajt bent, a szennyezőket pedig kint tartsák. Beépítéshez előfeszített golyóscsapágyakat alkalmaznak.

13. ábra Fix központú többorsós fej kialakítása [16]

5.4.3

Kardánhajtású többorsós fej (A5)

A többorsós fúrófejeknek a sorozatgyártásban nagyobb mértékű felhasználásra való törekvés az egyetemes állítható orsójú többorsós fúrófejek kialakulásához vezetett. Ezek a fúrófejek lehetővé teszik a munkaorsók beállítását a megmunkálandó alkatrészeken készítendő furatok szerint. Kardánhajtású többorsós fúrófejet mutat a 14. ábra. A fúrófej szekrényteste öntvényekből áll. A munkaorsók teleszkópszerű csatlakozással a 4 kardáncsuklós tengelyekről vannak meghajtva. A kardáncsuklós tengelyek végén lévő 3 fogaskerekeket a gép főorsója által hajtott központi fogaskerék hajtja. A 8 munkaorsókat az 5 konzolon keresztül erősítik a 6 szekrénytesthez. A konzolok szükség szerint eltolhatók és rögzíthetők. [7] A többorsós fúrófej egy 2 Morse-kúpos illesztődarab segítségével kapja a hajtást a főorsóról és az 1 orsóhüvelyre van felszerelve.

14. ábra Kardánhajtású többorsós fej [17]

Kis Attila

30


5.5 A többorsós orsóelőtét kiválasztása a feladat végrehajtásához Az többorsós fej kiválasztásához a Rang módszert alkalmazom. Ez az egydimenziós értékelemzési modellek egyik csoportja. Rangmódszernél az értékelt változatokat (Ai) növekvő minőségi rangsorba állítom az összes (Cj) szempont szerint. Ez a módszer megengedi az egyes változatok egyenértékűségét is. [18]

Változat jelölése

Többorsós fej típusa

A1

Állítható munkaorsójú

A2

Függesztő-oszlopos fúrólappal ellátott

A3

Forgattyús orsóhajtású

A4

Fix központú, fogaskerekes hajtású

A5

Kardánhajtású 3. táblázat Változatok eljelölése

Értékelési szempontok C1

Munkaorsók beépítési változatai

C2

Beépíthető munkaorsók száma (azonos méretű fej esetén)

C3

Munkaorsók helyzetének a változtatása

C4

Merevség

C5

Egyszerre megmunkálható szomszédos furatok legkisebb távolsága

C6

Kivitelezés bonyolultsága 4. táblázat Értékelési szempontok

Kis Attila

31


Minősítés C1

C2

C3

C4

C5

C6

A1

3

4

2

2

2

1

14

A2

3

3

3

3

3

2

16

A3

2

2

3

2

1

4

14

A4

1

1

3

1

4

2

13

A5

2

2

1

3

2

3

13

∑

5. táblázat Konstrukciók értékelése

A legjobb eredményt az A4 és A5 változatok érték el. A választott többorsós menetelő-fej változat az A5, mert a feladat végrehajtásához megfelelő tulajdonságokkal rendelkezik. Legfőbb előnye, hogy a munkaorsók helyzete változtatható, így a későbbiek folyamán más furatképű alkatrészek megmunkálására is alkalmas lehet. Ezáltal elkerülhetővé válik egy új fej beszerzése. Mivel a választott célgép két főorsóval rendelkezik, és a megmunkálás egy többorsós fejjel a nagyméretű munkadarabok miatt igen bonyolult lenne, ezért két többorsós orsóelőtét beépítése a célszerű. A műveleti eszközök másodfokú térbeli összevonásának célja, hogy az azonos támadási irányból ható szerszámokat, szerszámcsoportokat közös előtoló egységre vonjuk össze. Ennek az összevonásnak az eredménye a többorsós orsóelőtét. [19] Az összevonás feltételei: 

az időkiosztásnak megfelelés, vagyis nem változhat az egyes felületek elkészülési sorrendje az összevonás következményeként,



technológiai összeférhetőség, vagyis a közös előtéten lévő szerszámok előtolási sebessége is közös, tehát ezek összehangolására van szükség,



konstrukciós összeférhetőség, ami azt jelenti, hogy az egy előtétbe szerelt szerszámorsók konstrukciósan elférjenek, a tengelytávolságok biztosítsák a megfelelő szilárdságú orsók csapágyazását, illetve biztosítva legyen az egyes szerszámok számára a megmunkáláshoz szükséges teljesítmény. [19]

Ezeket a feltételeket, valamint a követelményjegyzéket szem előtt tartva fogom végrehajtani a többorsós orsóelőtét tervezését.

Kis Attila

32


6. KARDÁNHAJTÁSÚ FEJ TERVEZÉSE

A többorsós orsóelőtét több részegységből épül fel, melyek további elemi funkciókra bonthatók. A méretezés szempontjából fontos főfunkciók: a hajtás átvitele a főorsóról a fejre; a mozgás szétosztása forgó-forgó mozgás-átalakítás révén; a hajtás eljuttatása a munkaorsókra; a szerszámok rögzítése. A méretezés során a legfontosabb, hogy a rendelkezésre álló motor teljesítménye elegendő legyen a megmunkálás végrehajtásához. A megmunkálás teljesítményszükséglete függ a megmunkálást végző szerszámok számától, valamint a menetformázás illetve menetfúráshoz szükséges súrlódási illetve forgácsolási erőktől. A tervezést ezért a szerszámválasztással kezdem, viszont ehhez és a további méretezésekhez is szükség van a megmunkáló egység adataira. A motor és főorsó adatai [11]: Típus: T40/C/5.0/09B/B 

a T40 jelölés azt jelenti, hogy menetelő egységről van szó, ami maximum M40-es menet készítésére alkalmas acél anyagba,



a C jelölés arra utal, hogy a mechanikus előtolás értéke 0-100-ig terjedhet,



az 5.0 azt jelenti, hogy a motor 4 pólusú, a hajtást a motorról a főorsóra a vezérműszíj segítségével viszi át, a főorsó fordulatszáma pedig 700 ,



a 09B jelölésben a 09 utal a motor méretére, valamint azt jelenti, hogy a motor 4 pólusú, teljesítménye 5,5 kW, a B pedig hogy fék motor,



az utolsó B jelölés a főorsó végződést jelöli, amely jelen esetben ISO 40 DIN 2079.

6.1 Szerszámok tulajdonságai, szerszámválasztás A szerszámválasztásnál a két 2.4.1, illetve a 2.4.2-es pontban ismertetett szerszámok közül lesz kiválasztva az erre a feladatra jobbnak ítélt szerszám. A szerszámválasztásnál megadandó szükséges adatokat szemlélteti a 6. táblázat.

Kis Attila

33


Jellemző

Az adatok ebben a feladatban

Anyag

DD13 (1.0335), melegen hengerelt ötvözetlen lágyacél

Kívánt menet típusa, mérete

M6-os jelölésű (normál menet)

A menet mélysége, típusa

4 mm, átmenő furatba

Maximális fordulatszám

700

6. táblázat A szerszámválasztáshoz szükséges adatok

Egyéb adatokat is meg lehet adni, mint a vágási irány, hűtés hozzávezetés, él-anyag stb. Ezek az adatok segítik szűkíteni a felkínált szerszámok listáját. 6.1.1

Menetformázó

Anyag Kis széntartalmú acélok

Alakítási sebesség, m/min Hengerlés Képlékenyen alakító métertrapé menetfúró menet z-menet 50…60 25 3…5

Egyéb acélok

45

20

1…3

Sárgaréz, réz

60…80

25

8…10

60…90

25

10…15

Alumínium ötvözetei

és

7. táblázat A menethengerlés és képlékenyalakítás ajánlott alakítási sebességei [5]

A hideg-menethengerlés és a képlékenyen alakító menetfúróval való menetkészítés ajánlott alakítási sebességeit az 7. táblázat tartalmazza. Ezek az alakított anyagtól és a menet fajtájától függenek. 6.1.1.1 Tulajdonságai A menetformázás forgácsnélküli alakítással készít menetet az anyag szövetszerkezetének átvágása nélkül. Átmenő és zsákfuratban egyaránt alkalmazható, de lényeges az anyag rugalmassága: a minimális fajlagos nyúlás (A) 10-12% legyen, a maximális szakítószilárdság (Rm) pedig 900 MPa lehet. Ezek az értékek ebben az Kis Attila

34


esetben: A=33%, Rm=400 MPa. Célszerű süllyesztést tenni a furat elejére és végére, ezáltal elkerülhető az anyag felgyűrődése. A menetformázó szerszám külső méretei megegyeznek a menetfúróéval, ami lehetővé teszi, hogy akár hagyományos, akár CNC gépen a menetfúró helyén használjuk. A menetformázás nyomatéka magasabb, akár kétszerese is lehet a menetfúrásénak. A nyomaték nél hosszabb menetek formázásánál jelentős lehet. A formázás nyomatéka viszont állandó, szemben a menetfúráséval, ahol a nyomaték a szerszámkopással növekszik (15. ábra). Az optimális sebességet alkalmazásonként kell beállítani. Általános irányérték, hogy a formázás sebessége 50%-kal magasabb lehet a menetfúrásénál. A súrlódás miatt nagy hő keletkezik, ezért fontos a szerszám felületének jó kenése. Általában a nagy nyomást elviselő olajok ajánlottak. Fontos, hogy a kenőanyag adagolása folyamatos legyen, mert száraz érintkezés esetén az anyag hamar feltapad a szerszámra. [21][22]

Nyomaték

Nyomaték menetformázó szerszámnál

A szaggatott vonalak különböző szerszámkopáshoz tartozó nyomatékokat mutatnak menetfúró szerszámnál

Nyomaték új menetfúró szerszámnál

Menetelendő hossz 15. ábra A menetformázás és menetfúrás nyomatéka[25]

A menetformázás illetve a menetfúrás nyomatékának alakulása látható a menetelendő hossz függvényében a 15. ábra

Kis Attila

35


6.1.1.2 Szerszámkialakítások A különböző anyagokhoz eltérő szerszám bevonatokat illetve kialakításokat alkalmaznak. A következő ábrákon láthatóak ezek a kialakítások a jelölésekkel együtt.

16. ábra Menetformázó acél anyaghoz (piros jelölés) kenőhoronnyal, HSS-E anyagból, TiN bevonattal

17. ábra Menetformázó korrózióálló acélhoz (kék jelölés) kenőhoronnyal, HSS-EE anyagból, TiCN MP bevonattal

18. ábra Menetformázó alumínium anyaghoz (zöld jelölés) kenőhorony nélkül, HSSEE anyagból, TiN bevonattal

A HSS-E anyag kobaltos gyorsacél (5% Co ötvözéssel), intenzívebb forgácsoláshoz, a HSS-EE anyag pedig porkohászati gyorsacél jó él stabilitással, intenzív menetfúráshoz. Az ábrákon használtaktól további színeket is használnak az alkalmazhatóság megjelölésére [22]: 

Acél 700 MPa-ig



Öntöttvas



Bronz



Speciális ötvözet



Műanyag

Kis Attila

36


19. ábra Poligon szerszámkialakítások [26]

A poligon kialakítás függ a szerszám átmérőjétől, de független attól, hogy menet átmenő vagy zsákfuratba készül. [26] 6.1.1.3 Az előfurat ideális mérete A menetformázáshoz készített elő-furat nagysága függ a megmunkált anyagtól, a kiválasztott megmunkálási paraméterektől és felszereléstől. Túl kis furatnál a

Minimum előfurat átmérő = névleges átmérő - (0,48 x menetemelkedés)



Maximum előfurat átmérő= névleges átmérő - (0,43 x menetemelkedés)

a,

b,

Előfurat átmérő



Előfurat átmérő

Előfurat átmérő

menetformázó kinyomhatja az anyagot a menetszájnál, ez pedig negatívan befolyásolja a szerszámélettartamot. Ha viszont túl nagy a furat, a kialakított menet profilja nem lesz megfelelő. [23] Helyes előfúrási átmérő számítása 6H tűrésű menetekhez [22]:

c,

Elméleti menet-átmérő 20. ábra Az elő-furat átmérőjének hatása a menetprofilra [25]

A 20. ábra látható, hogy az elő-furat átmérője miként befolyásolja a menetformázás során alakított menetprofilt. Az a, ábrán látható túlzott előfúrási átmérő hiányos/csonkaprofilt, a b, ábrán látható átmérő megfelelő profilt, míg a c, ábrán látható kisebb átmérő az ideálistól nagyobb profilt eredményez. [25] M6-os menethez a legtöbb esetben 5,4-5,55 mm-es elő-furat átmérő az ajánlott. 6.1.1.4 Menetformázó szerszám kiválasztása A szerszámokat a Walter-Tools katalógusból választom ki az 6. táblázat értékei alapján, ezek a következők lehetnek: Kis Attila

37


1) Gépi menetformázó PROTODYN PLUS 2) Gépi menetformázó PROTODYN ECO PLUS 3) Gépi menetformázó PROTODYN S ECO-INOX 4) Gépi menetformázó PROTODYN S ECO PLUS 5) Gépi menetformázó PROTODYN S PLUS 6) Gépi menetformázó PROTODYN SF 7) Gépi menetformázó PROTODYN ECO PLUS 8) Gépi menetformázó PROTODYN S ECO PLUS 9) Gépi menetformázó PROTODYN C 10) Gépi menetformázó PROTODYN HSC 11) Gépi menetformázó PROTODYN ECO-LM 12) Gépi menetformázó PROTODYN SC 13) Gépi menetformázó PROTODYN SC

M6

P [mm] 1

[mm] 80

[mm] 15

[mm] 30

[mm] 6

a [mm] 4,9

[mm] 8

21. ábra A menetformázó szerszámok méretei [24]

A szerszámok tulajdonságait az összehasonlításhoz a 8. táblázat tartalmazza. A táblázatban a a kerületi sebesség, a P a teljesítmény, az N pedig a kenőhornyok száma. Az él anyag HSS-E (gyorsacél), a 10. szerszámot kivéve, amely keményfém. Szerszám sorszáma 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13)

[

]

13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13

Bevonat TiN TiN TiN TiN TiN TiCN TiCN TiCN Nitrid TiCN CRN Nitrid nincs

[Nm] 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Menetszám 66510 73160 83130 79810 66510 48220 53040 57860 27710 143660 23750 34630 19240

Menethossz [m] 266 293 333 319 266 193 212 231 111 575 95 139 77

N

P [W]

4 5 5 5 5 5 5

304 304 304 304 304 304 304 304 304 304 304 304 304

8. táblázat A menetformázó szerszámok adatai [24]

Kis Attila

38


A Titán-Nitrid (TiN) egy aranyszínű kerámia bevonat. Szemben a bevonat nélküli szerszámokkal a TiN bevonattal magas keménységi és alacsony súrlódási tulajdonságok érhetők el, amely jelentősen hosszabb szerszáméltartamot illetve jobb teljesítményt biztosít. Ezt a bevonatot főleg fúrók és menetfúrók esetén alkalmazzák. A Titán-CarbonNitrid (TiCN) csakúgy, mint az előbb említett TiN, PVD technológiával előállított kerámia bevonat. A TiCN viszont erősebb és kisebb a súrlódási együtthatója. Keménysége és szívóssága mellett kitűnő kopásállósága révén növeli a szerszám teljesítményét. Elsősorban marók bevonatolására használják. [27] A motor teljesítménye 8. táblázat -ból kiolvasható,

. Egy szerszám teljesítményszükséglete, a . Meg kell vizsgálni, hogy teljesül-e a

következő feltétel [19]:

∑

(1)

(1)-be behelyettesítve: A reláció igaz, tehát a motor teljesítménye elegendő a megmunkáláshoz. A menetformázó szerszámok közül erre a megmunkálásra a 4., PROTODYN S ECO PLUS szerszámot választom ki. 6.1.2

Menetfúró

6.1.2.1 Menetfúrás tulajdonságai A menetfúró feladata csavarmenet vágása a furatokban. Menetfúrás előtt ki kell fúrni a magméretet és itt is célszerű kúpos süllyesztést tenni a furat elejére, amely segíti a menetfúró belépését, valamint biztosítja a kész menet sorjamentességét és a csavar megvezetését is. A menetfúrók lényeges részei a bekezdő-kúp, a menetprofil, a horony, a szár és menesztő. A menetfúrók többsége 3 horonnyal készül. A homlokszög (gamma) erősen befolyásolja a nyomatékot, ami természetesen a megmunkálandó anyagtól is függ. Menetfúrásnál a viszonylag nagy erők és a súrlódás következtében hő fejlődik. Ennek csökkentése, illetve menetminőség javítása és a szerszám élettartam növelése céljából intenzív kenésre van szükség. Nehezen forgácsolható anyagoknál célszerű erre a célra kifejlesztett kenőanyagot használni. [21] A színjelölések hasonló jelentéssel bírnak mint a menetformázóknál, de ezek gyártónként eltérőek lehetnek. 6.1.2.2 Gépi menetfúrók kialakításai Különböző szabványos menetek kialakítására lehetnek alkalmasak (M, MF, G, W, UNC, stb.), de jelen esetben normál métermenet kialakítását kell biztosítani. A szárak legtöbbször erősítettek, átmenő, hosszú vagy rövid kialakításúak. A szerszám elején és végén kialakított csúcsfészek a gyártáshoz szükséges. Kisebb méreteknél a csúcsfészek helyett kúpot alakítanak ki és gyártásnál negatív csúcsok közé fogják. A szerszám Kis Attila

39


bekezdő kúpjának jellemző kialakításai és méretei: ’A’ alak esetén: 5,5-6 menet; ’B’ alak esetén: 4-4,5 menet; ’C’ alak esetén: 2-2,5 menet; ’D’ alak esetén: 4-4,5 menet; ’E’ alak estén: 1-1,5 menet. A bekezdő kúpok esetenként forgácsterelő résszel egészülhetnek ki. A szerszámbevonatok valamint a szerszámanyagok alkalmazása megegyezik a menetformázásnál említettekkel. A gépi menetfúrókon található hornyok különböző kialakításai más-más célt szolgálnak. Egyenes hornyot rövid átmenő és zsákfuratokhoz, valamint nagyon rövid vagy porforgácsot adó anyagokhoz (szürkeöntvény, réz), míg ennek forgácstörővel kialakított változatát főleg átmenő furatokhoz használják. A forgácstörő alkalmazásának előnye, hogy a forgács előre felé távozik az alkatrészből, ezáltal nem sérti meg a kész menetet, valamint a beakadás és törés veszélye sem áll fenn. A 30-40°-os csavart hornyos kivitelt általános-, míg a 15°-osat rövid zsákfuratokhoz alkalmazzák. Ebben az esetben a forgács hátrafelé távozik. [22] A 15. ábra látható, hogy a szerszámkopás következtében a nyomaték jelentősen megnőhet. Mint említettem a menetfúró szerszámoknál a homlokszögnek is jelentős hatása van a nyomatékra, ezt a 22. ábra szemlélteti. Nyomaték 𝑐𝑚 𝑘𝑔 145 130 115

Menetelendő hossz a vizsgálat során 2° % 8° % 13°

Bevezető rész

100 85

18° %

70 55 40 25

Megmunkálandó menetmélység

10

4

8

12

16

20

24

28

32

22. ábra A nyomaték változása a homlokszög függvényében [25]

Kis Attila

40


A 22. ábra az Ardatz cég által végzett megfigyelés eredményét mutatja. A tanulmány során 20 vastag, 80 szilárdságú acél anyagba végeztek menetmegmunkálást átmenő furatba, 3-horonnyal rendelkező, M10–es menetfúró szerszámmal. Ezt a megmunkálást többször elvégezték ugyanezen körülmények között, viszont különböző homlokszögű szerszámmal. Az eredményekből arra lehet következtetni, hogy a homlokszög növelésével csökken a nyomaték, valamint kedvezőbb lesz a forgácsleválasztás. A kenőanyag alkalmazás is hasonló eredménnyel befolyásolja a nyomatékot. [25] Minél hosszabb a bekezdő-kúp annál könnyebben dolgozik a szerszám, de a férőhelyhiány miatt szükség lehet a rövid kúpra. 6.1.2.3 Menetfúró szerszám kiválasztása A menetfúró szerszámokat szintén az 6. táblázat értékei alapján, és szintén a WalterTools katalógusból választom ki. Az egyszerűbb választás érdekében csak a bevonatos szerszámokkal fogok foglalkozni, valamint amelyek geometriai méretei a menetformázáshoz hasonlóan a 23. ábra szerint alakulnak. Ezek a következők lehetnek: 1) Gépi menetfúró PROTOTEX ECO-HT 2) 3) 4) 5)

[mm] M6

Gépi menetfúró PROTOTEX X.pert P (1) Gépi menetfúró PROTOTEX ECO-HT Gépi menetfúró PROTOTEX X.pert P (2) Gépi menetfúró PARADUR H

P [mm] 1

[mm] 80

[mm] 15

[mm] 30

[mm] 6

a [mm] 4,9

[mm] 8

23. ábra A menetfúró szerszámok méretei [24]

A szerszámok tulajdonságait a 9. táblázat tartalmazza. A jelölések és jelentésük a 8. táblázat használtakkal megegyeznek, de itt az N jelöléssel szereplő hornyok nem kenést, hanem a keletkező forgács eltávolítását segítik. A HSS-E PM porkohászati gyorsacél, jó él-stabilitással, a THL keménybevonat pedig bármilyen acél anyaghoz használható, valamint a TiN és TiCN bevonatokhoz képest jobb forgácsképződést biztosít. [21] [28]

Kis Attila

41


Szerszám sorszáma

[

]

13 13 13 13 13

1) 2) 3) 4) 5)

Bevonat

[Nm]

Idő/ menet

Menetszám

2 2 2 2 2

2,8 2,8 2,8 2,8 2,5

22520 17450 25020 18770 16880

TiN TiN THL TiCN TiN

Élanyag

N

HSS-E PM 3 HSS-E 2 v.3 HSS-E PM 3 HSS-E 3 HSS-E 3

P [W] 175 162 175 175 172

9. táblázat Menetfúró szerszámok adatai [24]

A feladat végrehajtásához a 2., PROTOTEX X.pert P típusú, 3 horonnyal rendelkező menetfúrót választom. A menetformázóknál említett feltétel itt is teljesül:

∑

Számítások [29]

6.1.3 

A motor maximális nyomatéka (

)

ahol: : A motor teljesítménye [kW]. : A motor fordulatszáma [

].

képletbe behelyettesítve az adatokat:

Az

Az egy szerszámra eső nyomaték (a nagyobb értékű) menetformázás esetén 4 Nm, meg kell tehát állapítani, hogy a motor nyomatéka elegendő-e a megmunkáláshoz:

ahol: : A tényleges nyomaték, (

.

A hatásfok, most 80 %)

: A megmunkáláshoz szükséges nyomaték, Az adatokat a

Kis Attila

képletbe behelyettesítve látható, hogy teljesül a feltétel:

42




Szerszám kerületi sebessége ( )

A 8. táblázat illetve 9. táblázat szereplő kerületi sebesség értékek ( ) kiszámítása következő képlet segítségével lehetséges:

ahol: D: Szerszám névleges átmérője [mm]. n: Fordulatszám [

].

A (4) képletbe behelyettesítve az adatokat:



Előtolási sebesség (

)

ahol: P: Menetemelkedés [mm]. n: Fordulatszám [

].


Az



1 szerszám teljesítményszükséglete (

) (1)

ahol: : Nyomaték [Nm], menetformázó esetén n: Fordulatszám [ A

; menetfúrónál

.

].

képletbe behelyettesítve az adatokat a teljesítmény:

menetformázónál:

Kis Attila

43


menetfúrásnál [30]: Számos

tényezőt

figyelembe

kell

venni

egy

művelet

energiaigényének

meghatározásakor. Az olyan tényezők, mint a menetfúró típusa, magfúró mérete, menet mélysége, kenőanyag és a menetelés sebessége mind szerepet játszanak az energiaigény meghatározásában. A különböző százalékértékű furatmélységek energiaigényének megbecsléséhez az alábbi általános képlet illetve állandók alkalmazhatók (természetesen az előbbi képlet is érvényes lehet):

ahol: D: A menet átmérője [mm]. P: Menetemelkedés [mm]. n: Fordulatszám [

].

K: Anyagtényező, dimenzió nélküli. Lágyacélnál: K=1,07 [31] C: A %-os menetmélységtől függő állandó, melynek értékei: C % Menetmélység 60 0,231 75 0,326 80 0,433 C értéke ebben a feladatban: Az

 C=0,326


6.2 Szerszámbefogás A szerszámbefogó biztosítja a szerszám tájolását és az erő átadását a gépről a forgácsoló szerszámra. Egyik oldala a géphez csatlakozik, a másik a szerszám szárához. A fúrótokmány univerzális szerszámbefogó hengeres szárú forgó szerszámokhoz, a mérettartományán belül bármilyen átmérőhöz alkalmas, de a nyomatékátvitele korlátozott. Kulcsos és önszorító általános és precíziós kivitelben gyártják. A gépoldali csatlakozás lehet menetes, vagy rövid kúpos. [21] A patronos befogás nagyobb nyomatékátvitelre képes ezért nagyteljesítményű fúrókhoz és marókhoz inkább ezt használják. Hátránya, hogy minden szárátmérőhöz külön patron kell, amely csak egy kis tartományon belül rugalmas.

Kis Attila

44


Nagyteljesítményű gépeken korszerű és pontos megoldás a zsugorbefogó, amely működhet hidraulikusan, vagy indukciósan, ahol a beállító készülékben felmelegítik a szerszámtartót, amely lehűlve rászorul a szerszám szárára. A korszerű beállító készülékek a szerszám kiegyensúlyozására is alkalmasak, amely nagysebességű (1520000 ford./min) forgácsoláshoz ajánlott.[21] A Morse kúpos befogást nagyobb szerszámokhoz használják, a korszerű gépeken egyre kevésbé. A Morse kúp önzáró, a befogott szerszám saját súlyától nem esik ki. Fúróknál, süllyesztőknél és dörzsáraknál menesztőlap van a szár végén, ez biztosítja a nyomatékátvitelt és a menesztőhoronynál lehet a szerszámot egy ékkel kiütni. Két féle szerszám-befogási módot szeretnék ismertetni, egy egyre ritkábban használt Morse-kúpos és a manapság elterjedtebb patronos módszert. Biztosítani kell a szerszámbefogó forgását. Ehhez egy perselyt használok, melyet rögzíteni kell a fúrólaphoz vagy a konzolhoz, majd ebbe kell csapágyakkal biztosítani az átalakító hüvely vagy az adapter forgó mozgását. 8 9

7 11 5 3

10

4 6

2 1 24. ábra Morse kúpos munkaorsó

Az 1 szerszám rögzítése a 2 DIN 6328 szabványos, morse kúpos rögzítő perselyben történik. A 2 a 4 DIN 6327/1 szabványos adapterbe van rögzítve, amely a 3 szorítóanya segítségével állítható. A 4 a 6 átalakító hüvelybe illeszkedik, amely tengelyirányú elmozdulása a 7 hernyócsavarral, elfordulása pedig az 5 íves retesszel biztosított. Az átalakító hüvely a 10 fúrólaphoz rögzített perselybe van csapágyazva a 8 és 9 axiális és tűgörgős csapágyak segítségével. Az átalakító hüvely és a felső axiális csapágy rögzítése a 11 seeger gyűrűvel történik. A hatszög keresztmetszetű tengelyvéghez kapcsolódik a kardáncsukló. [32] Kis Attila

45


7

4 8 2

6

1 5 3

25. ábra Patronos munkaorsó

A 25. ábra látható munkaorsó kialakítása eltér az előbb említettétől. Az 1 szerszám befogását itt az ER16 típusú 3 patron biztosítja, amelyet a 2 szorítóanya feszíti neki a 4 adapter kúpos furatának. A patron furatának átmérője 6 mm, a végén pedig a szerszám elfordulását egy négyzet keresztmetszetű furat biztosítja. Az adapter forgó mozgása a 8 perselyhez illesztett 6 és 7, axiális illetve tűgörgős csapágyakkal biztosított. A persely itt is a fúrólaphoz van rögzítve. Az adapter kisebb tengelyvége a kardántengelyhez kapcsolódik 5 íves retesz segítségével. A nagy átmérőjén látható sötét rész pedig egy lelapolás, ahol szerszámcsere során az adapter forgását egy kulcs segítségével tudjuk megakadályozni. [32]

6.3 A munkaorsók rögzítése A munkaorsók rögzítésére két féle alkalmazást használnak. Fúrólapban történő elhelyezés esetén a munkaorsók rögzítése az adott furatokba történik. Ebben az esetben új furatképű alkatrész esetén új fúrólapra is szükség van. Ennek felszereléséhez azonban előbb a munkaorsókat le kell szerelni a régi fúrólapról, majd a fúrólapot a házról. Végül az új fúrólap házra történő szerelése után kerülhetnek új helyükre a munkaorsók. Ettől gyorsabb átállást tesz lehetővé ha konzolokat alkalmazunk, ugyanis az a ház külső pereme mentén található furatok illetve T-horony segítségével elmozdítható. Ebben az esetben viszont jóval nagyobb szélességgel kell számolni a konzolok kinyúlása miatt.

Kis Attila

46


26. ábra A menetelni kívánt alkatrész furatképe

A 26.ábrán látható a megmunkálandó alkatrész, melyen a piros karikával jelölt körök a menetelni kívánt furatokat jelölik. A CAD rajz elkészítésével meghatározható két furat középpontjának legkisebb távolsága, ami 30 mm, illetve két furat középpontjának legnagyobb távolsága is, amely 189 mm. Ezen adatok alapján a munkaorsók legnagyobb szélességének kisebbnek kell lennie 30 mm-nél. A ház alsó részének, valamint fúrólap alkalmazása esetén a fúrólap átmérőjének pedig nagyobbnak kell lennie mmnél, ahol a 30 mm a szélső munkaorsók maximális sugarának az összege. A fúrólap kerülete mentén található menetes furatok segítségével van rögzítve a házhoz. A nagyobb furatokba illeszkednek a perselyek, melyek az ezen furatok körül elhelyezkedő kisebb furatokon keresztül kerülnek rögzítésre.

6.4 Hajtómű egység Különféle iparágakban és széles körben alkalmaznak fogaskerék-hajtóműveket. A nyomatékot valamint a fordulatszámot is megváltoztathatják az erő- és munkagépek közé beépítve. Általában kis térfogatúak és egyszerű szerkezetűek. Jó a hatásfokuk, valamint állandó áttételt biztosítanak. A fogaskerék hajtóművet a tengelyhelyzet, a beépített fogaskerékpár-fajták, a fogirányvonal valamint a fokozatok száma szerint csoportosítják. Tengelyhelyzet szerint alkalmazható párhuzamos, metsződő és kitérő tengelyek között különböző kialakítású fogaskerekek segítségével. Ebben az esetben a tengelyek párhuzamosak, így külső illetve belső fogazatú hengeres kerekű fogaskerék-hajtómű létesíthet kapcsolatot. A legnagyobb sebesség, nyomaték az egyenes fogazatú kerekekkel érhető el, ezért a feladat megoldása során ezeket alkalmazom. [33]

Kis Attila

47


A fogaskerék-hajtóművet szokás a házzal egyben kialakított részbe, vagy egy külön egységben a házhoz rögzítve szerelni. Mivel a fogaskerekeket célszerű kenni, az olajszintet pedig ellenőrizni, olajszint ellenőrző nyílást helyezek el a hajtóműházon. Fogaskerekek választása, méretezése, tengelytávolságok meghatározása

6.4.1

A fogaskerekek elrendezési lehetőségeit az AutoCAD programban különböző fogszám és modul lehetőségek alapján a fejkör-átmérők ábrázolásának segítségével végeztem el. A próbálkozások során arra jutottam, hogy helytakarékosság szempontjából kedvezőbb elrendezést úgy érek el, ha a fogaskerekeket két egymás fölött lévő síkban helyezem el. Ezt mutatják a 27.ábrán külön színnel jelölt fejkör és tengely átmérők.

27. ábra A fogaskerekek elhelyezése

A főtengelyről a hajtást a fogszámú fogaskerékről négy „közvetítő”, fogszámú fogaskerék segítségével továbbítom a szintén fogszámú, összesen 12 darab, „közvetítő” tengelyenként 3 darab a munkaorsókat kardántengelyek segítségével hajtó tengelyekre. Általános irányelv, hogy , vagyis a legkisebb fogszám nagyobb legyen 17-nél. A fogaskerekek anyagának egységesen a BC3 jelűt választom. Ennek adatai [34]: 

Fogtő kifáradási határa ismételt hajlításnál:



Palástnyomás kifáradási határa:

A fogaskerekek fogszámainak

,

értéket választottam ki. Az első

tengelytávolságot a következő képlettel számíthatjuk [34]:

Kis Attila

48


√

ahol:

: A motor teljesítménye [kW], most: : Fogszámviszony,

.

, most:

.

: A palástnyomás megengedett kifáradási határa [MPa], most:

,

.

: Viszonyszám a fogaskerék szélessége és a tengelytávolság között , : Kapcsolószög az osztókörön mérve, most: : A hajtókerék szögsebessége,

.

.

, most:

képletbe az adatokat behelyettesítve:

A

√ A Hertz feszültségre megfelelő modul:

-be behelyettesítve:

A szabványos modulsorozatból a modult tényleges tengelytávolság:

-re választom, így a

A fogaskerék szilárdsági ellenőrzését fogtő-hajlításra végzem el, melynél a szükséges modul:

ahol: Kis Attila

49


: Vonalnyomás [

],

itt: : A motor teljesítménye, most:

: A hajtókerék szögsebessége,

, most:

: A hajtó fogaskerék gördülőkörének sugara, most: b: Fogaskerék szélessége, most:

: Kapcsolószög az osztókörön mérve, most: így

.

alapján a vonalnyomás:

: Megengedett feszültség a fogtőben ismételt hajlításnál [MPa],

itt:

: Dinamikus tényező. n: Biztonsági tényező. így

alapján a feszültség:

y: Fogalak-tényező, most:

.

Az adatokat a

képletbe behelyettesítve a modul:

Mivel

, a fogaskerék jó biztonsággal megfelel.

A második tengelytávolságot szintén a

-as képlet segítségével számítom ki, de

mivel a teljesítmény négy fogaskerékre oszlik szét, egyszerűsítve a motor teljesítményével számolok. Így a megfelelő adatokat behelyettesítve:

Kis Attila

50


Ezen adatok alapján az

:

√ A Hertz feszültségre megfelelő modul:

A szabványos modulsorozatból a modult szintén tényleges tengelytávolság:

Az ellenőrzés fogtő-hajlításra itt is a adatok:

-re választom, így a

képlet alapján történik. A megváltozott

[35] így itt a vonalnyomás:

Így a modul:

Mivel Jel z1 z2 z2 z3

Fogszám 22 27 27 22

a fogaskerék jó biztonsággal megfelel. [34] modul 2 2 2 2

x 0,082 -0,082 -0,082 0,082

D0 44 54 54 44

Df 48,328 57,672 57,672 48,328

D1 39,528 48,872 48,872 39,528

b 40 15 15 15

a 49 49

10. táblázat Egyenes, kompenzált fogazatra érvényes geometriai adatok mm-ben

Kis Attila

51


Tengelyek szilárdságtani méretezése

6.4.2 

Főtengely

A főtengelyre ható erők a 28.ábrán látható módon helyezkednek el, melyek eredője ∑ , így a főtengelyre ható nyomatékoknál csak csavaró igénybevétellel számolok.

y II. x Ft21

Ft51 Fr21

III.

Fr31 Ft31.

Fr51

I.

V.

Fr41 Ft41 IV.

28. ábra Az I., főtengelyre ható erők

Az adatokat a

képletbe behelyettesítve:

Ezt felhasználva a minimális szükséges tengelyátmérő:



√

ahol:

: Megengedett feszültség csavarásra Wöhler III. szerint. Az általam választott C60 nemesített acél anyag esetén :

Kis Attila

52


Az adatokat behelyettesítve a

képletbe:

√ Az általam választott átmérő 

.

„Közvetítő” tengely

A közvetítő tengely nem forog, szilárdan van illesztve a házba. A fogaskerék forgó mozgása a tengelyen lévő tűgörgős kosárral biztosított. Mivel ilyen fogaskerékből négy darab kapcsolódik a hajtó tengelyen lévő fogaskerékhez, az itt keletkező nyomaték negyedével számolok. A II. tengelyre ható erők a 29. ábra szerint alakulnak. y VI.

Ft72

x

Ft62

VII.

VIII.

Fr62 II.

Fr72

Fr82 Ft82

Fr12

Ft12

I.

29. ábra A II. tengelyre ható erők

A csavaró nyomaték ebben az esetben:

Az Ft a tangenciális, Fr pedig a radiális erő, melyek értékei:

Kis Attila

53


A VII. tengelyről ható erőket fel kell bontani x és y komponensekre: y 𝐹𝑟 𝑦

Ft72 67° 23°

x

Fr72

𝐹𝑟

𝑁

𝐹𝑟 𝑥

𝐹𝑟

𝑁

𝐹𝑡 𝑦

𝐹𝑡

𝑁

𝐹𝑡 𝑥

𝐹𝑡

𝑁

𝐹𝑟 𝑦

𝐹𝑟

𝑁

𝐹𝑟 𝑥

𝐹𝑟

𝑁

y

23° Fr82

𝐹𝑡 𝑦

x

67° Ft82

𝐹𝑡

𝐹𝑡 𝑥

𝐹𝑡

𝑁 𝑁

Az erők eredői: ∑ ∑ A nyomatéki ábrák felrajzolásából megkaptam a hajlító nyomatékokat: A redukált nyomaték:

√

√

A minimális szükséges tengelyátmérő:

√ A választott tengelyátmérő 

Hajtott tengely

A hajtott tengelyek a házba vannak csapágyazva, hajlító és csavaró igénybevétel is hat rájuk. Mivel mind a négy „közvetítő” tengelyhez három hajtott tengely kapcsolódik, az itt ébredő csavaró nyomaték harmadával számolok:

Kis Attila

54


y

x VI. Ft26

Fr26

II.

30. ábra A VI. hajtott tengelyre ható erők

Az erők:

Az erők eredője: ∑ ∑ A nyomatéki ábrából kapott hajlító nyomatékok:

A redukált hajlító nyomaték:

√

√

A redukált nyomaték:

√

√

A minimális tengelyátmérő: √ A választott tengelyátmérő Kis Attila

55


6.4.3

Főtengely (Hajtó tengely)

Nagyobb forgatónyomaték átvitele, illetve a tengelyre szerelt elem elcsúsztathatósága jól megvalósítható bordás furattal és bordás tengellyel létrehozott kötéssel, az ún. bordás kötéssel, melyet a további tengelyek során is alkalmazok. A párhuzamos oldalú-, barázdafogazatú-, illetve evolvens-profilú szabványos bordáskötés megoldások közül az elsőt fogom alkalmazni, mert ennek kivitelezését tartom a legegyszerűbbnek. A bordás kötésnek az az előnye, hogy a nyomatékátvitel közel egyenletes az egész tengely kerületén, és hogy aránylag rövid aggyal is nagy nyomaték vihető át. A bordás tengelykötéseket ugyanúgy, mint a reteszkötéseket felületi terhelésre lehet ellenőrizni. Miután a tengely szükséges d átmérőjét megállapítottuk, ellenőrizni lehet a bordák felületét palástnyomásra. [36]

31. ábra Főtengely robbantott ábrája

A főtengely felépítését mutatja a 31. ábra. A tengely felső, vastagabb részén található hornyon keresztül kapcsolódik a főorsóról nyomatékot átvivő elemre. A tengelyt a hajtóműházba kell csapágyazni. A megoldás során alul mélyhornyú golyós, felül pedig kétsoros beálló csapágyat alkalmaztam. A fogszámú, széles egyenes fogazatú fogaskerék, mint említettem bordás kötéssel kapcsolódik a tengelyhez. 6.4.4

„Közvetítő” tengelyek

Az tengelyek 1 nem forognak (a tengelyvégek szilárdan vannak illesztve a házba), a hajtást a rájuk tűgörgős csapágyakon 2 keresztül szerelt fogszámú fogaskerekek 3 továbbítják. A tengelyek helyzetének biztosítása, illetve a csapágyak és fogaskerekek axiális irányú elmozdulásának megakadályozása vállakkal, valamint távtartók 4 és seeger gyűrűk 5 segítségével történik.

Kis Attila

56


5 4 3

2

1

32. ábra Különböző kialakítású "közvetítő" tengelyek

6.4.5

Hajtott tengelyek

A hajtott tengelyek 1 forgása, a házba illesztett tűgörgős csapágyakkal 4 biztosított. A fogszámú fogaskerék 2 bordás kötéssel kapcsolódik a tengelyhez. A fogaskerék axiális irányú elmozdulását itt is a seeger gyűrűk 3 akadályozzák meg. A hatszög keresztmetszetű tengelyvéghez kapcsolódik a kardántengely egyik vége.

4 3

2

1

33. ábra Hajtott tengelyek

Kis Attila

57


6.4.6

Hajtómű kenése

A hajtómű üzeme során a mozgó részeket kenő olaj felmelegszik, pára képződik, ami a nyomás növekedéséhez vezet a hajtómű belsejében. Ennek eredményeképpen a kimenő tengelyek mentén valamint a tömítéseken elfolyhat az olaj. Ezért, hogy elkerüljék a nyomásnövekedést szellőzőnyílásokat szoktak elhelyezni. A két egymással közvetlenül kapcsolódó tér közötti anyagáramlás megakadályozása érdekében tömítéseket kell elhelyezni. [33] Az olajszint ellenőrzése érdekében kémlelő nyílást kell a hajtómű-házon elhelyezni, az olaj eltávolítását pedig különféle olajleeresztő csavarok segítségével lehet végrehajtani. Továbbá biztosítani kell egy nyílást az olaj utántöltésének is.

6.5 Nyomatéktovábbítás kardántengellyel A kardántengely több tengely, kardáncsuklókkal összekötve, melyek lehetővé teszik a nyomatékátvitelt akkor is, ha az egyes tengelyek egymással szöget zárnak be. Megvalósítható vele az egyszerű szögeltérés, párhuzamos, de nem egytengelyű hajtások összekötése és a kitérő tengelyek közötti nyomatékátvitel is. Az összekötendő tengelyvégek kialakítása és kardáncsuklóval való összekötése jellemzően kétféleképpen alakulhat. Az egyik, hogy a tengelyvég valamint a kardáncsukló furata hengeres, és reteszkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, a másik pedig hogy ezen végződések valamilyen poligon kötés révén kapcsolódnak. Azonban mindkét esetben meg kell oldani a tengelyirányú elmozdulás megakadályozását. Ehhez hernyócsavart szokás alkalmazni, amely a kardáncsuklóban található furaton keresztül a tengelyvég erre a célra kialakított beszúrásába illeszkedve megakadályozza az előbb említett nem kívánatos elmozdulást. [36] Reteszkötés alkalmazása esetén a tengely és az agy hornyába helyezett párhuzamos oldalú hasáb teszi lehetővé a forgatónyomaték átvitelét. A retesz nem feszül be az összekapcsolt elemek közé, ezért excentricitást sem okoz. A reteszek és reteszhornyok alakját és méretválasztékát is szabványok határozzák meg. A tengelyben a reteszhornyok méretei megegyeznek az ékhoronyéval, az agyban attól kissé eltérnek. A reteszek illesztését a tengelybe, illetve az agyba az összekötendő elemek működésének megfelelően kell kiválasztani. Ennek értelmében beszélhetünk laza, átmeneti valamint szilárd illesztésről. [36] A reteszpályáknál, valamint a bordázatoknál kialakított sarkok miatt feszültséggyűjtő helyek jönnek létre. Ezekből a sarokpontokból repedések indulhatnak, amelyek sugárirányban haladnak befelé és végül a tengely fáradt töréséhez vezethetnek. Ezen feszültséggyűjtő helyek kényszerű kialakítása nélkül készülnek poligonkötések. Ilyen

Kis Attila

58


kialakítással a tengelyeken és az agyakban is elkerülhetők az éles sarkok, tehát azonos keresztmetszeti méretek mellett kifáradás szempontjából kedvezőbb kötést kapunk. Felül hatszög keresztmetszetű tengelyvég kialakítással, alul pedig hengeres furat és retesz kapcsolattal kívánom megoldani a csatlakozást.

6.6 Orsóelőtét rögzítése A 34.ábrán látható a szűkítő hüvely 1 [37], amely a főorsó morse kúpos furatába illeszkedik. A hajtást az átalakító hüvely furatába illeszkedő kúpos meghajtó 3 továbbítja az orsóelőtét főtengelyére. A rögzítő elemmel 2 történik az előtétet előtoló egységhez való illesztése. 1

2

3

34. ábra Rögzítés az előtoló egységhez a behajtással

Kis Attila

59


6.7 Az összeszerelt többorsós orsóelőtét modellje

35. ábra Többorsós orsóelőtét modellje

36. ábra A hajtóműház részlete

Kis Attila

60


7. MENETEK ELLENŐRZÉSE

A kiválasztott szerszám tulajdonságai között szerepel egy érték az egy szerszámmal megmunkálható menetszámmal kapcsolatosan, így a legyártott alkatrész mennyiségét számon tartva következtetni tudunk a szerszám állapotára. Ezt az értéket azonban sok tényező befolyásolhatja. Ezért bizonyos darabszám után célszerű a menetek minőségét megvizsgálni. Ezt legegyszerűbben egy kaliberrel tehetjük meg, melynek célja a menet menetfúrás illetve menetformázás utáni méretének az ellenőrzése. Homlokátmérő ellenőrzése [38]

7.1.1

A kaliber vagy idomszer középső része a markolat, a bal oldala az un. menet-jó méret idomszer, a jobb oldal pedig az un. menet-selejt idomszer (37. ábra).

37. ábra Homlokátmérő ellenőrző kaliber

A bal oldali idomszer jellemzői: 

a homlokátmérő minimum méretének betartását ellenőrzi a menettengely alakeltéréseivel, valamint körkörösségi és egyenességtől való eltéréseivel



ellenőrzi a külső átmérő minimum méretét, és hogy a homlokrész hossza elegendő-e



a menet-jó oldali idomszert könnyedén be kell csavarni a forgácsolt vagy formázott menetbe

A jobb oldali idomszer jellemzői: 

ellenőrzi, hogy a munkadarab anyamenetének homlokátmérője túllépi-e az előírt maximális méretet



az idomszer selejtoldali részét kézzel, különösebb erő nélkül a munkadarab menetébe kettőnél nem több fordulatig be kell tudni csavarni

Kis Attila

61




kevesebb, mint három fordulatnyi munkadarab-menet selejtidomszernek nem szabad keresztülmennie

esetén

a

Magátmérő ellenőrzése [38]

7.1.2

A kaliber bal oldali része a „menetmag-jó” idomszer, a jobb oldali rész pedig a „menetmag-selejt” idomszer.

38. ábra Magátmérő ellenőrző kaliber [39]

Magátmérő ellenőrzésének jellemzői: 

a magátmérő mérése különösen fontos menetformázásnál, mivel ebben az esetben a magátmérőt a szerszám készíti el



menetvágásnál a magátmérő a menetvágási eljárás során képződő sorja miatt túl kicsi lehet



a selejtoldali idomszer egyik oldalon sem mehet egy menetnél beljebb

A két mérésből a következtetést levonva, az anyamenet mérettartó, ha: 

az idomszer jó oldala könnyen becsavarható a furat végéig



az idomszer selejtoldalát maximum két bekezdésig lehet becsavarni



az idomszer jó oldalát könnyedén be lehet dugni



az idomszer selejt oldalát maximum egy teljes menetig lehet betolni

Kis Attila

62


8. KÖLTSÉG - ÉS IDŐELEMZÉS

Mint azt már korábban említettem az ilyen automatikus vagy fél-automatikus többorsós egységek bevezetése a legtöbb esetben csökkenti a szükséges szakképzett munkások számát, miközben a termelékenység nő. A műveleti eszközök másodfokú térbeli összevonásának révén pedig a főidő jelentősen csökkenthető. 

A gépi főidő (

) [41]

A főidő az alapidőnek azon része, amely alatt közvetlenül a munkadarabon alakítás történik. Lehet kézi vagy gépi, jelen esetben a második áll fenn, melynek számítása:

ahol: i: A furatok száma. Mivel jelen esetben a menetek kialakítása két fejjel történik, viszont egy fejen belül 12 furatot munkálunk meg egyszerre, az értékkel számolok. g: Bekezdések száma, jelen esetben

.

P: Menetemelkedés [mm]. n: Fordulatszám [

].

L

𝑙𝑡

𝑙𝑤

𝑙𝑟

𝑙𝑥

L: A szerszám teljes útja [mm].

39. ábra A szerszám útja a megmunkálás során [40]

Kis Attila

63


A 39. ábra alapján kiszámítható az L értéke:

ahol:

: A furat mélysége [mm]. : A ráfutás [mm]. : A túlfutás [mm], értéke:

.

: A bekezdő rész hossza [mm], képletbe behelyettesítve az adatokat:

A

Az így kapott értéket behelyettesítve a



Mellékidők (

képletbe:

) [41][6]

Az alapidőnek az a része, amely csak közvetve szükséges a kitűzött feladat elvégzéséhez. A főidőnek állandó szükséges kísérője, amely egy vagy több darabonként szabályszerűen megismétlődik. Ezek lehetnek: a munkadarab befogása; a szerszám fogásvételre állítása; szerszámcsere; pozicionálás; mérés, stb. A mellékidő is lehet gépi ( ) vagy kézi ( ). Ebben az esetben, mivel a megmunkálás nagyrészt automatizált, csupán a szerszámcseréről, valamint a szállítópályán található kiemelő egység megfelelő méretre állításáról kell gondoskodni. Ezen műveletek ideje a kézi mellékidőhöz tartoznak. A munkadarab kiemelését a megmunkáláshoz, valamint a műveletek közötti pozicionálást a gép szintén automatikusan végzi el. Ezek a műveletek a gépi mellékidőhöz kapcsolhatók.[41][6] Ezek után számítható a teljes mellékidő a fent említett mellékidők összegzésével:

ahol:

itt: : Egy szerszám csereideje, amely kb. esetén ez az idő -vel egyenlő.

Kis Attila

. Természetesen n db szerszámcsere

64


: A kiemelő egység átállításának ideje, ez kb. . Ezt a műveletet csak minden új alkatrészre történő átálláskor kell végrehajtani, mely m db új alkatrész esetén -val lesz egyenlő.

itt: : A műveletek közötti pozicionálási idő, melynek ideje kb. : A munkadarab adagolási ideje, ami kb.

, azaz kb.

.

, azaz kb.

Megjegyzés: Az első munkadarabnál számolni kell azzal az idővel is, ami alatt az eljut az adagoló egységből a megmunkálási pozícióba ( ), ennek értéke , ami kb. Az adatokat a

képletbe behelyettesítve megkapjuk az egy munkadarab

megmunkálása során keletkező mellékidőt szerszámcsere illetve munkadarab változás esetén:

Ezen művelet végrehajtása után viszont a mellékidők jelentősen csökkennek:

A idő tehát csak szerszámcsere illetve alkatrész váltás esetén fordul elő, a pedig normál megmunkálási körülmények között. 

Előkészületi-befejezési idő (

) [41][6]

Ez az idő kizárólag a munkafolyamat, a munkás, a munkahely, a gép, a szerszám, a nyersanyag előkészítésére, valamint az eredeti állapotba való visszahelyezésre vonatkozik. Mivel az adagoló berendezésbe a munkadarab adagolása két oldalról is lehetséges, akár üzem közben is, ez a művelet nem befolyásolja a megmunkálás folyamatosságát. Ebben az idő-típusban ezért csak az alkalmankénti kenőanyag utántöltés ( ) ideje szerepel, melynek időtartama között változhat, valamint a gép be- illetve kikapcsolási ideje ( , ami összesen kb . 

Egy 8 órás műszakban , egyszeri elkészíthető alkatrészek számának (N) becslése:

szünet (1200s) esetén

Az , vagyis a legtöbb legyártható darabszám esetén nem számolok a szerszámcsere, munkadarab váltás és a kenőanyag utántöltés idejével.

Kis Attila

65


Az , vagyis a legkevesebb legyártható darabszám esetén az előbb számoltakon túl 6 szerszám és munkadarab cserével számolok, valamint kenőanyag utántöltést is figyelembe veszek.

Az egy műszakban legyártható alkatrészek száma tehát 1500-1750 db között mozoghat. Jelentkezhetnek természetesen nem várt problémák (pl.: szerszámtörés), gépi meghibásodások, melyek következtében ezek a számok változhatnak. Jelen értékek csupán becslésnek tekintendőek. 

Alapidő (

) [41][6]

A művelet idejének azon legnagyobb része amely szükséges a munkafolyamat zavartalan elvégzéséhez, és nem tartalmazza a pótlékozások idejét. Számítása:

Behelyettesítés után:

Kis Attila

66


9. ÖSSZEFOGLALÁS

Az iparban manapság a többorsós gépek használata igen elterjedt. A többorsós gépek termelékenysége pedig a rájuk szerelt többorsós fúrófejekkel még nagyobb mértékben növelhető. Ezek a fejek alkalmasak lehetnek egyszerre azonos vagy különböző méretű furatok fúrására, menetelésére, dörzsárazására, valamint marásra is. A munkaorsók elrendezése rendkívül változatos lehet (egyenes vonalban, kör kerülete mentén, adott furatképhez igazított, stb.), így igen bonyolult furatképek is kevés lépésből megmunkálhatók. Az alkatrészeken a furatmegmunkálás többnyire egy felfogásban történik, így kiváló pontosság, egytengelyűség érhető el. Arról azonban nem szabad megfeledkezni, hogy az ilyen többorsós fejek igen nagy költségbe is kerülhetnek, így használatuk csak tömeg- és sorozatgyártásban előnyös. Bonyolult rendszere miatt rendszeres karbantartást és felügyeletet igényel. Ez a megmunkálási folyamat szinte teljesen automatikus lehet, hiszen a munkadarab adagolóba történő behelyezése, majd a megfelelő program beállítása után csak a kész alkatrész elszállításáról kell gondoskodni. Az egymáshoz közel eső furatok általában azonos méretűek. Azonban mikor egyes furatok eltérő méretűek, számos probléma merülhet fel a megmunkálás során. Ezek lehetnek a különböző előtolási sebesség, kerületi sebesség és fordulatszám igények, továbbá a sűrűn előforduló szerszámcserék. Egyes cégek már ezek megoldására is készítenek többorsós orsóelőtéteket. Sőt, a termelékenységre való nagyobb igény miatt, ma már revolverfejre szerelt többorsós fúrófejeket is alkalmaznak. Ezáltal a fúrás, dörzsölés, menetkészítés egy felfogásban, szerszámcsere nélkül valósulhat meg. A következő szerszámra történő átálláshoz csak a revolverfej kis elmozdulására van szükség, így a mellékidők tovább csökkenhetnek. A termelékenység úgy is növelhető, hogy kettő, három vagy több főorsóval rendelkező fúrógépet helyeznek el egymás mellett, vagy egy asztalt minden irányból körülvéve. Ilyen módon nagyobb alkatrészek több oldala is egy felfogásban munkálható meg. A többorsós menetelő-fej tervezése során igyekeztem az elmúlt évek alatt elsajátított ismereteket illetve tudást felhasználni. Továbbá segítségemre voltak az angol nyelvű szabadalmak, tervezői rendszerek, különböző cégek katalógusai, valamint a cég által biztosított kapcsolatok. Az elkészített modell fontosabb méreteit igyekeztem számításokkal alátámasztani. Remélem, hogy a jövőben is alkalmam nyílik ismereteim bővítésére, valamint további tapasztalatszerzésre.

Kis Attila

67


Végezetül szeretném megköszönni Oláhné Lajtos Julianna mérnöktanárnak, és Dr. Velezdi György, egyetemi adjunktusnak a konzultációk során nyújtott türelmes segítséget. Köszönöm konzulensemnek, Kis Balázs Antal okleveles gépészmérnöknek témaválasztásomhoz és a szakdolgozatom elkészítéséhez adott tanácsait. Továbbá köszönetet mondok a Jura Plussz Kt.-nek a gyakorlati munka elvégzésének lehetőségéért, valamint a tervezési folyamatot elősegítő dokumentumok megszerzéséért. Köszönet illeti a HÓD Industrial Solutions Kft.-t a levélben feltett kérdéseimre adott készséges válaszaikért.

Kis Attila

68


Irodalomjegyzék

[1]

CSIZMAZIA, F.: Szerszámanyagok és kezelésük AJ38_GE Kézirat. Győr, 2004.

[2]

Installation and maintenance of Sematic 2000 doors. 1997, Szeptember.

[3]

ISD Dunaferr: Termék-katalógus.

[4]

GÁL, G., KIS, A., SÁRVÁRI, J., TISZA, M.: Képlékeny hidegalakítás. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest.

[5]

KOHL, I.: Fúrógépek. Táncsics Könyvkiadó, Budapest, 1966.

[6]

DUDÁS, I.: Gépgyártástechnológia I. Miskolci Egyetemi Kiadó, 2003.

[7]

DOBROSLAV, N.

ÉS KOLLEKTÍVÁJA:

Gépi megmunkálás. Műszaki Könyvkiadó,

Budapest, 1985. [8]

FRANTISEK, G.: Többorsós fúrás. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966.

[9]

SZIGETI, SZ.:Fúrógépek, fúróművek.

[10]

Pannon Concept Kft.: Gépkönyv, JP-001-11.

[11]

Drill Matic s.r.1.: Instructions and maintenance book to type T40/C/5/09B/B Tapping unit.

[12]

http://www.drill-n-tap.com How to drive a multiple spindle head.

[13]

KELÉNYI, F.: Tömegalkatrészek gyártása menetfúró célgépekkel. Híradástechnika XXXVII. évfolyam, 1986. 11. szám.

[14]

http://www.kasthurimachines.com

[15]

http://www.zagar.com Zagar, Technical Specifications.

[16]

http://www.jstooling.com

[17]

http://www.yepasan.com Multi spindle heads.

[18]

TAKÁCS, GY.: Tervezésmódszertan. Előadás anyag.

[19]

TAKÁCS, GY., ZSIGA, Z., SZABÓNÉ, M. I., HEGEDŰS, GY.: Gyártóeszközök módszeres tervezése. Nemzeti Tankönyvkiadó.

[20]

http://technicaljournals.org

[21]

http://www.szerszamok.hu

[22]

http://perfor.shoprenter.hu

[23]

http://extra.dormer.sandvik.com Menetformázók

[24]

http://ccs.walter-tools.com Advanced tool search

[25]

http://www.tolnaiszerszam.hu Megmunkálási eljárások Kis Attila

69


[26]

http://rs1.sze.hu/~ktchris/ Szerszámok és szerszámrendszerek III. Előadás anyag.

[27]

http://www.tikontools.hu Felületi kezelések - Bevonatok.

[28]

http://www.fairtool.hu

[29]

http://www.sandvik.coromant.com Menetmegmunkálás.

[30]

http://exfavorit.hu/

[31]

http://www.widma.com Material factor 'K' for Drilling and Tapping.

[32]

http://www.hod-industrial.hu OMG speciális fejek katalógus.

[33]

HERCZEG, I.: Szerkesztési Atlasz.

[34]

FARAGÓ, K.: Szerszámgép-főhajtóművek tervezése. Segédlet, 2.füzet, Miskolc.

[35]

UNGÁR, T., VIDA, A.:Segédlet a gépelemek I.-II. kötetéhez. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest.

[36]

Gépszerkezettan jegyzet. Széchenyi István Egyetem, Győr.

[37]

http://www.sidex.hu

[38]

http://109.74.55.19/tananyag/tananyagok/altanyvizsg,%20meres/5_0225_015_101215. pdf

[39]

http://www.gsgage.com

[40]

FENYVESSY, T., FUCHS, R., PLÓSZ, A.:Műszaki táblázatok. Budapest, 2007.

[41]

TÓTH, T.: Ipari technológiák.

Kis Attila

70

SZAKDOLGOZAT. Feladat címe: Készítette: KIS ATTILA. Tervezésvezető: mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke DR

Recommend Documents