Szakdolgozat. Rostély hajtómű tengely technológiai tervezése. Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki- és Informatikai Kar. Gépgyártástechnológiai szakirány

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Kar Gépgyártástechnológiai szakirány

Szakdolgozat

Rostély hajtómű tengely technológiai tervezése

Készítette: Aranyi Nándor MLOYD5

Miskolci Egyetem Gépgyártástechnológiai Tanszék

Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése

Tartalom Bevezetés ............................................................................................................................. 4 1. A technológiai folyamat előtervezése .............................................................................. 5 1.1. Az alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyességének bírálata ................ 5 1.2. A gyártás tömegszerűségének meghatározása............................................................. 8 1.3. A gyártmány technikai feltételeinek meghatározása ................................................... 9 1.4.Az előgyártmány meghatározása ................................................................................. 11 1.4.1. Műveleti ráhagyások számítása ........................................................................... 12 1.4.2. Az előgyártmány anyaga..................................................................................... 15 2. A technológiai folyamat tervezése ................................................................................. 16 2.1. A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása ............................................... 17 2.1.1. A felületek kijelölése ......................................................................................... 17 2.1.2. Technológiai folyamatszakaszok kijelölése ........................................................ 18 2.1.3. Technológiai folyamatot alkotó műveletek tervezése ......................................... 19 2.1.4. Globális műveletek képzése ............................................................................... 19 2.1.5. Globális műveletelemek meghatározása folyamatszakaszonként ........................ 20 2.1.6. Globális műveletelemek felbontása műveletekre ................................................ 22 2.1.7. Ábrás műveleti sorrendterv készítése ................................................................. 25 3. A technológiai folyamatokat alkotó műveletek részletes tervezése ................................ 26 3.1. A technológiai folyamatot alkotó első művelet (darabolás) tervezése ....................... 26 3.1.1. Gép és befogókészülék választása ...................................................................... 26 3.1.2. Szerszám választása ........................................................................................... 26 3.1.3. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 27 3.2. A technológiai folyamatot alkotó második és harmadik művelet tervezése ............... 28 3.2.1. Gép és készülék választása ................................................................................. 28 3.2.2. Szerszám választása ........................................................................................... 29 3.3. A technológiai folyamatot alkotó negyedik és ötödik művelet tervezése .................. 30 3.3.1. Gép és készülék választása ................................................................................. 30 3.3.2. Ráhagyásalakzatok meghatározása ..................................................................... 31 3.3.3. Szerszám választása ........................................................................................... 32 3.3.4. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 34 3.3.5. Műveleti normaidő meghatározása ..................................................................... 37 3.4. Technológiai folyamatot alkotó hatodik művelet (nemesítés) tervezése .................... 37 3.4.1. A hőkezelés hőmérséklet- idő diagramjának tervezése egyedi gyártást feltételezve ........................................................................................................ 37 3.4.2. A melegítés tervezése ........................................................................................ 38 3.4.3. A hőntartás idejének meghatározása................................................................... 40 3.4.4. A hűlési sebesség megválasztása ........................................................................ 40 3.4.5. A megeresztés tervezése .................................................................................... 40 3.4.6. A melegítési idő számítása megeresztéskor ........................................................ 40 3.4.7. A hőntartási idő megeresztéskor ........................................................................ 41 3.4.8. A hűtési sebesség megeresztéskor ...................................................................... 41

-2-



3.5. A technológiai folyamatot alkotó hetedik és nyolcadik művelet tervezése ................ 42 3.5.1. Gép és befogás választása .................................................................................. 42 3.5.2. Ráhagyásalakzatok meghatározása ..................................................................... 43 3.5.3. Szerszám választása ........................................................................................... 44 3.5.4. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 46 3.5.5. Műveleti normaidő meghatározása ..................................................................... 48 3.6. Technológiai folyamatot alkotó kilencedik művelet tervezése .................................. 49 3.6.1. Gép és befogókészülék választása ...................................................................... 50 3.6.2. Szerszám választása ........................................................................................... 50 3.6.3. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 51 3.6.4. Műveleti normaidő meghatározása ..................................................................... 53 3.7. A technológiai folyamatot alkotó tizedik művelet tervezése ..................................... 54 3.7.1. Gép és készülék választása ................................................................................. 54 3.7.2. Szerszám választása ........................................................................................... 55 3.7.3. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 56 3.8. A technológiai folyamatot alkotó tizenegyedik és tizenkettedik művelet tervezése ... 57 3.8.1. Gép és befogókészülék választása ...................................................................... 57 3.8.2. Szerszám választása ........................................................................................... 58 3.8.3. Technológiai adatok meghatározása ................................................................... 58 3.9. Végellenőrzés .......................................................................................................... 59 4. Az alkatrész megmunkálásának tervezése CAD/CAM szoftver segítségével ............... 61 4.1. Az alkatrész geometriai modelljének elkészítése ...................................................... 61 4.2. Az egyes műveletek tervezése ................................................................................. 62 4.2.1. Szerszámok létrehozása ..................................................................................... 63 4.2.2. Műveletelemek létrehozása, szimuláció ............................................................. 64 Összefoglalás ....................................................................................................................... 67 Summary ............................................................................................................................. 68 Forrásjegyzék....................................................................................................................... 69

-3-



Bevezetés Szakdolgozatom témája a 75/1 NA.CLB rajzszámú rostélyhajtómű fogas tengely gyártástechnológiai tervének elkészítése. A tengelyt a visontai Mátrai Erőmű Zrt. gyártja és alkalmazza. Mivel itt töltöttem a nyári szakmai gyakorlatomat, így betekintést nyerhettem a cég működésébe, valamint a tengely gyártási folyamatába. Megismertem a gyártósorokat, gyártásrendszerüket, a gyártáshoz alkalmazott szerszámgépeket, eszközöket és berendezéseket, ezáltal megszereztem a szükséges információkat, műhelyrajzokat, technológiai adatokat valamint egyéb, a gyártáshoz szükséges paramétereket, melyek segítségével a tervezést kivitelezem. A tervezés megvalósítása során a tanult módszerekkel haladok végig úgy, hogy közben törekszem az átláthatóságra, a technológiai szempontból legegyszerűbb megoldásokra, valamint a legkorszerűbb technikák alkalmazására. A szakdolgozatot négy fő pontra bontom. Első lépésként a technológiai előtervezéssel kezdek, mely magába foglalja az alkatrész technológiai helyességét, funkcionális vizsgálatát. Ezután megadom az előgyártmány típusát és méreteit az előírt gyártásnak megfelelően, azaz 20 db/hó. A második pont magába foglalja magát a technológiai tervezést, így a globális műveleteket, a műveleti- és ábrás műveleti sorrendtervet. Harmadik lépésként részletesen megtervezem az összes műveletet. Kiszámítom a technológiai adatokat, szerszámot és befogó készüléket választok a megmunkáláshoz. Végül sorozatgyártást feltételezve lehetőséget keresek az alkatrész automatizálására, a Siemens NX 7.5 nevű integrált tervezőrendszer segítségével. A CAD/CAM szoftver alkalmazásával kidolgozom a gyártás CNC szerszámgépen való megmunkálását, továbbá az ehhez szükséges dokumentációkat, így például a felfogási tervet valamint a megvalósításhoz szükséges CNC programot.

-4-



1. A technológiai folyamat előtervezése Először az alkatrész egyes elemeinek funkcióját kell megvizsgálni, ugyanis előfordulhat, hogy a késztermék nem a legmegfelelőbb módon van kialakítva, esetleg nem megfelelő anyagból készült az alkatrész. Közben figyelünk arra, hogy technológiailag helyesen legyen kidolgozva az adott munkadarab, valamint szem előtt tartjuk a gazdaságossági szempontokat is. Ezt követően a gyártás tömegességét határozom meg. A funkcionális elemzés és a tömegesség ismeretében javaslatot lehet tenni az alkalmazandó gépparkra, esetleges befektetésekre. A meghatározott információk ismeretében már következtethetünk a gyártás folyamatára, így akceptálhatjuk az adott előgyártmány anyagát vagy javaslatot tehetünk új anyag alkalmazására, valamint számíthatóak a ráhagyás alakzatok, így teljes mértékben ismerté válik az előgyártmány.

1.1. Az alkatrész funkcionális elemzése és technológiai helyességének bírálata A szakdolgozatom témáját adó fogas tengely a már fentebb említett rostélyhajtóműbe van beépítve, mely egy hajtás lánc része. Az után az égető rostély feladata, hogy a kazánban tüzelőanyag nagyobb, a füstgáz árammal távozni nem tudó szemcsét teljesen kiégesse. A rostélyszőnyeg mozgatását a ledobó tölcsér felett elhelyezett mellső tengelyére épített, villanymotor és az ehhez elasztikus tengelykapcsolóval kapcsolódó több részegységből álló hajtóműegység biztosítja. A hajtóműegység egyik részegységének kell a fokozatmentesen változtatható fordulatszámot előállítania. Ez a PIV típusú hajtómű, ami a hajtóműegység felső részét képezi. A PIV hajtásban két egymással szembefordított meghatározott kúpszöggel rendelkező tárcsa van beépítve. Ezek között a tárcsák között fut a különleges kialakítású PIV lánc, amely az oldalfelületein elhelyezkedő görgők segítségével érintkezik a tárcsákhoz és így viszi át a nyomatékot. A szembe fordított tárcsák egymáshoz viszonyított távolságának állításával, a PIV lánc, különböző kerületen fut, így a kerületi sebesség változása miatt a hajtómű kimenő tengelyének a fordulatszáma is változik. Ez a fordulatszám, üzem közben változtatható.

-5-



1. ábra: PIV hajtómű

A PIV hajtóműegység után egy redukáló hajtóműegység lett beépítve. Kialakítását tekintve tiszta homlok- kúpfogaskerékpár kapcsolatának, áttételének felel meg. Ugyanezen hajtóműegységen belül található a témámat adó fogas tengely is, mely kapcsolódik egy ellenkerékhez, ami a már megfelelő nyomatékot adja le. (2. ábra)

2. ábra: Fogastengely, ellenkerék kapcsolata

A tengely szerepének felvázolása után áttérek a funkcionális elemzésre. A 3. ábra segítségével ismertetem az adott felületelemek szerepét, továbbá a megfelelő működéshez szükséges megmunkálásokat. -6-



3. ábra: Rostélyhajtómű tengely

A tengely két végén láthatóak a csonkok, melyeknek nincs különösebb funkcionalitásuk, így a simító esztergáláson kívül nincs szükség pontosabb megmunkálásra. Kívülről befelé haladva köszörült felületeket találunk. Ide fekszenek fel a radiális illetve axiális golyóscsapágyak. Az axiális csapágy tengelyirányú terhelést vesz föl, míg a radiális csak sugárirányút. A csapágyak szereléséhez elengedhetetlen a pontos illesztés, ezért is kell köszörülést alkalmazni, mely biztosítja a már jónak mondható IT6-7 pontosságot, az adott felületeken. Mivel nincs lehetőség a tengelyen vállak kialakítására, ezért a csapágyakat Seeger gyűrűkkel rögzítjük. A gyűrűk felhelyezéséhez beszúrásra van szükség. Megmunkáláskor figyelni kell a csapágyazás egytengelyűségére, különben nem megfelelő helyzetben fog működni a fogaskerékpár és ez komoly károkat okozhat. Tovább haladva elérünk a reteszhoronyhoz. A retesz biztosítja a nyomaték átvitelt a kúpkerék és a tengely között, így a keréken is szükség van horony kialakítására. A retesz méreteit felületi nyomás és nyírás alapján határozzák meg, de a működés szempontjából itt is fontos a megfelelő tűrések megadása. A következő felület a fogazott rész, aminek funkciója a mozgás átvitelén kívül, hogy a nyomatékot és erőhatásokat, valamint a fordulatszámot is a z2=98 fogszámú ellenkerékre átszármaztassa, így elérve a rostély valós fordulatszámát.[1] Terhelés szempontjából fontos megemlíteni, hogy a tengelyt fizikai hatások érik, még sincs kitéve nagy igénybevételnek a kis teljesítményű villanymotor és a tengelyre jutó kis fordulatszám miatt. A fogazott résznek viszont nagy a kopása, valamint a kifáradása. A kopást a 4. számú ábra mutatja.

-7-



4. ábra: Fogak kopása

Végül a tengely homloklapjain menetes furat található, melyeknek az adott körülmények között semmilyen szerepe nincs. A fentiekből megállapítható hogy a tengely felületei funkcionálisan megfelelőek, viszont a fogazat kialakítása a működés szempontjából problémát okoz. Ennek megoldása érdekében a fogaskerékpár újratervezését javaslom. Az újratervezés szükségességét a cég dönti el, ugyanis ezzel a kialakítással is megfelelően működik az alkatrész, viszont az élettartama jelentősen csökken, mivel a kiskerekeknél alkalmazott minimális 11 fogszám helyett csak 8 fog van kialakítva, ezáltal nagy lesz a szerszám kifutás és megnő a fogtő kifáradás. További javaslat a beszúrások egyesítése 3 mm-re, ezzel leegyszerűsítve a gyártás menetét. A módosításoktól eltekintve kijelenthető, hogy az alkatrész geometriailag megfelelően van kialakítva. Az alkatrészrajzot az 1. számú mellékletben csatolom.

1.2. A gyártás tömegszerűségének meghatározása

Ha körvonalazódott az alkatrész funkciója és megállapítottuk, hogy milyen változtatásokra van szükség, meg kell adnunk a gyártás szervezésének típusát. Erre azért van szükség, hogy letisztázzuk, hogy a gyártás elvégezhető-e cégen belül vagy más gyártót kell megbíznunk a feladat megvalósításához.

-8-



A technológiai folyamat tömegszerűségi együtthatója:

Ks 

q , ahol: tn

tn - a technológiai folyamat megmunkálásának becsült átlagos normaideje. Itt 20 perccel számolok. q - a kibocsátási ütem.

q

Im 176  3600   31680 , ahol: Q 20

Q - az alkatrészből egységnyi idő alatt gyártandó mennyiség. Ez az érték 20db/hó Im - a termelő üzemek munkarend szerinti időalapja. Mivel általában 8 órás munkarendben dolgoznak a munkások, havi átlag 22 napot, ezért 8*22=176.

Ks 

q 63360   1584 20 tn

Mivel Ks> 20 ezért egyedi gyártásról beszélünk. Hagyományos szerszámgépeken célszerű megmunkálni, műhely rendszerű gyártórendszerben, azaz a gépeket a technológiai folyamathoz igazítva kell elhelyezni.

1.3. A gyártmány technikai feltételeinek meghatározása Az alkatrész minden felülete tengelyszimmetrikus, eltekintve a reteszhoronytól, így a megmunkálás nagy részét esztergagépen végezzük. A befogást az l/d viszonyszám alapján határozom meg. Ez alapján a befogás elvileg három féle lehet. 

befogás egyik végen



befogás mindkét végén



befogás mindkét végén és megtámasztás középen

-9-

[1]



Az alkatrész hossza 470 mm, míg a legnagyobb átmérő 86mm.

Ebből adódik, hogy a második befogási módot kell választani, azaz egyik végén tokmányba fogni, a másik végét csúccsal megtámasztani. Ezzel tökéletesen biztosítható a munkadarab stabilitása. Ennek ismeretében már sejteni lehet, hogy milyen gépet válasszunk a megmunkáláshoz, viszont gépválasztásnál a befogható hosszon kívül figyelemmel kell lenni a gép maximális fordulatszámára is. A tengelyen található horony kialakításhoz szükség van marógépre is. Itt is figyelembe kell venni a befogást, valamint a gép teljesítményét. Két felületet köszörülni kell, ami fontos a kis tűrések elérése szempontjából, mert ezekre a felületekre csapágyakat illesztek. A fogazott felület kialakításához is marógépet kell használni. Itt is muszáj ügyelni a megfelelő teljesítményű gép kiválasztására, valamint a tengely anyagára és a fogazat alakjára. Esetünkben lefejtő marógép mellett kell dönteni, ezért a megmunkáláshoz szerszámot is kell választani. Esztergálásnál több szerszám is szükséges, így a homlokfelületekhez, a hengeres felületek forgácsolásához és a beszúráshoz kések, valamint a központfurat elkészítéséhez fúró szerszám. A horony kialakításhoz hosszlyukmaró, a fogazat megmunkáláshoz lefejtő maró, valamint a köszörüléshez köszörű korong. Ezek és a Mátrai Erőműben alkalmazott gépek és szerszámok figyelembevételével a következőket állapítom meg: a. Darabolás: Opti S210 G fűrészgépen. Megmunkálható munkadarab átmérője:

d = 170mm

Gép teljesítménye:

P = 5KW

Maximális vágó sebesség:

v = 40/80 m/min

b. Esztergálás: ARIS S.A esztergagépen. Megmunkálható munkadarab hossza:

l = 1000 mm

Megmunkálható munkadarab átmérője:

d = 400 mm

A szerszámgép maximális fordulatszáma:

nmax = 1400 ford./min

A szerszámgép minimális fordulatszáma:

nmin = 31,5 ford/min

Szerszámgép hajtómotor teljesítménye:

P = 27 KW

c. Marás: UF 222 konzolos maró. A szerszámgép maximális fordulatszáma:

nmax = 1500 ford/min


nmin = 19 ford/min

Függőleges mozgás:

lf = 400 mm

Keresztirányú mozgás:

lk = 280 mm

- 10 -



Vízszintes irányú mozgás:

lv = 1200 mm

Hajtómotor teljesítménye:

P = 9 KW

Előtoló motor teljesítménye:

P = 1,8 KW

d. Köszörülés: szerszámgép: KU 250 palástköszörű. A szerszámgép maximális fordulatszáma:

nmax = 710 ford/min


nmin = 31 ford/min

A köszörűkorong maximális fordulatszáma:

nmaxkorong = 2800 ford/min

A megmunkálható munkadarab hossza:

l = 2000 mm

e. Fogazás: TOS F010 lefejtő maró. Maximális modul:

10 mm

Marási sebesség:

20-120 1/min

Hajtómotor teljesítménye:

7.5 kW

Megmunkálható maximális átmérő:

170 mm

Megmunkálható maximális fogazat hosszúság:

1200 mm

1.4. Az előgyártmány meghatározása Húzás során a hengerhuzalt, illetve a kisajtolt terméket kúpos üregű szerszámon áthúzva, átmérőjének csökkenését és hosszának növelését eredményezi. A huzal és a szerszám közötti súrlódás csökkentésére kenőanyagot (zsírok, olajok, újabban zsíralkoholszulfát) használok, valamint a húzókúpot tükörfényesre polírozom. A huzalt a húzógyűrűbe be kell tudni fűzni, ezért annak végét húzás előtt ki kell hegyezni. Rúd és csőhúzógépek rendszerint nem húzódobbal, hanem egyenes vezetéken előre-hátra mozgó húzókocsira szerelt szorítópofákkal végzik a műveletet. A rudak húzásának célja a felületminőség és a méretpontosság (h9-h11) javítása, valamint a szilárdság és a folyási határ növelése. A hengerlést, mint technológiai folyamatot úgy lehet jellemezni, mint a forgó hengerekkel folyamatossá tett nyújtó kovácsolást. A hengerlés célja az elakadáson kívül a minőség, mint például a salakzárványok elnyújtása révén a szívósság, javítása is. A művelet abból áll, hogy az alakítandó anyagot két egymással szemben forgatott henger közé vezetjük, azaz beszúrjuk. A hengerek a hengerrés vastagságának megfelelő méretűre nyújtják a darabot, majd kitolják. A kovácsolás melegalakító eljárás, célja egyrészt az alakadás, másrészt a szilárdsági tulajdonságok javítása. Általában a végső gyártmány alakjához

- 11 -



hasonló előgyártmányt tudunk vele készíteni, ezért a további megmunkálások ideje, költsége csökken.[2] A korábban már tisztázott tömegszerűségi együttható megmutatta, hogy egyedi gyártásról van szó, így a kovácsolási technológiát elvethetem, mivel ezt általában tömeggyártáskor alkalmazzák, viszont esetemben ez az eljárás nem lenne gazdaságos, így a hengerelt előgyártmány típust választom, a ráhagyási számításokat ez alapján végzem.

1.4.1. Műveleti ráhagyások számítása „Megkövetelt méret-, alak- és helyzetpontosságot, valamint megengedett érdességet az alkatrészen általában több művelettel biztosítunk. A műveletek finomításával fokozatosan csökkentjük az előző műveletek megmunkálási hibáit, addig míg el nem értük a kívánt minőséget. A teljes és a műveleti ráhagyások helyes megállapítása nagymértékben gazdaságossági kérdés. A helytelen ráhagyás hatással van az anyaggazdálkodásra, a termelékenységre, a szerszámgazdálkodásra és az energiagazdálkodásra.”[3] Tehát megállapítható, hogy a helyes ráhagyás számítás minden szempontból fontos kérdés a gyártás során. A számított értékeket a beszerzés megkönnyítése céljából a lehető legközelebbi szabványos értékre kell kerekíteni úgy, hogy a számított minimumtól ne legyen kisebb, azaz fölfelé kerekítem. Esetemben henger az előgyártámány, ezért külső átmérőre számolok ráhagyást, de mivel a megmunkálás tartalmaz nagyolást, simítást és köszörülést is, ezért mindhárom műveletre elvégzem a megfelelő ráhagyásszámításokat. Egy művelet szükséges ráhagyása az alábbi összefüggéssel számítható:

Z m   hny  k   any   mny   b   f 2

2

2

2

, ahol:

 hny :

előző műveletben (nyersdarab) keletkezett hibás felületi réteg vastagsága

 any :

előző műveletben (nyersdarab) keletkezett alakhiba

 mny :

előző művelet (nyersdarab) mérethibája

b :

bázisválasztási hiba

f:

felfogási hiba

- 12 -


k:


haranggörbe eloszlás alaki tényezője

Ezen képlet alapján kiszámítom az egyes műveletek minimális szükséges ráhagyását, majd ez alapján megválasztom az előgyártmány méreteit.

Nagyolási ráhagyás Z n  2  2  1,2  (0,94  2) 2  12  0 2  (1  2) 2  7,505mm

 hny :

hengerelt előgyártmány esetén 2 mm, átmérőre számítás miatt kétszeresét veszem

 any :

hengerelt előgyártmány esetén 0,94 mm, átmérőre számítás miatt kétszeresét veszem

 mny :

hengerelt előgyártmány esetén az érték +0,8, -1; ezek közül az anyagba irányuló mérethibát kell figyelembe venni, mert ha nagyobb lenne, az nem gond, az érték átmérőre van adva

b :

esztergálás során a szerkesztési és a technológiai bázis megegyezik (a tengely középvonala), ezért ez az érték 0

f:

nyers darabon 1 az érték, átmérőre számítás miatt kétszeresét veszem

k:

haranggörbe eloszlás alaki tényezője, forgácsolásnál = 1,2

Simítási ráhagyás Zs  0,24  1,2  (0,28  2) 2  0,32  0 2  0 2  1,0023mm

 hny :

nagyolás után az érték 0,12 mm, átmérőre számítás miatt kétszeresét veszem

 any :

nagyolás után az érték 0,28 mm, átmérőre számítás miatt kétszeresét veszem

 mny :

a nagyolás mérethibája 0,3 mm

b :

esztergálás során a szerkesztési és a technológiai bázis megegyezik (a tengely középvonala), ezért ez az érték 0 - 13 -



f:

mivel nagyolás után a fogás marad, ezért itt ez a hiba 0

k:


Köszörülési ráhagyás Zs  0,05  1,2  (0,1  2) 2  0,02 2  0 2  0,32  0,483mm

 hny :

simítás után az érték 0,025 mm, átmérőre számítás miatt a kétszeresét veszem

 any :

simítás után az érték 0,1 mm, átmérőre számítás miatt a kétszeresét veszem

 mny :

a simítás mérethibája 0,02 mm

b :

esztergálás során a szerkesztési és a technológiai bázis megegyezik (a tengely

középvonala), ezért ez az érték 0

f:

mivel a köszörülés másik gépen történik, ezért itt számolni kell ezzel a hibával,

értéke 0,15 mm

k:


Hosszirányú ráhagyás Z n  2  0,2  1,2  (2,5  2) 2  1  2 2  0 2  (1,5  2) 2  7,797mm

 hny :

fűrészelés után keletkező felületi érdesség értéke 0,2 mm, teljes hosszra történő számítás miatt kétszeresét veszem

 any :

fűrészelés esetén a fűrészelési ferdeség értéke 50-80 hossz között 2-3 mm, jelen esetben 2,5 mm-nek veszem fel, teljes hossz miatt kétszeresét veszem

 mny :

a fűrészelés méretpontossága ± 1 mm, az anyagba irányuló mérethibát kell figyelembe venni, teljes hossz miatt kétszeresét veszem

- 14 -


b :


hosszirányban a szerkesztési és technológiai bázis megegyezik (a tengely egyik homloklapja), ezért az érték 0

f:

nyers darabon 1,5 az érték, teljes hossz miatt kétszeresét veszem

k:


A szükséges ráhagy,ás átmérőben az egyes ráhagyások (nagyolási, simítási, köszörülési) összege, vagyis: 8,9903 mm, tehát a minimális előgyártmány-átmérő 94,9903 mm. Beszerezhetőség miatt felfelé kell kerekíteni, ezért Ø100 méretet választok. Axiálisan csak nagyolási ráhagyást kell számolni, a tervezett hossz 470 mm, ezért a minimális hossz 477,797 mm. Mérési nehézségek miatt ezt is felfelé kell kerekíteni, ezért 480 mm hosszat választok. Tehát az előgyártmány mérete: Ø100 X 480

1.4.2. Az előgyártmány anyaga Az alkatrész anyaga 42CrMo4, előnemesített szállítási állapotú, króm-molibdén ötvözésű nemesíthető acél. Az úgynevezett nemesíthető acélok (MSZ 61) általában 0,25-0,6% Ctartalmú ötvözött vagy ötvözetlen acélok. A legfontosabb ötvözők a Cr (0,8-2%), Mn (0,81,8%), Ni (0,5-4,5%), Mo (0,15-0,5%), V (0,1-0,3%). Az ötvözők közül a Cr, Ni és Mn növelik az átedzhetőséget. A Ni ezen kívül javítja az acél szívósságát, s erősen csökkenti az átmeneti hőmérsékletét. Az Mo a többi ötvöző mellett csökkenti a megeresztési elridegedésre való hajlamot. A V szemcsefinomító hatású, csökkenti az acél túlhevítési érzékenységét.[4] A nemesítés két lépésben történő hőkezelés, melynek első fázisában martensites edzést hajtok végre, a második fázisban pedig magas hőmérsékletű megeresztést. A nemesítés elvi hőmérséklet-idő diagramját a 5. ábra szemlélteti.

- 15 -



5. ábra: Nemesítés elvi hőmérséklet-idő diagramja [4]

Valamint az MSZ10083-as szabványból kivehetőek a választott anyag jellemzői, melyet az 1. táblázatban ismertetek. táblázat

1.

MSZ EN jele

C,%

42CrMo4 0,41

Mn,%

Cr+Mo,%

0,7

1,3

Nemesített Re, MPa

Rm, MPa

A, %

KV, J

650

900-

7

40

1100 Ezzel az anyagminőséggel elérjük a működés során fellépő igénybevételeknek való megfelelést, azaz biztosítani tudjuk a kopásállóságot, keménységet és szilárdságot. A műhelyrajz alapján garantálnunk kell az Rm = 1100 MPa szakítószilárdságot és a HRC 60 keménységet.

A

táblázatból

leolvasva

látható,

hogy

kielégítettük

a

feltételt.

2. A technológiai folyamat tervezése A második ponthoz érve már ismerté vált az előgyártmány mérete, valamint anyaga. Meghatároztam a gyártás elvégzéshez szükséges peremfeltételeket, a gyártás tömegességét és az ahhoz szükséges gépparkot. Tehát áttérhetek az alkatrész technológiai folyamatának tervezéséhez, melynek keretein belül kijelölöm az összes felületelemet, ezeket az elemeket technológiai folyamat szakaszokhoz csoportosítom, majd globális műveletekre bontom (pl.: befogás, nagyolás, stb.). Továbbá a globális műveleteknek meghatározom a sorrendjét folyamatszakaszonként. A globális műveleteket felbontom műveletekre, így megkapom a

- 16 -



végső műveleti sorrendtervet, melynek alapján elkészíthető az ábrás műveleti sorrendterv, ami a gyártás kivitelezéséhez fontos dokumentáció.

2.1. A technológiai folyamat elvi vázlatának kidolgozása Elsősorban meg kell vizsgálnom az alkatrész megmunkálási igényét, ezért célszerű kijelölni az egyes felületeket, pontosabban be kell számozni, hogy a későbbiekben a rájuk való hivatkozás ne okozzon gondot. Ezután meghatározom, hogy az egyes műveletek mely technológiai folyamat szakaszba tartoznak, így megkapom a technológiai folyamatokat alkotó műveleteket.

2.1.1. A felületek kijelölése Az alkatrészen a felületek kijelölését a 6. számú ábra mutatja. A számozás 1-23-ig a külső hengeres felületeket tartalmazza ,a bal oldali homlokfelülettől a jobb oldali homlokfelületig. A 24-25-ös sorszámúak a központfuratok és végül a 26-os sorszámú a reteszhorony.

6. ábra: Felületek kijelölése

- 17 -



2.1.2. Technológiai folyamatszakaszok kijelölése Az alkatrész gyártását technológiai folyamatszakaszokra kell bontani (TFSZ). Egy gyártandó alkatrésznek maximum 13 folyamatszakasza lehet, attól függően, hogy mennyire bonyolult az alkatrész valamint, hogy mekkora pontosságot igényelnek az adott felületek. Ez esetben 5 szakasz elég a kívánt felületminőség biztosításához. A kijelölt felületeket táblázatba kell rendezni aszerint, hogy melyik technológiai folyamatszakaszban milyen megmunkálást hajtok végre a munkadarabon. Továbbá megadom, hogy az egyes folyamatszakaszok milyen megmunkálási műveletet jelentenek. Ezt a 2. számú táblázatban mutatom be. Technológiai folyamatszakaszok kijelölése

2. táblázat

Felületek

TFSZ

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

TFSZ1

a0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

a0

-

-

-

a2

a2

-

TFSZ2

a1

-

a1

-

-

a1

-

a1

a1

-

a1

-

a1

-

a1

-

-

a1

-

-

a1

-

a1

-

-

-

TFSZ4

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a6

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

a1

-

-

a3

TFSZ7

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

a5

TFSZ8

-

-

-

-

-

a4

-

-

a4

-

-

-

-

-

-

-

-

a4

-

-

-

-

-

-

-

-

A táblázatokban alkalmazott jelölések: a0-darabolás

TFSZ1– előgyártás

a1-esztergálás

TFSZ2- nagyolás

a2- központfúrás

TFSZ4- félsimító megmunkálás

a3- horony marás

TFSZ7- hőkezelés (nemesítés)

a4- köszörülés

TFSZ8- simítás (köszörülés)

a5- nemesítés a6- fogazás

- 18 -



2.1.3. Technológiai folyamatot alkotó műveletek tervezése Azok után, hogy hozzárendeltem a felületekhez a szükséges folyamatszakaszokat, meg kell határozni, hogy az adott felületet milyen módon munkáljam meg, így kialakítom a globális műveleteket. Ezután létre kell hozni a műveletek sorrendtervét. A globális műveletek közé be kell iktatni az egész alkatrészre vonatkozó műveleteket (pl.: hőkezelés). Ezután tényleges műveletekre kell bontani a globális műveleteket. Ha mindezt elvégeztük, véglegesíthetem a tényleges műveleti sorrendtervet. Ahhoz, hogy a sorrendtervet elkészítsem, szükségem van az alkatrészrajzra, aminek egyértelműen tartalmaznia kell a megfelelő adatokat, így például a hőkezelés milyenségét. Továbbá ismernem kell a gyártó berendezéseket, gyártóeszközöket és a technológiai folyamat elvi vázlatát.

2.1.4. Globális műveletek képzése: Ebben a pontban kell a technológiai folyamatszakaszokban lévő megmunkálásokat globális műveletekre bontani. Értelmezni kell azt. hogy hogyan is épül fel a globális műveleti jel, mit takarnak az alsó illetve felső indexek, valamint azt is, hogy mit takar a felületek jelölése. Ezek után a jobb átláthatóság érdekében táblázatba foglalom a globális műveletek képzését. Ezt a 3-as számú táblázat mutatja. A globális művelet jelének felépítése:

n Am

Felületek jelölése:

Technológiai folyamatszakasz száma A globális művelet sorszáma a technológiai folyamatszakaszon belül

- 19 -

Felület kódja

a o,p Művelet kódja


Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése Globális műveletek kialakítása

TFSZ száma TFSZ1

TFSZ2

Megmunkálás darabolás központfúrás nagyolás

3. táblázat

G.M. jele

Globális műveletbe tartozó felületek

A11

a0,1 a0,20 a2,24 a2,25 a1,1 a1,3 a1,6 a1,8 a1,9 a1,11 a1,13 a1,15 a1,18

A21

a1,21 a1,23 a1,1 a1,2 a1,3 a1,4 a1,5 a1,6 a1,7 a1,8 a1,10

esztergálás

A42

a1,11 a1,12 a1,13 a1,14 a1,15 a1,16 a1,17 a1,18 a1,19 a1,20 a1,21 a1,22 a1,23

TFSZ4 fogazat marás

A41

a6,9

horonymarás

A43

a3,26 a5,1 a5,2 a5,3 a5,4 a5,5 a5,6 a5,7 a5,8 a5,9 a5,10

TFSZ7

nemesítés

A71

a5,11 a5,12 a5,13 a5,14 a5,15 a5,16 a5,17 a5,18 a5,19 a5,20 a5,21 a5,22 a5,23 a5,24 a5,25 a5,26

TFSZ8

köszörülés

A81

a4,6 a4,18

2.1.5. Globális műveletelemek meghatározása folyamatszakaszonként A globális műveletek meghatározása után, a tervezés logikai lépésének megfelelően kialakítom a műveletek sorrendjét. Ilyenkor figyelemmel kell lenni a méretláncokra, a tűrésekre, a gépek egymáshoz viszonyított helyzetére és a felületek rangjaira. Ezt a 7. ábrán szemléltetem.

7. ábra: Felületek rangja

1. globális művelet (darabolás, központfúrás) A megrendelt rúdanyagot az előgyártmány által megkívánt méretűre kell alakítani. Mivel a ráhagyásszámítás után a kapott külső átmérőt olyan értékre kerekítettem, hogy az kereskedelmi forgalomban kapható legyen, így csak a hossz méretét kell a megfelelő

- 20 -



méretűre alakítani. Ez a művelet tartalmazza még a homloklapokon a központfurat kialakítását is. A11

a0,1 a0,20 a2,24 a2,25

2. globális művelet (nagyoló esztergálás) Ebben a műveletben a külső hengeres felületek nagyoló megmunkálást végezzük, beleértve a majd későbbiekben kialakítani kívánt fogazott felületet is. Ilyenkor tudjuk biztosítani a nagyobb fogásmélységet, ebből következően a nagy anyagleválasztási sebességet is. A21

.a1,1 a1,3 a1,6 a1,8 a1,9 a1,11 a1,13 a1,15 a1,18 a1,21 a1,23.

3. globális művelet (hőkezelés, nemesítés) El kell végezni az előírt hőkezelést, ami az egész munkadarabra vonatkozik. Azért fontos még a simító megmunkálás előtt elvégezni ezt a műveletet, mert a hőkezelés során az anyag vetemedhet, így nem lenne megfelelő az alkatrész alak- és méretpontossága.

A71

a5,1 a5,2 a5,3 a5,4 a5,5 a5,6 a5,7 a5,8 a5,9 a5,10 a5,11 a5,12 a5,13 a5,14 a5,15 a5,16 a5,17 a5,18 a5,19 a5,20 a5,21 a5,22 a5,23 a5,24 a5,25 a5,26

4. globális művelet (Simító megmunkálás) Elvégzem a külső hengeres felületek simító megmunkálását, ügyelve arra, hogy ez a művelet már egyes felületek végleges méretét adja. Ezzel az esztergálási műveletekkel végeztem.

A42

a1,1 a1,2 a1,3 a1,4 a1,5 a1,6 a1,7 a1,8 a1,10 a1,11 a1,12 a1,13 a1,14 a1,15 a1,16 a1,17 a1,18 a1,19 a1,20 a1,21 a1,22 a1,23

- 21 -



5. globális művelet (fogazat kialakítása) A simító esztergálás után kialakítom az alkatrészen található fogazatot. Ezt lefejtő marógépen végzem. A hőkezelésnek köszönhetően biztosítva van a fogazatra előírt HRC keménység, valamint szakítószilárdság. A41

a6,9.

6. globális művelet (horonymarás) A fogazat kialakítás után, a munkadarabot áthelyezve a megfelelő marógépbe, elvégezhető a horonymarás. Ezzel a lépéssel a marási műveleteket is befejezettnek tekinthető. A43

a3,26

7. globális művelet (köszörülés) A csapágyak illesztése végett elvégzem a befejező megmunkálást, azaz a köszörülést. Ezzel a művelettel az alkatrészem teljes egészében elkészült. A81

a4,6 a4,18

2.1.6. Globális műveletek felbontása műveletekre Az eddig létrehozott globális műveleteket fel kell bontani műveletekre. Ez plusz technológiai információk ismeretét igényli. A műveletek tervezése során a legrövidebb gyártási időre kell törekedni. 1.Globális művelet Előgyártási folyamat, a beszerzett rúd előgyártmányt a megfelelő hosszra darabolom fűrészgépen. Ennek köszönhetően kialakul a két homlokfelület, melyeken elkészítem a központfuratokat. Ezt a műveletet már esztergagépen végzem.

- 22 -



1. művelet: darabolás a0,1 (a0,20) 2. művelet: központfúrás A oldalról a2,24 3. művelet: központfúrás B oldalról a2,25

2. Globális művelet Nagyoló

esztergálás.

Esztergagépen

forgácsolással

leválasztom

az

előírt

anyagmennyiséget, így kialakítva az alkatrésznek azt az alakját, ami már részben hasonlít a megkívánt végtermékhez. A nagyolás két befogásban történik. 4. művelet: nagyoló esztergálás A oldalról: a1,11 a1,13 a1,15 a1,18 a1,21 a1,23 5. művelet: nagyoló esztergálás B oldalról: a1,1 a1,3 a1,6 a1,8 a1,9

3.Globális művelet Elvégze, a teljes anyagra előírt hőkezelést, azaz a nemesítést. 6. művelet: nemesítés a5,1 a5,2 a5,3 a5,4 a5,5 a5,6 a5,7 a5,8 a5,9 a5,10 a5,11 a5,12 a5,13 a5,14 a5,15 a5,16 a5,17 a5,18 a5,19 a5,20 a5,21 a5,22 a5,23 a5,24 a5,25 a5,26

- 23 -



4.Globális művelet Simító megmunkálás. Oldalazó- és hosszesztergálással elérem a megkívánt munkadarab hosszát, így kialakul a végleges alak az alkatrész legtöbb hengeres felületén. Ez alól kivételt képez a fogazott felület, valamint a köszörülést igénylő felületek. 7. művelet: simító esztergálás A oldalon: a1,10 a1,11 a1,12 a1,13 a1,14 a1,15 a1,16 a1,17 a1,18 a1,19 a1,20 a1,21 a1,22 a1,23 8. művelet: simító esztergálás B oldalon: a1,1 a1,2 a1,3 a1,4 a1,5 a1,6 a1,7 a1,8

5.Globális művelet Fogazott felület kialakítása. Elvégzem az előírt lefejtő marón a fogazat megmunkálást, így kialakítva a működés szempontjából legfontosabb felületet, a kinematikai pár egyik elemét. 9. művelet: fogazat marása a6,9

6.Globális művelet Félsimító megmunkálás. A tengelyen található horony marása. 10. művelet: horony marása a3,26

7.Globális művelet Simító megmunkálás, az alkatrész IT 7-10 pontosságúra köszörülése.

- 24 -



11. művelet: köszörülés A oldalon a4,6 12. művelet: köszörülés B oldalon a4,18

2.1.7. Ábrás műveleti sorrendterv készítése A globális műveletek felbontása után kialakult a műveleti sorrendterv. Ez alapján megszerkeszthető az ábrás műveleti sorrendterv, melyet az AutoCAD 2013-as rajzolóprogrammal el is készítettem és a 2. számú mellékletben csatolok. Így az alkatrész gyártása teljes mértékben kivitelezhetővé válik. 1. művelet:

darabolás

2. művelet:

központfúrás A oldalról

3. művelet:

központfúrás B oldalról

4. művelet:

nagyoló esztergálás A oldalról

5. művelet:

nagyoló esztergálás B oldalról

6. művelet:

nemesítés

7. művelet:

simító esztergálás A oldalon

8. művelet:

simító esztergálás B oldalon

9. művelet:

fogazat marás

10. művelet:

horonymarás

11. művelet:

köszörülés A oldalon

12. művelet:

köszörülés B oldalon

13. művelet:

végellenőrzés

- 25 -



3. A technológiai folyamatot alkotó műveletek részletes tervezése A műveleti sorrendterv ismeretében megkezdhető az egyes műveletek részletes kidolgozása. A tervezési pont fő célja, hogy megválasszam a befogás módját, a szerszámot az adott megmunkálásokhoz, a ráhagyási alakzatok ismeretében kiszámítsam a legfontosabb forgácsolási adatokat (pl.:fogásmélység), valamint meghatározzam a normaidőt, ami a gyártás gazdaságossági szempontjából az egyik legfontosabb tényező.

3.1. A technológiai folyamatot alkotó első művelet (darabolás) tervezése 3.1.1. Gép és befogókészülék választás Az 1. számú művelet a darabolást takarja. Mivel a hengerelt előgyártmány átmérője megfelelő méretű, ezért csak a kívánt hosszúság elérése a cél jelen műveletben. Olyan gépet kell választani, ami az adott feltételeknek megfelel, ezért az Opti S 210 G fűrészgépet választom. Befogás szempontjából gyorsszorítású gépsatut alkalmazok. Ezzel a készülékkel biztosítható az előgyártmány befogása, ugyanis itt még nem végez forgó mozgást a darab.

3.1.2. Szerszámválasztás Jelen esetben a szerszám a fűrészlapot takarja. Itt meg kell határozni a lap szélességét, valamit a fogak számát. A lapka választásához a www.schleifer.hu internetes oldalt használtam fel. A szabványos adatokat a 4. számú táblázatban ismertetem.

- 26 -



Fűrészfogak száma a megfelelő keresztmetszethez

4.táblázat[6]

A táblázat alapján kiválaszthatom a nekem megfelelő fogszámot. Az előgyártmány átmérője d=100 mm, ebből következik, hogy a 4fog/coll a jó választás. A fűrészszalag méret a géphez kapható szabványos lapka, tehát 2080x20x0,9 mm.

3.1.3. Technológiai adatok meghatározása Darabolásnál egy fontosabb adatot kell meghatározni, mégpedig a vágási sebességet. Ezt a technológiai adatot szintén a már fentebb említett internetes oldal segítségével az 5. táblázatból határozom meg. Vágási sebességek

5. tábázat

A táblázatból láthatjuk, hogy a vágási sebesség megválasztása az előgyártmány anyagának függvénye. A korábban már leírtak szerint a tengely anyaga 42CrMo4, ez egy előnemesített acél ezért az ehhez tartozó vágási sebességet a v=45-75 m/perc tartományból választom ki.

- 27 -



3.2. A technológiai folyamatot alkotó második és harmadik művelet tervezése Ebben a műveletben készülnek el a központfuratok. Azért lehet a két műveletet egy tervezési pont alá vonni, mert ugyanazon a gépen, ugyanazzal a szerszámmal, valamint azonos forgácsolási adatokkal végzem mindkét oldalon a megmunkálást. Fontos megemlíteni, hogy a központfuratot csak az oldalazás után szabad kialakítani, ugyanis az egyenetlen felület a fúró rossz megvezetését eredményezheti.

3.2.1 Gép és készülék választása A központfuratokat egyetemes esztergagépen fogom kialakítani. Olyan gépet kell választani melyek főorsójába a darab betolható. Ennek alkalmazása a készülékválasztás szempontjából mérvadó, mert ha nem lehetne betolni a darabot az orsóba, akkor az előgyártmány hossza miatt bábot kellene alkalmazni a megtámasztáshoz. Alábbi kijelentésemet az ADINA nevű véges elem szoftver segítségével támasztom alá, ahol a 8. ábra mutatja a lehajlást kinagyítva, valamint a 9. ábra az elmozdulás mértékét szemlélteti.

8. ábra: A tengely lehajlása, tokmányba való befogás után

9. ábra: Az elmozdulás mértéke

- 28 -



A 9. ábrát kiértékelve látható, hogy nem túl nagy a kihajlás értéke, de ahhoz elég nagy, hogy ne tudjam biztosítani a későbbiekben az egytengelyűséget. Viszont ha a darabot betolom a főorsóba, csökken a kilógó tengelyrész, szinte elhanyagolható a lehajlás valamint a forgásból adódó tehetetlenségi nyomatéka a tengelynek. Ez utóbbi már csak azért is kis érték, mert a fúrási művelethez alacsony fordulatszám is elegendő. Tehát megállapítom, hogy a befogás három pofás tokmánnyal valósul meg, megtámasztás nélkül.

3.2.2 Szerszámválasztás Szabványos A alakú, 60°-os központfurat lévén, a legtöbb esetben kereskedelmi forgalomban kapható szerszámok közül választhatom ki. Olyan kombinált szerszámra van szükség, amely egyszerre csigafúró és csúcssüllyesztő is. Ezen szempontok figyelembevételével a Walter főkatalógusból kiválasztom a megfelelő fúrót. A táblázat adatai és a központfurat méretei (11. ábra) alapján a DIN333 K1161 jelű szerszámot választom.A szerszám adatait a 10. ábra tartalmazza.

10. ábra: A központfurat méretei

11. ábra: Központfúró szerszámok

- 29 -



3.3. A technológiai folyamatot alkotó negyedik és ötödik művelet tervezése A 4. és 5. művelet az A, illetve B oldalon történő nagyoló esztergálást takarja. Ebben a műveletben választom le a felesleges anyag nagy részét, ezért arra kell törekedni, hogy a lehető legkevesebb fogással történjen a megmunkálás, mégpedig úgy, hogy egy fogással a lehető legnagyobb anyagvastagságot válasszam le. Itt szintén egy pont alá vettem a két látszólag különálló műveletet, viszont itt is elmondható, hogy ugyanazt a befogást és megtámasztást alkalmazzuk, mint ahogyan a szerszám is azonos lesz. A ráhagyásalakzat, forgácsolási adatok és a normaidő meghatározásánál külön számításokat végzek mindkét oldalra.

3.3.1. Gép és készülék választása A nagyoló megmunkálást hasonlóan a központfurat készítéshez, szintén egyetemes csúcsesztergán, a korábban választott ARIS S.A típusú szerszámgépen végzem. Befogás szempontjából meg kell vizsgálni a lehetőséget, hogy hány ponton kell megtámasztani a munkadarabot. Egyik végén hárompofás tokmányt választok. A megtámasztás alkalmazását a már korábban is használt l/d viszonyszám alapján határozom meg. [1] A oldal: l 245   2.45 , ahol: d 100

l = 245 mm, a munkadarab befogott hossza d = 100 mm, a munkadarab átmérője B oldal: l 225   2.25 , ahol: d 100

l = 225 mm, a munkadarab befogott hossza d = 100 mm, a munkadarab átmérője

- 30 -



A számított érték alapján nem igényel megtámasztást a munkadarab lehajlás szempontjából, viszont ha fontolóra veszem a munkadarab nagy fordulatszámon való forgását, akkor belátható, hogy megnő a test tehetetlenségi nyomatéka, ez pedig komoly gondokat okozna az egytengelyűség megvalósításában, ezért mindenképp a csúccsal való megtámasztást javaslom.

3.3.2. Ráhagyásalakzatok meghatározása A nagyoló művelet során a leválasztandó ráhagyásokat a 12. és 13. ábra mutatja.

12. ábra: A oldal ráhagyása

Az ábra alapján az A oldal nagyolásának műveletelemei: -

külső palást esztergálása 250mm hosszon, 78mm átmérőre

-

lépcső esztergálása 122,5mm hosszon, 58mm átmérőre

-

csapágyazás helyének nagyolása 107,5mm hosszon, 48mm átmérőjűre

-

nyak nagyolása 48,5mm hosszúságon, 33mm átmérőre

- 31 -



13. ábra: B oldal ráhagyása

A 14. ábra alapján B oldal nagyolásának műveletelemei: -

külső palást esztergálása 230mm hosszon, átmérő 89mm-re

-

vállrész nagyolása 120,5mm hosszon 58mm átmérőjűre

-

csapágyazni kívánt felület esztergálása 107,5mm hosszon, átmérő 48mm-re

-

nyakrész nagyolása 48,5mm hosszon, 33mm átmérőre

3.3.3. Szerszámválasztás Szerszámot tekintve, mindkét oldal nagyolásához ugyanazon szerszám használható, melyet a Sandwick Coromant online katalógusából választok ki.[7] Olyan szerszámot kell választani, mely homlokfelület esztergálásra is alkalmas. Az internetes oldal egy kiválasztási procedúrán visz végig, melynek folyamán kérdések sorozatát kapom a kiválasztás milyenségét illetően. Így első kérdésként azt kapom, hogy milyen megmunkálási területen akarok dolgozni. Itt az esztergálás (turning) pontot választom. Második eldöntendő kérdés, hogy milyen a megmunkálás jellege. Mivel külső felület hosszirányú esztergálásáról van szó, ezért az annak megfelelő pontot választom (externallongitudinal). Ezután szerszámtípust kell választani lapka alak és belépési szög alapján. A korábban már említett homlokfelület esztergálás miatt háromszög alakú (triangular insert)

- 32 -



és 90°-nál nagyobb belépési szögű lapka mellett döntök. A szöget illetően a 91°-os lapkát választom. Végül a lapka szorítását kell megadni, itt a T-MAX P a megfelelő. Ezután már csak a szárat kell pontosítani (square and rectangular connection), így kapok egy, a katalógus által kínált lapka választékot. A listát a 6. táblázatban rögzítem. Lapka típusok

ISO kód TNMG 11 033-04MF 4225 TNMG 16 04-0861 4225 TNMG 16 04 12MR 4225 TNMG 16 04 16MF 4225 TNMG 11 03 08MF 4215

6.táblázat

Ic

l

re

s

6.35

11

0,4

3.175

9.525

16

0,8

4.7625

9.525

16

1,2

4.7625

9.525

16

1,6

4.7625

6.35

11

0,8

3.175

A táblázat adatait a 14. ábra magyarázza.

14. ábra: A lapka jellemző méretei

Ezután lehetőség van a lapkához hozzárendelni a megfelelő szerszámtestet. Itt arra kell ügyelni, hogy a lapka élhossza megegyezzen a késszár élhosszával. A késszárra más geometriai előírás nincs, így a lapkának megfelelőt kell választani. Ez alapján ismét adódik néhány lehetőség, melyet a 7. táblázatban mutatok be, valamint az abban megjelenő jelöléseket a 15. ábrával szemléltetek.

- 33 -


Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése Késszártípusok

ISO kód

irány

b

f1

7. táblázat

h

h1

L1

L3

PTGNR 2020K 16

jobbos

12

16

12

12

80

15,6

PTGNR 1616H 16

jobbos

16

20

16

16

100

20,2

PTGNR 1212F 11

jobbos

20

25

20

20

125

20,2

PTGNL 1212F 11

balos

12

16

12

12

80

15,6

PTGNL 1616H 16

balos

16

20

16

16

100

20,2

A táblázat, valamint a szerszámválasztáshoz szükséges adatok ismeretében kiválasztható a megfelelő lapka és késszár. Viszont a szerszámok minimalizálása érdekében úgy kell szerszámot választani, hogy azzal a simító művelet is

elvégezhető

legyen,

valamint

a

lapka

élhossz

figyelembevételével kell a szerszámtartót is meghatározni. 15. ábra: Késszár méretei

Ezen szempontok figyelembevételével a választott szerszám a következő:

Szerszámszár: PTGNR 2020K 16 Lapkakód: TNMG 11 03 08-MF 4215

3.3.4. Technológiai adatok meghatározása Esztergáláskor három fő technológiai adatot kell meghatározni. Ezek a következők: fogásmélység, munkadarab fordulatszáma és a fordulatonkénti előtolás értéke. Fogásmélység meghatározása: A ráhagyási terv és a lapka él hossza alapján az anyagleválasztást 7 fogásban állapítom meg. Először 5,5 mm-es fogásmélységgel esztergálok 78mm átmérőre két fogással 250 mm hosszon. Második lépésként szintén két, 5mm-es fogással dolgozhatok 122,5 mm-es hosszon. Harmadik lépésben ami már az ötödik fogást jelenti, 5mm-es fogásmélységgel nagyolok átmérő 48mm-re, 107,5 mm hosszon. Utolsó lépésként ismét 2 fogással

- 34 -



dolgozok, először 4mm-es, majd 3,5 mm-es fogásmélységgel, 48,5 mm hosszon, így elérve a 33 mm-es átmérőt. Ezzel elkészítve az A oldal nagyolását. A munkadarab megfordítása után a B oldal nagyolása következik, melyet szintén a ráhagyási alakzat, valamint a lapka él hosszának figyelembe vételével a nagyolást 8 fogásban határozom meg. Első lépésben 5,5 mm fogásmélységgel 230 mm hosszon esztergálok átmérő 89 mm-re. Második lépésként 89 mm-ről 58 mm-re szeretnék esztergálni, de ezen az átmérő különbségen látható, hogy csak három fogással valósítható meg, mégpedig úgy, hogy egyszer 5,5 mm-t választok le, majd kétszer 5mm-es fogással esztergálok 120,5 mm-es hosszúságon. Következő lépésként 48 mm-es átmérő a cél, melyet két fogással valósítok meg 5 mm-es fogásmélységgel, 107,5 mm hosszon. Végül szintén két fogással esztergálok 33 mm átmérőre úgy, hogy egyszer 4 mm-es fogást veszek, majd 3,5 mm-es fogással 48,5 mm hosszon befejezem a nagyoló megmunkálást. Fordulatonkénti előtolás értéke: Ez a technológiai adat a következő képlet segítségével számolható, a megfelelő egyenletrendezés után. A kiinduló képlet:

R max

f2 , ahol  8  re

f

: fordulatonkénti előtolás

Rmax

: az érdesség maximuma, nagyolásnál 0,04 mm

r:e

: a lapka csúcssugara, a választott szerszámnál 0,8 mm

A képletet rendezem előtolásra:

f  8  re  R max  8  0,8  0,04  0,51 Munkadarab fordulatszámának meghatározása: Ez a technológiai adat meghatározásához az online katalógusban található applikációt használom, melyben meg kell adni a tengely anyagát, a belépő szöget, a lapka csúcssugarát, az előbb kiszámított fordulatonkénti előtolást, fogásmélységet, valamint az elérendő átmérő nagyságát és az esztergálási hosszt. Ezen paraméterek ismeretében a

- 35 -



program kiszámítja a további technológiai adatokat. A többi műveletelem technológiai adatait hasonló módon határozom meg, melyet a 8. és 9. táblázatban közlök. A oldal nagyolásának technológiai adatai

8. táblázat

Fogás száma

1

2

3

4

5

6

7

Esztergált átmérő, mm

89

78

68

58

48

40

33

Esztergált hossz, mm

250

250

122,5

122,5

107,5

47,5

47,5

Fogás (ap), mm

5,5

5,5

5

5

5

4

3,5

Előtolás (f), mm/ford

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Forgácsoló sebesség, m/min

280

280

255

260

211

176

145

Főorsó fordulatszám, 1/min

891

891

1311

1350

1400

1400

1400

Teljesítmény-szükséglet, KW

26

26

24

24

21

14

10

Szükséges idő, min

0.5

0.5

0.2

0.18

0.18

0.07

0.07

B oldal nagyolásának technológiai adatai

9. táblázat

Fogás száma

1

2

3

4

5

6

7


89

78

68

58

48

40

33


230

120,5

120,5

120,5

107,5

48,5

48,5

Fogás (ap), mm

5,5

5,5

5

5

5

4

3,5


0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Forgácsoló sebesség, m/min

280

280

280

280

280

176

145

Főorsó fordulatszám, 1/min

891

1143

1143

1143

1143

1400

1400

Teljesítmény-szükséglet, KW

26

26

24

24

24

14

10

Szükséges idő, min

0,49

0,23

0,23

0,23

0,2

0,07

0,07

- 36 -



3.3.5. Műveleti normaidő meghatározása Erre az adatra azért van szükség, hogy meghatározzam a nagyolási művelet teljes idejét, beleértve az előkészítési és befejezési időt is. Gazdaságossági és költségszámítási szempontból fontos ez az érték. A műveleti normaidőt az alábbi képlettel lehet számolni:

tN 

t eb  t f  t m , ahol: N

t N:

műveleti normaidő

teb:

előkészületi és befejezési idő, esztergálás során 30 percnek veszem

N:

gyártandó darabszám, az előírt mennyiség 20 db

tf:

műveleti főidő, a művelet elvégzéséhez szükséges műveletelemek főidejének összege, a szoftver számításai alapján 3,22 perc műveleti

tm:

mellékidő,

a

munkadarab

megmunkálásához

szükséges

egyéb

tevékenységek összege, számítása: t m = (0,3 ~ 0,8) t f , mely képlet alapján 1.61 percnek veszem tN 

30  3,22  1,61  6,33perc 20

A 3.3-as tervezési pontban meghatározott adatok és információk alapján elkészíthető a műveleti utasítás, melyet a 3. számú mellékletben csatolok.

3.4. A technológiai folyamatot alkotó hatodik művelet (nemesítés) tervezése 3.4.1. A hőkezelés hőmérséklet-idő diagramjának tervezése egyedi gyártást feltételezve A

hőkezelés

célja

az

acél

szövetének

erőteljes

finomítása

(szemcsenagyság,

karbideloszlás), és a szferoidites szövetszerkezet előállítása, amely az acél szívósságát

- 37 -



nagymértékben megnöveli. A szferoidit az edzett acél A1 hőmérséklet alatti megeresztésekor keletkezik. Az acélok szívósságfokozó hőkezelései közül a nemesítés az, amely során szferoidit keletkezik. Az edzési hőmérsékletet a hipoeutektoidos acélok edzésére érvényes T=Ac3+∆T összefüggéssel számítható, ahol ∆T=20-40C. Az edzés utáni megeresztés hőmérsékletét 540-580C között lehet megválasztani, hogy a kívánt szövetszerkezet biztosított legyen. A számításokhoz ismerni kell a hőátadási együttható értékét

a

kemence

hőmérsékletének

függvényében.

Ismert

még

a

kemence

kezdőhőmérsékletét és az acél sűrűsége. Ezek után konkrét adataim: Az anyagminőség: 42CrMo4 A tengely átmérője: D=86 A kemence kezdeti hőmérséklete: T0=50 C Az edzési hőmérséklet: Tedz=820 C A megeresztés hőmérséklete: Tmeg=560 C A hőátadási együttható edzéskor: α=180 W/m2.C A hőátadási együttható megeresztéskor: α=80 W/m2.C A darab sűrűsége: ρ=7830 kg/m3 A darab alaktényezője: K1=2 A hővezető képesség: λ=40 W/m C

3.4.2. A melegítés tervezése

A melegítés hőmérsékletét meghatározza a nemesítés technológiája és az acél minősége. Ezen kívül a hevítés szempontjából megkülönböztetünk hőtechnikailag vékony (BI=α.L/λ <0,25), és vastag (BI>0,5) testeket. Ebben az esetben vastag testről van szó. A hevítés idejének kiszámításához szükséges az edzési hőmérsékleten a fajhő értéke, mely aránypárral számítható:

- 38 -


c820  c800 


c900  c800 687  703 J  703   706,2 5 5 kg  C

A darabnak dt idő alatt átadott hőmennyiség:

dQ    TK  T A  dt

A darab dT hőmérsékletemelkedéséhez szükséges hőmennyiség: dQ  m  c  dT

A két egyenlet összevetéséből adódik:

  TK  T A  dt  m  c  dT Ebből az összefüggésből a hevítési idő:

dt  tmel

m  c dT  A   TK  T

mc  A 

tmel 

Tedz

dT K T

T

T0

m  c TK  T0 ln A   TK  Tedz

A darab tömegének és felületének viszonya: m L  A K1

ahol L a darab sugara, ρ pedig a sűrűsége. Így a melegítési idő: tmel 

L  c T  T0  ln K K1   TK  Tedz

ahol TK a kemence hőmérséklete,

kg J  706,2 3 860C  50C kg  C m  ln  2171,62 sec  36,193perc W 860C  820C 2  180 2 m C

0,043m  7830 t mel 

Tehát 36,193 percig tart, amíg a darabot felmelegítjük az edzési hőmérsékletre.

- 39 -



3.4.3. A hőntartási idejének meghatározása A munkadarab legnagyobb jellemző méretének ismeretében (S) a hőntartás ideje a következő tapasztalati összefüggéssel számítható: thte  10 

S 2

A hőntartási idő maximum 60 perc lehet, ezért most a hőntartási idő:

t hte  60perc

3.4.4. A hűlési sebesség megválasztása A megválasztásnál ügyelni kell arra, hogy a darab minél jobban átedződjön. Ezért a hűtési sebesség megválasztásához használni kell az adott acél folyamatos hűtésű C-görbéjét. A hűtést olajban végezzük. Az adott jellemzőkre érvényes folyamatos hűtésű C-görbéből a hűtési idő 820 C-ról 50 C-ra körülbelül 300 sec. Tehát a hűtési idő: th  300 sec  5 perc

3.4.5. A megeresztés tervezése Szferoidit az edzett acél A1 hőmérséklet alatti megeresztésekor keletkezik. Ezt az adott acél ismeretében 540-580C-os hőmérsékletet jelent. Itt t meg=560C

3.4.6. A melegítési idő számítása megeresztéskor A megeresztéskor a melegítési idő számítása teljesen analóg az edzési melegítési idő számításával. Itt is ki kell számítani a megeresztési hőmérséklethez tartozó fajhőt.

c560  c500 

c600  c500 586  565 J  565   577,57 1,67 1,67 kg  C

- 40 -



Ekkor a melegítési idő:

t mel  meg 

L    c 560 T  T0 ln K  K1   TK  Tmeg

kg J  577,57 3 600C  50C kg  C m  ln  W 600C  560C 2  80 2 m  C

0,043m  7830

 3185,57 sec  53,09perc Tehát az ideális melegítési idő megeresztési hőmérsékletre: 58,03 perc. Ez azért is jó, mert így csökken a repedésérzékenység.

3.4.7. A hőntartási idő megeresztéskor A nemesíthető acélok hőntartási ideje általában két óra. Ettől az értéktől akkor térnek el, ha el akarják kerülni a megeresztési elridegedést. Ekkor nemesítési diagramok segítségével állapítják meg a hőntartási időt. Itt a hőntartási idő megeresztéskor: thtm  2óra

3.4.8. A hűtési sebesség megeresztéskor A hűtést általában levegőn végzik. Ha a darabot gyorsan kell hűteni a megeresztési elridegedés elkerülése érdekében, akkor a megeresztés után gyors hűtést követően egy feszültségcsökkentő izzítást is be kell iktatni. Ebben az esetben elegendő a megeresztést követően a darabot a kemencéből kivéve, a szabad levegőn hűteni. A hőkezelés hőmérséklet-idő diagramja: A hőkezelés technológiai adatait összegezve, egyedi gyártást feltételezve: Edzés: a hevítés ideje: t mel=19,178 perc A hőntartás ideje: thte=30 perc A hőntartás hőmérséklete: Tedz=820 C - 41 -



A hűtőközeg: olaj A hűtési idő: th=5 perc Megeresztés: A hevítés ideje: t mel-hev=30,75 perc A hőntartás ideje: t htm=2 óra A hőntartás hőmérséklete: Tmeg=560 C A hűtőközeg: levegő

3.5. A technológiai folyamatot alkotó hetedik és nyolcadik művelet tervezése E műveletek a simító megmunkálást takarják mindkét oldalon. A nagyoló megmunkálás tervezéséhez hasonlóan dolgozom ki a műveletek tervezését. Különbség viszont, hogy itt a felületek nagy része befejező megmunkálás, ezért az előző pontokhoz képest a tervezési pontokon belül eltérések lesznek.

3.5.1. Gép és befogás választása A nagyoláshoz hasonlóan, itt is elvárás, hogy a munkadarab betolható legyen a gép főorsójába. Mivel ezt a feltételt az ARIS S.A típusú egyetemes esztergagép a nagyolás alkalmával kielégítette, ezért ennél a műveletnél is alkalmazható ez a gép. Befogást tekintve egyik oldalon három pofás tokmány a megfelelő választás, ugyanis ez a megoldás biztosítani tudja a munkadarab pontos helyzetét. A megtámasztás szükségességét viszont ismét vizsgálni kell az l/d viszonyszám segítségével.[1]

A oldal megtámasztása: l 245   3,141 , ahol: d 78 - 42 -



l = 245 a munkadarab befogott hossza d = 78 a munkadarab átmérője B oldal megtámasztása: l 225   2,528 , ahol: d 89

l = 225 a munkadarab befogott hossza d = 89 a munkadarab átmérője A kiszámított eredmények közel állnak az alsó határértékhez,

, mégis

javaslom a csúccsal való megtámasztást mindkét oldalon a megmunkálás befejező jellege miatt. Így teljes mértékben biztosítható az alkatrész egytengelyűsége és a megmunkálás pontossága.

3.5.2. Ráhagyásalakzatok meghatározása A ráhagyás alakzatokat a 16. és 17. ábra mutatja.

16. ábra: A oldal simítási ráhagyása

Az ábra alapján megállapíthatók a műveletelemek: -

simítás átmérő 75 mm-re 126 mm hosszon

- 43 -



-

15 mm hosszon az 55 mm átmérőjű vállrész kialakítása

-

esztergálás 45 mm-re 60 mm hosszon a csapágyazás helyén

-

30 mm-es átmérőre munkálás 44 mm hosszon

-

végül a megfelelő helyeken a 3 mm széles beszúrások elkészítése a megfelelő szerszámmal

17. ábra: B oldal simítási ráhagyása

A 17. ábra alapján szintén meghatározhatóak a műveletelemek: -

a későbbi fogazat felületen 108 mm hosszon simítás átmérő 86 mm-re

-

esztergálás 55mm átmérőre 13 mm hosszon a vállrész kialakításához

-

a csapágyazás helyén 59 mm hosszon simítás 45 mm-es átmérőre

-

tengelyvég kialakítása 45 mm hosszon átmérő 30 mm-re

-

végül 3 mm-es beszúrások esztergálása

3.5.3 Szerszámválasztás A nagyoló esztergálásnál már említett szerszámminimalizálási okok miatt, a simítást elvégezhetem a nagyoló szerszámmal, így azt külön nem kell kiválasztani, viszont a beszúrások kialakításához szükség van új szerszámra. Ezt ismételten a Sandvick Coromant online katalógusból [7] fogom kiválasztani. Ismételten az esztergálás (turning) menüpontra kattintok, viszont a forgácsolás jellegének kiválasztásakor most a beszúrás és alakozás (parting and grooving) pont a megfelelő. Itt ismét egy dialógus következik, melyben a - 44 -



szerszám típusát kell kiválasztani. Nekem külső beszúró szerszámra van szükség, ezért a shallow grooving external menüpontra kattintok. Ezután a lapka biztosítását kell megadni, de már csak egy lehetőség adott (CoroCut screw clamp). Végül a szárak választékát kell lecsökkenteni, így a már nagyolásnál is használt square and rectangular shank connenctiont alkalmazom. Az információk megadása után egy szűkített listát kapok a lapkákról és szerszámszárakról, melyeket a 10. és 11. táblázatban közlök. A táblázat adatainak értelmezéséhez a 18. és 19. ábrákat használom. Beszúró lapkák

ISO kód

armax

N123G2-0300-0001-CF 1105

18,4

R123G2-0300-0501-CF 1125

Lapka

10. táblázat

l1

la

re

G

19,75

3

0,1

18,3

G

19,85

3

0,15

R123G2-0300-0502-CM 1125

18,8

G

19,85

3

0,2

L123G2-0300-0503-CR 1125

18,8

G

19,85

3

0,3

N123G2-0300-0004-GF 1105

19,2

G

20,05

3

0,4

méret

Szerszámszárak

11. táblázat

ISO kód

Irány

ar

b

f1

h

h1

l1

l3

RF123G028-10C

jobbos

4,4958

15,875

17

15,875

15,88

127

27

RF123G07-2020C

jobbos

3,5

16

21

16

16

125

27

RG123G07-1616C

jobbos

3,5

16

25

16

16

125

23,5

LF123K08-2020C

balos

4,5

20

21

20

20

125

30

LF123G028-10C

balos

4,4958

15,875

17

15,875

15,88

127

27

- 45 -

18. ábra: 11.táblázat magyarázata

19.ábra: 10. táblázat magyarázata

A beszúró lapka választásakor célszerű olyat választani, ami megegyezik a beszúrás szélességével. A táblázatban látható, hogy csak la=3mm szélességű lapkákat választottam. Azért kell így megválasztani, mert ha kisebb szélességűt választanék akkor több fogásra lenne szükség, ami a megmunkálási időt megnövelné. Értelem szerűen ezt el szeretném kerülni. Viszont ha nagyobb szélességűt választanék, azzal kivitelezhetetlen lenne a beszúrás. További választási feltétel lenne ha pontosan kellene a sarkakat megmunkálni. Ekkor a lapka csúcssugarát kéne figyelembe venni, de erre nincs előírás a rajzon ezért a felsorolt lapkák közül bármelyiket választhatom. A szerszámszárra nincs különösebb előírás azon kívül, hogy jobbos irányú legyen, ezért a táblázatból azok közül választok, olyat ami a lapkának megfelelő. Így a választott beszúró szerszám kódjai a következők: Lapka: R123G2-0300-0502-CM 1125 Szerszámszár: RF123G07-2020C

3.5.4 Technológiai adatok meghatározása Jelen esetben is, mint a nagyolásnál, három technológiai adatot kell meghatározni. A fogásmélységet a fordulatonként előtolást és a munkadarab fordulatszámát. Mivel simítási műveletről van szó, ami a legtöbb felület befejező megmunkálása, ezért a felület minősége előtérbe

helyeződik

a

nagy

fogásmélység

helyett.[5]



Fogásmélység meghatározása A oldalra Először 1,5 mm-es fogásmélységgel esztergálok 75 mm-re a véglaptól számított 119 mm-től 245 mm-ig, azaz 126 mm hosszon. Második lépésként 55mm átmérőre és a véglaptól 104 mm-re pozícionálok és innentől 15 mm hosszon 1,5 mm-es fogással esztergálok. Harmadik lépésként a köszörült felület következik, emiatt a fogás 1,017 mm. Ezzel az értékkel simítok a véglaptól 44 mm-től számítva 104 mm hosszig, azaz 60 mm hosszon átmérő 45,966 mm-re. Utolsó hosszirányú simító művelet A oldalon a 30 mm átmérőre simítás 44 mm hosszon. Végül a beszúrások kialakítása következik, melyeknél a fogásmélység a véglaptól sorban a következők: 44 mm hosszra állva 0,5mm a fogás, 104 mm hosszra állva 0,25 mm a fogás, valamint 151 mm hosszra állva 1,5 mm a fogásmélység. Fogásmélység meghatározása B oldalra A munkadarab átfordítása és újra fogása után, első lépésként 1,5 mm-es fogással véglaptól számított 117 mm-től 225 mm-ig esztergálok 86 mm átmérőre. Második lépésként véglaptól számított 104 mm-re állva, 1,5 mm-es fogással simítok 13 mm hosszon. Harmadik lépésben a köszörülési ráhagyás figyelembe vételével 1,017 mm-es fogás mélységgel 59 mm hosszon esztergálok úgy, hogy a kést a véglaptól számítva 45 mm hosszra és 45,966 mm átmérőre pozícionálom. Következő lépésben 45 mm hosszon esztergálok átmérő 30 mm hosszra 1,5mm-es fogással. Végül elkészítendők a beszúrások, melyeket a következő módon valósítok meg: Véglaptól 104mm hosszra állva 0,25 mm a fogás, valamint 45 mm-re állva 0,5 mm a fogásmélység. Köszörülésnél megjegyzendő, hogy a kívánt átmérőre állva, a kést ott kell tartani míg a munkadarab párszor megfordul, így kialakítva a kívánt hengeres, alakhibától mentes felületet. Fordulatonként előtolás meghatározása: Mint ahogy nagyolásnál, itt is a felületi érdesség képletét használom fel, előtolásra átrendezve. Félsimító megmunkálás révén a felületi érdességet 6,3 µm-nek veszem.

Rmax 

f2 , ahol 8  re

f: fordulatonkénti előtolás Rmax : az érdesség maximuma, nagyolásnál 0,0063-ra veszem

47



r:e: a lapka csúcssugara, a választott szerszámnál 0,8 mm A képletet rendezem előtolásra:

f  8  re  R max  8  0,8  0,0063  0,2007 Fordulatszám és egyéb paraméterek meghatározása: A nagyolásnál már ismertetett online katalógus segéd programjával számítom a paramétereket. Az ismert adatokat megadom a programnak, mely ez alapján kiszámítja a szükséges értékeket. A kapott eredményeket a 12. táblázatban rögzítem. Forgácsolási adatok

12. táblázat

Fogás száma

1

2

3

4

5

6

7

8


30

45

55

75

86

55

45

30


44

60

15

126

108

13

59

45

Fogás (ap), mm

1,5

1,017

1,5

1,5

1,5

1,5

1,017

1,5


0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

132

198

242

330

378

242

198

132

1400

1400

1400

1400

1400

1400

1400

1400

2

2

3.5

4.8

5.4

3.5

2

2

0.16

0.21

0.05

0.45

0.39

0.05

0.21

0.16

Forgácsoló sebesség, m/min Főorsó fordulatszám, 1/min Teljesítmény-szükséglet, KW Szükséges idő, min

3.5.5. Műveleti normaidő meghatározása A műveleti normaidőt az alábbi képlettel lehet számolni:

tN 

t eb  t f  t m , ahol: N 48



t N:

a műveleti normaidő

teb:

az előkészületi és befejezési idő, esztergálás során 30 percnek veszem

N:

gyártandó darabszám, jelenlegi gyártmány esetében 20 db

tf:

műveleti főidő, a művelet elvégzéséhez szükséges műveletelemek főidejének összege, a használt szoftver számításai alapján ez az érték 1,68 perc

tm:

műveleti mellékidő, a munkadarab megmunkálásához szükséges egyéb tevékenységek összege, számítása: t m = (0,3 ~ 0,8) tf, itt 1 percnek veszem

tN 

30  1,68  1  4,18perc 20

A kapott értékek alapján megszerkeszthető a műveleti utasítás, melyet a 4. számú mellékletben csatolok.

3.6. A technológiai folyamatot alkotó kilencedik művelet tervezése „A fogaskerekek mechanikai megmunkálását befolyásoló fő tényezők: -

a méret meghatározza a megmunkáló gép nagyságát, fogazásnál a fogások számát

-

a szerkezeti kialakítás a műveletek sorrendjére és számára van hatással

-

a megmunkálás pontossága és az érdesség gondosabb megmunkálást igényelnek, esetleg felületfinomító megmunkálásokat tesznek szükségessé

-

a gyártandó darabszám a gépi berendezés megválasztására van hatással

-

a

nyersdarab

készítésének

módja

a

géptípus

megválasztását

befolyásolja,

forgácsoláskor a fogások számát változtatja meg -

az anyag és a kőkezelés a forgácsolási adatokat, pl. a vágósebességet, a hőkezelés ezen felül a műveletek sorrendjét változtatja meg”[3]

49



3.6.1. Gép és befogó készülék választása Gép választásakor több szempontot is figyelembe kell venni. Ezek közül a legfontosabbak: a készíthető legnagyobb modul, jelen esetben m=8 mm, a fogazható legnagyobb átmérő valamint a legnagyobb marási hossz. Ezen szempontok figyelembe vételével a Mátrai Erőműnél használatos TOS FO10 típusú lefejtő marógépet választom. Ez az imént felsorolt szempontoknak teljes mértékben eleget tesz. Készülék választás szempontjából lémyeges, hogy a felfogó készüléket központosítani, majd a felfogott darabot elmozdulás ellen biztosítani kell. Ezen szempontok alapján a választásom hárompofás tokmány, a másik végén csúccsal megtámasztva.

3.6.2. Szerszámválasztás Külső hengeres egyenes fogazás kialakításhoz célszerű lefejtőmaró szerszámot választani. További megerősítő szempont, hogy nincs korlátozva a szerszámkifutás. Lefejtő szerszámot a FETTE Geat Cutting Tools katalógusából választom ki. Természetesen a fogaskeréknek megfelelő modulú szerszámot kell használni. A 13. táblázatban néhány lefejtő szerszám méreteit közlöm. Szabványos lefejtőmarók

13. táblázat

m [mm]

d1 [mm]

l3 [mm]

l1 [mm]

d2 [mm]

6

150

108

118

50

7

150-160

126

136

50-60

8

160

144

154

50-60

9

160-170

162

172

50-60

Mivel a fogaskerék modulja 8, ezért értelemszerűen a vele megegyező szerszámot választom. A hozzá tartozó szabványos értékeket a 20. magyarázó ábrán ismertetem.

50



20. ábra: Lefejtő szerszám méretei

A katalógusból látszik, hogy ez a szerszám megfelel a B minősítésű fogaskerekek gyártásához. Mivel a tengelyemre általános azaz B minősítés van előírva, ezért további szerszámokat nem igényel a fogazás.

3.6.3 Technológiai adatok meghatározása A fogazáshoz három fontos adatot kell megadni. Ezek név szerint a vágósebesség, az előtolás értéke, valamint a fogásmélység és fogások száma. Vágósebesség meghatározása: lefejtő fogmaráshoz a következő képlettel lehet számolni

ahol: v: vágósebesség [m/min] D: maró átmérője [mm] a 13. táblázatból 160mm n: maró fordulatszáma [1/min] melyet táblázatból leolvasva 150 1/min ezek alapján:

Vágósebesség meghatározásánál további szempont a megmunkálandó anyag, ezért egy úgynevezett ajánlott közepes értéket kell választani, melyet a 14. táblázatból választok ki. 51


Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése Közepes vágósebességek

14. táblázat

A táblázat alapján, mivel az anyag nemesíthető CrMo acél és a fogazás lefejtőmaróval készül, leolvasható a vágósebesség értéke, mely v=10-12 m/min. Előtolás meghatározása: Az előtolás meghatározásához figyelembe kell venni az érdessége és az előírt pontosságot, a gép teljesítményét a fogásmélységet, valamint azt, hogy nagyoló vagy simító fogással dolgozunk. Az előtolást a munkadarab egy körülfordulására számolom. Két előtolással kell számolni lefejtő marásnál, mégpedig függőleges és sugárirányú előtolás. A függőleges előtolás a forgácsolás előtolása, a radiális pedig a fogásmélységre állás.[3] Az előtolás értékét táblázatból 0,5mm/fordulat –ra állapítom meg. Fogásmélység és fogások számának meghatározása: Jelen esetben is táblázatból kell az értéket meghatározni, mely függ a modultól és a megmunkálandó anyagtól. Ezek alapján a 15. táblázat felhasználásával meghatározható a fogások száma. A táblázat alapján ez az érték 2.

52


Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése Fogások száma fognagyoláskor

15. táblázat

3.6.4. Műveleti normaidő meghatározása A műveleti normaidőt az alábbi képlettel lehet számolni:

tN 

t eb  t f  t m , ahol: N

t N:

a műveleti normaidő

teb:

az előkészületi és befejezési idő, esztergálás során 30 percnek veszem

N:

gyártandó darabszám, jelenlegi gyártmány esetében 20 db

tf:

műveleti főidő,

tm:

műveleti mellékidő, a munkadarab megmunkálásához szükséges egyéb tevékenységek összege, számítása: t m = (0,3 ~ 0,8) tf, itt 11,37 min-nek veszem

A képletben szereplő műveleti főidő ismeretlen. A főidőt lefejtő marásra a következő képlettel számítom ki.

ahol: z, :marási idő alapul veendő fogak száma z,=z+3=8+3=11 53



a: begördülési út, jelen esetben 47mm b: fogszélesség, jelen esetben 108mm e: előtolás az asztal egy fordulatára, itt 0,5-el számolok n: a maró fordulatszáma, mely 150 1/min g: a maró bekezdéseinek száma, itt 1-nek veszem.

A műveleti főidő ismeretében meghatározható a teljes műveleti normaidő.

A fenti információk segítségével megszerkeszthető a műveleti utasítás, melyet az 5. számú mellékletben csatolok.

3.7. A technológiai folyamatot alkotó tizedik művelet tervezése Ebben a műveletben alakítom ki a reteszhornyot. Mivel a horonynak N9-es tűrés van előírva, ezért a műveletet két lépésben végzem. Először nagyoló marást tervezek, telibe marással, majd egy simító ellenirányú palástmarást, hogy a sarkok derékszögűek legyenek.

3.7.1. Gép és készülék választása Horonymaráshoz bármilyen marógép választható. Egyedi gyártás révén egyetemes marógépek kell

alkalmazni.

Mivel

nincs

semmilyen

komolyabb

előírás

horonymarásnak

a

gépválasztásához, ezért a Mátrai Erőműben is erre a célra használt UF 222 konzolos marógépet választom.

Befogás szempontjából a munkadarab stabil megfogása a cél.

Marásnál a munkadarabnak mind a hat szabadsági fokát le kell kötni. Ez azt jelenti, hogy x,y,z irányban ne tudjon elmozdulni az alkatrész. Ennek érdekében a befogáshoz gépsatut és prizmát választok.

54



3.7.2. Szerszámválasztás A szerszámot a már megszokott Sandvik Coromant online katalógusából választom ki. [7] Az internetes oldal ismételten egy segítő folyamaton kalauzol végig. Első sorban meg kell határozni, hogy milyen megmunkálási területre kívánok szerszámot választani. Itt a marás (milling) menüpontra kattintva a következő lehetőség, hogy meghatározzam a munkaterületet. Jelen esetben ez általános marás (gerneral milling). Ez után szerszámtípust kell választani. Mivel horonymarás az elvégzendő művelet, ezért az annak megfelelő lehetőségre kattintok, azaz a pocket milling-drilling pontra. Következő lépésként a termék családok közül választhatom ki a nekem megfelelőt, így a CoroMill plura nagyoló és simító szerszámot az alkalmazandó. Azért célszerű emellett dönteni, mert így teljesül a szerszám minimum elve, mely szerint a lehető legkevesebb szerszámmal kell elvégezni az adott műveletet. Végül a szárat kell meghatározni a szerszámhoz. Itt választhatok szabványos DIN szárat h6-os tűréshez, vagy más típusú szárat. Mivel a horony tűrése N9, ezért a „cylindrical shank for weldon” ikonra kattintok. Ezek után a program több szerszámtípust is felajánl, melyeket a 16. táblázatban közlök. A táblázatban feltüntetett adatok értelmezését a 23. ábrán mutatom be. Maró szerszámok

16.táblázat

ISO kód

ap

dc

dmm

l1

l2

R215.34C10040-DC22K 1640 R215.34C12040-DC26K 1640 R215.34C16040-DC32K 1640 R215.34C18040-DC32K 1640 R215.34C20040-DS20K 1640

22 26 32 32 20

10 12 16 18 20

10 12 16 18 20

72 83 92 92 92

72 83 92 92 92

Az alábbi lehetőségek közül számomra az utolsó szerszám a legmegfelelőbb, ugyanis a D c mérete 20 mm, ami pontosan annyi, mint a horony szélessége és mivel simító megmunkálásra is alkalmas a szerszám így tökéletes választás. Fontos szempont még a fogásmélység, de a választott szerszám maximális fogásmélysége 20mm, ami szintén megfelelő, mivel a horony mélysége 7,5 mm, így egy fogással 21. ábra: Szerszámszár méreteti

megmunkálható a darab. 55



Ezek alapján a választott szerszám a következő: R215.34C20040-DS20K 1640

3.7.3. Technológiai adatok meghatározása Marási művelet tervezésekor is három fontos technológiai adatot kell meghatározni. Ezek a fogásmélység, előtolás és a forgácsoló sebesség. Fogásmélység meghatározása Mivel egyszerű horonymarásról van szó és a választott szerszám megfelel a simító műveletnek is, ezen felül a horony méretéhez pontosan tudtam szerszámot választani, azaz a hosszlyukmaró képes 20 mm széles horony marására, valamint a marónak 20 mm a maximális fogásmélysége ezért a 7,5 mm mély hornyot is meg lehet vele munkálni egy fogásból. Így tehát a reteszhorony egy fogásban készül 7,5 mm-es fogásmélységgel 80 mm hosszon. Előtolás meghatározása Az előtolás megállapításához először a fogankénti előtolást kell meghatározni, majd annak és az

képlet segítségével számítható az érték, ahol e1 a fogankénti előtolás értéke,

n a maró fordulatszáma, z pedig a maró fogszáma. A fogankénti előtolást táblázatból [3] határozom meg, méghozzá a marási szélesség a fogásmélység, a megmunkált anyag és a fogszám függvényében. A táblázat alapján ezt az értéket 0,03 mm-nek veszem. Ez után meghatározhatom az előtolás értékét a már fentebb említett képlet segítségével.

Vágósebesség meghatározása: Ennek a paraméternek a meghatározásához a Sandvic Coromant alkalmazását használom a szokásos módon, csak marásra. Első lépésben kiválasztom, hogy marási műveltet hajtok végre. Második lépésként megadom, hogy általános marásról van szó, méghozzá horonymarásról. Ezután felugrik egy ablak, melyben megadom a megmunkálandó anyagot, a választott szermám kódot, fogásmélységet, előtolást, marási szélességet, valamint a forgácsoló élek számát. Ezek alapján a program kiszámolja a számomra szükséges forgácsolási adatokat, melyeket a 17. táblázatban közlök.

56


Rostélyhajtómű tengely gyártástervezése Marástechnológia adatai

Vágósebesség [m/min]

Maró fordulatszám [1/min]

Maró teljesítmény szükséglet [kW]

150

1440

2.6

17. táblázat Leválasztható forgács mennyiség [cm3/min] 642

Csavaró nyomaték [Nm] 118

A kapott értékek és információk alapján megszerkeszthető a műveleti utasítás, melyet a 6. számú mellékletben csatolok.

3.8. A technológiai folyamatot alkotó tizenegyedik és tizenkettedik művelet tervezése Ebben a pontban végzem el a csapágyaknak előírt méretpontosságot megvalósító köszörülési műveletet. Jelen esetben is egy tervezési pont alá vehető a két művelet, ugyanis a két felület méret és tűrés pontossága egyforma, tehát egy gépen egyazon szerszámmal elvégezhető a művelet. Ezen felül a befogó készülék is egyezik, mivel egy gépen végzem majd a műveletet. Befogást tekintve mindkét oldalon állócsúcsok közé fogom a darabot, a nyomaték átvitelről pedig az esztergaszív és menesztő gondoskodik.

3.8.1. Gép és befogó készülék választása Köszörülési művelet gépválasztásakor is figyelemmel kell lenni a gyártás tömegszerűségére. Egyedi gyártás révén a legcélszerűbb egyetemes köszörűgépet választani. Mivel a Mátrai Erőmű gyártó részlegén végzik a köszörülési műveletet, ezért az ott alkalmazott gépet választom, azaz a KU 250 típusú palástköszörűt. Befogást tekintve mindkét oldalon állócsúcsok közé fogom a darabot, a nyomaték átvitelről pedig az esztergaszív és menesztő gondoskodik. A befogás ugyan megoldható lenne egyik oldalon hárompofás tokmánnyal, másik oldalon csúccsal való megtámasztással, de mivel befejező megmunkálásról van szó és nagyon fontos a méret- és alakhűség ezért pontosabb módszer az általam választott befogás.

57



3.8.2. Szerszám választása Köszörűkorong választását három fő tényező befolyásolja, mégpedig az alak és méret szerinti választás, valamint a korong minősége, ami pedig a munkadarab anyagától függ. A munkadarab anyaga, a leköszörülendő anyag mennyisége, az érintkezési ív hossza a korong és a munkadarab között, a korong kerületi sebessége, a munkadarab fő mozgásának sebessége valamint a köszörűgép felépítése befolyásolja a korong minőségét, szemcsefinomságát, keménységét és szemcse szerkezetét.[3] A munkadarab anyaga miatt érdemes alumíniumoxid szemcsés korongot választani úgy, hogy a kötőanyag kerámiai legyen. További szempont a köszörülendő hossz miatt a korong méreteit tekintve, hogy széles legyen a korong. Ezen szempontok alapján lehetőség van szabványos korong választására, melyet a [8] egy internetes oldal termékeiből határoztam meg, amit a 18. táblázatban közlök. A választott szabványos korong jele: Szabványos köszörű korong

18. táblázat

típus neve

alakjel

méretek

minőségi jel

szabványszám

sima köszörűkorong

1

350x32x32

6A 60 M 8 V 38

MSZ 4510

3.8.3. Technológiai adatok meghatározása Itt két fő technológiai adatot kell meghatározni, méghozzá a fogásmélységet és a vágósebességet. Fogásmélység meghatározása: Tapasztalati adatokból meghatározható a fogásmélység értéke. Mivel nagyoló köszörülésről van szó és figyelembe kell venni az alkatrész anyagát is ezért a fogásmélység értékét 0,08 mm-nek veszem. A köszörülési ráhagyás viszont ennek az értéknek a többszöröse, egész pontosan 0,483 mm, ezért hét fogást kell tervezni. A hatodik fogásig folyamatosan dolgozhatunk ezzel a nagyoló értékkel, majd az utolsó fogásban egy 0,003 mm-es fogással köszörülök. Ezt a műveletet el kell végezni A és B oldalon is. B oldalon a véglaptól számított 45mm-től köszörülök 56 mm hosszon, majd A oldalon véglaptól számított 44 mm-től köszörülök 57 mm hosszon. Vágósebesség meghatározása: A vágósebességet az alábbi képlet alapján számolom: 58



ahol: vf – vágósebesség értéke dm – a munkadarab átmérője, mind két oldalon 45mm nm – munkadarab fordulatszáma

Ezen technológiai adatok és információk ismeretében megszerkeszthető a műveleti utasítás, melyet a 7. számú mellékletben csatolok.

3.9. Végellenőrzés Valamennyi ellenőrzéshez készíteni kell ellenőrzési tervet, mely tartalmazza az ellenőrizni kívánt mennyiséget, a vizsgálati módszereket, a szükséges mérési intézkedéseket és esetenként hűtő- kenő anyag specifikus információkat. Az ellenőrzési dokumentációt a leggyorsabban és legegyszerűbben a helyszínen egy úgynevezett géplapban lehet megvalósítani. Így egy szempillantás alatt meglehet állapítani a közzétett értékek változását és az emulzió állapotának tendenciáját. Az ellenőrzési terv egy elegánsabb megoldása egy megfelelő szoftver alkalmazása, melyet ma már a legtöbb hűtő- kenő anyag forgalmazó is rendelkezésre tud bocsátani. Célja a vizsgálati- és mérési eredmények megőrzése. A mérés elvégzéséhez szükséges mérőeszközök nevét, típusát, mérési tartományát, valamint az ellenőrizendő méreteket, tűréseit a 19. táblázatban mutatom be.

59



Mérési eszközök és mérendő méretek

Eszköz neve

Tolómérő

Típus

Moore Wright

&

Mérési

Mérési

Ellenőrizendő

tartomány

pontosság

méret

0-500 mm

0,02 mm

25-50 mm Mikrométer

Mitutoyo

50-75 mm

0,001 mm

75-100 mm

Rockwell

120°-os

keménységmérő

gyémántkúp

19. táblázat

-

-

60

Tűrés

45 mm

-

104 mm

-

117 mm

-

108 mm

-

104 mm

-

119 mm

-

44 mm

-

31,75 mm

-

3 mm

-

2,65 mm

-

4 mm

-

3 mm

-

3 mm

-

80 mm

-

470 mm

-

ø 30 mm

-

ø 29 mm

-

ø 45k6 mm

+0,018/+0,002

ø 44,5 mm

-

ø 55 mm

-

ø 72 mm

-

ø 75 mm

-

ø 55 mm

-

ø 44,5 mm

-

ø 45k6 mm

+0,018/+0,002

ø 29 mm

-

ø 30 mm

-

60HRC

+/-2



4. Az alkatrész megmunkálásának tervezése CAD/CAM szoftver segítségével A tervezést az NX 7.5 nevű szoftver segítségével végzem. Mindenek előtt létre kell hozni az alkatrész geometriai modelljét. Ez fogja megadni az alapot a gyártás tervezéséhez. A program fogazat megmunkálási lehetőséggel nem rendelkezik, ezért csak az esztergagépen történő megmunkálást tudom leszimulálni. Számítógéppel vezértelt megmunkáláshoz is szükség van az egyes műveletek technológiai paramétereire, melyek már a korábbi tervezési pontokban meghatároztam. Ezek után szükség van szerszámok definiálására. A szerszámok paramétereit a már korábban kiválasztott lapkák és szárak alapján határozom meg. Ha ezekkel megvagyok, létrehozhatok műveleteket, így például központfúrást, nagyolást, simítást, stb. Az egyes műveletek megalkotása után lehetőség van a program által generált szerszámpályákat megtekinteni, sőt a szerszámok mozgását le szimulálni, így ha esetleg hiba történt a tervezés során, az viszonylag könnyen javítható és kisebb lesz a selejt gyártásának a lehetősége. Az egyes műveleteket a rendszer egy program alá veszi, így lehetőség van különböző CNC programok generálásra, attól függően, hogy milyen program környezetben szeretném azt létrehozni. Tehát generálható szabványos ISO G-kód, valamint a szoftverrel kompatibilis megmunkáló gépekhez NC programok.

4.1 Az alkatrész geometriai modelljének elkészítése A tervezés első lépése, hogy a birtokomban lévő műhelyrajz alapján létrehozzak egy három dimenziós modellt. Ehhez több lehetőség van, ugyanis más CAD szoftverekben létrejött alkatrészrajzok importálhatóak az NX rendszerébe. Ezt a lehetőséget elvetettem, különböző kompatibilitási problémák miatt, így a szoftverbe beépített rajzoló program segítségével hoztam létre a 3D-s modellt. Mivel az alkatrész forgásszimmetrikus ezért egy úgynevezett drótváz (sketch) rajzolásával kezdtem. Ezután lehetőség van egy adott tengely körül megforgatni a rajzot. Ez a tengely jelen esetben a szimmetria tengely, mely körül 360°-ban megforgattam a drótvázat, így létrehozva a teljes 3D-s tengelyt. Ezután kiképeztem rajta a hornyot és a fogazatot, de ezt csak esztétikai jelleggel, ugyanis esztergagépre történik a megmunkálás tervezése, ahol fogazatot és hornyot nem tud készíteni a program. Végül a letörések kialakítása a feladat, ezt a chamfer ikon segítségével valósítom meg, ezzel létrehozva a teljes alkatrész háromdimenziós alakját, melyet a 22. ábra szemléltet. 61



22. ábra: Az alkatrész geometriai modellje

4.2. Az egyes műveletek tervezése Ahhoz hogy műveleteket tudjak létrehozni, át kell váltani a programot manufacturing módba, ahol egy felugró ablakban ki kell választani a megmunkálás jellegét. Itt az esztergálást kell választani (turning). Ezután be kell állítani a gépi koordinátarendszert az esztergálásnak megfelelően. Az esztergálást X-Z síkon értelmezett, tehát célszerű ezt kiválasztani. Következő lépésként meg kell határozni az előgyártmányt, annak pozícióját és méreteit. Az előgyártmány jellegét tekintve ismét több opció közül választhatok, például rúd, cső, stb. Nekem a rúd a megfelelő, méreteit a már korábban kiszámított ráhagyás alakzatokból határozom meg. A pozíció megadására azért van szükség, mert a program magától nem biztos, hogy megfelelő helyre illeszti az előgyártmányt és ez a már korábban meghatározott műveleti sorrendre nézve nem lenne helyes. Ezek alapján az előgyártmány mindkét homlokfelületéből 5-5 mm eltávolítandó. Az előgyártmány pozícióját a 23. ábra mutatja.

62



23.ábra: Előgyártmány

4.2.1. Szerszámok létrehozása A megmunkáláshoz szükség van szerszámokra is. Itt is a szerszám minimum elvre építve a simítási műveletet elvégezhetem a nagyolásra szánt szerszámmal, így összesen három szerszámra lesz szükség, egy a központfúráshoz, egy a nagyoláshoz és simításhoz, valamint szintén egy a beszúrások elkészítéséhez. A méretek megegyezőek a korábbi tervezési lépések alatt kiválasztott szerszámokéval, így azok megadhatóak oly módon, hogy a felnyíló párbeszéd panelben megjelenő füleken végigmenve, megadom előbb a lapka méreteit, majd a következő holder fülre kattintva a szár méreteit és pozícióját az X tengelyhez képest. A beállításokat a 24. ábrán mutatom be.

24. ábra: Szerszám beállításai

63



4.2.2. Műveletelemek létrehozása, szimuláció A létrehozott előgyártmány és szerszámok után, a műveletelemek létrehozása előtt, szükség van úgynevezett geometriai peremfeltételekre. Ezeket a creat geometry ikonnal hozom létre. Itt kell megadni a szerszám kiinduló pontját, ez a munkatéren belül kell legyen, úgy, hogy az anyagba ne legyen benne. Majd meg kell adni a szerszámnak a visszatérési pontját is, melyet célszerű a „same as start” –ra állítani, ami azt jelenti, hogy a kiindulási pontra térjen vissza az egyes műveletek után. Továbbá létre kell hozni határoló síkokat, melyet a műveleteket határolják le, azaz megszabják, hogy a szerszám meddig mozoghat. Jelen esetben is minden egyes műveletnek meg kell szabni a határait. Nagyolásnál csak axiális irányú határoló síkra van szükség, míg hosszesztergálásnál axiális és radiális síkok a beállítandók. A 25. ábrán példa látható a határoló síkokra, melyeket a szaggatott vonalak jeleznek.

25. ábra: Határoló síkok

Ezek megléte után megkezdem a tényleges műveletek tervezését, melyet a creat operation ikonra kattintva valósítok meg. Itt ha korábban már mindent jól beállítottam akkor már csak a technológiai adatokat kell megadni a programnak, azaz a fogásmélységet, a forgácsoló sebességet, az előtolás nagyságát, valamint nagyoláskor a ráhagyás mértékét ami 1,5 mm, simításkor pedig 0. Ezen információkkal a szoftver szerszámpályát generál, melyet le is szimulálhatok a verify ikonra kattintva. A 26. ábra a nagyoló esztergálást mutatja be A oldalon a szerszámpályával együtt.

64



26. ábra: Szerszámpálya

Ehhez hasonlóan elkészíthető az összes többi művelet, viszont összehasonlításképp a 27. ábrán bemutatom a B oldal simítását. Itt azt lehet megfigyelni, hogy a kés a darabhoz képest lent helyezkedik el. Ez azért lehetséges, mert ugyan azt a típusú kést használtam, de a program így tudja jelezni, hogy történt egy új felfogás. Ugyanis az NX úgy építi fel a programot, hogy létrehoz egy fő program könyvtárat, majd az egyes műveleteket alprogramként a főprogram alá helyezi. Viszont az új felfogásokat nem tudja értelmezni csak úgy, hogy ha újabb főprogramot hozok létre és az új felfogás után történő műveleteket ismét alprogramként tárolja a frissen létrehozott fő programba. Ez azt jelenti, hogy annyi főprogramot kell létrehozni, ahány felfogásban készül el az alkatrész.

27. ábra: B oldal simítása

Az elkészült műveleteket az imént említett módon tárolja a szoftver. Ezután lehetőség van CNC program generálására is, melyet a post-process ikonra kattintva kivitelezek. Itt be kell állítani, hogy milyen szerszámgépre történjen a megmunkálás, jelen esetben kéttengelyes csúcseszterga. Továbbá be kell állítani, hogy metrikus mértékegység rendszerben írja a CNC programot, ugyanis az NX amerikai szoftver, tehát alap esetben inch-ben írná meg azt. Végül kiválasztom, hogy szabványos ISO G-kódot szeretnék, a szoftver pedig elkészíti a teljes esztergálásra azt. Végül lehetőség van a teljes megmunkálást leszimulálni, a verify tool path 65



ikonra kattintva. Ez azért lehet célszerű, mert a teljes szimulálás alatt megfigyelhetőek az esetleges hibák és így könnyen orvosolhatóak is. Gazdaságossági szempontból ez létfontosságú lehet, ezért mindenképp javasolt legalább egyszer végignézni a teljes megmunkálást. Ezzel elkészült a munkadarab esztergára történő megmunkálása és CNC programja is, melyet a 8. számú mellékletben csatolok.

66



Összefoglalás Szakdolgozatomban a 75/1 NA.CLB rajzszámú rostélyhajtómű fogastengelyének a gyártástervezésével foglalkoztam. A tengelyt a Visontán található Mátrai Erőmű Zrt.-ben gyártják le, valamint használják fel. Mivel itt töltöttem a nyári szakmai gyakorlatomat, ezért betekintést nyertem a gyártási folyamatokba és a felhasználásának körülményeibe. Ezek alapján információkat gyűjtöttem, hogy elvégezhessem a tengely gyártástervezését. A szakdolgozat írása közben modern számítógépes rajzoló és tervező programokat alkalmaztam, valamint amikor szükséges volt véges elemes szimulációt végeztem az adott tervezési pontban. Felépítését tekintve a szakdolgozatomat négy fő pontra lehet bontani. Első lépésként a technológiai folyamat előtervezésével kezdtem, mely magába foglalta az alkatrész funkcionális elemzését és technológiai helyességének bírálatát, továbbá a gyártás tömegszerűségét, a technikai feltételek körvonalazását, az előgyártmány meghatározását, azon belül a műveleti ráhagyások kiszámítását, valamint az előgyártmány anyagának kiválasztását. A második tervezési pont magába foglalta a technológiai folyamat tervezését, ahol globális műveleteket képeztem, majd azokat tovább bontottam műveletekre, így megállapítottam a műveleti sorrendtervet, majd az alapján megszerkesztettem az ábrás műveleti sorrendtervet. A harmadik pontban minden egyes műveletet részletesen megterveztem, így például a nagyolási műveletet, a simítást, a hőkezelő eljárást, a fogazat kialakítást és a többi műveleteket is. Minden művelethez gépet, befogó készüléket és szerszámot választottam, valamint meghatároztam a technológiai adatokat és a normaidőt is. Ezen információk alapján elkészítettem a műveleti utasításokat is. A végellenőrzéshez megadtam a mérőeszközöket és a mérendő felületeket, hosszokat. Végül utolsó lépésként lehetőséget kerestem az alkatrész gyártásának automatizálására. Ehhez a Siemens NX 7.5 nevű integrált tervező programját használtam, mellyel létrehoztam az alkatrész CNC vezérlésű esztergagépen történő megmunkálásához a szükséges CNC programot.

67



Summary In my thesis I examined the production planning of the pinion of transmission grid drawing number 75/1 NA. CLB. The shaft is producted and used at Mátrai Erőmű Zrt. at Visonta. Since I spent my summer traineeship at this firm I got an inside view of the shaft’s production processes and conditions of utilization. Based on this I gathered information to be able to execute its production planning. During the making of the thesis I used modern CAD/CAM softwares just as I made finite element simulation at the given planning point. My thesis can be divided into four main points regarding its structure. I began with preliminary design of the production process which contains functional analyzation and review of technological propriety of the component, futhermore the mass simplicity of production, the sketching of technological conditions and within the determination of the preproduct the calculation of the operational allowances as well as the selection of the preproduct’s material. The second planning point includes the planning of the technological process in which I constituted global operations which I divided into operations later, thus I set the thechnology project then based on it I drafted the graphical technology project. In the third point I designed thoroughly every operation such as roughing operation, burnishing, heat treatment process, formation of toothing just as further operations. I selected appliance, holder and tool for every operation as well as I defined the technological parameters and normtime. Based on the information I made the operation insctructions. I assigned the mathematical instruments and the surfaces and lengths to be measured for the terminal check. Finally I looked for opportunities to automate the production of the component. Thereunto I used NX 7.5, integrated designer software of Siemens, with which I created the CNC program needed for working of the component on a CNC controlled turning machine.

68



Forrásjegyzék [1] Dudás Illés: Gépgyártástechnológia I. – A gépgyártástechnológia alapjai Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2004. [2] Balogh András – Sárvári József – Schaffer József – Tisza Miklós: Mechanikai technológiák Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2006. [3] Bálint Lajos: A forgácsoló megmunkálás tervezése Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1967. [4] Lizák József: Hőkezelés Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2002. [5] Dudás Illés: Gépgyártástechnológia II. – Forgácsoláselmélet, a technológiai tervezés alapjai Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2007. [6] www.schleifer.hu [7] www.sandwiccoromant.com [8] www.granitnet.hu

69

Szakdolgozat. Rostély hajtómű tengely technológiai tervezése. Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki- és Informatikai Kar. Gépgyártástechnológiai szakirány

Recommend Documents