SZAKDOLGOZAT. PC 150 csatornarobot alkatrészének gyártástervezése. Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet

SZAKDOLGOZAT PC 150 csatornarobot alkatrészének gyártástervezése

Készítette: Németh Gergely 3663 Arló, Ady Endre út 124

Tartalomjegyzék: 1. Bevezetés ........................................................................................................................... 4 2. A gyártmány ismertetése ................................................................................................... 5 2.1. Csőszerkezetek vizsgálata, karbantartása, tisztítása ................................................... 5 2.2. PC 150 csatornarobot bemutatása ............................................................................... 6 3. Technológiai előtervezés ................................................................................................... 8 3.1. Az alkatrész funkcionális elemzése, technológiai helyesség vizsgálata ..................... 8 3.2. A gyártás tömegszerűségének meghatározása .......................................................... 10 3.3. Az előírt anyagminőség vizsgálata ........................................................................... 12 3.4. Alkalmazott előgyártmány meghatározása ............................................................... 13 3.5. Ráhagyási alakzat meghatározása ............................................................................. 14 3.6. A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása ....................................................... 17 4. Technológiai tervezés ...................................................................................................... 19 4.1. Az alkatrész ,,A" oldalának technológiai tervezése .................................................. 20 4.1.1. Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése ................. 20 4.1.2. Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása .......................... 23 4.1.3. Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata .................................................... 25 4.2. Az alkatrész ,,B” oldalának technológiai tervezése .................................................. 26 4.2.1. Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése ................. 26 4.2.2. Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása .......................... 28 4.2.3. Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata .................................................... 32 4.3. Optimális sorrend képzése ........................................................................................ 34 4.4. Művelettervezés ........................................................................................................ 36 4.4.1. Első művelet (darabolás) művelettervezése ....................................................... 36 4.4.2. Második művelet (NC esztergálás I.) művelettervezése .................................... 37 4.4.3. Harmadik művelet (NC esztergálás II.) művelettervezése ................................. 38 4.4.4. Negyedik művelet (NC marás I.) művelettervezése........................................... 39 4.4.5. Ötödik művelet (NC marás II.) művelettervezése .............................................. 40 4.4.6. Hatodik művelet (NC marás III.) művelettervezése........................................... 41 5. A technológiai folyamatot alkotó 6. művelet első részének részletes megtervezése ...... 42 5.1. Művelet elemek generálása ....................................................................................... 43 5.2. Szerszámválasztás ..................................................................................................... 44 5.3. Technológiai adatok meghatározása ......................................................................... 48 5.4. Mérési módszer és mérőeszköz választása ............................................................... 50

2

6. Programszerszám tervezése a gyártási idő csökkentésére ............................................... 52 6.1. Alkalmazhatóság vizsgálata, ráhagyási alakzat meghatározása ............................... 52 6.2. Alkalmazott lapkák megválasztása ........................................................................... 55 6.3. Forgácsolási adatok meghatározása: ......................................................................... 56 6.4. Szerszámtest méretezése ........................................................................................... 62 6.5. Programszerszám kiértékelése .................................................................................. 69 7. Összegzés ........................................................................................................................ 72 8. Felhasznált irodalom ....................................................................................................... 74

3

1. Bevezetés Szakdolgozatom témája a PC 150 típusú csatornarobot gyártmányban található, 107719 A03 rajzszámú, Forgófej megnevezésű alkatrész gyártásához szükséges technológiai dokumentáció elkészítése, valamint programszerszám tervezése a munkadarab gyártási idejének csökkentése céljából. Szakdolgozatom második fejezetében ismertetem a csatornarobotok alkalmazási területeit, valamint az egyes eljárások jellemzőit. Ezután bemutatom az alkatrészt magában foglaló gyártmányt, annak rendeltetését, valamint ismertetem a berendezés főbb műszaki jellemzőit. A következő fejezetekben részletesen kidolgozom a munkadarab előállításához szükséges gyártási dokumentációt. Az alkatrész műszaki rajza az 1. számú mellékletben található. A harmadik fejezet magában foglalja a technológiai előtervezést. Első lépésként elvégzem az alkatrész funkcionális elemzését, majd meghatározom a gyártás tömegszerűségét. A következő alfejezetekben megvizsgálom a munkadarab számára előírt anyagminőséget, megválasztom

a

szükséges

előgyártmány

típusát,

valamint

meghatározom

a

megmunkáláshoz szükséges ráhagyási alakzatot. A fejezet utolsó részében körvonalazom a gyártás feltételeit, valamint a gyártáshoz szükséges gépeket- berendezéseket. A negyedik fejezetben elvégzem az alkatrész technológiai tervezését. Ezt a szakdolgozat során 3 fő részterületre bontom: Az első részben elvégzem az elvi vázlat kidolgozását, a tényleges műveletek generálásását, valamint a lehetséges művelet-összevonások vizsgálatát. A második rész során kialakításra kerül az optimális műveleti sorrendterv. A negyedik fejezet harmadik része tartalmazza a művelettervezést. Ebben az alfejezetben megválasztom az egyes műveletekhez szükséges gépeket/berendezéseket, valamint az adott műveletek során alkalmazott egyes befogási módokat. A szakdolgozat ötödik pontjában részletesen megtervezem a tervezésvezető által választott műveletet. Ezt a kijelölt szintig fogom elvégezni. A fejezet tartalmazza az egyes műveletelemek generálását, ezekhez megfelelő szerszámok, illetve technológiai adatok megválasztását, valamint a kialakított munkadarab ellenőrzésének előírását. Kiegészítő feladatként olyan programszerszámot tervezek, amelynek segítségével az egyes művelet-elemek összevonhatók, ezáltal a gyártási idő csökkenthető. Az alkatrész gyártási dokumentációját a TOMETH Fémtechnika Kft. gépparkjára alapozva készítem el. 4

2. A gyártmány ismertetése Ebben a fejezetben röviden ismertetem a csatornarobotok felhasználási területeit, valamint az alkalmazható eljárások előnyeit- illetve hátrányait. Ezután részletesen bemutatom a szóban forgó gyártmány tulajdonságait, valamint a típus főbb jellemzőit.

2.1. Csőszerkezetek vizsgálata, karbantartása, tisztítása A különböző csatornarendszerek tisztításának célja az iszaplerakódások, valamint a szennyvízrothadás megakadályozása. A karbantartás biztosítja a dugulásmentes, állandó vízszállítási képességet, valamint a biogáz megjelenésének megakadályozását. Az eliszapolódás elkerüléséhez 0,6𝑚/𝑠 optimális vízsebesség és 3-5cm úsztatási magasság szükséges. A kisebb hibák javításával megelőzhetők a nagyobb hibák, ezáltal a jelentősebb költségeket igénylő javítások. A rendszeres karbantartás a csatorna élettartamát is jelentősen növeli [1].

1. ábra. Csatornatisztítás folyamata [1] -

A csatornatisztítás főbb típusai:

A föld alatt húzódó csővezeték-rendszerek, illetve csatornahálózatok vizsgálata, tisztítása, valamint karbantartása igen körülményes feladat. Ezen feladatok elvégzése történhet feltárásos eljárással, valamint feltárás nélküli, úgynevezett No-Dig eljárással. A feltárásos technológia

általában

jelentős

költséggel

jár,

valamint

megvalósítása

sokkal

körülményesebb, mint az utóbbi technológia esetében. Emiatt ez a típusú eljárás egyre inkább háttérbe szorul, és ahol lehet, mellőzik az alkalmazását [1]. No-Dig eljárás esetén a csőszerkezetek tisztítása költséghatékonyabbá válik, valamint a hagyományos eljáráshoz képest kevésbé terheli a környezetet zaj- és porártalommal [1].

5

Abban az esetben, amikor a csőszerkezet falán lévő lerakódásokat pusztán nagy nyomású vízsugárral már nem lehet eltávolítani, a feladat elvégzésére marófejjel rendelkező csatornarobotokat alkalmaznak [1]. Ezen berendezések a csővezetéken végighaladva, a marófej forgó mozgása, valamint a folyamatos nagynyomású vízsugár segítségével fokozatosan távolítják el a csövek falára lerakódott szennyeződést [1]. Szakdolgozatom során egy erre a célra kialakított marórobot alkatrészének gyártástechnológiáját fogom megtervezni.

2.2. PC 150 csatornarobot bemutatása Az általam kidolgozandó alkatrész az előzőekben említett, marófejjel rendelkező PC 150 típusú csatornarobot forgófejének gyártástervezése.

2. ábra. Csatornarobot szerelt állapotban (a kép illusztráció) [2] A berendezés marófeje 4 szabadságfokkal rendelkezik, meghajtása sűrített levegővel történik, ez üzem közben végtelenített forgómozgást biztosít számára. A fej által leválasztott lerakódások nagynyomású vízsugár segítségével kerülnek ki a munkatérből.

3. ábra. A berendezés marófeje (a kép illusztráció) [2] -

A berendezés főbb műszaki jellemzői [2]:    

Alkalmazási terület: Hossz: Karok hossza: Tömeg:

Na150 – Na225 750mm 250mm 20-25kg 6

-

Egyéb jellemzők [2]: 

A roboton nincsenek külső ellátó vezetékek



A releváns értékek szenzoros felügyelete



Távkarbantartó modul



Tempomat (sebességtartó elektronika)



Lejtésmérés



Vezérlés a marófej pozíciójának és a karok helyzetének tárolásával



Nagy szabadságfok



A robotkar végtelenített forgómozgással rendelkezik



A kar alaphelyzetbe állítása egyetlen gomb segítségével

A CAN-BUS alapú vezérlésnek köszönhetően a robot több szenzorral rendelkezik, melyek segítségével megjeleníthető és rögzíthető a robotkar pozíciója. -

A berendezés levegő/víz/áramellátása [2]: -

Stabil acélszerkezet a sűrített levegő és víztömlőhöz, forgó csatlakozásokkal, kézi le-, és felcsévéléssel

-

100m duplatömlővel vagy 60m tömlővel felszerelve

Alkalmazott kábeldobok [2]: -

Teljesen automata, kényszerpályás kábelvezetés. o I. típus:

140m speciális kábellel, min. 400kg húzóerővel

o II. típus:

220m speciális kábellel, min. 400kg húzóerővel

A géphez tartozó levegő motorok 3 kivitelben érhetők el [2]: 1. táblázat. A gyártmányhoz választható motorok paraméterei

POWER-Line

Basic-Line

EOC-Line

Teljesítmény:

1400𝑊

1200𝑊

860𝑊

Fordulatszám:

4300𝑅𝑝𝑚

10800𝑅𝑝𝑚

10800𝑅𝑝𝑚

Forgatónyomaték:

12,2𝑁𝑚

5,5𝑁𝑚

4𝑁𝑚

Levegőfogyasztás: Méretek:

1650

𝑙 𝑚𝑖𝑛

Ø59/𝑀: 165𝑚𝑚

1500

𝑙 𝑚𝑖𝑛

Ø59/𝑀: 125𝑚𝑚

1050

𝑙 𝑚𝑖𝑛

Ø59/𝑀: 85𝑚𝑚

7

3. Technológiai előtervezés A következő fejezetben a tanult ismeretek alapján elvégzem a gyártáshoz szükséges előzetes vizsgálatokat. Első lépésben elvégzem az alkatrész funkcionális elemzését, valamint megvizsgálom az alkatrészrajzon előírt követelmények technológiai helyességét. Ezután meghatározom a gyártás tömegszerűségét, valamint ebből adódóan az alkatrész gyártásának szervezési típusát. Ezt követően megvizsgálom az alkatrész számára előírt anyagminőséget. Erre azért van szükség, mert megmunkálásra kerülő munkadarab anyagcsoportja, vegyi összetétele, valamint mechanikai tulajdonságai nagymértékben befolyásolják a tervezendő gyártás technológiai paramétereit. Az előírt anyag tanulmányozása után megválasztom a szükséges előgyártmány típusát, majd az ezt követő alfejezetben kiszámítom az optimális ráhagyási alakzat mértékét. Az utolsó alfejezet során elvégzem a gyártás technikai feltételeinek körvonalazását. Ennek elvégzése elengedhetetlen a technológiai folyamat megtervezése előtt, mivel az alkatrész gyártását a rendelkezésre álló berendezések felhasználásával kell elvégezni.

3.1. Az alkatrész funkcionális elemzése, technológiai helyesség vizsgálata Az alkatrész összeköti a marófejet, valamint az ezt meghajtó pneumatikus hengereket a robotkar testével, valamint ezen keresztül jut el a sűrített levegő-, valamint a nagynyomású vízellátás a berendezéshez. -

Az alábbi két ábrán az alkatrész Solid Edge-ben elkészített 3D-s modellje látható:

4. ábra. Az alkatrész 3D-s geometriai modellje

8

A berendezés üzem közben dinamikus igénybevételnek, valamint különböző külső környezeti hatásoknak van kitéve, ezért a szóban forgó alkatrész paramétereit is ennek figyelembe vételével kell megtervezni (kialakítás, anyagminőség, felületkezelés, stb.). Az alkatrész felhasználási területéből adódóan a legnagyobb veszélyt a korrózió megjelenése jelentheti. Korróziónak nevezzük a fémek környezet hatására, kémiai reakció következtében bekövetkező, felületről kiinduló tönkremenetelét [3]. Mivel a fémek korróziós hajlama az alkalmazott anyagminőségtől függ, így ezzel bővebben az előírt anyagminőség vizsgálatánál fogok foglalkozni. -

Az alkatrész általános tűrései ISO-2768-mK toleranciaosztály szerint vannak megadva.

-

Ezen felül az alkatrész több, külön előírt pontossági követelményt tartalmazó méretet, felületi érdességi előírást, valamint alak- és helyzettűrést tartalmaz: -

Helyzettűrések előírva: o Egytengelyűség tűrés

-

-

Fokozott mérettűrések: o Felületekre külön előírva:

e8; H7; H8

o Külön nem jelölt felületeken:

Ra6,3

o Néhány előírt felületeken:

Ra1,6; Ra0,8

Felületi érdesség:

Mivel nem ismerem az alkatrész fokozott tűréssel, illetve felületi érdességgel ellátott felületeinek pontos rendeltetését, funkcióját, ezáltal a tűrés előírások szükségességét, így nem teszek javaslatot az előírtak megváltoztatására. -

Az alkatrész műszaki rajzán a fent említett jelöléseken kívül sorjázási előírás is található: A jelölés alapján a kialakított külső- vagy belső éleket sorjázni kell. A lemunkálás alakja tetszőleges.

-

Technológiai helyesség vizsgálata:

A technológiai helyesség vizsgálata során megállapítom, hogy a munkadarab palástfelületén lévő, M10x20 menet, valamint az ehhez tartozó furat műszaki rajz szerinti kialakítása gyártástechnológiai szempontból igen körülményes feladat. Ennek kiküszöbölésére fenekes furatot javaslok. A javasolt kialakítás alkalmazása nem befolyásolja a furat, valamint a hozzá tartozó menet funkciójának betöltését, így a változtatás megvalósítható.

9

3.2. A gyártás tömegszerűségének meghatározása A technológiai tervezés előtt meghatározom a gyártás szervezési típusát. Erre azért van szükség, hogy megállapíthassuk az alkatrész gyártásának megvalósíthatóságát a cégen belül. Ha az üzem felépítése nem teszi lehetővé a meghatározott szervezési típust, akkor esetlegesen más gyártót kell megbízni a feladat elvégzésével. Ennek meghatározásához szükséges a tömegszerűségi együttható kiszámítása. Erre azért van szükség, mert a kapott érték alapján lehet meghatározni a munkadarab számára megfelelő szervezési típust. A feladatkiírás szerint a legyártandó mennyiség két hét időtartam alatt 35db, ez havi szinten 70db alkatrész gyártását jelenti. A tömegszerűségi együttható számításának képlete [4]: 𝑞 𝑡𝑛

𝐾𝑠 = -

a képletben szereplő együtthatók:

𝐾𝑠 :

tömegszerűségi együttható [−]

𝑞:

kibocsátási ütem [ 𝑑𝑏 ]

𝑡𝑛 :

becsült átlagos normaidő [ 𝑑𝑏 ]

𝑚𝑖𝑛

𝑚𝑖𝑛

Ezen együttható értékének függvényében a szervezés típusa a következőképpen alakulhat:

-

1 ≤ 𝐾𝑠 ≤ 2



tömeggyártás

2 ≤ 𝐾𝑠 ≤ 10



nagysorozat gyártás

10 ≤ 𝐾𝑠 ≤ 20



középsorozat gyártás

20 ≤ 𝐾𝑠



egyedi gyártás

Az alkatrész mechanikai megmunkálásainak becsült átlagos normaideje: 𝑡𝑛 ≈ 15

-

A kibocsátási ütem értékét az alábbi képlettel határozhatjuk meg [4]: 𝑞=

-

𝑚𝑖𝑛 𝑑𝑏

A képletben szereplő együtthatók:

𝐼𝑚 𝑄 𝑚𝑖𝑛

𝐼𝑚 :

rendelkezésre álló időalap [ ℎó ]

𝑄:

gyártandó mennyiség [ ℎó ]

𝑑𝑏

10

-

A rendelkezésre álló időalap értéke: 𝐼𝑚 = 21𝑛𝑎𝑝 ∙ 1𝑚ű𝑠𝑧𝑎𝑘 ∙ 8ó𝑟𝑎 ∙ 60𝑝𝑒𝑟𝑐 = 10080

-

Valamint a gyártandó mennyiség: 𝑄 = 35

-

𝑝𝑒𝑟𝑐 ℎó

𝑑𝑏 𝑑𝑏 = 70 𝑘é𝑡 ℎé𝑡 ℎó

Ennek alapján a kibocsátási ütem értéke: 𝑝𝑒𝑟𝑐 𝐼𝑚 10080 ℎó 𝑝𝑒𝑟𝑐 𝑞= = = 144 𝑑𝑏 𝑄 𝑑𝑏 70 ℎó

-

A kibocsátási ütem függvényében a tömegszerűségi együttható értéke: 𝑝𝑒𝑟𝑐 144 𝑞 𝑑𝑏 = 9,6 𝐾 = = 𝑠

𝑡𝑛

15𝑝𝑒𝑟𝑐

Ebből adódóan az alkatrész gyártásának szervezési típusa nagysorozat-gyártás lesz. Nagysorozat-gyártás esetén a gyártási rendszer típusa szakaszosan folyamrendszerű gyártás. Ez a gyártási forma kivitelezhető az üzemben, így az előírt darabszám előállítása megvalósulhat.

11

3.3. Az előírt anyagminőség vizsgálata Az alkatrész számára előírt anyagminőség: X5CrNi18-10 (1.4301) -

Ennek főbb tulajdonságai:

Az előírt anyagminőség az ausztenites korrózióálló acélok csoportjába tartozik. A korrózióálló acélok egyik leggyakrabban használt fajtája. Jól hegeszthető, illetve hidegen alakítható. Alacsony hőmérsékletig nagyon jó szilárdságú. Jól polírozható és mélyhúzható. Ellenálló képessége 300℃-ig garantált. Megmunkálását magasan ötvözött acélból vagy keményfémből készült szerszámokkal javasolt elvégezni (a keményedésre való hajlam miatt) [5]. Kristályközi korrózióval szemben ellenálló, azonban hegesztés után instabillá válik az ellenállósága (ez a hátrány az esetemben nem mérvadó, mivel a beépítés során nincs szükség az említett eljárásra). Alkalmazási terület [5]: -

vegyipar

-

textilipar

-

élelmiszeripar

-

háztartási eszközök gyártása

-

gyógyszeripar

-

belsőépítészet

-

papírgyártás

-

autógyártás

-

petrokémia

-

hőcserélők csővezetékeinek gyártása

-

Az alkatrész anyagminőségének vegyi összetétele [6]: 2. táblázat. Az előírt anyagminőség vegyi összetétele

𝐶 ≤ 0,07%

𝑆𝑖 ≤ 1%

𝑀𝑛 ≤ 2%

𝑃 ≤ 0,045%

𝑆 ≤ 0,03%

17% ≤ 𝐶𝑟 ≤ 19,5%

𝑀𝑜 ≤ 0,15%

𝑉 ≤ 0,1%

𝐴𝑙 ≤ 0,1%

𝐶𝑢 ≤ 0,3%

8% ≤ 𝑁𝑖 ≤ 10,5%

𝑊 ≤ 0,1%

𝑇𝑖 ≤ 0,05%

𝐶𝑜 ≤ 0,1%

𝑃𝑏 ≤ 0,15%

-

-

Egyéb vegyi adatok: -

0,015% ≤ 𝑆 ≤ 0,03%

-

𝑁 ≤ 0,11%

-

Melegalakítás:

900 − 1200℃

-

Edzés:

1000 − 1100℃

Technológiai adatok:

12

Az alkalmazott anyagminőség főbb mechanikai tulajdonságai az alábbi táblázatban találhatóak [7]: 3. táblázat. Mechanikai tulajdonságok Mechanikai tulajdonságok

Jellemző tartomány 𝑅𝑝0,2 ≥ 190

Folyáshatár: Szakítószilárdság:

500

Jellemző érték

𝑁 𝑚𝑚2

𝑁 𝑚𝑚2 𝑁 𝑅𝑚 = 660 𝑚𝑚2

𝑅𝑝0,2 = 360

𝑁 𝑁 ≤ 𝑅𝑚 ≤ 700 2 𝑚𝑚 𝑚𝑚2

Nyúlás:

𝐴5 ≥ 45%

𝐴5 = 50%

Keménység:

𝐻𝐵 ≤ 215

𝐻𝐵 = 195

𝐼𝑆𝑂 − 𝑉 ≥ 100𝐽

𝐼𝑆𝑂 − 𝑉 = 225𝐽

Ütközési energia: (𝑇 = 25℃)

3.4. Alkalmazott előgyártmány meghatározása -

Az előírt anyagminőség esetén az előgyártmány típusa lehet:   

húzott rúdanyag hengerelt rúdanyag hántolt rúdanyag

A készítendő alkatrész átmérője Ø97𝑚𝑚. Ennél az előgyártmány átmérője nagyobb lesz, ennek pontos értékét a ráhagyásszámítás elvégzése után fogom megkapni. Ebben a tartományban jellemzően hengerelt/hántolt rúdanyagot használunk, a húzott előgyártmány nem járatos. -

A lehetséges előgyártmány- típusok ismertetése:

Hengerlési technológia alatt a fémeknek forgó hengerekkel történő olyan megmunkálását értjük, amelynek során az anyag előírt mértékű maradó – képlékeny- alakváltozást szenved. A hengerlés fajtája lehet hideg- valamint meleghengerlés. A folyamat során megváltozik az anyag mikroszerkezete, ami a fém tulajdonságainak megváltozásával jár [8]. Hántolás során a hántoló berendezésen levő forgó fejbe szerelt körlapkák leesztergálják az előgyártmány palástfelületén található egyenetlenségeket [9]. Ezt az eljárást alkalmazva sokkal jobb felületminőség érhető el, mint hengerlés esetén. Hátránya azonban, hogy költséges eljárás, így ezt a technológiát csak indokolt esetben érdemes alkalmazni. A beérkezett előgyártmány első lépésben darabolásra fog kerülni. Mivel ezután a hengeres előgyártmány mindkét homlokfelülete, valamint a palástfelület a későbbiek során megmunkálásra kerül, így ebben az esetben a hántolás nem indokolt. Tekintve, hogy a hengerelt előgyártmány alkalmazása gazdaságosabb, így ezt a típust fogom alkalmazni. 13

3.5. Ráhagyási alakzat meghatározása Az egyes alkatrészek megmunkálása során 4 féle hiba adódhat, ezek az alábbiak [10]: 

1. Méret hiba: -



2. Alak hiba: -



A munkadarabon megvalósított méret hibája A munkadarabon megvalósított alak hibája

3. Helyzet hiba: -

A munkadarab egyes elemeinek kölcsönös elhelyezkedésének valós hibája, a az

helyzettűrés

elemek

kölcsönös

elhelyezkedésében

megengedett

munkadarabon

megvalósított

legnagyobb eltérés 

4. Mikrogeometria hiba: -

felületi

A

érdesség,

amely

a

felületmikrogeometriai egyenetlenségeinek mértéke Az előző művelet hibái: 

hibás felületi réteghibája:

(𝜗ℎ )



mérethiba:

(𝜗𝑚 )



alakhiba:

(𝜗𝑎 )

Az aktuális művelet hibái: 

bázisválasztási hiba:

(𝜗𝑏 )



felfogási hiba:

(𝜗𝑓 )

Egy művelet ráhagyása: Az az anyagréteg vastagság, amelyet egy adott művelet alkalmával a munkadarabról eltávolítunk. -

Ennek számítási módja [10]: 2 + 𝜗2 + 𝜗2 𝑧𝑚 = 𝜗ℎ + 𝑘 ∙ √𝜗𝑎2 + 𝜗𝑚 𝑏 𝑓

megj.: ,,k” a hibák eloszlási görbéjének alaki jellemzője (forgácsolás esetén: 𝑘 = 1,2) A ráhagyásszámítás első részében meghatározom az előgyártmány palástfelületén lévő nagyolási, majd félsimítási ráhagyást. A számított értékek segítségével meghatározom a hengerelt előgyártmány kezdeti átmérőjét. Utolsó lépésként kiszámítom az oldalazási ráhagyást, így megkapom az előgyártmány befoglaló méreteit.

14

-

Első lépésként meghatározom a nagyoláshoz szükséges ráhagyási alakzat mértékét:

Az előző alfejezetben rögzítettem, hogy az előgyártmány típusa hengerelt rúdacél. A hibás felületi réteg vastagsága ≅ 0,5𝑚𝑚, a munkadarab hibája így: 𝜗ℎ = 2 ∙ 0,5𝑚𝑚 = 1𝑚𝑚 A munkadarab tengelymetszeti alakhibája: 𝜗𝑎 = 73𝑚𝑚 ∙

1 = 0,073𝑚𝑚 1000

A hengerelt nyersanyag tengelymetszeti alakhibáit figyelembe véve, a mérethiba értéke: 𝜗𝑚 = 0,7𝑚𝑚 Az alkatrész megmunkálásánál nincs bázisválasztási hiba, így az ezt figyelembe vevő tényező értéke: 𝜗𝑏 = 0 A munkadarab felfogása 3 pofás tokmány segítségével történik. Ezt figyelembe véve a felfogási hiba értéke: 𝜗𝑓 = 2 ∙ 0,5𝑚𝑚 = 1𝑚𝑚 Az előbbiekben meghatározott adatokat figyelembe véve az alkatrész nagyolásához szükséges ráhagyás értéke: 2 + 𝜗 2 + 𝜗 2 = 1 + 1,2 ∙ √0,0732 + 0,72 + 12 = 2,4674𝑚𝑚 𝑧𝑚 = 𝜗ℎ + 𝑘 ∙ √𝜗𝑎2 + 𝜗𝑚 𝑏 𝑓

𝑧𝑚 ≅ 2,47𝑚𝑚 Nagyolás után a munkadarab felületi érdessége 𝑅𝑎 = 6,3µ𝑚. Ez az érték megfelelő, mivel a nagyoló esztergálás során biztosítva van a műszaki rajzon előírt pontosság. Ahhoz azonban, hogy a szigorú mérettűrést (∅970−0,05 ) meg lehessen valósítani, a felületet simítani kell, ami szintén ráhagyást eredményez. Második lépésként meghatározom a szükséges félsimítási ráhagyás mértékét: A nagyolt felület 𝑅𝑎 = 6,3µ𝑚 érdességű  𝑅𝑚𝑎𝑥 = 6,3µ𝑚 ∙ 4,75 = 29,925µ𝑚 = 30µ𝑚 A hibás felületi réteg vastagsága ennek alapján: 𝜗ℎ = 2 ∙ 𝑅𝑚𝑎𝑥 = 2 ∙ 30µ𝑚 = 60µ𝑚 = 0,06𝑚𝑚 A művelet előtt nincs hőkezelési eljárás, így az alakhiba értéke: 𝜗𝑎 = 0 A mérethiba értéke: 𝜗𝑚 = 0,3𝑚𝑚 Bázisválasztási hiba ebben az esetben sincs, így: 𝜗𝑏 = 0

15

A felfogási hiba ebben az esetben: 𝜗𝑓 = 0,1𝑚𝑚 Az adatok alapján a félsimítási ráhagyás értéke: 2 + 𝜗 2 + 𝜗 2 = 0,06 + 1,2 ∙ √0,32 + 0,12 = 0,4395𝑚𝑚 𝑧𝑓 = 𝜗ℎ + 𝑘 ∙ √𝜗𝑎2 + 𝜗𝑚 𝑏 𝑓

𝑧𝑓 ≅ 0,44𝑚𝑚 A fenti értékekből megállapítható, hogy a palástfelületre számított teljes ráhagyás értéke: 𝑛

𝑧𝑡 = ∑ 𝑧𝑚𝑖 = 2,47𝑚𝑚 + 0,44𝑚𝑚 = 2,91𝑚𝑚 𝑖=1

Az előzőekben meghatározott ráhagyási alakzattal együtt tehát a szükséges előgyártmány átmérője ∅𝐷 = 97𝑚𝑚 + 2,91𝑚𝑚 = 99,91𝑚𝑚. Ez azonban nem szabványos méret, így ezt az értéket ∅𝐷 = 100𝑚𝑚-nek választom. A szabványos átmérőből adódóan a felületről leválasztott anyagréteg 1,5mm. Emiatt a nagyoló esztergálás alatt leválasztott anyagréteg vastagságát 1,25mm-re, valamint a simításnál 0,25mm-re választom. Oldalazási ráhagyás számítása: Fűrészelés után a munkadarab felületi érdessége:

𝑅𝑎 = 25µ𝑚

Ebből adódóan:

𝑅𝑚𝑎𝑥 = 25µ𝑚 ∙ 4,75 = 118,75µ𝑚 𝜗ℎ ≅ 0,118𝑚𝑚

A fűrészelési ferdeséget figyelembe véve a homlokfelület alakhibája: 𝜗𝑎 = 1𝑚𝑚 Figyelembe véve a mérettűrést: 𝜗𝑚 = 0,5𝑚𝑚 A fenti értékek alapján az egy oldalra eső ráhagyás értéke a homlokfelületen: 2 = 0,118 + 1,2 ∙ √12 + 0,52 = 1,4596𝑚𝑚 ≅ 1,5𝑚𝑚 𝑧𝑘 = 𝜗ℎ + 𝑘 ∙ √𝜗𝑎2 + 𝜗𝑚

Mivel a számított érték csak egy oldalra vonatkozik, így ezt ennek az értéknek a kétszeresét kell venni ahhoz, hogy megkapjuk az előgyártmány hosszméretét: 𝑧𝑡 = 2 ∙ 1,5𝑚𝑚 = 3𝑚𝑚 A munkadarab hossza 71 mm, ebből adódóan az előgyártmány hosszmérete: 𝑙 = 71𝑚𝑚 + 3𝑚𝑚 = 74𝑚𝑚 -

A kiinduló előgyártmány befoglaló méretei tehát: Ø100𝑚𝑚 ∙ 74𝑚𝑚 16

3.6. A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása Ebben az alfejezetben megvizsgálom az alkatrész cégen belüli gyárthatóságát, a gyártáshoz szükséges technikai feltételek teljesíthetőségét. A szükséges előgyártmány melegen hengerelt rúdacél formájában kerül az üzembe. Első lépésként az rúdanyagot megfelelő méretre kell darabolni, ennek értéke (a ráhagyásszámítás alapján) ∅100𝑥74𝑚𝑚. Ez a művelet automata szalagfűrész segítségével végezhető el. Második

lépésként

elvégzem

az

előgyártmány

oldalazását,

valamint

nagyoló

hosszesztergálását. Ez a műveletet NC esztergagépen, két befogásban elvégezhető. A soron következő műveletekben kialakításra kerül az alkatrész tényleges geometriája. A munkadarab számára nincs külön előírva hő-illetve felületkezelés, így a gyártás során egyedül forgácsoló megmunkálásokra lesz szükség. A kialakítandó geometria részben tengelyszimmetrikus, ezen felületek kialakítása szintén NC esztergagép segítségével végezhető el. -

Az alkatrészen található esztergálással (kék), valamint marással (szürke) megmunkálandó felületeit az alábbi ábrákon szemléltetem:

5. ábra. Az alkatrész marással, ill. esztergálással kialakított felületeinek szemléltetése Az alkatrész esztergált oldalán többféle furat található. Ezek kialakítása az esztergálási művelet után lehetséges. A művelet elvégzéséhez NC marógép szükséges. Az esztergálással előállítható oldal után megvizsgálom a munkadarab mart oldalának kialakítását. A megmunkálandó felületek elhelyezkedése alapján megállapítható, hogy a műveletek egy befogásban történő elvégzése csak 5-tengelyes marógépen lehetséges. A megmunkálás azonban több befogás alkalmazásával 4-tengelyes gépen is elvégezhető. 17

Az üzemben mindkét típusú gép rendelkezésre áll, így a szükséges műveletek elvégezhetőek. Az alkalmazott szerszámgép kialakítását, valamint pontos típusát a későbbi fejezetekben fogom rögzíteni. A különböző forgácsoló műveletek elvégzése után a munkadarab menetszabályozásra kerül. Ezután következhet az alkatrész ellenőrzése, ezt a minőségbiztosítási osztályon (MEO-n) belül lehet elvégezni. Az üzemben többféle mérőberendezés, valamint számos analógilletve digitális mérőeszköz áll rendelkezésre, amik segítségével az munkadarab ellenőrzése biztosítható. A gyártás technikai feltételeinek körvonalazása után arra a következtetésre jutottam, hogy a rendelkezésre álló géppark- illetve üzem kielégíti az alkatrész gyártásához szükséges technikai feltételeket. Mivel a gyártás megvalósítható, a következő fejezetekben elvégzem a szükséges technológiai tervezési lépéseket.

18

4. Technológiai tervezés Az előző fejezetben megvalósítottam az alkatrész technológiai előtervezését. Elvégeztem a funkcionális elemzést, meghatároztam a gyártás tömegszerűségét, valamint a szervezési típusát. Ezután megbizonyosodtam az előírt anyagminőség helyességéről, meghatároztam aalkalmazott előgyártmány típusát, a megmunkáláshoz szükséges ráhagyási alakzatot, valamint megvizsgáltam a gyártáshoz szükséges technológiai feltételek meglétét. Mivel megállapítottam, hogy a rendelkezésre álló géppark megfelelő az alkatrész előállítására, így ebben a fejezetben kidolgozom az alkatrész gyártásához szükséges technológiai tervet. Ezeket a lépéseket a tanult módszerek alapján fogom elvégezni. Az alkatrész nagyszámú felülete miatt a technológiai tervezést két részre bontom, így az átláthatóbbá válik. A technológiai tervezés első felében a munkadarab esztergált oldala kerül kialakítása. Ezt az oldalt elnevezem ,,A” oldalnak. Az ,,A” oldal kialakítása magában foglalja az előgyártmány darabolását, az ezután következő esztergálási műveleteket, végül az esztergált oldali furatok elkészítését. A technológiai tervezés második felében a munkadarab mart oldala kerül kidolgozásra. Ezt az oldalt ,,B” oldalnak nevezem el. -

A technológiai folyamat tervezésének első része az ,,A” oldal, a második része pedig a ,,B” oldal megmunkálását fogja tartalmazni. A két oldalhoz tartozó felületeket az alábbi ábrákon szemléltetem:

6. ábra. Az ,,A” oldal kék, valamint a ,,B” oldal szürke színnel jelölve (megjegyzés: a mart oldal homlokfelülete mindkét technológiai folyamat esetén jelölve van, mivel a szóban forgó felület mindkét műveletcsoport esetén megmunkálásra kerül.) A technológiai folyamat tervezését a tanult sorrendben fogom elvégezni. Ezt az elvi vázlat kidolgozásával kezdem, majd a műveletek generálásával. Végül meghatározom a műveletek sorrendjét. A technológiai folyamat tervezésének lépéseit a továbbiakban részletesen ismertetni fogom. 19

4.1. Az alkatrész ,,A" oldalának technológiai tervezése Ebben a fejezetben az előző oldalon leírtak alapján elvégzem az ,,A” oldal technológiai tervezését.

4.1.1. Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése Ebben az alfejezetben kijelölöm az ,,A” oldalhoz tartozó felületeket, meghatározom a megmunkáláshoz szükséges technológiai folyamat szakaszokat, valamint az egyes felületek kialakításához szükséges megmunkálási módokat. Végül az alkalmazott megmunkálási módokat az egyes felületekhez rendelem. -

Felületek kijelölése:

Az alkatrész ,,A” oldala 33 megmunkálandó felületet tartalmaz. Az egyes felületek jelölését az alábbi ábra tartalmazza:

7. ábra. Az ,,A” oldal felületeinek kijelölése -

Technológiai folyamat szakaszok, valamint megmunkálási módok kijelölése:

Az ,,A” oldal geometriájának kialakításához szükséges megmunkálási módokat az alkatrész műszaki rajzának tanulmányozása alapján állapítottam meg. -

A műveletek során alkalmazott megmunkálási módok a következők:

𝑎0 − fűrészelés 𝑎1 − központfúrás 𝑎2 − esztergálás 𝑎3 − marás 𝑎4 − fúrás Ezeket a megmunkálási módokat a tervezés további részében a megfelelő technológiai folyamat szakaszokhoz rendelem, így megkapom az alkalmazandó eljárások pontosabb jellegét (pl. nagyoló esztergálás/finomesztergálás). 20

A felsorolt megmunkálási módok segítségével az alkatrész ,,A” oldala teljes mértékben megmunkálható. A következő lépésben meghatározom a gyártás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszokat. A gépipari alkatrészgyártás technológiai folyamata 13 különböző részre bontható. Ezeket a részeket technológiai folyamat szakaszoknak nevezzük. Következő lépésben meg kell határoznom az alkatrész előállítása során alkalmazott technológiai folyamat szakaszokat, valamint azt, hogy az egyes TFSZ-ok milyen megmunkálási módokat tartalmazzanak. 4. táblázat. Alkatrészgyártás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ 1.

Előgyártás

fűrészelés, központfúrás

TFSZ 2.

Nagyolás

nagyoló esztergálás, nagyoló marás, fúrás

TFSZ 3.

Hőkezelés I.

lágyítás, feszültségcsökkentő izzítás

TFSZ 4.

Félsimító megmunkálás I.

esztergálás, félsimító marás

TFSZ 5.

Hőkezelés II.

nemesítés, normalizálás, cementálás

TFSZ 6.

Félsimító megmunkálás II.

finomesztergálás, simító marás

TFSZ 7.

Hőkezelés III.

edzés, betétedzés

TFSZ8.

Simító megmunkálás I.

köszörülés

TFSZ 9.

Hőkezelés IV.

nitridálás

TFSZ 10.

Simító megmunkálás II.

finomköszörülés

TFSZ 11.

Simító megmunkálás III.

mikroesztergálás, mikroköszörülés

TFSZ 12.

Felületkezelés

galvanizálás

TFSZ 13.

Befejező megmunkálás

TFSZ megnevezése

Példa a megmunkálási eljárásokra

Az alkatrész ,,A” oldalának megmunkálásához szükséges TFSZ-okat, valamint a hozzájuk rendelt különböző megmunkálási eljárásokat az alábbi táblázatban foglaltam össze: 5. táblázat. Alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ 1.

Előgyártás

fűrészelés; központfúrás

TFSZ 2.

Nagyolás

nagyoló esztergálás; oldalazás; fúrás

TFSZ 4.


esztergálás; marás

TFSZ 6.


finomesztergálás

TFSZ megnevezése

Alkalmazott megmunkálási eljárások

A táblázat alapján az ,,A” oldal megmunkálásához 4db TFSZ szükséges, ezek alkalmazásával kialakítható a munkadarab ezen részének végleges állapota. 21

Műveletelemek generálása:

-

Első lépésként meghatározom, hogy az alkatrész egyes felületei milyen megmunkálási módokat igényelnek a különböző TFSZ-ok során. Ez a táblázat az alapja a technológiai tervezésnek, mivel a későbbiekben az itt található műveletelemek csoportosításával, illetve összevonásával készül el az alkatrész tényleges megmunkálásához szükséges sorrendterv. A megmunkálás során alkalmazandó műveletelemek az egyes felületek számára:

-

6.A táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

TFSZ1

𝑎0

-

-

-

-

-

𝑎0

-

𝑎1

-

-

-

-

-

-

-

-

TFSZ2

𝑎2

-

-

-

-

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎4

-

𝑎2

-

𝑎2

-

-

-

-

TFSZ4

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

𝑎2

-

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

𝑎2

TFSZ6

-

-

-

-

𝑎2

-

-

𝑎2

-

-

𝑎2

-

𝑎2

-

𝑎2

𝑎2

-

6.B táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

TFSZ1

-

-

-

-

-

-

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

TFSZ2

-

-

-

-

-

-

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

𝑎4

TFSZ4

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

𝑎2

-

-

-

-

-

-

-

𝑎3

𝑎3

𝑎3

TFSZ6

𝑎2

𝑎2

-

𝑎2

𝑎2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

A táblázat tartalmazza az ,,A” oldalon kijelölt 33 felület megmunkálásához szükséges összes művelet-elemet, ami jelen esetben 60db–t jelent. A következő alfejezetek során az lesz a célom,

hogy

a

fenti

táblázatban

meghatározott

műveletelemekből

a

lehető

leggazdaságosabban megvalósítható, valamint a teljes megmunkálás során legkevesebb számú befogást igénylő műveleti sorrendtervet alkossak. Ennek első lépésében az fent kidolgozott táblázat adatai alapján a felsorolt műveletelemekből globális műveleteket képzek, majd az így kapott táblázatban szereplő műveleteket tényleges műveletekre bontom, attól függően, hogy a gyártás folyamata során mely lépések munkálhatóak meg egymást követő sorrendben.

22

4.1.2. Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása Az előző alfejezet során kialakított táblázat adatai alapján ebben az alfejezetben összevonom az felületekhez rendelt egyes TFSZ- okban található műveletelemeket, azok jellege szerint. Ennek elvégzése után a kialakított globális műveletekből tényleges műveleteket alkotok. -

Globális műveletek képzése:

Ahogy az előzőekben említettem, a lent látható táblázatban összevonom az egyes technológiai folyamat szakaszokhoz tatozó műveletelemeket, valamint csoportosítom az ezeken belül található megmunkálási eljárásokat azok jellege szerint. 7. táblázat. Globális műveletek képzése TFSZ TFSZ1

TFSZ2

TFSZ4

TFSZ6

GMJ

Megnevezés

𝐴1,1

fűrészelés

𝐴1,2

központfúrás

𝐴2,1

nagyoló esztergálás

𝐴2,2

fúrás

𝐴4,1

esztergálás

𝐴4,2

marás

𝐴6,1

finomesztergálás

Művelet elemek 𝑎0,1 ; 𝑎0,7 ; 𝑎1,9 ; 𝑎1,24 ; 𝑎1,25 ; 𝑎1,26 ; 𝑎1,27 ; 𝑎1,28 ; 𝑎1,29 ; 𝑎1,30 ; 𝑎1,31 ; 𝑎1,32 ; 𝑎2,1 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,7 ; 𝑎2,8; 𝑎2,11 ; 𝑎2,13 ; 𝑎4,9 ; 𝑎4,24 ;𝑎4,25 ;𝑎4,26; 𝑎4,27 ; 𝑎4,28 ; 𝑎4,29 ; 𝑎4,30; 𝑎4,31 ; 𝑎4,32 ; 𝑎4,33; 𝑎2,1 ; 𝑎2,2 ; 𝑎2,3 ; 𝑎2,4 ; 𝑎2,5 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,7 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,10 ; 𝑎2,11; 𝑎2,12 ;𝑎2,13 ; 𝑎2,14 ; 𝑎2,17 ; 𝑎2,20; 𝑎2,23 ; 𝑎3,31 ; 𝑎3,32; 𝑎3,33 𝑎2,5 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,11; 𝑎2,13; 𝑎2,15; 𝑎2,16 ; 𝑎2,18; 𝑎2,19 ; 𝑎2,21 ; 𝑎2,22;

A táblázatból az látható, hogy a munkadarab ,,A” oldalának kialakításához 7db globális művelet szükséges. Ezek azonban még nem a tényleges műveleteket jelentik, mivel ennek megvalósítását a munkadarab geometriájának kialakításából adódóan nem lehetséges a fent vázolt, egymás utáni sorrendben elvégezni. A technológiailag helyes sorrend kialakításához első lépésként meg kell állapítanom, hogy az előző részben kialakított egyes globális műveleteket hány lépésben lehetséges elvégezni a megmunkálás során.

23

-

Tényleges műveletek generálása:

A technológiai tervezés következő lépésében az előző oldalon leírtak alapján az egyes globális műveleteket szakaszokra bontom, annak megfelelően, hogy a gyártás során hány műveletben végezhető el az adott globális művelet. Az alábbi táblázatban az előzőekben meghatározott globális műveleteket tényleges műveletekre bontom a megmunkálás kivitelezhetősége alapján. 8. táblázat. Tényleges műveletek generálása TFSZ

GMJ 𝐴1,1

TFSZ1 𝐴1,2 𝐴2,1 TFSZ2 𝐴2,2

TFSZ3

𝐴4,1

𝐴4,2 TFSZ4

𝐴6,1

Művelet elemek

TM 𝐴11,1

𝑎0,1 ;

2 𝐴1,1

𝑎0,7 ;

𝐴11,2 2 𝐴1,2 𝐴12,1 𝐴22,1 𝐴12,2 𝐴22,2 𝐴14,1 𝐴24,1 𝐴34,1 𝐴44,1 𝐴54,1 𝐴64,1 𝐴14,2 𝐴16,1

𝑎1,9 ; 𝑎1,24 ;𝑎1,25;𝑎1,26 ; 𝑎1,27 ; 𝑎1,28 ; 𝑎1,29 ; 𝑎1,30 ; 𝑎1,31 ; 𝑎1,32 ; 𝑎1,33 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,7 ; 𝑎2,1 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,11 ; 𝑎2,13 ; 𝑎4,9 ; 𝑎4,24 ;𝑎4,25 ;𝑎4,26 ; 𝑎4,27 ; 𝑎4,28; 𝑎4,29 ; 𝑎4,30; 𝑎4,31 ; 𝑎4,32; 𝑎4,33 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,1 ; 𝑎2,2 ; 𝑎2,3 ; 𝑎2,4 ; 𝑎2,5 ; 𝑎2,6 𝑎2,8 ; 𝑎2,10 ; 𝑎2,11; 𝑎2,12 ; 𝑎2,13; 𝑎2,14 ; 𝑎2,17; 𝑎2,20; 𝑎2,23 ; 𝑎3,31 ; 𝑎3,32; 𝑎3,33 ; 𝑎2,5 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,11; 𝑎2,13; 𝑎2,15; 𝑎2,16 ; 𝑎2,18; 𝑎2,19 ; 𝑎2,21 ; 𝑎2,22;

(megj.: a munkadarab palástfelülete (6-os számú felület) a gyártás során két befogásban kerül megmunkálásra, így a tényleges műveletek kialakításánál az ehhez a felülethez tartozó művelet-elemeket kétszer vettem alapul.) A tényleges műveletek generálása után megállapítható, hogy az alkatrész ,,A” oldalának megmunkálásához legfeljebb 15 művelet szükséges. Ezeket azonban a későbbiekben rendszerezni kell az alapján, hogy az egyes műveleteket a gyártás folyamán milyen sorrendben lehetséges/célszerű elvégezni. A következő alfejezet során megvizsgálom a lehetséges művelet-összevonásokat.

24

4.1.3. Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata Ebben az alfejezetben az eddigi adatokat felhasználva megvizsgálom, hogy a munkadarab ,,A” oldalának megmunkálását hány művelet alkalmazásával lehetséges elvégezni. -

Felületek rangjának meghatározása:

Első lépésként meghatározom az egyes felületek hierarchiai szintjeit annak megfelelően, hogy az adott felület a gyártás mely szakaszában alakítható ki. Az egyes elemek közötti kapcsolatot a hordozó-hordozott viszony jelenti.

8. ábra. Az egyes felületek hierarchiai besorolása -

Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata:

Az technológiai tervezés során azon műveletek vonhatóak össze, amelyek a gyártás során egy befogásban kerülnek kialakítása. 9. táblázat. Lehetséges művelet-összevonások meghatározása Alkalmazott műveletek 𝐴11,1

2 𝐴1,1

𝐴11,2

Sorszám Összevont műveletek 1 2 𝐴1,1 ; 𝐴1,1 1.

2 𝐴1,2

𝐴12,1 𝐴22,1 𝐴12,2 𝐴22,2 𝐴14,1

𝐴24,1

𝐴34,1

𝐴16,1

𝐴44,1

→ 𝐴54,1

𝐴64,1

𝐴14,2

2.

𝐴12,1 ; 𝐴14,1

3.

𝐴11,2 ; 𝐴22,1 ; 𝐴12,2 ; 𝐴14,1 ; 𝐴24,1 ; 𝐴34,1 ; 𝐴44,1 ; 𝐴54,1 ; 𝐴16,1 ;

4.

2 𝐴1,2 ; 𝐴22,2 ; 𝐴14,2

A táblázatban látható közös színnel jelölt műveletek egy befogás alkalmazása során elvégezhetők. Ennek alapján az A oldal megmunkálása 4 művelet alkalmazásával valósítható meg. A munkadarab technológiai tervezése az optimális műveleti sorrend meghatározásával zárul. Mivel azonban a ,,B” oldal technológiai tervezése még nem valósult meg, ezért a következő lépésben ennek a résznek a kidolgozását fogom elvégezni. Az ,,A” és ,,B” oldal optimális sorrendjének kialakítását összefüggően, a 4.3-as fejezetben fogom elvégezni. 25

4.2. Az alkatrész ,,B” oldalának technológiai tervezése Ebben a fejezetben az esztergált oldal analógiája alapján elvégzem az alkatrész ,,B” oldalának technológiai tervezését. Mivel azonban ennek az oldalnak a megmunkálása többtengelyes megmunkáló központon történik, ezért ebben az esetben a tényleges műveletek generálását más megközelítéssel fogom kialakítani.

4.2.1. Elvi vázlat kidolgozása, technológiai folyamatszakaszok kijelölése -

Felületek jelölése:

Az alkatrész B oldala 48db megmunkálandó felületet tartalmaz. A kijelölt felületek az alábbi ábrán láthatóak:

9. ábra. A ,,B” oldal felületeinek jelölése -

Technológiai folyamat szakaszok, valamint megmunkálási módok kijelölése:

-

Az alkatrész ,,B” oldalához rendelt felületek kialakítása során alkalmazandó megmunkálási módok az alábbiak: 𝑎0 − központfúrás 𝑎1 − fúrás

𝑎2 − marás

𝑎3 − menetmegmunkálás

26

A ,,B” oldal megmunkálása során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok

-

a következőkből állnak: 10. táblázat. A megmunkálás során alkalmazott technológiai folyamat szakaszok TFSZ sorszáma TFSZ 2.

Nagyolás

nagyoló marás; központfúrás

TFSZ 4.


marás; felfúrás

TFSZ 6.


félsimító marás; fúrás

TFSZ 8.

Simító megmunkálás I.

simító marás

TFSZ 13.

Befejező megmunkálás

menetmegmunkálás

-

TFSZ megnevezése

Alkalmazott megmunkálási eljárások

Műveletelemek generálása:

Az egyes felületekhez rendelt műveletelemeket az alábbi táblázatokban foglalom össze: 11.A táblázat. Műveletelemek generálása TFSZ TFSZ2 TFSZ4 TFSZ6 TFSZ8 TFSZ13

-

3 -

4 -

5 -

Felületek sorszáma 6 7 8 9 10 11 - 𝑎0 𝑎0 - 𝑎1 𝑎1 -

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

-

-

-

-

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

1

2

𝑎2

𝑎2

-

-

-

-

-

12

13

𝑎0

𝑎0

𝑎1

𝑎1

𝑎2

𝑎2

-

-

𝑎3

14 -

15 -

16

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

-

𝑎3

-

𝑎2 -

11.B táblázat. Műveletelemek generálása Felületek sorszáma TFSZ 17 TFSZ2 𝑎2 TFSZ4 TFSZ6 𝑎2 TFSZ8 TFSZ13 -

18 -

19 -

20

21

22

24

25

26

27

28

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎0

-

23 -

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

-

-

-

-

-

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

𝑎2

-

-

-

-

-

30

31

32

𝑎0

𝑎0

𝑎0

𝑎1

29 -

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎2

𝑎1

𝑎2

𝑎1

-

-

-

-

-

-

𝑎3

𝑎3

𝑎3

11.C táblázat. Műveletelemek generálása

TFSZ 33 TFSZ2 𝑎0 TFSZ4 𝑎1 TFSZ6 TFSZ8 TFSZ13 𝑎3

34

35

36

37

𝑎0

𝑎0

𝑎0

𝑎0

𝑎1

𝑎1

𝑎1

𝑎1

-

-

-

-

𝑎3

𝑎3

𝑎3

𝑎3

Felületek sorszáma 38 39 40 41 42 43 𝑎0 𝑎2 𝑎2 𝑎2 𝑎2 𝑎1 𝑎 𝑎 𝑎 𝑎 𝑎 2 2 2 2 2 𝑎3 -

44 -

45

46

47

𝑎2

𝑎2

𝑎0

48 -

-

-

𝑎1

𝑎2

𝑎2

𝑎2

𝑎2

-

-

-

𝑎3

-

-

27

4.2.2. Globális műveletek képzése, tényleges műveletek generálása -

Globális műveletek képzése:

A műveletelemek generálása után összevonom az egyes technológiai folyamat szakaszokhoz tartozó műveletelemeket, a megmunkálások jellege szerint csoportosítva azokat: 12. táblázat. Globális műveletek képzése TFSZ

GMJ

Megnevezés

𝐴2,1

központfúrás

𝐴2,2

nagyoló marás

𝐴4,1

fúrás

TFSZ2

TFSZ4

Műveletelemek 𝑎0,8 ; 𝑎0,9 ; 𝑎0,12 ; 𝑎0,13; 𝑎0,28 ; 𝑎0,30 ; 𝑎0,31 ; 𝑎0,32 ; 𝑎0,33 ; 𝑎0,34 ; 𝑎0,35 ; 𝑎0,36; 𝑎0,37; 𝑎0,38 ; 𝑎0,47 ; 𝑎2,1 ; 𝑎2,2 ; 𝑎2,16; 𝑎2,17; 𝑎2,20 ; 𝑎2,21 ; 𝑎2,22 ; 𝑎2,24 ; 𝑎2,25 ; 𝑎2,26 ; 𝑎2,27 ; 𝑎2,39 ; 𝑎2,40 ; 𝑎2,41 ; 𝑎2,42 ; 𝑎2,45 ; 𝑎2,46 ; 𝑎1,8 ; 𝑎1,9 ; 𝑎1,12 ; 𝑎1,13 ; 𝑎1,28 ; 𝑎1,30 ; 𝑎1,31; 𝑎1,32 ; 𝑎1,33; 𝑎1,34; 𝑎1,35 ; 𝑎1,36 ; 𝑎1,37 ; 𝑎1,38 ;𝑎1,47 𝑎2,1 ; 𝑎2,2 ; 𝑎2,3 ; 𝑎2,4 ; 𝑎2,5 ; 𝑎2,6 ; 𝑎2,7 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,9 ; 𝑎2,10 ; 𝑎2,11 ; 𝑎2,12;𝑎2,13 ; 𝑎2,14 ; 𝑎2,15 ; 𝑎2,16; 𝑎2,17 ; 𝑎2,18; 𝑎2,19 ; 𝑎2,20; 𝑎2,21 ; 𝑎2,22 ; 𝑎2,23 ; 𝑎2,24 ; 𝑎2,25 ; 𝑎2,26 ; 𝑎2,27 ; 𝑎2,28 ; 𝑎2,29 ; 𝑎2,39 ; 𝑎2,40 ; 𝑎2,41 ; 𝑎2,42; 𝑎2,45; 𝑎2,46 ; 𝑎2,48 ;

𝐴6,1

félsimító marás

𝐴6,2

méretre fúrás

𝑎1,28 ; 𝑎1,30

TFSZ8

𝐴8,1

simító marás

𝑎2,7 ; 𝑎2,8 ; 𝑎2,9 ; 𝑎2,10 ; 𝑎2,22;

TFSZ13

𝐴13,1

menetmegmunkálás

TFSZ6

𝑎3,13 ; 𝑎3,15; 𝑎3,30 ; 𝑎3,31; 𝑎3,32 ; 𝑎3,33 ; 𝑎3,34 ; 𝑎3,35; 𝑎3,36 ; 𝑎3,37; 𝑎3,38 ; 𝑎3,47 ;

A táblázat alapján a ,,B” oldal esetében alkalmazandó globális műveletek száma 7db. A következő lépésben ezeket a műveleteket fogom tényleges műveletekre bontani. A ,,B” oldal technológiai tervezésének következő szakaszát az esztergált oldaltól eltérően fogom kialakítani. Mivel a mart oldal kialakítása az alkatrész több oldalán, annak különböző pozíciókba helyezésével (elfordításával) valósul meg, így a megmunkálás során alkalmazott tényleges műveleteket a munkadarab egyes helyzeteiben elvégezhető műveletelemekből fogom felépíteni. Az előbbiekben vázolt tervezési folyamat megvalósításának első lépéseként meghatározom a munkadarab egyes felületeinek hierarchiai szintjeit. Ebből láthatóvá válik, hogy a jelölt (elsőrangú) felületek kialakításával mely további (származtatott) felületek munkálhatóak meg ugyanazon befogást alkalmazva.

28

A következő ábrán vázolom a munkadarab ,,B” oldalán jelölt felületek hierarchiai szintjeit: -

Felületek rangjának meghatározása:

10. ábra. A munkadarab ,,B” oldalán lévő felületeinek rangjai Az ábrán látható, hogy a munkadarab mart oldala 8 db I. rangú felületet tartalmaz. Ezekből származtathatóak az alkatrészen található további, alacsonyabb rangú felületek. -

Tényleges műveletek generálása:

A következőkben megvizsgálom, hogy a fenti ábrán vázolt egyes elsőrangú felületekből mely további származtatott felületek munkálhatóak meg ugyanabban a munkadarabpozícióban. Az azonos munkadarab helyzetekben kialakítható felületek művelet-elemei összevonásra kerülnek, így műveleteket fognak alkotni. A műveletek megtervezése során kialakítom a bennük szereplő műveletelemek helyes sorrendjét is, ügyelve a megmunkálás gazdaságosságára. Ahol lehetséges, az azonos műveletelemek összevonásra kerülnek. Az 1-es számú felület a munkadarab palástfelületén lévő 1. laprészt jelöli. Az ebből a felületből származtatott további elemek a munkadarab egyazon pozícióba helyezésével megmunkálhatóak, így ezeknek a felületeknek a kialakítását egy műveletben fogom elvégezni. Az 1. művelet során kialakítandó felületek jele:

1; 3; 4; 9; 10; 11; 12; 14; 15; 16;

A művelet során alkalmazott műveletelemek:           

𝐴2,2 − 𝑎2,1 𝐴6,1 − 𝑎2,1 𝐴2,1 − 𝑎0,9 ; 𝑎0,12 𝐴4,1 − 𝑎1,9 ; 𝑎1,12 𝐴6,1 − 𝑎2,9 ; 𝑎2,10 𝐴8,1 − 𝑎2,9 ; 𝑎2,10 𝐴6,1 − 𝑎2,3 ; 𝑎2,4 ; 𝑎2,11 ; 𝑎2,12 𝐴2,2 − 𝑎2,16 𝐴6,1 − 𝑎2,16 𝐴6,1 − 𝑎2,14 ; 𝑎2,15 𝐴13,1 − 𝑎3,15

29

A 2-es számú felület a munkadarab palástfelületén lévő 2. laprészt jelöli. Az ebből a felületből származtatott további, alacsonyabb rangú felületek az első művelethez hasonlóan egy megmunkálás során kialakíthatóak, így a gyártás során ezek a felületek is egy műveletet fognak képezni. A 2. művelet során kialakított felületek jele:

2; 5; 6; 7; 8; 13; 17

A művelet során alkalmazott műveletelemek:        





𝐴2,2 − 𝑎2,2 𝐴6,1 − 𝑎2,2 𝐴2,1 − 𝑎0,8 ; 𝑎0,13 𝐴4,1 − 𝑎1,8 ; 𝑎1,13 𝐴6,1 − 𝑎2,8 ; 𝑎2,7 𝐴8,1 − 𝑎2,8 ; 𝑎2,7 𝐴6,1 − 𝑎2,5 ; 𝑎2,6 𝐴13,1 − 𝑎3,13 𝐴2,2 − 𝑎2,17 𝐴6,1 − 𝑎2,17

A 18-as, valamint 19-es számú felület a munkadarab mart oldalának homloklapját jelöli. Az ebből származtatott felületek mindegyike merőleges, vagy párhuzamos a homloklapra, így ez az oldal is egy műveletben tud elkészülni. A 3. művelet során kialakított felületek jele:

18; 19; 20; 21; 22; 23; 24; 28; 29; 30 31; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42

A 3. művelet során alkalmazott műveletelemek:                  

𝐴2,2 − 𝑎2,20 𝐴6,1 − 𝑎2,18 ; 𝑎2,19 ; 𝑎2,20 𝐴2,2 − 𝑎2,21 ; 𝑎2,22 ; 𝑎2,24 𝐴6,1 − 𝑎2,21 ; 𝑎2,22 ; 𝑎2,24 ; 𝑎2,23 𝐴8,1 − 𝑎2,22 𝐴2,1 − 𝑎0,28 ; 𝑎0,30 ; 𝑎0,31 𝐴4,1 − 𝑎1,28 ; 𝑎1,30 ; 𝑎1,31 𝐴6,1 − 𝑎1,28 ; 𝑎1,30; 𝑎2,29 𝐴13,1 − 𝑎3,30 ; 𝑎3,31 𝐴2,1 − 𝑎0,34 ; 𝑎0,35 ; 𝑎0,36 ; 𝑎0,37 ; 𝑎0,38 𝐴4,1 − 𝑎1,34 ; 𝑎1,35 ; 𝑎1,36 ; 𝑎1,37 ; 𝑎1,38 𝐴13,1 − 𝑎3,34 ; 𝑎3,35 ; 𝑎3,36 ; 𝑎3,37 ; 𝑎3,38 𝐴2,2 − 𝑎2,41 𝐴6,1 − 𝑎2,41 𝐴2,2 − 𝑎2,42 𝐴6,1 − 𝑎2,42 𝐴2,2 − 𝑎2,39 ; 𝑎2,40 𝐴6,1 − 𝑎2,39 ; 𝑎2,40

30

A 25-ös számú felület az alkatrész palástfelületének alsó részén kialakított síklapot jelöli. Ebből 3 további felület származtatható. Ebben az esetben a 32-vel, ill. 33-al jelölt menetes furatok kialakítása az elsőrangú felülettel egy műveletben elvégezhető, azonban a 48-as jelű ferde furat kialakításához a munkadarabnak új pozícióba kell kerülnie, így a 25-ös számú felületen található elemek kialakításához két művelet szükséges. A 4. művelet során kialakított felületek jele:

25; 32; 33

A 4. művelet során alkalmazott műveletelemek:    



Az 5. művelet során kialakított felület jele:

𝐴2,2 − 𝑎2,25 𝐴6,1 − 𝑎2,25 𝐴2,1 − 𝑎0,32 ; 𝑎0,33 𝐴4,1 − 𝑎1,32 ; 𝑎1,33 𝐴13,1 − 𝑎3,32 ; 𝑎3,33

48

Az 5. művelet során alkalmazott műveletelemek: 

𝐴6,1 − 𝑎2,48

A 26-os, illetve 27-es számmal jelölt ferde letörések egy műveletben munkálhatók meg, azonban ehhez a munkadarabnak ismét új pozícióba kell kerülnie, így ez a művelet nem vonható össze továbbiakkal. A 6. művelet során kialakított felületek jele:

26; 27

A 6. művelet során alkalmazott műveletelemek:  

𝐴2,2 − 𝑎2,26 ; 𝑎2,27 𝐴6,1 − 𝑎2,26 ; 𝑎2,27

A 43-as, ill. 44-es számú felületek a 26-os, valamint 27-es számú ferde letörések után kerülhetnek kialakításra. Ekkor a munkadarab pozíciót vált, így ezek kialakítása ismét külön műveletet igényel. A 7. művelet során kialakított felületek jele:

43; 44

A 7. művelet során alkalmazott műveletelemek: 

𝐴4,1 − 𝑎1,43 ; 𝑎1,44

31

A 45-ös számmal jelölt palásfelületen lévő letörés megmunkálása szintén a munkadarab új pozíciójába kerülését vonja maga után, így a felület kialakítása külön műveletet igényel. A 8. művelet során kialakított felület jele:

45

A 8. művelet során alkalmazott műveletelemek:  

𝐴2,2 − 𝑎2,45 𝐴6,1 − 𝑎2,45

A szintén palástfelületen található 46-os, ill. az abból származtatott 47-es felület egy pozícióban megmunkálható, így egy műveletet alkothat. A 9. művelet során kialakított felületek jele:

46; 47

A 9. művelet során alkalmazott műveletelemek:     

𝐴2,2 − 𝑎2,46 𝐴6,1 − 𝑎2,46 𝐴2,1 − 𝑎0,47 𝐴4,1 − 𝑎1,47 𝐴13,1 − 𝑎3,47

A fenti csoportosítás alapján az alkatrész mart oldala 9 műveletben, 9 munkadarabpozícióváltás alkalmazásával valósítható meg. Marás esetében azonban ez az érték nagymértékben redukálható, annak függvényében, hogy a megmunkálás során milyen jellegű szerszámgépet fogok alkalmazni.

4.2.3. Lehetséges művelet-összevonások vizsgálata -

Alkalmazott művelet-összevonások meghatározása:

Az előző vizsgálatok során meghatároztam a ,,B” oldal megmunkálásához szükséges tényleges műveletek számát, valamint az egyes műveleteken belül megvalósított műveletelemeket, azok sorrendjével együtt. A tervezés során kialakított műveletek összevonhatósága a ,,B” oldal esetében annak a függvénye, hogy a megmunkálás során alkalmazott megmunkáló központ hány tengellyel, azaz hány szabadságfokkal rendelkezik. Ebből adódóan első lépésként, a műveletek számának meghatározásához ezt kell leszögezni.

32

Az alkatrész vizsgálata során arra a következtetésre jutottam, hogy a gyártást 4-tengelyes megmunkáló gépre fogom előírni. Ebben az esetben a szükséges befogások száma, valamint ezáltal a műveletek száma annak alapján dől el, hogy milyen befogást tudunk megvalósítani a munkadarab rögzítése céljából. -

A munkadarab befogásának módját a következő módon tervezem megvalósítani:

Az első befogás során elkészítem az alkatrész palástfelületén elhelyezkedő két oldallapot, valamint (ugyan ebben a befogásban) az elsőrendű (1-es és 2-es) felületből származtatott további elemeket. Mivel az alkalmazott gép 4 tengellyel rendelkezik, így a paletta „billentésével” a munkadarab mindkét oldalának megmunkálásához szükséges helyzete biztosítható. Ennél a műveletnél a munkadarabot homloklapjai segítségével rögzítem, szerelt befogókészüléket alkalmazva.

11. ábra. Beépíthető forgatóasztal (a kép illusztráció) A második befogásban az előző műveletben kialakított felületek segítségével rögzítem a munkadarabot, így annak homlokfelülete, valamint a palástfelület további, még megmunkálatlan részei szabadon maradnak, ezáltal a második művelet során kialakíthatóak lesznek. A paletta egyes helyzetekbe való elforgatásával a munkadarab megmunkálásához szükséges pozíciók ebben az esetben is biztosíthatóak. A létrejövő két marási művelet során alkalmazott befogási módokat, valamint az ehhez szükséges készülékeket a művelettervezés című alfejezet során részletesen ismertetni fogom. A következő alfejezetben összesítem a technológiai tervezés során kapott eredményeket, valamint kialakítom a gyártáshoz szükséges optimális sorrendtervet.

33

4.3. Optimális sorrend képzése Ebben az alfejezetben kialakítom a munkadarab számára megtervezett, mindkét oldal technológiai tervezését összesítő optimális műveleti sorrendtervet. Az ,,A” oldal technológiai tervezése során arra a megállapításra jutottam, hogy a lehetséges művelet- összevonásokat elvégezve az alkatrész esztergált oldala 4 műveletben kialakítható. A munkadarab ,,B” oldalának lehetséges művelet-összevonásait az alkalmazott szerszámgép megválasztásával kezdtem. Végül 4-tengelyes megmunkálás mellett döntöttem, így az eredetileg meghatározott 9 tényleges műveletet 2 műveletre csökkentettem. A következő táblázatokban ismertetem az alkatrész technológiai tervezésének elvégzése alapján megvalósított optimális megmunkálási sorrendet. A mart oldalon történő 4 tengelyes megmunkálás esetében az alkalmazott műveleteket a munkadarab pozíciója alapján a táblázatban 9 részre bontottam, a jobb átláthatóság miatt. Az optimális sorrendterv kialakítása után megválasztásra kerülnek az alkalmazott megmunkáló gépek, valamint az egyes műveletek során alkalmazott befogási módok. 13.A táblázat. Optimális megmunkálási sorrend kialakítása Művelet

Sorszám

Darabolás

1.

Esztergálás I.

2.

Esztergálás II.

3.

NC Marás I.

4.

Műveleten belüli sorrend Darabolás megadott méretre Mart oldal homlokfelület oldalazása Palástfelület nagyoló hosszesztergálása Palástfelület simító hosszesztergálása Esztergált oldal oldalazása Központfúrás Felfúrás Belső átmérők nagyoló esztergálása Külső homlokbeszúrás nagyoló esztergálása Külső homlokbeszúrás félsimító esztergálása Külső felületek félsimító esztergálása Belső felületek félsimító esztergálása Radiális irányú beszúrások kialakítása Axiális irányú beszúrás kialakítása Külső felületek simító esztergálása Belső felületek simító esztergálása Központfuratok fúrása Furatok felfúrása Fokozottan tűrésezett furatok simító marása

34

13.B. táblázat. Optimális megmunkálási sorrend kialakítása Művelet

Sorszám

5.

NC marás II.

6.

7.

NC marás III. 8.

9. 10. 11.

12. 13.

Műveleten belüli sorrend Palástfelület nagyoló marása Palástfelület simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Furatok félsimító marása Fokozottan tűrésezett furatok simító marása Letörés nagyoló marása Letörés simító marása Letörésen levő furatok marása Menetmegmunkálás Palástfelület nagyoló marása Palástfelület simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Furatok félsimító marása Fokozottan tűrésezett furatok simító marása Letörés nagyoló marása Letörés simító marása Homlokfelület készre marása Belső homlokfelület nagyoló marása Belső homlokfelület simító marása Fenekes furatok nagyoló marása Fenekes furatok simító marása Süllyesztett profil nagyoló marása Süllyesztett profil simító marása Letörések nagyoló marása Letörések simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Menetmegmunkálások Alakos laprész nagyoló marása Alakos laprész simító marása Furatok központfúrása Furatok felfúrása Menetmegmunkálások 15°-os ferde felület nagyoló marása 15°-os ferde felület simító marása 2,05𝑥45° letörés marása Palástfelület 20° letörés nagyoló marása Palástfelület 20° letörés simító marása Fenekes furat marása Központfúrás Felfúrás Menetmegmunkálás Átmenő furat marása 35

4.4. Művelettervezés A technológiai tervezés utolsó szakaszában elvégzem a gyártáshoz szükséges műveletek megtervezését. Ennek részeként előírom az egyes műveletek során alkalmazandó megmunkáló gépeket, valamint meghatározom a szükséges befogási módokat.

4.4.1. Első művelet (darabolás) művelettervezése Az előgyártmány darabolását automata szalagfűrész segítségével végzem el. A művelet során az előgyártott, melegen hengerelt rúdanyagot a ráhagyásszámítás során alkalmazott méretre, ∅100𝑥74 +0,2⁄+0 mm-re darabolom. 

Gép- és felfogási mód választása:

Az üzemben egy darab automata szalagfűrész áll rendelkezésre, így ezt a gépet kell alkalmazni. A fűrészgépek egyik fő jellemzője a vágási kapacitás, erre a gépválasztás során ügyelni kell. Ebben az esetben ez az érték megfelelő (250mm). - A szerszámgép főbb jellemzői: 14. táblázat. A fűrészgép műszaki jellemzői Műszaki adatok: Szalagméret:

2710𝑥27𝑥0,9 [𝑚𝑚] 𝑚

Szalagsebesség: 15 − 90 [ ] 𝑚𝑖𝑛

12. ábra. PILOUS ARG 250 DF-NC

400/3 [𝑘𝑊]

Tömeg:

740 [𝑘𝑔]

Méretek:

2100𝑥1500𝑥1450 [𝑚𝑚]

Automata szalagfűrész -

𝑉

Teljesítmény:

A művelet során alkalmazott befogási mód:

A fűrészelési művelet során a hengerelt rúdanyagot gyorsszorítós gépsatu segítségével rögzítem a fűrészgépen. -

A munkadarab művelet utáni állapota:

13. ábra. Az 1. művelet során kialakított geometria

36

4.4.2. Második művelet (NC esztergálás I.) művelettervezése A második művelet során elvégzem a mart oldal oldalazását, valamint a palástfelület hosszesztergálását. 

Gép- és felfogási mód választása: -

Az első esztergálási művelet során alkalmazott szerszámgép: -

SAMSUNG PL25 MC esztergagép

A feladat elvégzéséhez elegendő lenne egy kisebb tudással rendelkező gép is, azonban a soron következő, fokozott tűréssel ellátott, ezáltal nagyobb pontosságot igénylő műveletet ezzel a géppel célszerű elvégezni. Ebből következően a mellékidő csökkentése céljából ezt a műveletet is az ott alkalmazott géppel fogom elvégezni. -

A gép főbb jellemzői: 15. táblázat. Főbb műszaki jellemzők Max. fordulatszám: 3500rpm Teljesítmény (30perc/foly.): 22/18,5kW Gyorsjárati sebesség (X/Z): 18/24m/min Feed Motor (X/Z): 3/3kW Max. esztergálási átmérő: 365mm Max. esztergálási hossz: 1020mm

14. ábra: SAMSUNG PL 25 MC esztergagép -

A munkadarab befogásához 3 pofás tokmányt alkalmazok:

15. ábra. A 2. művelet során kialakított geometria

37

4.4.3. Harmadik művelet (NC esztergálás II.) művelettervezése A harmadik művelet során megmunkálása kerülnek a további esztergálással előállítható felületek. Ebben a műveletben (az előzővel ellentétben) már csak készfelületek kerülnek előállítása. 


Az alkalmazott szerszámgép ebben az esetben is SAMSUNG PL25 MC esztergagép, amelyet az előző művelet során is felhasználtam. A munkadarab befogása során az előző műveletben már leesztergált palástfelületet 3 pofás tokmányban, esztergált puhapofával fogjuk meg. A pofák az előző művelet folyamán már megmunkált (finomesztergált) palástfelületre illeszkednek, így az technológiai bázisként használható. Ezáltal megmunkálás pontossága biztosított. -

Az esztergálás során kialakított geometria az alábbi 3D-s modellen látható:

16. ábra. Az esztergált oldal megmunkálása során kialakított felületek

38

4.4.4. Negyedik művelet (NC marás I.) művelettervezése Ebben a műveletben kialakítom az esztergált oldalon található furatokat, ezzel befejezve az alkatrész esztergált felének megmunkálását. 


A munkadarab marási műveleteit az esztergáláshoz hasonlóan egy gépen fogom elvégezni, ezáltal az egyes műveletek során keletkező mellékidők lerövidülnek. A választott gép az előzőekben rögzítettek alapján 4-tengelyes marógép. Ez a típus eredetileg 3-tengelyes kivitelben készült, azonban a későbbiek folyamán 4. (A) tengellyel lett ellátva. 

A marási műveletekhez alkalmas választott marógép: -

A berendezés főbb műszaki jellemzői:

17. ábra. HURCO VMX 30t

-

HURCO VMX30t

16. táblázat: Főbb műszaki jellemzők Asztal méret: 1020x510mm T-hornyok: 5x18x100mm Max. asztalterhelhetőség: 1000kg Tengely elmozdulások: X-tengely: 760mm Y-tengely: 510mm Z-tengely: 610mm Főorsó motor teljesítménye: 13,5kW Főorsó-asztal távolság: 150-760mm Főorsó fordulatszám: 10-12000ford/perc Forgatónyomaték: 214Nm Szerszámcserélő: DIN69871-szerszámbefogó: SK-A40 Helyek száma: 24 Max. szerszámátmérő: 80mm Max. szerszámhossz: 300mm Max. szerszámsúly: 7kg

A művelet során alakos satupofával történik a befogás:

18. ábra. A 3. művelet során kialakult geometria, valamint az alkalmazott befogási mód 39

4.4.5. Ötödik művelet (NC marás II.) művelettervezése Az ötödik műveletben elvégzem a mart oldalon lévő, a munkadarab palástfelületből kialakított két síklap, valamint az ebből származó felületek megmunkálását. 

Gép- és felfogási mód választása

Ahogy az előző fejezetben kifejtettem, a megmunkáláshoz ebben az esetben is HURCO VMX 30t megmunkáló gépet fogok alkalmazni. A munkadarab befogását erre a célra kialakított, szerelt befogó készülékkel oldom meg. Mivel az üzemben már gyártásra kerültek hasonló geometriával rendelkező alkatrészek, így a befogó készülék már rendelkezésre állt. A központosítás az esztergált felületre felfektetve, valamit az előző műveletben kialakított, ∅8 mart furat központosításának segítségével történik. Emellett a munkadarab a mart oldali homlokfelületen leszorításra kerül. Ezzel az alkatrész helyzete meghatározottá válik. Mivel a munkadarab ebben a műveletben kialakítandó két palástfelülete közel azonos, figyelembe kell venni, hogy a megmunkálás történhet soros, illetve párhuzamos módon. Soros megmunkálás esetén a munkadarab két oldala egymás után kerül kialakításra. Párhuzamos esetben (az azonos felületek esetében) a marógép elvégzi az adott forgácsoló műveletet, majd a munkadarab elforgatása után kialakítja a második oldalon is. Ennek a megmunkálási módnak a hátránya az, hogy minden egyes elforgatás esetében csökken a megmunkálás pontossága, így én a soros megmunkálási módot választottam. -

A szerelt befogó készülék (valamint a művelet során megmunkált munkadarab) 3Ds modellje az alábbi ábrákon látható:

19. ábra. Az 5. művelet során kialakított geometria, valamint a szükséges befogó készülék 40

4.4.6. Hatodik művelet (NC marás III.) művelettervezése A hatodik, és ezzel az utolsó megmunkálási művelet során kialakítom az előző műveletben megmunkált síklapokra merőleges felületeket. A művelet elvégzése után elkészül a munkadarab végleges geometriája. 


Az alkalmazott megmunkáló gép változatlan, a HURCO VMX 30t típusú megmunkáló gép ebben az esetben is megfelelő a művelet elvégzésére. Ahhoz, hogy a kijelölt felületek megmunkálásra kerüljenek, ebben az esetben másfajta szerelt befogó készüléket kell alkalmazni. A felfogó készülék alapja változatlan marad, tehát az alkatrész ebben az esetben is a készre esztergált felületre fekszik fel, valamint a munkadarab központosítása itt is a ∅8 mart furat segítségével biztosított. Lényeges különbség azonban, hogy ebben az esetben a munkadarabot az előző művelethez képest 90°al elfordítva kell felhelyezni, így biztosítva a megfelelő oldalak megmunkáláshoz szükséges munkadarab forgatást. A 6. művelet során alkalmazott befogó készülék 3D-s modellje az alábbi ábrákon látható:

20. ábra. A 6. művelet során kialakított geometria, valamint a szükséges befogó készülék

A szükséges szerszám- valamint befogógépek megválasztása után elkészítem a munkadarab ábrás műveleti sorrendtervét. Ezt a 2. számú melléklet tartalmazza.

41

5. A technológiai folyamatot alkotó 6. művelet első részének részletes megtervezése Szakdolgozatom egyik részfeladata a tervezésvezető által kiválasztott műveletek részletes megtervezése. Ebben az esetben ez a 6. művelet azon részét képezi, melynek során kialakul a munkadarab mart oldalának homlokfelülete, valamint az ebből a homlokfelületből származó további elemek. A választott művelet ezen része magában foglalja a munkadarab 6. műveletében lévő, első pozícióba történő helyezés során kialakítandó elemeket. -

A művelet során megmunkálandó geometriát az alábbi ábrákon szemléltetem:

21. ábra. A kijelölt művelet során megmunkált geometria Mivel a műveletben szereplő összes felület párhuzamos, vagy merőleges a homlokfelület síkjára, ezért a munkadarab (valamint a befogó készülék) a művelet során nem fog elfordulni. -

A művelet során a munkadarab pozíciója az alábbi ábrán látható:

22. ábra. A munkadarab pozíciója a kijelölt művelet során A művelet során használt megmunkáló berendezést, valamint felfogási módot a 4.4.5. alfejezetben már megválasztottam, ezért a következőkben elvégzem a művelet elemek generálását, meghatározom az egyes művelet elemekhez szükséges szerszámokat, valamint a forgácsolás során alkalmazott technológiai adatokat. Végül megválasztom a kialakított geometria ellenőrzéséhez szükséges mérési módszereket, valamint mérőeszközöket

42

5.1. Művelet elemek generálása Ebben az alfejezetben meghatározom a megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek sorrendjét. Ennek során a lehető leggazdaságosabb megmunkálás elérésére törekszem. -

A megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek sorrendjét az alábbi táblázatban foglalom össze: 17. táblázat. Művelet elemek generálása Sorszám 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39.

Művelet-elem Homlokfelület simító marás Belső homlokfelület nagyoló marás Belső homlokfelület fenéksimítás Belső homlokfelület palástsimítás ∅48𝑥3 körkörös nagyoló marás ∅48𝑥3 fenékrész előmunkálás ∅48𝑥3 fenékrész körkörös simító marás ∅48𝑥3 fenékrész simító marás ∅48𝑥3 palástfelület simító marás ∅34𝑥15 körkörös nagyoló marás ∅34𝑥15 fenékrész előmunkálás ∅34𝑥15 körkörös simító marás ∅34𝑥15 fenékrész simító marás ∅34𝑥15 palástfelület félsimító marás ∅34𝑥15 palástfelület simító esztergálás Háromszög profil körkörös nagyoló marás Háromszög profil fenékrész előmunkálás Háromszög profil körkörös simító marás Háromszög profil fenékrész simító marás Háromszög profil palástfelület simító marás 1,7𝑥45° letörés simító marás 5𝑥45° letörés nagyoló marás (2x) 5𝑥45° letörés simító marás (2x) 2𝑥45° letörés simító marás (2x) R7 ívfelület simító marás 𝐷11 furat központfúrás 𝐺1/8 furat központfúrás 𝑀5 furat központfúrás ∅11𝑥24 furat felfúrás ∅11𝑥24 furat körkörös nagyoló marás ∅11𝑥24 furat fenékrész simító marás ∅11𝑥24 furat palástfelület simító marás 𝐺1/8 furat felfúrás 𝑀5 furat felfúrás 𝐺1/8𝑥10 menetmegmunkálás 𝑀5𝑥10 menetmegmunkálás M3 furat központfúrás (5x) M3 furat felfúrás (5x) M3 furat menetmegmunkálás (5x)

Felület jele 18-19 20 20 20 21 21 21 21 21 22 22 22 22 22 22 24 24 24 24 24 23 39-40 39-40 41-42 29 28 30 31 28 28 28 28 30 31 30 31 34-35-36-37-38 34-35-36-37-38 34-35-36-37-38 43

5.2. Szerszámválasztás Ebben az alfejezetben kiválasztom az egyes megmunkálási műveletekhez szükséges szerszámokat. A feladat megoldásához a SANDVIK Coromant szerszám- valamint lapkagyártó cég katalógusait, illetve a CoroGuide nevű programot alkalmaztam [11]. Az egyes művelet-elemekhez alkalmazandó szerszámok megválasztása során a következő szempontokat vettem figyelembe: -

A művelet-elemek során alkalmazott szerszámok számát, valamint a szerszámcserék számát a megmunkálás során célszerű minimalizálni

-

Az egyes szerszámok befogási módját lehetőleg egységesre kell választani, így nem szükséges különféle szerszámcsatlakozók beszerzése

-

Amennyiben lehetséges, célszerű az egymás után következő művelet-elemet azonos szerszámmal elvégezni, így csökken a gyártási idő

A fent leírt szempontokat figyelembe véve arra a következtetésre jutottam, hogy az egyes művelet-elemekhez szükséges szerszámokat célszerű minél inkább egységesíteni. A különböző szerszámok/szerszámcsaládok megválasztása során a következő szempontokat kell figyelembe venni: -

Az munkadarab anyaga ausztenites korrózióálló acél, így olyan szerszámokat kell választani, amelyek képesek megmunkálni ezt az anyagtípust. 

-

A

megmunkálandó

anyag

keménysége

Ezen anyagtípus jele:

𝐻𝑅𝐶27 − 39

[12],

ennek

megmunkálására a választott szerszámoknak képesnek kell lenniük. -

Célszerű olyan szerszámokat, valamint lapkákat választani, amelyekkel lehetséges a nagyoló, valamint a simító megmunkálás elvégzése is.

-

Lehetőleg olyan szerszámokat alkalmazzunk, amelyek nem túl speciálisak, így azok az adott művelet-elemeken, valamint az adott alkatrészen kívül eltérő megmunkálások alkalmával is alkalmazhatóak.

Homlokmarás, valamint vállak, nagy átmérőjű furatok kialakítása esetén egységesen Coromill 390, letörések esetén CoroMill 495, központfúrás/kisebb átmérőjű furatok kialakítása esetén CoroMill 860/862, furatok marása esetén pedig CoroMill Plura szerszámcsaládot választok. A menetmegmunkálásokat CoroCut 300 menetvágó szerszámokkal készítem el. A H8-as tűréssel rendelkező mart furat esetében CoroBore 825 finomkiesztergáló szerszámot fogok alkalmazni. Ezen szerszámcsaládok tagjai teljesítik az elvárásokat, valamint termelékeny megmunkálást tesznek lehetővé.

44

A szerszámcsere időigényes folyamat, ezért a szerszámválasztás során arra törekedtem, hogy ahol lehetséges, a sorban egymás után következő művelet-elemek azonos szerszámmal legyenek megmunkálva. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy-egy művelet-elem megmunkálása nem minden esetben a lehető leggyorsabb, azonban ezekben az esetekben a szerszámcserék elhagyásával a megmunkálási idő nagymértékben csökken. 

Az egyes művelet-elemekhez választott szerszámokat az alábbi táblázatokban foglaltam össze: 18.A táblázat. Szerszámválasztás

Művelet elem száma

1.-9.

10.-14.

15.

Választott szerszám/lapka

CoroMill390 váltólapkás maró Szerszám: R390-020A20-11M Lapka: R390-11 T3 02E-MM 2030 CoroMill390 váltólapkás maró Szerszám: R390-016A16-11L Lapka: R390-11 T3 02E-MM 2030 CoroBore825 finomesztergáló Szerszám: 825-29TC06-A20 Lapka: TCMT 06T1 04-UF 4025

16.-20.

CoroMill Plura tömör maró Szerszám: 2P342-10000-CMA 1740

21.-24.

CoroMill495 váltólapkás maró Szerszám: 495-012A16-4509L Lapka: 495-09T3M-MM 1040

25.

CoroMill Plura tömör maró Szerszám: R216.24-06050BCC13P

Alkalmazott szerszám modellje

Forgácsolási átmérő [DC]

Befogás típusa, mérete

20𝑚𝑚

hengeres ∅20𝑚𝑚

16𝑚𝑚


28-36mm


10𝑚𝑚


≥ 12𝑚𝑚 ≤ 23,4𝑚𝑚


6𝑚𝑚


3𝑚𝑚


CoroDrill860 tömör fúró 26.-28.

Szerszám: 860.1-0300-016A0-PM 4234

45

18.B. táblázat. Szerszámválasztás Művelet elem száma

Forgácsolási átmérő [DC]

Befogás típusa, mérete

CoroDrill860 tömör fúró Szerszám: 860.1-0790-040A1-MM 2214

7,9𝑚𝑚


CoroMill Plura tömör maró Szerszám: RA216.24-1630DAK04G 1610

6,35𝑚𝑚

hengeres ∅6,35𝑚𝑚

33.


8,7𝑚𝑚


34.


4,1𝑚𝑚


35.

CoroTap300 menetvágó Szerszám: T300-XM100DK-1/8 C110

36.

CoroTap300 menetvágó Szerszám: E404M5

37.

CoroDrill862 tömör fúró Szerszám: 862.1-0200-016A1-GM GC34

29.

30.-32.

Választott szerszám/lapka

Alkalmazott szerszám modellje

G 1/8 − 28

M5

Szerszám: 862.1-0244-020A1-GM GC34

Szerszám: E404 M3

négyszög 6𝑥4,9𝑚𝑚


2,44𝑚𝑚


CoroTap300 menetvágó 39.

7𝑥5,5𝑚𝑚

2𝑚𝑚

CoroDrill862 tömör fúró 38.

négyszög

M3

négyszög 3,5𝑥2,7𝑚𝑚

46

A szerszámok megválasztásánál arra törekedtem, hogy azok szárai azonos típusúak, hengeres kivitelűek legyenek (ez alól kivételt képeznek a menetmegmunkáló szerszámok, mivel ezek csak négyszög alapú szárral kaphatóak). A hengeres szerszámok befogását ER szorítópatronos szerszámbefogókkal, valamint ER patronok segítségével lehet megvalósítani. Ebben az esetben a szárak átmérőtartománya ∅3 − ∅20𝑚𝑚 közé esik. Az ehhez szükséges patronkészletek az ER25, ER32, valamint ER40 típusok. Az üzemben ezek feltételezhetően rendelkezésre állnak. 

A szükséges patronok: o ER25:      o ER32:  o ER40: 

393.14-25 030 (3-2,5mm) (2db) 393.14-25 060 (6-5mm) (4db) 393.14-25 080 (8-7mm) (1db) 393.14-25 100 (10-9mm) (2db) 393.14-25 160 (16-15mm) (2db) 393.14-32 200 (20-19mm) (1db) 393.14-40 250 (25-24mm) (1db)

23. ábra. ER patron A menetfúró szerszámok esetében szintén szükséges patron alkalmazása, azonban ebben az esetben ER menetfúró patronokat kell alkalmazni. -

Ebben az esetben ezek a következők: 

M3 menetfúró esetében: DIN6499A ER16-3,5X2,7



M5 menetfúró esetében: DIN6499B ER25-6,0X4,9



G1/8 menetfúró esetén: REGO-FIX ER-GB DIN 6499

Utolsó lépésként megfelelő tokmányt választok a patronokhoz: ER25 patronokhoz: AA3B14-40 25 070 szerszámbefogó (11db) ER32 patronokhoz: AA3B14-40 32 079 szerszámbefogó 4db) ER40 patronhoz: AA3B14-40 40 105 szerszámbefogó (1db) 24. ábra. ER patronos szerszámbefogó 47

5.3. Technológiai adatok meghatározása Ebben az alfejezetben megadom az egyes művelet-elemeknél alkalmazandó technológiai paramétereket. Ezek meghatározása során elsődleges szempont a szerszámgép, valamint az egyes művelet-elemek során alkalmazott szerszámok minél jobb kihasználtságának biztosítása, ezáltal a megmunkálási idő csökkentése. A megmunkáláshoz szükséges főbb technológiai adatok a következőkből állnak [11]: Forgácsolási sebesség: Ez az érték adja meg a kerületi sebességet adott átmérőnél, valamint alapértéket jelent a forgácsolási adatok kiszámításához. 𝑚

Jele: 𝑣𝑐 [𝑚𝑖𝑛] Fogásmélység: A forgácsolási művelet során egy időben leválasztott anyagréteg vastagsága. Jele: 𝑎𝑝 [𝑚𝑚] Forgácsolási szélesség: A marószerszám radiális szélessége a fogásban. Jele: 𝑎𝑒 [𝑚𝑚] Fogankénti előtolás: Alapérték a forgácsolási adatok kiszámításához. A maximális forgácsvastagságot és a főél elhelyezési szöget figyelembe véve számítjuk. Ezt a paramétert szerelt lapkás marók alkalmazása esetén tüntetem fel. 𝑚𝑚

Jele: 𝑓𝑧 [𝑓𝑜𝑔] Fordulatonkénti előtolás: Kiegészítő érték, amely azt mutatja meg, hogy a szerszám mennyit mozdul el egy teljes fordulat megtétele alatt. Ezt a paramétert tömör marók/fúrók alkalmazása esetén tüntetem fel. 𝑚𝑚

Jele: 𝑓𝑛 [𝑓𝑜𝑟𝑑] A forgácsolási paraméterek egy részét a Sandvik Coromant cég honlapján található CoroGuide nevű szoftver segítségével, valamint az egyes lapkákhoz a gyártó által javasolt forgácsolási paraméterek figyelembevételével határoztam meg. A program azonban nem képes néhány (bonyolultabb) geometriai elem kalkulációjára, így ezekben az esetekben közelítő értékeket alkalmaztam, szintén ügyelve az alkalmazott szerszámok javasolt forgácsolási paramétereire. Az egyes művelet-elemek technológiai adatainak megválasztása során ügyeltem rá, hogy a megmunkálásokhoz szükséges teljesítményszükséglet ne haladja meg az alkalmazott megmunkáló gép teljesítményének 90%-át, ami esetemben 𝑃𝑚𝑒𝑔 = 12,15𝑘𝑊-ot jelent 48

-

Az egyes művelet-elemek során alkalmazott technológiai paraméterek:

19. táblázat. Technológiai adatok meghatározása 𝑚 𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑎𝑝 [𝑚𝑚] Művelet-elem sorszáma, megnevezése 𝑣𝑐 [ ] 𝑓𝑧 [ ] 𝑓𝑛 [ ] 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝑎𝑒 [𝑚𝑚] 𝑎𝑝 = 1,1 1. Homlokfelület simító marás 249 2280 𝑎𝑝 = 7,5 2. Belső homlokfelület előmunkálás 237 1360 𝑎𝑝 = 0,5 3. Belső homlokfelület fenéksimítás 237 1360 4. Belső homlokfelület palástsimítás 237 1360 𝑎𝑒 = 0,5 𝑎𝑝 = 2,5 231 656 5. ∅48𝑥3 körkörös nagyoló marás 𝑎𝑝 = 2,5 231 6. ∅48𝑥3 fenékrész előmunkálás 𝑎𝑝 = 0,5 231 656 7. ∅48𝑥3 fenék körkörös simító marás 𝑎𝑝 = 0,5 231 8. ∅48𝑥3 fenékrész simító marás: 263 9. ∅48𝑥3 palástfelület simító marás 𝑎𝑒 = 0,5 𝑎𝑝 = 7,25 234 553 10. ∅34𝑥15 körkörös nagyoló marás 𝑎𝑝 = 7,25 234 11. ∅34𝑥15 fenékrész előmunkálás 𝑎𝑝 = 0,5 234 563 12. ∅34𝑥15 körkörös simító marás 𝑎𝑝 = 0,5 234 13. ∅34𝑥15 fenékrész simító marás 263 14. ∅34𝑥15 palástfelület félsim. marás 𝑎𝑒 = 0,75 320 0,1 15. ∅34𝑥15 palástfelület simító eszt. 𝑎𝑒 = 0,25 𝑎𝑝 = 2 16. profil körkörös nagyoló marás 85,2 171 𝑎𝑝 = 5,8 17. profil fenékrész előmunkálás 77,6 𝑎𝑝 = 0,2 18. profil körkörös simító marás 95,4 191 𝑎𝑝 = 0,2 19. profil fenékrész simító marás 234 20. profil palástfelület simító marás 203 𝑎𝑒 = 0,5 𝑎𝑝 = 1,7 700 21. 1,7𝑥45° letörés készre marás 240 𝑎𝑝 = 4,5 230 900 22. 5𝑥45° letörés nagyoló marás (2x) 𝑎𝑝 = 0,5 240 1300 23. 5𝑥45° letörés készre marás (2x) 𝑎𝑝 = 2 240 1200 24. 2𝑥45° letörés készre marás (2x) 𝑎𝑝 = 11,5 25. R7 ívfelület készre marása 250 550 26. D11 központfúrás 35 0,05 27. G1/8 központfúrás 35 0,05 28. M5 központfúrás 35 0,05 35 0,12 29. ∅11𝑥24 furat felfúrása 𝑎𝑝 = 23,5 250 350 30. ∅11𝑥24 körkörös nagyoló marás 𝑎𝑝 = 0,5 230 31. ∅11𝑥24 fenékrész simító marás 203 32. ∅11𝑥24 palástfelület simító marás 𝑎𝑒 = 0,5 33. G1/8furat felfúrása 60 0,1 34. M5 furat felfúrása 50 0,1 35. G1/8 menetmegmunkálás 12,7 0,9 36. M5 menetmegmunkálás 10 0,8 37. M3 furatok központfúrása (5x) 35 0,05 38. M3 furatok felfúrása (5x) 35 0,1 39. M3 menetvágás (5x) 5,25 0,5 -

49

5.4. Mérési módszer és mérőeszköz választása Mivel a munkadarab a megmunkálási folyamat után kerül minőségellenőrzésre, így az ellenőrzés jellegét, valamint az egyes geometriai elemek mérésének módját az egész munkadarabra nézve írom elő. A munkadarabon lévő legtöbb méret tűrése az ISO 2768-mK toleranciaosztálynak megfelelő. Ez a szabvány közepes megmunkálási pontosságot jelöl, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy az egyes méretekre előírt tűrés legkisebb értéke hosszméret esetén ±0,1𝑚𝑚 (3𝑚𝑚), sugár esetén ±0,2𝑚𝑚 (3𝑚𝑚), valamint szögérték esetén ±1°. Azon méretek, amelyek a fent említett jelöletlen tűréssel rendelkeznek, valamint azon további méretek, amelyek tűrése nem haladja meg a fent említett tolerancia értékeket, kézi mérőszerszámmal is mérhetőek. Az előzőekben említett hosszméretekhez, valamint külső, illetve belső átmérők méréséhez célszerű digitális tolómérőt alkalmazni, ebből a cégnél számos típus áll rendelkezésre. A mérés pontosságát fokozhatja, ha olyan eszközt választunk a mérési feladat ellátására, amely IP67 védelemmel ellátott, így az üzemben esetlegesen előforduló szennyeződések nem rontják a mérés pontosságát.

25. ábra. Mitutoyo digitális tolómérő Az alkatrész számos letöréssel, valamint különböző szögekben lemart felülettel rendelkezik. Ezeket a szögértékeket digitális mérőprojektor segítségével lehet ellenőrizni. 

26. ábra. Scarrett HE400 Digitális mérőprojektor

A gép főbb jellemzői: 20. táblázat. A gép műszaki jellemzői Méréstartomány: 254𝑥100𝑚𝑚 Precíziós munka asztal mérete: 480x120mm Mérendő mdb. maximális súlya: 25kg 10x, 20x, 25x, 31,25x, 50x és 100x nagyítási lehetőség Digitális szögmérő

50

A munkadarab az előzőekben említett méreteken kívül rendelkezik nagyobb geometriai pontosságot igénylő felületekkel is, amelyek ellenőrzéséhez már más eszközöket célszerű alkalmazni. -

Fokozott tűréssel ellátott felületek a munkadarabon: 

Esztergált oldal:

∅68 𝑒8; ∅94 𝑒8 külső átmérők ∅38 𝐻8; ∅56 𝐻8 belső átmérők ∅5 𝐻8 furatok (2x)



∅34 𝐻8 belső átmérő

Mart oldal:

∅16 𝐻7 furatok (4x) Az esztergált oldali fokozott tűréssel ellátott külső, illetve belső átmérők ellenőrzését, továbbá a mart oldalon lévő, fokozott tűréssel ellátott belső átmérőt, valamint a furatokat az üzemben alkalmazott, WENZEL LH87 típusú mérőberendezéssel ellenőrzöm.



A berendezés műszaki adatai: 21. táblázat: A berendezés műszaki jellemzői X=800mm Mérési tartomány:

Y=2000mm Z=700mm

Asztalméret:

2780x1040mm

Max. terhelhetőség:

1200kg (2 + 350) µ𝑚

U2:

(2,5 + 250) µ𝑚

Mérési pontosság: 27. ábra. WENZEL LH87 mérőgép

𝐿

U1:

𝐿

Abban az esetben, amennyiben a berendezés kapacitása ezt lehetővé teszi, lehetőség van arra, hogy a további (előzőekben említett), jelöletlen/nagyobb tűréssel rendelkező méreteket is ezzel a géppel ellenőrizzünk le. Mivel a mérés folyamata részben automatizált (az egyes mérési műveletek során alkalmazott befogásokat kézzel kell megvalósítani), a munkadarab ellenőrzésének folyamata gyorsabbá, valamint ezen túlmenően megbízhatóbbá is válik.

51

6. Programszerszám tervezése a gyártási idő csökkentésére A programszerszámok célja a megmunkálás során alkalmazott művelet-elemek lehetséges összevonása, ezáltal a megmunkálási idő csökkentése. Ebben a fejezetben egy ilyen célra kialakított szerszám tervezését fogom elvégezni. A tervezés első felében kiválasztom az összevonni kívánt művelet-elemeket, megvizsgálom ezek alkalmazhatóságát, majd meghatározom a legcélszerűbb anyagleválasztási tervet. Ezek után kiválasztom a megmunkáláshoz szükséges lapkákat, majd meghatározom az alkalmazott technológiai paramétereket. Végül megtervezem a szerszámtestet, valamint ellenőrzöm a megmunkálás során keletkező terhelésekre. A fejezet végén összehasonlítást végzek az általam tervezett programszerszám, valamint a jelenleg alkalmazott szerszámok termelékenységét illetően.

6.1. Alkalmazhatóság vizsgálata, ráhagyási alakzat meghatározása A szakdolgozat kiírásban nem szerepeltek kijelölt művelet-elemek, így a tervezés első lépésében megválasztom a lehetséges művelet-összevonások helyét. A gyártási folyamat tanulmányozása során arra a következtetésre jutottam, hogy programszerszámot az ∅34 𝐻8𝑥15 fenekes furathoz, valamint az ebből származtatott további felületekhez (1,7𝑥45° letörés; ∅48𝑥3 vállrész) érdemes tervezni. A választott geometriai elemek jelenlegi kialakítása nagyszámú műveletet igényel, így programszerszám alkalmazásával csökkenthető a megmunkálási idő. A szóban forgó művelet jelenleg 12 művelet-elemből áll, ezek sorrendben a következők: D20 marószerszám: 1. ∅48𝑥3 körkörös nagyoló marás 2. ∅48𝑥3 fenékrész előmunkálás 3. ∅48𝑥3 fenék körkörös simító marás 4. ∅48𝑥3 fenékrész simító marás 5. ∅48𝑥3 palástfelület simító marás D16 marószerszám: 6. ∅34𝑥15 körkörös nagyoló marás 7. ∅34𝑥15 fenékrész előmunkálás 8. ∅34𝑥15 fenék körkörös simító marás 9. ∅34𝑥15 fenékrész simító marás 𝑞. ∅34𝑥15 palástfelület simító marás Furatesztergáló kés: 11. ∅34𝑥15 palástfelület simító eszt. Élletörő maró: 12. 1,7𝑥45° letörés készre marás 28. ábra. A megmunkálás során kialakuló geometria 52

A programszerszám tervezését jelentősen megnehezíti, hogy a választott lépcsős fenekes furat nem átmenő. Ez nagymértékben korlátolja a tervezendő szerszám alkalmazhatóságát. A alábbiakban részletesen elemezni fogom ezt a problémát. -

A

programszerszám

alkalmazhatóságának

elemzése

során

a

következő

megállapításokra jutottam: A választott geometria a fent leírt művelet-elemek előtt még nincs előmunkálva. Ebből adódik, hogy a szerszám használatához mindenképpen szükséges egy kezdeti nagyolt fenekes furat kialakítása. Véleményem szerint ezen a ponton célszerű eltérni az eredeti művelettervtől, és megváltoztatni a maró szerszám megmunkálásának sorrendjét. Ebben az esetben a ∅34𝑥15-ös, valamint a ∅48𝑥3-as furat nagyolását egy lépésben fogom megmunkálni. A fenékrész süllyesztését az eddigiekben is alkalmazott módon, csavarvonalas interpoláció segítségével fogom elvégezni. A ráhagyási alakzat tervezése során megvizsgáltam az egyes lehetőségek alkalmazhatóságát: Mivel a választott lépcsős zsebfurat nem átmenő, így általános programszerszám alkalmazása esetén a forgácsoló lapkák a palástfelületen egyszerre csak egy anyagréteget tudnak leválasztani. Ennek ellenére megvizsgáltam a lehetséges programszerszámmal történő kétlépcsős palástmegmunkálást. Az alábbi ábrán egy ilyen lehetséges forgácsleválasztási opciót mutatok be:

29. ábra. az ∅34-es fenekes furat homlokfelülete kétlépcsős megmunkálás esetén Az ábrán vázolt esetben egy nagy sarokrádiusszal rendelkező, valamint nagy fogásmélységet megengedő simító lapkával alakítom ki a palástfelület készméretét, a nagyoló lapkát pedig a simító lapkához viszonyítva ,,eltoltan” helyezem el. Ebben az esetben a munkadarab homlokfelülete igényelne további simító megmunkálást, amit a soron következő művelet során alkalmazott szármaróval lehetne elvégezni. Ez a kivitelezés elméletileg működőképes lenne, azonban a szerszámkatalógusok tanulmányozása során nem találtam olyan méretű lapkákat, amelyek ebben az átmérő tartományban teljesítenék a megmunkáláshoz szükséges technológiai feltételeket, valamint egyben megfelelő méretűek is lennének az adott geometria kialakítására. 53

Az egyes lehetséges alternatívák vizsgálata során arra a következtetésre jutottam, hogy ebben az átmérő tartományban a programszerszám csak egylépcsős anyagleválasztást tud megvalósítani, így végül egy ilyen alkalmazást választottam. A tervezés során többféle anyagleválasztási tervet kidolgoztam, végül a következő variáció mellett döntöttem:

30. ábra. A tervezendő szerszám anyagleválasztási terve Ebben az esetben a szerszám egy műveletben munkálja készre a fokozott tűréssel rendelkező ∅34𝑥15-ös fenekes furat palástfelületét, kialakítja az ∅48𝑥3as lépcsős süllyesztéket, valamint az 1,7𝑥45°-os letörést. A művelet elvégzése előtt az előzőekben felsorolt 12 művelet-elemből az alábbiak elvégzése szükséges (a megváltoztatott műveleti sorrend miatt a mélyítési érték változott): 

∅34𝑥18 körkörös nagyoló marás



∅34𝑥18 fenékrész előmunkálás



∅34𝑥18 fenék körkörös simító marás



∅34𝑥18 fenékrész simító marás

A fenekes furat előmunkálásához az eredeti művelettervezésben már megválasztott D16-os marószerszámot fogom alkalmazni. A művelet során a belső homlokfelületet kész méretre munkálom, valamint a palástfelületen 0,4mm ráhagyást hagyok. Az előbbiekben felsorolt 4 művelet után alkalmazom a programszerszámot, és a művelet végeztével befejeződik a kijelölt felületek megmunkálása. A következő alfejezetben megválasztom a fent vázolt ráhagyási alakzat megmunkálásához szükséges szerszámlapkákat.

54

6.2. Alkalmazott lapkák megválasztása -

Második lépésként kiválasztom a megmunkáláshoz szükséges lapkákat. A későbbi hivatkozások érdekében az egyes lapkákat betűkkel jelölöm el.

A belső palástfelület simításához választott lapka [11]: TPMT 06 T1 04 1125 22. táblázat Az ,,A” jelű lapka adatai Lapka jele: A Forgácsoló él hossza: 𝐿 = 6,5991𝑚𝑚 Beírható kör átmérő:

𝐼𝑐 = 3,81𝑚𝑚

Vastagság:

𝑆 = 1,905𝑚𝑚

Sarokrádiusz: Főél-elhelyezési szög:

𝑅𝑒 = 0,3969𝑚𝑚 𝛫𝑟 = 105°

31. ábra. Simítás során alkalmazott lapka Az 1,7𝑥45°-os letörés elkészítéséhez választott lapka [11]: TCMT 11 03 08-MM 2025

23. táblázat. A ,, B” jelű lapka adatai Lapka jele: B Forgácsoló él hossza: 𝐿 = 10,74𝑚𝑚 Beírható kör átmérő:

𝐼𝑐 = 6,35𝑚𝑚

Vastagság:

𝑆 = 3,175𝑚𝑚

Sarokrádiusz: Főél-elhelyezési szög:

𝑅𝑒 = 0,7938𝑚𝑚 𝛫𝑟 = 45°

32. ábra. Letörés kialakítása során alkalmazott lapka A nagyátmérő esztergálásához választott lapka [11]: SCMT 12 04 08-UM 4025 24. táblázat. A ,,C” jelű lapka adatai Lapka jele: C Forgácsoló él hossza: 𝐿 = 12,7𝑚𝑚 Beírható kör átmérő:

𝐼𝑐 = 12,7𝑚𝑚

Vastagság:

𝑆 = 4,7625𝑚𝑚

Sarokrádiusz:

𝑅𝑒 = 0,7938𝑚𝑚

Főél-elhelyezési szög:

𝛫𝑟 = 90°

33. ábra. Lépcsős furat kialakítása során használt lapka 55

6.3. Forgácsolási adatok meghatározása: A programszerszám forgácsolási paramétereit a megmunkálás azon szakaszára kell méretezni, ahol egy időben a legnagyobb mértékű anyagleválasztás történik Ebben az esetben a legnagyobb a szerszámot- valamint a megmunkáló gépet ért terhelés. A lapkák megválasztása során rögzítettem az egyes darabok gyártó által legideálisabbnak tartott, valamint javasolt forgácsolási paramétereit. Ezeket az alábbi táblázatban foglaltam össze [11]: Alkalmazott lapka jele

25. táblázat. Az egyes lapkák ajánlott forgácsolási paraméterei Fordulatonkénti előtolás Forgácsolási sebesség Fogásmélység 𝑚𝑚 𝑚 (𝒇𝒏 ) [ ] (𝒗 ) (𝒂𝒑 ) [mm] [ ] 𝒄 𝑓𝑜𝑟𝑑 𝑚𝑖𝑛

A

0,09…0,26…1,3

0,04…0,09…0,18

190…225...225

B

0,42…0,67…2,5

0,09…0,17…0,26

220…250…265

C

0,3…1,5…4

0,1…0,25…0,4

225…265…320

A táblázatban feltüntetett technológiai adatok az egyes lapkák legideálisabb alkalmazási esetére vonatkoznak. Ezektől az értékektől (bizonyos határokon belül) el lehet térni, azonban ebben az esetben számolni kell a lapka éltartamának csökkenésével. A technológiai paraméterek meghatározását a fordulatonkénti előtolás mértékének megválasztásával kezdem. Ennek oka az, hogy ebben az esetben a lapkák egy adott szerszámszáron vannak elhelyezve, így a megmunkálás során a választott fordulatonkénti előtolás (𝑓𝑛 ) értéke mind a 3 különböző szerszámlapkán azonos lesz (Az ,,A” jelű lapkák esetében a fordulatonkénti előtolás értéke feleződik). Az egyes lapkákra érvényes forgácsolási sebesség értékére azonban mind a 3 esetben különböző érték fog adódni, mivel mind 3 lapka különböző átmérő tartományban fog forgácsolni. Mivel a fenti táblázatban közölt értékek a gyártó által legmegfelelőbbnek ítélt paraméterek, a technológiai adatok meghatározásánál célszerű ezeket az értékeket lehetőleg minél jobban megközelíteni. Az alkalmazott megmunkáló gép teljesítménye 𝑃 = 13,5𝑘𝑊. A művelet tervezése során törekedni

kell

arra,

hogy

az

alkatrész

megmunkálásához

szükséges

egyidejű

teljesítményszükséglet ne haladja meg a megmunkáló gép névleges teljesítményének 90%át, ami jelen esetben 𝑃𝑚𝑒𝑔 = 12,15kW. 56

Mivel a programszerszám egyidejű anyagleválasztása viszonylag nagy lesz, fennáll a valószínűsége annak, hogy a lapkák számára javasolt paraméterek nem lesznek alkalmazhatóak, mivel valószínűleg nagyobb teljesítményt igényelnének, mint amekkorára az alkalmazott megmunkáló gép képes. Ebből kifolyólag a technológiai paramétereket igyekszem úgy meghatározni, hogy a megmunkálás lehetőleg ne járjon túl nagy teljesítményszükséglettel. Első lépésként megválasztom a fordulatonkénti előtolás értékét. Az előzőekben leírt okok miatt ezt az értéket alacsonyra választom. Ehhez megvizsgálom az előző táblázat adatait, majd kiválasztom azt az előtolás értéket, amely a 3 lapka esetében a legkisebb. Figyelembe véve az egyes lapkákra előírt legkisebb javasolt paramétereket, a választott értékem: 𝑚𝑚 𝑓𝑛 = 0,1 𝑓𝑜𝑟𝑑 Mivel meghatároztam a szerszám fordulatonkénti előtolását, a kapott adatokkal kiegészülve meg tudom állapítani a forgácsolás során előállított felületi érdességet. Ennek az értéknek a vizsgálatát az ∅34 fenekes furat palástfelületén fogom elvégezni, mivel ez a felület rendelkezik a legnagyobb tűréssel, valamint a megmunkáló lapka lekerekítési sugara ebben az esetben a legkisebb (azonos fordulatonkénti előtolás esetén minél kisebb a szerszámlapkán lévő sarokrádiusz értéke, annál nagyobb lesz a megmunkált felület érdessége). -

Első lépésben kiszámítom a jelenlegi paraméterekkel kapott maximális felületi érdesség értékét: 𝑅𝑧 =

(0,05)2 𝑚𝑚 𝑓𝑛2 = = 7,8125 ∙ 10−4 𝑚𝑚 ≅ 0,81𝜇𝑚 8 ∙ 𝑟𝜀 8 ∙ 0,4𝑚𝑚

(mivel ebben az esetben a keresztmetszeten egy időben két lapka forgácsol, így a fordulatonkénti előtolás értéke feleződni fog) -

Felhasználva a maximális, valamint az átlagos felületi érdesség közötti kapcsolatot, meghatározom az utóbbi értéket [13]: 𝑅𝑧 = 4 ∙ 𝑅𝑎 → 𝑅𝑎 =

𝑅𝑧 0,81𝜇𝑚 = ≅ 0,2𝜇𝑚 4 4

Ez az érték megfelelő a palástfelület számára. A következő lépésben meghatározom a szükséges forgácsolási sebességet (𝑣𝑐 ). Ennek értékét az előzőekben leírt okok miatt szintén nem szeretném túl nagy értékre választani, mivel a forgácsolási sebesség növekedésével a megmunkálás teljesítményigénye növekszik. 57

Az egyes forgácsolási sebességek számításához azonban elsőként a főorsó fordulatszámot kell meghatározni. A lapkák adatait tartalmazó táblázatot megvizsgálva látható, hogy az egyes lapkák közül a palástfelület simítására szolgáló lapkához szükséges a legnagyobb forgácsolási sebesség. Mivel ez az elsőrangú felület, így a főorsó fordulatszámot úgy fogom meghatározni, hogy annak értéke kielégítse a lapka gyártó által meghatározott intervallumot -

𝑚

Az ,,A” jelű lapka forgácsolási sebességét 𝑣𝑐𝐴 = 190 𝑚𝑖𝑛 értékre választom. A számítás elvégzéséhez az alábbi képletre van szükség [13]: 𝑛=

1000 ∙ 𝑣𝑐𝐴 𝐷𝑘ö𝑧𝐴 ∙ 𝜋

A képletben szereplő 𝐷𝑘ö𝑧𝐴 paraméter a lapka legkisebb valamint legnagyobb forgácsolási átmérőjének mértani átlaga. Ezt az értéket tehát a következő módon kaphatom meg: 𝐷𝑘 + 𝐷𝑏 34𝑚𝑚 + 33,2𝑚𝑚 = = 33,6𝑚𝑚 2 2 Mivel a további lapkák esetén is szükség lesz erre az értékre, ezért ezt a ,,B”, valamint ,,C” 𝐷𝑘ö𝑧 =

jelű lapkák esetén is meghatározom. Ennek eredménye: 𝐷𝑘ö𝑧𝐵 = 35,7𝑚𝑚

𝐷𝑘ö𝑧𝐶 = 42,82𝑚𝑚

Mivel most már minden érték adott, meghatározhatom az ,,A” lapkához szükséges főorsó fordulatszám értékét: 𝑚 1000 ∙ 𝑣𝑐𝐴 1000 ∙ 190 𝑚𝑖𝑛 𝑓𝑜𝑟𝑑 𝑓𝑜𝑟𝑑 𝑛= = = 1799,97 ≅ 1800 𝐷𝑘ö𝑧𝐴 ∙ 𝜋 33,6𝑚𝑚 ∙ 𝜋 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 Ezt az érték az alkalmazott megmunkáló gép által teljesíthető, így megfelelő. A már meghatározott főorsó fordulatszámot felhasználva kiszámolom a további lapkák adatait is, majd megvizsgálom, hogy a kapott értékek beleesnek-e a gyártó által javasolt intervallumba: 𝑣𝑐𝐵

𝑣𝑐,𝐶

𝑓𝑜𝑟𝑑 𝐷𝑘ö𝑧𝐵 ∙ 𝜋 ∙ 𝑛 35,7𝑚𝑚 ∙ 𝜋 ∙ 1800 𝑚𝑖𝑛 𝑚 = = ≅ 201,88 1000 1000 𝑚𝑖𝑛 𝑓𝑜𝑟𝑑 𝐷𝑘ö𝑧𝐶 ∙ 𝜋 ∙ 𝑛 42,82𝑚𝑚 ∙ 𝜋 ∙ 1800 𝑚𝑖𝑛 𝑚 = = ≅ 242,14 1000 1000 𝑚𝑖𝑛

58

A kiszámolt értékek alapján látható, hogy a jelenlegi főorsó fordulatszámból adódó forgácsolási sebesség értékek az ,,A”, valamint a ,,C” jelű lapkák esetében a javasolt intervallumon belül vannak, a ,,B” jelű lapka azonban a javasolt érték alatt működik. Mivel azonban a megvalósítandó forgácsolási műveletek közül a ,,B” lapka szerepe a legkisebb, valamint a lapka által kialakításra kerülő geometria nem rendelkezik fokozott tűréssel, így a kapott értéket megfelelőnek választom. A következő lépés során kiszámítom azt a szükséges maximális forgácsoló erőt, ami a szerszám jelenlegi paraméterekkel történő, legnagyobb forgácsleválasztást igénylő keresztmetszetén szükséges. -

A következő ábra az egyes forgácsoló lapkák belépéséi pontjait jelöli:

34. ábra. Az egyes lapkák belépése a leválasztani kívánt anyagrétegbe (a jobb szemléltethetőség miatt a ,,B” jelű lapka belépési pontja az ábrán nem arányos) A legnagyobb leválasztandó forgácskeresztmetszet a művelet legvégén adódik. Ennek oka az, hogy a palástsimító szerszám a homlokfelületet elérve 0,095 ≅ 0,1𝑚𝑚 értékkel túlfut, ezzel biztosítva azt, hogy ne maradjon lépcső a homlokfelületen. Amikor a szerszám eléri ennek a mélyítési értékét, a fogásmélység értéke 𝑎𝑝 = 0,8𝑚𝑚. Ezt az érték még az ajánlott tartományon belül van, így nem okoz gondot. A homlokfelület tényleges alakját az alábbi ábrán vázolom:

35. ábra. Belső homlokfelület peremének süllyesztése 59

Ebben a pontban mind a négy szerszám maximális terhelés alatt dolgozik, így a megmunkálás teljesítményszükségletének számításánál az ebben a tartományban történő forgácsolási paraméterekkel fogok dolgozni. -

A hasznos teljesítményt az alábbi képlet segítségével határozhatom meg [11]: 𝑃𝑐 =

𝑣𝑐 ∙ 𝑎𝑝 ∙ 𝑓𝑛 ∙ 𝑘𝑐 [𝑘𝑊] 60 ∙ 103

A teljesítményszükséglet meghatározásához szükségem van a fajlagos forgácsolóerő értékére (𝑘𝑐 ), amit a következő módon számítom ki [11]: 𝑘𝑐 = 𝑘𝑐1.1 ∙ ℎ−𝑧 [

𝑁 ] 𝑚𝑚2

A képlet alkalmazásához szükségem van a ,,z” korrekciós tényezőre, valamint a fajlagos forgácsoló erő alapéértékére (𝑘𝑐1.1 ). A képletben szereplő ,,h” forgácsvastagság megegyezik 𝑚𝑚

a fordulatonkénti előtolás értékével, ami ebben az esetben 𝑓𝑛 = 0,1 𝑓𝑜𝑟𝑑 értékkel rendelkezik. A ,,z” korrekciós tényező, valamint a forgácsolási erő alapértéke táblázatból kiolvasható [14]. A munkadarab anyagminősége alapján ezek az értékek a következők: 𝑁

𝑘𝑐1.1 = 1750 𝑚𝑚2

𝑧 = 0,22

A meghatározott alapadatok alapján a fajlagos forgácsolóerő értéke: 𝑘𝑐 = 𝑘𝑐1.1 ∙ ℎ−𝑧 = 1750

𝑁 𝑁 𝑁 ∙ 0,1−0,22 = 2904,27 ≅ 2904,3 2 2 𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑚𝑚2

Mivel az ,,A” jelű lapkából két darab forgácsol egy időben, így ebben az esetben a fordulatonkénti előtolás értéke: 𝑓𝑛 = 0,05

𝑚𝑚 𝑓𝑜𝑟𝑑

értékre változik.

Ennek változásával azonban megváltozik a fajlagos forgácsolóerő értéke is, így ezt az ,,A” jelű lapkákra külön kell meghatározni. Ezek esetében a fajlagos forgácsolóelő értéke:

𝑘𝑐 = 𝑘𝑐1.1 ∙ ℎ−𝑧 = 1750

𝑁 𝑁 𝑁 ∙ 0,05−0,22 = 3382,71 ≅ 3382,7 2 2 𝑚𝑚 𝑚𝑚 𝑚𝑚2

Mivel a teljesítményszükséglet meghatározásához már minden érték adott, így a következő lépésben kiszámíthatom az egyes anyagleválasztások során szükséges értékeket.

60

Az ,,A” jelű lapkák esetében a szükséges forgácsolási teljesítmény maximális értéke:

𝑃𝑐𝐴

𝑚 𝑚𝑚 𝑁 𝑣𝑐𝐴 ∙ 𝑎𝑝𝐴 ∙ 𝑓𝑛 ∙ 𝑘𝑐 190 𝑚𝑖𝑛 ∙ 0,8𝑚𝑚 ∙ 0,05 𝑓𝑜𝑟𝑑 ∙ 3382,7 𝑚𝑚2 = = ≅ 0,43𝑘𝑊 60 ∙ 103 60 ∙ 103

(Az összteljesítmény- szükséglet számításánál ennek az értéknek a kétszeresét kell venni) A ,,B”, valamint a ,,C” jelű lapkák esetében pedig a következő: 𝑚

𝑃𝑐𝐵 =

𝑚𝑚

201,88 𝑚𝑖𝑛 ∙ 1,7𝑚𝑚 ∙ 0,1 𝑓𝑜𝑟𝑑 ∙ 2904,3 60 ∙ 103 𝑚

𝑃𝑐𝐶 =

𝑁 𝑚𝑚2

𝑚𝑚

242,14 𝑚𝑖𝑛 ∙ 5,42𝑚𝑚 ∙ 0,1 𝑓𝑜𝑟𝑑 ∙ 2904,3 60 ∙ 103

𝑁 𝑚𝑚2

≅ 1,66𝑘𝑊

≅ 6,35𝑘𝑊

A kapott értékeket összegzem, így megkapom a szükséges összteljesítményt: 𝑃𝑐 = 𝑃𝑐𝐴1 + 𝑃𝑐𝐴2 + 𝑃𝑐𝐵 + 𝑃𝑐𝐶 = 0,43𝑘𝑊 ∙ 2 + 1,66𝑘𝑊 + 6,35𝑘𝑊 = 8,87𝑘𝑊 A kiszámított érték az alkalmazott megmunkáló gép számára megfelelő, mivel alkalmas a megkívánt teljesítmény értékének biztosítására. A következő lépésben meghatározom a programszerszám termelékenységét. Ezt úgy tudjuk megtenni, hogy kiszámítjuk az általa végzett műveletek megmunkálásának időtartamát. Ezt a következő képlet segítségével tehetjük meg [13]: 𝑇𝑐 =

𝐿 [𝑚𝑖𝑛] 𝑛 ∙ 𝑓𝑛

A képletben szereplő ,,L” érték a szerszám munkameneti úthosszát jelöli. Ez esetünkben egyenlő lesz a palástfelület hosszának (18𝑚𝑚), valamint a homlokfelület süllyesztése során elvégzett túlfutás értékének (0,1𝑚𝑚) összegével, azaz 18,1𝑚𝑚-el. Ebből következően a megmunkálás időtartama [13]: 𝑇𝑐 =

𝐿 18,1𝑚𝑚 = = 0,1006𝑚𝑖𝑛 = 6,04𝑠𝑒𝑐 𝑛 ∙ 𝑓𝑛 1800 𝑓𝑜𝑟𝑑 ∙ 0,1 𝑚𝑚 𝑝𝑒𝑟𝑐 𝑓𝑜𝑟𝑑

A kiszámolt érték alapján a programszerszám t=6,04 másodperc időtartam alatt képes megmunkálni a kjelölt felületeket. A technológiai adatok meghatározása után áttérek a szerszámtest geometriájának kialakítására, majd elvégzem a szükséges méretezési, illetve ellenőrzési lépéseket. 61

6.4. Szerszámtest méretezése A tervezés következő szakaszában meghatározom a megmunkálás során bekövetkező szerszámtestre ható terheléseket. Ezek közül jelen esetben a forgásból származó csavaró nyomaték értéke lényeges. A szerszám hosszmérete a kialakítandó geometria alapján viszonylag rövid lesz, így a forgácsolási művelet során nem merül fel a kihajlás veszélye. -

A szerszámot ért csavaró igénybevétel peremfeltétele [15]: 𝜏𝑐𝑠,𝑚𝑎𝑥 = -

|𝑀𝑐 | 𝑁 ≤ 𝜏𝑚𝑒𝑔 [ ] 𝐾𝑝 𝑚𝑚2

a képletben szereplő tagok: 

𝜏𝑐𝑠,𝑚𝑎𝑥 :

maximálisan fellépő csavaró feszültég



𝜏𝑚𝑒𝑔 :

megengedett csavaró feszültég értéke



𝑀𝑐 :

fellépő csavaró nyomaték



𝐾𝑝 :

poláris keresztmetszeti tényező

Első lépésként kiszámítom a megmunkálás során fellépő csavarónyomaték értékét: 𝑀𝑐 = -

𝑃𝑐 [𝑁𝑚] 𝜔

A 𝑃𝑐 forgácsolási teljesítményt már ismerem, így a számításhoz már csak az 𝜔 szögsebesség értékét kell megadnom. Ez a fordulatszám értékéből számítható: 𝜔 = 2∙𝜋∙𝑛 =2∙𝜋∙

-

Ezek alapján az egyes lapkákra fellépő csavaró nyomaték értéke: 𝑀𝑐𝐴 =

𝑃𝑐𝐴 0,43 ∙ 103 𝑊 = = 2,28𝑁𝑚 = 2280𝑁𝑚𝑚 1 𝜔 188,5 𝑠

𝑀𝑐𝐵 =

𝑃𝑐𝐵 1,66 ∙ 103 𝑊 = = 8,81𝑁𝑚 = 8810𝑁𝑚𝑚 1 𝜔 188,5 𝑠

𝑀𝑐𝐶 -

1800 𝑓𝑜𝑟𝑑 1 ≅ 188,5 60 𝑠𝑒𝑐 𝑠

𝑃𝑐𝐶 6,35 ∙ 103 𝑊 = = = 33,68𝑁𝑚 = 33680𝑁𝑚𝑚 1 𝜔 188,5 𝑠

A megmunkálás kritikus szakaszában tehát az csavarónyomatékok összege: 𝑀𝑐 = 𝑀𝑐𝐴1 + 𝑀𝑐𝐴2 + 𝑀𝑐𝐵 + 𝑀𝑐𝐶 = 47050𝑁𝑚𝑚

62

A következő lépésben megvizsgálom a szerszámtest kritikus keresztmetszeteiben ható csavarónyomaték értékét. A művelet során a szerszámtesten található lapkák közül elsőként az ,,A” jelű váltólapkák dolgoznak, következőként az ,,A” és ,,B” jelű lapkák együtt forgácsolnak, végül a ,,C” jelű lapka belépésével a mind a 4 lapka egyidejűleg működik. Az első esetben az ,,A” jelű lapkák az ∅33 −as keresztmetszeten vannak elhelyezve, így ez lesz az első vizsgálandó szelvény: 1. eset: 𝑀𝑐1 = 𝑀𝑐𝐴1 + 𝑀𝑐𝐴2 = 4650𝑁𝑚𝑚 A következőként belépő, ,,B” jelű lapka a szerszám ∅37 − 𝑒𝑠 keresztmetszetén helyezkedik el. Ezen az átmérőn van elhelyezve a ,,C” jelű lapka is, így ezt a szelvényt már mind a 4 szerszámtesten lévő lapka csavarónyomatéka terheli. Ezen az átmérőn két kritikus keresztmetszet található, így a vizsgálat során ezeket fogom ellenőrizni: 2.-3. eset: 𝑀𝑐2 = 𝑀𝑐1 + 𝑀𝑐𝐵 + 𝑀𝑐𝐶 = 47050𝑁𝑚𝑚 A vizsgálandó keresztmetszetek kiválasztása után meghatározom az egyes esetekben fellépő csavaró-feszültség értékét. Ennek számítási módja a következő [15]: 𝜏𝑐𝑠 =

𝑀𝑐 𝑁 [ ] 𝐾𝑝 𝑚𝑚2

A képletben szereplő 𝐾𝑝 érték az adott szelvény poláris keresztmetszeti tényezője. Ennek számítása az alábbi módon történik [15]: 𝐾𝑝 = -

𝐼𝑝 𝑅𝑚𝑎𝑥

[𝑚𝑚3 ]

A képlet tagjai: poláris másodrendű nyomaték [𝑚𝑚4 ]



𝐼𝑝 :



𝑅𝑚𝑎𝑥 : a keresztmetszet súlypontjának és attól legtávolabb eső pontjának távolsága [𝑚𝑚]

A poláris másodrendű nyomaték olyan érték, amely a test csavaró igénybevétellel szembeni ellenállását fejezi ki. Az egyes szelvények poláris másodrendű nyomatékát az Axis VM9 nevű végeselem-program segítségével határoztam meg. Ehhez szükségem volt a vizsgált szelvények 2D-s vázlatára, amelyeket Solid Edge, valamint AutoCad tervezőrendszerek segítségével készítettem el. 63

A 2D-s keresztmetszetek megrajzolásakor az egyes lapkák rögzítéséhez szükséges furatok, valamint a szerszám palástfelülete közötti anyagrészt nem rajzoltam meg, mivel a keresztmetszet ezen része olyan kis mértékű anyagréteget képvisel, hogy az elhanyagolható a számítás során. A követketkező lépésben a fent leírtak szerint megvizsgálom az ,,1”-es jelű keresztmetszetet: -

A program által meghatározott adatok a következők (𝐼𝑝 = 𝐼𝑥 ):

36. ábra. Az ,,1”-es számú keresztmetszet vizsgálata A kapott adatok alapján kiszámítom a poláris keresztmetszeti tényező értékét: 𝐾𝑝1 =

𝐼𝑝1 𝑅𝑚𝑎𝑥1

=

3,9 ∙ 104 𝑚𝑚4 = 2363,64𝑚𝑚3 16,5𝑚𝑚

Ezután következhet a szelvényre ható csavaró-feszültség számítása: 𝜏𝑐𝑠1 =

𝑀𝑐1 4650𝑁𝑚𝑚 𝑁 = = 1,97 3 𝐾𝑝1 2363,64𝑚𝑚 𝑚𝑚2

64

Az ,,1”-es keresztmetszet után következhet a ,,2”-es szelvény vizsgálata: -

A kapott értékek a következők:

37. ábra. A ,,2”-es számú keresztmetszet vizsgálata Ebben az esetben a poláris keresztmetszeti tényező értéke: 𝐾𝑝2 =


=

9,3 ∙ 104 𝑚𝑚4 = 3957,45𝑚𝑚3 23,5𝑚𝑚

Ebből adódóan a csavaró feszültség értéke ebben az esetben: 𝜏𝑐𝑠2 =

𝑀𝑐2 47050𝑁𝑚𝑚 𝑁 = = 11,89 𝐾𝑝2 3957,45𝑚𝑚3 𝑚𝑚2

65

Végül megvizsgálom a ,,3”-as számú keresztmetszetet: -

A kapott eredmények:

38. ábra. A ,,2”-es számú keresztmetszet vizsgálata Ebben az esetben a poláris keresztmetszeti tényező értéke: 𝐾𝑝2 =


=

9,7 ∙ 104 𝑚𝑚4 = 4127,66𝑚𝑚3 23,5𝑚𝑚

Ebből adódóan a csavaró feszültség értéke ebben az esetben: 𝜏𝑐𝑠2 =

𝑀𝑐2 47050𝑁𝑚𝑚 𝑁 = = 11,40 𝐾𝑝2 4127,66𝑚𝑚3 𝑚𝑚2

A számítások során megállapítottam, hogy a vizsgált keresztmetszetek közül a ,,2”-es számú esetben lép fel a legnagyobb csavarófeszültség, így az anyagválasztás, valamint az ellenőrzés során ezt az értéket veszem alapul. 𝜏𝑐𝑠,𝑚𝑎𝑥 = 𝜏𝑐𝑠2 = 11,89

𝑁 𝑚𝑚2 66

A szilárdságtani számítások elvégzéséhez elsőként az alkalmazott anyagminőség megválasztása szükséges: -

A választott anyag: 42CrMo4

A választott szerszámanyagom előnemesített állapotú, króm-molibdén ötvözésű nemesíthető acél. Célszerű választás nagy szilárdsági és szívóssági követelmények esetén, közepes és nagyobb nemesített keresztmetszetekhez. Felületi edzésre alkalmas, nitridálható [16]. -

A szerszámtest anyagának vegyi összetétele [16]: 𝐶 = 0,41%

-

𝑆𝑖 = 0,3%

𝑀𝑛 = 0,7% 𝐶𝑟 = 1,1%

𝑀𝑜 = 0,2%

Mechanikai tulajdonságok nemesítve, ∅16 − ∅40 közötti tartományban [16]: 𝑁

𝑁

𝑅𝑒,𝑚𝑖𝑛 = 750 𝑚𝑚2

𝑅𝑚,𝑚𝑖𝑛 = 1000 𝑚𝑚2

Az anyag folyáshatára a normálfeszültség értékét jelenti. Ahhoz, hogy megkapjam a nyírófeszültséget, a rendelkezésre álló értéket elosztom egy általam választott mértékű biztonsági tényezővel. Ennek értékét 𝑛 = 3 − ra választom. Ϭ𝑚𝑒𝑔 =

𝑅𝑒 750𝑀𝑝𝑎 𝑁 = = 250𝑀𝑃𝑎 = 250 𝑛 3 𝑚𝑚2

A szerszámanyag számára megengedett legnagyobb csavaró feszültséget a Huber-MisesHencky-féle összefüggés alapján számítom ki [15]: 2 Ϭ𝑚𝑒𝑔 = Ϭ𝑟𝑒𝑑 = √𝛽 ∙ 𝜏𝑚𝑒𝑔 = √𝛽 ∙ 𝜏𝑚𝑒𝑔

A 𝛽 tényező értéke a Mohr-elmélet alapján 4, a Huber-Mises-Hencky-elmélet alapján pedig 3. A számításhoz 𝛽 = 4 értéket választok. Az előző képletet rendezve: 𝜏𝑚𝑒𝑔 =

Ϭ𝑟𝑒𝑑 √𝛽

=

𝑁 𝑚𝑚2 = 125 𝑁 𝑚𝑚2 √4

250

A kapott eredmények alapján a peremfeltétel teljesül, így a választott anyag szilárdságtani szempontból megfelelő: 𝜏𝑚𝑒𝑔 = 125

𝑁 𝑁 > 𝜏 = 11,89 𝑐𝑠𝑀𝑎𝑥 𝑚𝑚2 𝑚𝑚2

Az ellenőrzés alapján a programszerszámhoz választott anyagminőség megfelelő, így az a tervezetteknek megfelelően elkészülhet.

67

A programszerszám tervezésének utolsó lépésében meghatározom a szerszámtest szárát. Mivel a szerszámválasztás során törekedtem az egységes (hengeres) szárak alkalmazására, így ebben az esetben is kör keresztmetszetű geometriát fogok alkalmazni. A szerszám szárának átmérőjét 𝐷 = 25𝑚𝑚 –re választom. 

A befogáshoz szükséges szerszámbefogó: o AA3B14-40 40 105 ER patronos szerszámbefogó o 393.14-40 250 ER patron (25-24mm)

A választott szerszámszár keresztmetszetét szintén ellenőrzöm az előző számítások alapján: -

A keresztmetszetet terhelő csavarónyomaték értéke: 𝑀𝑐 = 47050𝑁𝑚𝑚

-

Poláris keresztmetszeti tényező értéke:

Kör keresztmetszet esetében a poláris másodrendű nyomaték számítására az alábbi képletet alkalmazom [15]: 𝐼𝑝 = -

𝑟 4 ∙ 𝜋 (25𝑚𝑚)4 ∙ 𝜋 = = 306796,16𝑚𝑚4 4 4

A keresztmetszetet terhelő csavaró feszültség értéke: 𝜏𝑐𝑠 =

𝑀𝑐 47050𝑁𝑚𝑚 𝑁 = = 0,15 3 𝐾𝑝 306796,16𝑚𝑚 𝑚𝑚2

A csavaró feszültség értéke ezen a keresztmetszeten minimális, így a választott átmérő alkalmazható. A tervezett programszerszám 3D-s modellje az alábbi ábrán látható:

39. ábra. A programszerszám renderelt 3D-s modellje A programszerszám alkatrészrajzát a 3. számú melléklet tartalmazza. 68

6.5. Programszerszám kiértékelése Az utolsó alfejezet során megvizsgálom a tervezett programszerszám alkalmazásának gazdaságosságát, ezáltal a szerszám szükségességét. Mivel az eredetileg kialakított műveletelem-csoport, valamint a tervezett programszerszám által megvalósított (összevont) műveletelem egyaránt a gyártás 6. műveletében (azonos szerszámgépen, azonos befogásban) készül el, így a két eljárás közötti időszükséglet különbsége az egyes gépi fő- valamint mellékidők meghatározása során lehetséges. A marással végzett műveletelemek időszükségletét a művelettervezés során megválasztott technológiai adatok, valamint a Coroguide nevű program segítségével határoztam meg [11]. A program az egyes felület-elemek kialakításának időszükségletét az aktuális műveletelemek (adott geometria nagyoló, valamint simító marása) időszükségletének összevonásával értékeli ki. -

Az eredeti megmunkálás időszükségletének meghatározása: 

R390-020A20-11M váltólapkás maró:

∅48𝑥3 fenekes furat nagyoló/simító marása, 5 lépésben: 

R390-016A16-11L váltólapkás maró:

∅34𝑥15 fenekes furat nagyoló/simító marása, 5 lépésben: 

𝑡𝑓1 = 30,24𝑠

𝑡𝑓2 = 43,02𝑠

495-012A16-4509L letörő maró:

Mivel hengeres felület letörő marását a program nem képes kalkulálni, így ebben az esetben közelítő számítást alkalmazok: 𝑚𝑚

A szerszám fogankénti előtolásának értéke: 𝑓𝑧 = 700 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑚

𝑚𝑚

A marófejen 3db lapka helyezkedik el, így a szerszám 𝐿 = 3 ∙ 700 𝑚𝑖𝑛 = 2100 𝑚𝑖𝑛 utat tesz meg percenként. A megmunkálás folyamán a szerszám körpályán halad végig. A megmunkálandó körív átmérőjének középértéke: 𝐷𝑘 = 35,7𝑚𝑚 A megmunkált felület kerületének középértéke kerülete ebben az esetben a szerszám által bejárt körív kerületének hossza: 𝐾𝑘 = 𝐿 = 𝐷𝑘 ∙ 𝜋 = 35,7𝑚𝑚 ∙ 𝜋 = 112,15𝑚𝑚 A kapott értékek alapján a megmunkálás gépi főideje tehát: 𝑡𝑓3 =

𝐿 112,15𝑚𝑚 = 𝑚𝑚 = 0,053𝑚𝑖𝑛 = 3,18𝑠 𝑣𝑐 2100 𝑚𝑖𝑛 69



825-29TC06-A20 esztergaszerszám:

Az ∅34𝑥15 fenekes furat palástfelületének simító esztergálását az előzőekben már rögzített technológiai paraméterek segítségével számítom ki. A szükséges értékek a következők:

𝑚

Forgácsolási sebesség:

𝑣𝑐 = 320 𝑚𝑖𝑛

Fordulatonkénti előtolás:

𝑓𝑛 = 0,1

𝑚𝑚 𝑓𝑜𝑟𝑑

Ebben az esetben az alkalmazott fordulatszám értéke: 47,5𝑚𝑚 + 48𝑚𝑚 = 47,75𝑚𝑚 (𝑎𝑒 = 0,25𝑚𝑚) 2 𝑚 1000 ∙ 𝑣𝑐 1000 ∙ 320 𝑚𝑖𝑛 𝑓𝑜𝑟𝑑 𝑛= = = 2134,6 𝐷𝑘ö𝑧 ∙ 𝜋 47,75𝑚𝑚 ∙ 𝜋 𝑚𝑖𝑛

𝐷𝑘ö𝑧 =

A megmunkálás ideje tehát: 𝐿 = 𝑛 ∙ 𝑓𝑛

𝑡𝑓4 =

15,1𝑚𝑚

𝑓𝑜𝑟𝑑 𝑚𝑚 2134,6 𝑚𝑖𝑛 ∙ 0,1 𝑓𝑜𝑟𝑑

= 0,071 𝑚𝑖𝑛 = 4,26𝑠

(A lépcsős homlokfelület elkerülése érdekében itt is 0,1mm-es süllyesztést alkalmazok) A fenti értékeket összegezve a gépi főidő értéke az első esetben: 𝑡𝑓,ö = 𝑡𝑓1 + 𝑡𝑓2 + 𝑡𝑓3 + 𝑡𝑓4 = 80,7𝑠 A műveletcsoport elvégzése során 3db szerszámcsere szükséges. Ezek időtartamát 𝑡 = 30𝑠 –ban határozom meg. A gépi mellékidő értéke ennek alapján: 𝑡𝑚,ö = 90𝑠 Ezzel együtt a művelet-elemek kialakításának összesített ideje: 𝑡ö,1 = 𝑡𝑓,ö + 𝑡𝑚,ö = 80,7𝑠 + 3 ∙ 30𝑠 = 170,7𝑠 Programszerszám alkalmazása esetén a megmunkálás időszükséglete a következőkből áll: 

R390-020A20-11M váltólapkás maró:

∅34𝑥18 fenekes furat nagyoló/simító marása, 5 lépésben:

𝑡𝑓1 = 51,624𝑠

A programszerszám gépi főideje az előzőekben meghatározottak alapján: 𝑡𝑓𝑝 = 6,04𝑠 A szerszámcserék száma ebben az esetben is 3, így a mellékidők összesített időtartama szintén 𝑡𝑚,ö = 3 ∙ 30𝑠 A kapott adatok alapján a megmunkálás ideje ebben az esetben:: 𝑡ö,2 = 51,624𝑠 + 6,04𝑠 + 3 ∙ 30𝑠 = 147,664𝑠

70

A számítások alapján a két eljárás közötti időszükséglet különbsége: ∆𝑡 = 𝑡ö,1 − 𝑡ö,2 = 170,7𝑠 − 147,664𝑠 = 23,036𝑠 A fentiek alapján megállapítható, hogy programszerszám alkalmazása esetén a megmunkálási idő jelentősen csökkenthető. Számításba kell venni azonban, hogy alkalmazása során a megmunkálandó átmérők tartománya nagy szórással rendelkezik, valamint az egyes összevont megmunkálások jellegükből adódóan különböző optimális forgácsolási paramétereket igényelnének, amit a tervezett szerszám (a megmunkálandó felületek geometriájából adódóan) nem tud teljes mértékben kielégíteni. Ennek eredményeként a szerszámon található lapkák a gyártó által meghatározottnál rövidebb élettartammal rendelkeznek. Továbbá, bár az alkatrész gyártása nagysorozat-gyártásnak minősül, az egyes nagyobb mennyiségű, valamint rövid határidővel rendelkező megrendelések szakaszosan érkeznek az üzem számára. Ezáltal nagyobb (pl. éves szintű) intervallumot tekintve az alkatrész gyártása nem nagy mennyiségben történik, ebből kifolyólag programszerszám gyártása nem célszerű a megmunkálás számára.

71

7. Összegzés Szakdolgozatomban a PC150 típusú csatornarobot gyártmányban található, 107719 A-03 rajzszámú Forgófej megnevezésű alkatrész gyártástervezésével foglalkoztam. A szakdolgozat témáját a TOMETH Fémtechnika Kft. biztosította számomra. Ennél a cégnél töltöttem a nyári szakmai gyakorlatomat, így az ott töltött idő alatt mélyebb betekintést nyertem az egyes gyártási folyamatokba. Ezen időszak alatt az alkatrészre nem érkezett megrendelés, így az nem volt gyártásban, azonban a tervezéshez szükséges ismereteket, illetve felmerülő kérdéseket az üzemben dolgozó alkalmazottak készséggel biztosították. Szakdolgozatomat 6 fő fejezetre bontottam. Az első fejezet során ismertettem az egyes fejezetek tartalmát, valamint körvonalaztam a gyártási dokumentáció elkészítéséhez szükséges főbb technológiai lépéseket. A második fejezetben bemutattam a gyártandó alkatrészt, annak funkcióját, valamint ismertettem az alkatrészhez tartozó gyártmány főbb jellemzőit, alkalmazási területeit. A harmadik fejezetben az alkatrész technológiai előtervezése került kidolgozásra. Ebben a részben meghatároztam a technológiai folyamat tervezésének megvalósításához szükséges ismereteket. A negyedik fejezetet 3 fő részre bontottam. Elsőként kidolgoztam a szükséges technológiai tervezési lépéseket. Ezt a szakdolgozatomban a könnyebb átláthatóság miatt két részre bontva végeztem el. A második alfejezetben meghatároztam a gyártáshoz szükséges optimális műveleti sorrendtervet. A negyedik fejezet harmadik alfejezete a művelettervezésből állt, ebben a részben meghatározásra kerültek az egyes megmunkálási fázisok során alkalmazott megmunkáló gépek- illetve befogó készülékek. Az ötödik fejezetben elvégeztem a szakdolgozatom egyik részfeladatát, ami a tervezésvezető által választott művelet kijelölt szintig történő megvalósításából állt. Az utolsó, 6. fejezetben kidolgoztam a második részfeladatomat, ennek célja programszerszám tervezése volt a megmunkálási idő csökkentése céljából. A kidolgozás során törekedtem minél szélesebb körben alkalmazni a különféle számítógépes tervező- illetve modellező szoftvereket. Legnagyobb részben a Solid Edge ST7 nevű 3D-s tervezőrendszert alkalmaztam. A program segítségével szemléletesen tudtam ábrázolni a munkadarab egyes állapotváltozásait, valamint a megmunkáláshoz szükséges eszközöket, befogási módokat. Néhány szemléltető ábrát AutoCaD 2015 tervezőrendszer segítségével alkottam meg. A forgácsolási paraméterek meghatározására a SANDVIK Coromant cég CoroGuide 2.0 szoftverét használtam, szilárdságtani méretezéshez pedig az Axis VM9 nevű végeselem-szoftvert vettem igénybe. 72

7. Summary In my thesis I completed the production design of the PC150 sewage’s swivel head part (drawing number: 107719 A-03). The theme of my thesis was provided by the TOMETH Fémtechnikai Ltd.. I spent my summer internship at this company, where I could get to know their production processes deeper. Although during this period there were no open production orders for this part, which was optimized by me later on, but the workers on the shop floor were really helpful to answer on any of my upcoming questions. I divided my thesis into six main chapters. In the first chapter I introduced the content of the different chapters and outlined the necessary technological steps required by the production documentation. In the second chapter I introduced the part, its functions and I also highlighted the potential application areas and the main technical features of the product. In the third chapter I worked out the part’s technological design. In this part I also defined all the necessary areas of knowledge needed for the technological process planning. I divided the fourth chapter into 3 main parts. At first, I defined all technological process planning steps. For better understanding I divided it into two main parts. In second sub-chapter I defined the optimal sequence of the operations for the manufacturing. In the third subchapter I defined the exact production process and also finalized the exact type of CNC machines and clamps for each and every process step. In the fifth chapter I made a supplementary project - based on the request of the design leader – where I executed a selected process step till a defined level. In the sixth chapter I completed my second supplementary project: the design of a machine tool, which helped to decrease the production cycle time. During my work, I tried to use different computer aided design and modelling software. I used Solid Edge ST7 in most cases. With the help of this program I was able to visualize not only the status changes, but also the used production tools and clamping methods of the part in the different production process steps. Some of my visualization was made with the AutoCad 2015. The milling parameters were defined with the help of the CoroGuide 2.0 software by SANDVIK. The static sizing was completed with Axis VM9 Finite Element Analysis software.

73

8. Felhasznált irodalom [1] Dr. Szabó József - Kommunális gépek II. Szent István Egyetem, Gödöllő, 2011 [2] www.robotechnik.hu [3] Dr. Németh György – Korrózióvédelem (előadás jegyzet) Széchenyi István Egyetem, 2012 [4] Dudás Illés - Gépgyártás-technológia I. Műszaki Kiadó, Budapest, 2009 [5] http://www.inoxservice.hu/ [6] EQUIST GOLD [7] www.dew-stahl.com [8] Dr. Gulyás József – Dr. Horváth Ákos – Illés Péter – Dr. Farkas Péter – Acélok hengerlése Miskolci Egyetem, Miskolc, 2013 [9] Bíró Szabolcs – Gépműhelygyakorat I. (jegyzet) Óbudai Egyetem, Budapest, 2013 [10] Dr. Maros Zsolt - Dr. Verezub Olga - Technológiai tervezés Oktatási segédlet Miskolci Egyetem, Miskolc, 2009 [11] www.sandvik.coromant.com [12] http://www.tis-gmbh.info [13] Dr. Kodácsy János, Dr. Pintér József – Forgácsolás és szerszámai Széchenyi István Egyetem, Győr, 2011 [14] https://www.secotools.com [15] Kozák Imre – Szeidl György – Fejezetek a szilárdságtanból (kézirat) Miskolci Egyetem, Miskolc, 2008-2012 [16] http://www.boehler.hu/ [17] http://www.loksacel.hu/

74

1. számú melléklet Az alkatrész műszaki rajza

3

2

1

5

4

7

6

8

11

10

9

13

12

15

14

16

Nyomtatva: 2015.02.25. mihalyb A

6,3

+0,1

+0,018 0

26

82,8941°

+0,2 +0,1

B

O 26

O 22

O 16 H7

()

A

B

+0,1

1,5

3 X 45°

8,5

1,6

20

METSZET H-H +0,1

1,6 11

+0,1

a 0,05 A

3

+0,039 0

O 38 H8

26

11

+0,1

O

13,5

45 °

M3

-0,1

49,5

0,8

G1/8

1,6

K

10

1

33

J

RÉSZLET G R0 ,2

1 X 45°

M5

L

1,5

+0,1

9,5

L

O 90,8

5

29,1 ±0,1

16

6

8

METSZET C-C

16,5

© Ez a rajz a TOMETH Fémtechnika Kft. kizárólagos tulajdona! Lemásolni, vagy 3. személynek átadni engedély nélkülTILOS!

O 6,3

RÉSZLET E

RÉSZLET F

O 8

+0,1

9,5

6

+0,05

0,3 X 45°

20

1,5

O 16 H7

45 °

O 26

41,5

+0,018 0

M6

K

H

M10

+0,1

`6

O6,4`11

45°

H

+0,01 0 8

0,8

O 22

METSZET B-B

24

G

O3`10

O3`10

27,5

B

I J

F

1,6

`6

18 +0,0 0

2

47,5 51

5 X 45°

5

H8 5 O

O5 H8

1,6

H

25 ±0,1

1,6

O6,4`11

O2`15

30°

2,05 X 45°

15°

12

O 34 H8

E

F

nő O 2,5 Átme

O6,4`11

29,5

+0,046 0

O 56 H8

O 11

-0,060 -0,106

O 68 e8

O 13

-0,072 -0,126

O 94 e8

32,5

34 ±0,1

5 X 45°

O 97 ±0,1

13

G

R

7

31

A

1,6

8 8`

14

D

A

C

20°

45 °

O

+0,3 +0,2

1 5,5

A

17,5

34 ±0,1

C

26

31

1,7 X 45°

G

41,78 °

+0,039 0

20°

(5x) M3x6/8,8

O4 8

1,6

O 59

B

I

E

RÉSZLET D

18

6

10

13

0,5 X 45°

H

O 42

37

1,6

29,1 ±0,1

O 64,8

65

+0,1

1

-0,1

35

71

D

1,6 18

E

0, 2

0,5 X 45°

R

METSZET A-A

+0,1

O 22

11,5

9

R0 ,2

+0,018 0

F

2,6

2,4

3

D

C

8

9,5

+0,1

O 16 H7

+0,1

1,6

8 (4x) R

5 R 5, ,4 (3x) O 6

3

C

M6x8/20,5 (2x)

16,17

58

23

9,5

R 5 ,5

O 11 O 16 H7 O 22

27

+0,018 0

2,4

10

METSZET I-I

2,6

9

33

+0,1

Z:\VEVOK\Roboprodukt\Alkatrészek\9001\9001.719\9001.719C.dft -0,1

Megnevezés:

Anyag:

Drehkopf PC 150 H-3346 Bélapátfalva Petőfi Sándor út 1.

X5CrNi18-10 (1.4301) Főegység:

Típus:

Termékszám: Általános tűrések: ISO 2768-mK toleranciaosztály szerint!

M

Hosszúság mérete mm-ben

1

2

3

4

5

6

7

8

9

tól-ig

3

3 6

6 30 120 400 30 120 400 1000

eltér. ±0,1 ±0,1 ±0,2 ±0,3 ±0,5 ±0,8

10

Sugár tengely mm-ben

tól-ig

3

3 6

6

eltér. ±0,2 ±0,5 ±1

Szögmérték rövidebb szárra

11

tól-ig 10

10 50

50 120

120 400

Osztály

N5 N6 N7 N8 N9

Ra /µm/

0,4 0,8

400

1,6 3,2 6,3 Készítette:

eltér. ±1° ±0°30' ±0°20' ±0°10' ±0°05' Rz /µm/ 2,88 5,76 11,5 23

12

9001.719C

13

Rajzszám v. szabványszám:

Index:

107719 A-03

2015.02.25.

mihalyb

Tömeg:

Lap:

Felületkezelés:

Nézetrend:

M. arány:

1:1

46 Ellenőrizte:

14

1,574 kg

1/3 15

16

Rajzlap méret:

A1

M

2. számú melléklet Ábrás műveleti sorrendterv

MÜVELETI SORRENDTERV

Munkadarab megnevezése: PC150 Forgófej Anyag: X5CrNi18-10 (1.4301)

Nyersméret: O100x74

Rajzszám: 107719 A03-01

A müvelet sorszáma, megnevezése, vázlata és elemei Ra 12,5

1. Darabolás

Gyár: TOMETH Fémtechnika Kft.

Lapszám:

Üzem: Forgácsoló

Készítette: Németh Gergely

1/10

Kelt:

2015.11.19

Ra 12,5

2. Esztergálás I.

1.1 Munkadarab befogás

2.1 Munkadarabot befog

1.2 Darabolás a megadott méretre

2.2 Oldalazás, nagyoló hosszesztergálás

1.3 Munkadarab eltávolítás

2.3 Simító hosszesztergálás

1.4 Méretek ellenőrzése

2.4 Munkadarab eltávolítás 2.5 Méretek ellenőrzése

A

74

A

A-A

B

73

B

B-B

+1 -0,5

36

O 97

0 -0,05

+2 0

Szerszámgép: PILOUS ARG 250 DF-NC szalagfürész

Készülék: gyorsszorítós gépsatu

Készülék: SAMSUNG PL25 MC esztergagép

Készülék: 3 pofás puha tokmány




Rajzszám: 1077119 A03-02

A müvelet sorszáma, megnevezése, vázlata és elemei


Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


2/10

Kelt:

2015.11.19

-0,2

Ra 6,3

3. Esztergálás

9

3.1 Munkadarab befogás

3.6 Külső homlokbeszúrás félsimító esztergálása

3.2 Külső átmérő nagyoló esztergálása, oldalazás

3.7 Külső ill. belső felületek félsimító esztergálása

3.3 Központfúrás, felfúrás

3.8 Radiális ill. axiális beszúrások kialakítása

3.4 Belső átmérők nagyoló esztergálása

3.9 Külső ill. belső felületek simító esztergálása

3.5 Külső homlokbeszúrás nagyoló esztergálása

3.9.1 Munkadarab eltávolítás

0 -0,1

R

1 x45v

0,2

2,6

2,4

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint

C B

1,6

RÉSZLET C

A

1,6

2,6 0,2

2,4

0,5 x45v

R

0 -0,1

+0,1 0

A

11

10

71,5 ±0,1

27,5

1 0 -0,05

O 97

-0,072 -0,126

0 -0,1

O 94

O 68

O 90,8

-0,06 -0,106

+0,1 0

O 59

+0,046 0

O 56

+0,039 0

38

13

64,8

Szerszámgép: SAMSUNG PL25 MC esztergagép

R 0,2

,2 R0 2,6

0,5 x45v

2,4

8,5

^ 0,03 A

1,6

A-A

0,8

A

+0,2 0

3

0,8

0 -0,1

A

13,5

+0,05 0

Készülék: 3 pofás puha tokmány

a 0,05 A

RÉSZLET B

0,3 x45v

+0,1 0




A

Ra 6,3 45°

Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Kelt:

3/10 2015.11.19

4. Esztergált oldali furatok elkészítése

31

26

+0,05 0

O2,5 `11

41,78 °

4.1 Munkadarab befogás 4.2 Központfuratok fúrása 4.3 Furatok felfúrása

20°

O8 `8

4.4 Fokozottan tűrésezett furatok simító marása

O6,4` 11

4.5 Munkadarab eltávolítás 4.6 Méretek ellenőrzése

14

O6,4 `11


Rajzszám: 107719 A03-03


O5

+0,018 0

29,1 ±0,1

O2 `15 `6

O3 `10

O3 `10 O6,4` 11

4 5°

45 °

O5

+0,018 0

`6

SECTION A-A

A 26

Szerszámgép: HURCO VMX 30T marógép

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint Készülék: Kétpofás alakos satu




Rajzszám: 107719 A03-04 M 3 x6`12

Ra 6,3

O 5 `5,5

8 x45v



Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Kelt:

4/10 2015.11.19

5. Palástfelület I marás 5.1 Munkadarabot befog 5.2 Palástfelület nagyoló marás 5.3 Palástfelület simító marás

32,5

16

5.4 Központfúrás, felfúrás 5.5 Furatok félsimító/simító marása 5.6 Letörés nagyoló marás 5.7 Letörés simító marás 5.8 Letörésen lévő furatok marása 5.9 Menetmegmunkálás

Szerszámgép: HURCO VMX 30T marógép

+0,1

16,5 20

+0,1 +0,1

B-B

9,5 1,5

O 22

B

34

+0,1

+0,1

O 16

17,5

9,5 1,5

+0,018 0

+0,1

55,5

+0,1

51,5

12,5

25 ±0,1

8

O 16

O 22

+0,018 0

B

Készülék: Szerelt befogó készülék

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint




Rajzszám: 107719 A03-05


Ra 6,3


Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Kelt:

5/10 2015.11.19

5. Palástfelület II marás 5.1 Munkadarabot pozícióba helyez 5.2 Palástfelület nagyoló marás

A

5.3 Palástfelület simító marás

O 16

O 22

+0,1

5.5 Furatok félsimító marása +0,018 0

8 x45v

5.4 Központfúrás, felfúrás

5.7 Letörés nagyoló marás 5.8 Letörés simító marás

+0,1

5.9 Munkadarab kifog 5.9.1 Ellenőrzés

A-A

9,5

+0,1

+0,018 0

+0,1

O 22

34 ±0,1

65

1,5

O 16

A

17,5

M 6 x10`11

12,5

25 ±0,1

9,5 1,5

5.6 Fokozottan tűrésezett furatok simító marása

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint Szerszámgép: HURCO VMX 30T marógép




Rajzszám: 107719 A03-06



82,8941° +0,2 +0,3

O 42

6

B

18

,5 R5

R 5,5

26

7.5 Süllyesztett profil nagyoló/simító marás

1,7 x45v

3

5,5

7.6 Letörések nagyoló/simító marás

26

27

5 x45v

B 26

7.7 Furatok központfúrás, felfúrás 7.8 Menetmegmunkálások

5 x45v

5 x45v

1 5 x45v

7.3 Belső homlokfelület nagyoló/simító marás 7.4 Fenekes furatok nagyoló/simító marás

M5x10`33

G1/8x10`33 R7

+0,2 +0,1


2015.11.19

7.2 Homlokfelület készre marás

3 O

24 ` 11 O 3 x45v

Üzem: Forgácsoló

Kelt:

6/10

7.1 Munkadarabot pozícióba helyez

+0,039 0

O 48

Lapszám:

7. Homlokfelület marás

34

Ra 6,3


(5x) M3x6`8,8

B-B 23

37

3 x45v

71

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint Szerszámgép: HURCO VMX 30T




Rajzszám: 107719 A03-07



Ra 6,3


Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Kelt:

7/10 2015.11.19

8. Palástfelület marás III. 8.1 Munkadarabot pozícióba helyez 8.2 Darabolás a megadott méretre

A

M6x8`20,5

M6x8`20,5

A-A

8.4 Alakos laprész simító marás 8.5 Furatok központfúrás, felfúrás

R8

8.6 Menetmegmunkálás

R8

58

R8

23

16,17

20

8

R8

8.3 Alakos laprész nagyoló marás

A

29,5

9 18 35






Rajzszám: 107719 A03-08


9. Palástfelület marás IV.

Ra 6,3


Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Kelt:

8/10 2015.11.19

10. Palástfelület marás V.

9.1 Munkadarabot pozícióba helyez (A-75)

10.1 Munkadarab pozícióba helyez (A-90)

9.2 Ferfe felületek nagyoló homlokmarás

10.2 Letörések marás

9.3 Ferde felületek simító homlokmarás

47,52

32,5

15°

2,05 x45v


Készülék: Szerelt befogo készülék

Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint Készülék: HURCO VMX 30T marógép





Rajzszám: 107719 A03-09


11. Palástfelület marás VI..


Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Ra 6,3

Kelt:

9/10 2015.11.19

12. Palástfelület marás VII.

11.1 Munkadarabot pozícióba helyez

12.1 Munkadarab pozícióba helyez

11.2 Ferfe felület nagyoló homlokmarás

12.2 Süllyeszték marás

11.3 Ferde felület simító homlokmarás

12.3 M10 központfúrás, felfúrás 12.4 M10 menetmegmunkálás

M 10

O 10,1

20

20°

11

13



Nem jelölt türések: ISO 2768-mK szerint Készülék: HURCO VMX 30T marógép





Rajzszám: 107719 A03-10



Lapszám:

Üzem: Forgácsoló


Ra 6,3

Kelt:

10/10 2015.11.19

13. Palástfelület marás VIII. 8.1 Munkadarabot pozícióba helyez 8.2 Átmenő furat marása

A

8.4 Méretek ellenőrzése

B A-A RÉSZLET B

O

2

30°

A

8.3 Munkadarab kifog



3. számú melléklet Programszerszám alkatrészrajz

7v

17,3 0 2,3 -0,05

1,1

7v

120 1 x45v

15,1

O3

7v

`1,9

2,8

6

6

1 x45v

21,3

+0,1 -0,05

2,3

7v

0 -0,05

7v

7v 60°

17,7

B

+0,03 +0,01

RÉSZLET B

14,5

0,5 x45v

O 2,2

O 2,8

16,5

20

16,5

0,5 x45v

`4,76 7v 0,44

12,7

R

R1

60°

+0,1 0

6

7v

O 1,5

R1

7v

RÉSZLET A

55

`1,9

0,44

O 3 x2

+0,1 0

60 °

O 25

O 33

+0,2 0

O 2,2

O 47

O 5,5

14,5

0,5 x45v

3,1

`3,17

7v

O 1,5

3,1

+0,03 +0,01

R

16,7

20

+0,2 +0,1

4,3

+0,1 -0,05

2,8

A

O3

Nem jelölt türések:

Megnevezés:

Rajzszám: P-001

Készítette:

Anyagminöség: 12CrMo4 (1.7201)

Méretarány: M 1:1

Kelt:

Lapméret:

Lapszám:

ISO 2768-mK szerint

Programszerszám Németh Gergely

A3

2015.11.30 1/1

SZAKDOLGOZAT. PC 150 csatornarobot alkatrészének gyártástervezése. Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gyártástudományi Intézet

Recommend Documents