Tevékenység: Tanulja meg a kivágás és a lyukasztás elvét! Rajzolja le a vágás elvi vázlatát! Kivágás, lyukasztás elve. Ollón való vágásra jellemző volt, hogy a lemezt nyílt vonal mentén választottuk szét. Kivágás és lyukasztás műveletén általában zárt vonalú vágást értünk (2.2.1. ábra).
2.2.1. ábra Vágás elvi vázlata Kivágásról beszélünk, ha a vágólapon áteső darab a munkadarab. Lyukasztásról beszélünk, ha a vágólapon áteső darab a hulladék. A kivágó és lyukasztó bélyegek keresztmetszete különböző formában kiképezhetők, így igen bonyolult alakú munkadarabok is gyárthatók lemezből. Tevékenység: Tanulja meg az anyagkihozatalt meghatározó összefüggést! Gyűjtse ki és tanulja meg a kivágó és lyukasztó szerszámok szerkesztésének lépéseit! Kivágó- és lyukasztó szerszámok tervezése, szerkesztésének szempontjai 1. Anyagkihozatal számítása Az anyagkihozatalt százalékosan megadhatjuk az alábbi összefüggéssel (2.4) ahol: S mdb – a munkadarab hasznos területe [mm2] S sáv – az a négyzet-, vagy téglalapterület, amelyből 1 munkadarabot ki tudunk vágni. Táblalemezből történő gyártás esetén meghatározzuk, hogy egy táblából hány darab sáv vágható (n 1 ), egy sávból hány munkadarab gyártható (n 2 ) és az anyagkihozatalt az egész táblalemezre (T tábla ) vonatkoztatjuk az alábbiak szerint: (2.5) Ha az előtolás határolására oldalkést használunk, akkor a sávszélességet meg kell növelni az oldalkés által levágott méretekkel is. Az anyagkihozatal számítását különböző sávtervekre lásd a 2.2. függelékben. Tevékenység: Tanulja meg a vágórést meghatározó összefüggéseket! Gyűjtse ki és tanulja meg a vágórést befolyásoló tényezőket!
10
2. Vágórés meghatározása Kivágás lyukasztás során a bélyeg és a vágólap közti résnek, a vágórés nagyságának igen fontos szerepe van. A vágórés befolyásolja: - a vágás erő- és munkaszükségletét, - a vágási felület minőségét, - a vágás pontosságát, - a fellépő oldalirányú erőket (nyitott egyoldalú vágásnál, mint pl. oldalkésnél) - kismértékben a visszahúzó erőt. A vágórés nagysága elsősorban a vágandó lemez vastagságától és anyagától függ. A vágórés jelölése „z” az empirikus összefüggésekben az oldalankénti vágórést „z/2” határozzák meg. Meghatározása, ha a lemezvastagság s≤3 mm. (2.6) ha a lemezvastagság s>3 mm, a vágórést az alábbiak szerint számítjuk: (2.7) Ahol:
s – a vágandó lemez vastagsága τ B – a vágandó lemez anyagának nyírószilárdsága c – 0,005 – 0,01 közti értékű tényező c – tényező értékei c= 0,005 ha a vágás pontossága a fontos c= 0,035 a legkisebb vágóerő és munkaszükséglet esetén c= 0,015…0,018 keményfém betétes szerszámokhoz c= 0,01 gyakorlatban legtöbbször használt érték c= 0,01 ausztenites acélokhoz.
Példa: Határozza meg az oldalankénti vágórést, ha a lemezvastagság 2mm, a lemez anyagának nyírószilárdsága 490 N/mm2, c=0,01. = 0,01 ⋅ 2 ⋅ 0,1 ⋅ 490 = 0,14mm A vágórés további számítását lásd a 2.2. függelékben. Tevékenység: Tanulja meg a vágóerőt és a vágás munkaszükségletét meghatározó összefüggéseket! Gyűjtse ki és tanulja meg a vágóerőt és a vágás munkaszükségletét befolyásoló tényezőket! 3. Kivágás, lyukasztás erő- és munkaszükségletének meghatározása A kivágás erő- és munkaszükségletének meghatározása a gépkiválasztás szempontjából nagyon fontos. Számításaink során a maximális vágóerőt határozzuk meg (F v ). (2.8) Ahol:
f – korrekciós tényező (f=1,1 – 1,3)
11
L – a vágás kerülete s – a vágott lemez vastagsága τ B – nyírószilárdság Ha egy lépésben több lyukasztást és kivágást végzünk, akkor a fellépő vágó és lyukasztó erőket össze kell adni akkor is, ha a vágólap igénybevételének csökkentésére nem egyforma hosszúra készítjük a bélyegeket. (Így időben eltolva jelentkeznek a különböző műveleteknél fellépő erők). A vágás munkaszükséglete: , vagy
(2.9)
Ahol: 1000 – váltószám, mivel a lemezvastagságot „s” mm-ben helyettesítjük be. c – állandó (0,3 – 0,7 ), figyelembe veszi, hogy a lemezvastagság hány százalékánál fejeződik be a vágási folyamat. Gyakorlatban általában c=0,6. A vágás erő-, és munkaszükségletének számítását lásd a 2.2. függelék 2 pontjában. Tevékenység: Tanulja meg a nyomásközéppont meghatározási módját számítással és szerkesztéssel! 4. Nyomásközéppont meghatározása számítással és szerkesztéssel A szerszám helyes működése, a nem kívánatos oldalerők fellépésének csökkentése végett meg kell határozni a szerszám nyomásközéppontját. A sajtológépre való felhelyezésnél a szerszám nyomásközéppontjának a gép nyomószánja tengelyébe kell esnie. A nyomásközéppont meghatározásának alapja a súlyponti tétel, amely szerint a hatóerők tetszés szerinti tengelyre vonatkoztatott nyomatékainak algebrai összege egyenlő az eredő erő ugyanazon tengelyre vonatkoztatott nyomatékával. A nyomásközéppont meghatározása számítással és szerkesztéssel lásd a 2.2. függelék 3 és 4 pontjában. Tevékenység: Tanulja meg a vágólap kialakításának szempontjait, a vastagsági méretének meghatározását, és összefüggéseit! 5. Vágólap kialakítása Vágólap ellenőrzése hajlításra, a vágólap vastagsági méretének meghatározása. A vágólap hajlító igénybevételre való méretezése akkor szükséges, ha nincs teljesen alátámasztva. Ebben az esetben a méretezést úgy végezzük el, mint a kéttámaszú tartó esetén. - Meghatározzuk a maximális hajlító nyomatékot M h max. - Kiszámítjuk a vágólapban ébredő hajlító feszültséget (2.10) K – keresztmetszeti tényező - A σ h max. < σ h.meg. feltételt ellenőrizzük. A σ h meg. értéke a vágólapnak alkalmazott anyagtól, annak hőkezeltségi állapotától függ. Általában σ h meg. =300 – 500 N/mm2.
12
Ha a vágólap végig alá van támasztva, vastagságának meghatározására használhatjuk az alábbi közelítő képletet is: (2.11) Ahol: h 2 – vágólap vastagsága [mm] F ö. – vágólapon fellépő összes erő, eredő erő A vágólap vastagsági méretének meghatározását lásd a 2.3. függelék 5b pontjában. A vágólap anyagául a hidegen alakító ötvözött szerszámacélok közül választunk. Leggyakrabban alkalmazott anyagminőségek a krómmal erősen ötvözött hidegalakító szerszámacélok (X155CrVMo12, X210Cr12), illetve a mangánötvözésű 90MnCrV8 hidegalakító szerszámacél. Tevékenység: Tanulja meg a vágólap kialakításának szempontjait, az áttörések távolságát, vaklépés alkalmazásának feltételét! 6. Vágólap áttörései közti távolság ellenőrzése, vaklépés. A vágólapnak nem csak szilárdságilag, hanem hőkezelhetőség és későbbi üzemeltetési szempontoknak is meg kell felelnie. Így egyes vágólap áttörések nem lehetnek túl közel egymáshoz. Két áttörés közti pár milliméter vágólap vastagság már az első vágások során kitörhet a rajta fellépő nagy igénybevétel miatt. Ilyen keskeny hídszélességek hőkezelésnél is problémát okozhatnak, mivel az egyenlőtlen lehűlés miatt ébredő feszültségek akár már edzésnél repedést okozhatnak. Ezért a nagyobb méretű áttöréseknek minimum a vágólap vastagságának megfelelő távolságra szabad esniük. Ha ez nem lehetséges, akkor a két kivágás közti távolságot megnöveljük egy lépéstávolsággal. Beiktatunk egy olyan lépést, ahol alakítás nem történik, ez a vaklépés. A vágólap felerősítésére ajánlott furatok középpontja a vágólap szélétől minimum 1,5 d távolságra lehet. A vágólap menetes furattal való rögzítése mindenképp kerülendő. A lépcsős furat helyett is kedvezőbb a hengeres átmenő furat. A vágólap vastagsági méretének meghatározását lásd a 2.2. függelék 5c pontjában. Tevékenység: Tanulja meg a bélyegek kihajlásra való ellenőrzését! 7. Kivágó- és lyukasztó bélyegek A bélyegek a vágóélen fellépő nyomás és kopás mellett kihajlásnak is ki vannak téve. A kihajlás veszélye a kisebb átmérőjű méretű lyukasztóbélyegek esetén a legnagyobb. Adott szabad, kihajlásra igénybevett bélyeghossz esetén a kihajlási erő (F k. ) az Euler képlet szerint meghatározató (2.12) Ahol: E I L
– a bélyeg anyagának rugalmassági modulusa (acélra E=215000 N/mm2) – másodrendű nyomaték – bélyeg hossza
13
Kivágó-lyukasztó szerszámok esetén nem úgy vetődik fel a kérdés, hogy adott hosszúságú bélyeg milyen erővel terhelhető a kihalás veszélye nélkül. Adott a kivágás, vagy lyukasztás erőszükséglete, a kérdés, milyen hosszúságú bélyeg alkalmazható a kihalás veszélye nélkül. A fenti egyenletből kifejezve: (2.13) Ahol:
F v. – az adott bélyeget terhelő kivágó, vagy lyukasztó erő:
[N]
(2.14)
Ha a bélyeg hossza nagyobb, mint a kihajlásból meghatározott maximális bélyeghossz, ebben az esetben lépcsős kialakítású bélyeget kell alkalmazni. A kivágó és lyukasztó bélyegek kihajlásra történő ellenőrzését lásd a 2.2. függelék 5a pontjában. Kivágó és lyukasztó bélyegek anyagai A kivágó és lyukasztó bélyegek igénybevétele hasonló a vágólaphoz, így anyagainak hasonló acélokat választunk mint a vágólapoknak. A bélyegek anyaga szintén függ a megmunkálandó anyagtól, annak szakítószilárdságától és a kivágandó darabszámtól. A kivágó bélyegek mérete esetenként nagy, ebben az esetben figyelembe kell venni az átedződő szelvényátmérőt is, hogy a felületen biztosítani tudjuk az előírt keménységet, kopásállóságot. Leggyakrabban alkalmazott anyagminőségek a krómmal erősen ötvözött hidegalakító szerszámacélok (X155CrVMo12, X210Cr12), illetve a mangánötvözésű 90MnCrV8 hidegalakító szerszámacél. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a vágólap és bélyeg tűrésszámításánál figyelembe veendő szempontokat! 8. Vágólap és bélyeg tűrésszámítása. A vágólap és bélyeg tűrésszámításánál az alábbi szempontokat kell figyelembe venni: - Kivágás vagy lyukasztás történi-e - A kivágott munkadarab pontossága IT9…IT11, nagyobb méretek esetén IT12 - A munkadarabon előírható egyes méretekre IT9, IT10 pontossági fokozat. A nem tűrésezett méretekre az IT12-es pontossági fokozatot ajánlott alkalmazni. - A bélyegek elkészítési pontossága normál gyártási körülményeket feltételezve IT6…IT7 - Kivágásnál a munkadarab méretét a vágólap mérete határozza meg - Lyukasztáskor a munkadarab méretét a bélyeg mérete határozza meg - A vágólap kopása az áttörés méreteinek növekedéséhez a bélyeg kopása méreteinek csökkenéséhez vezet - A vágólap tűrése pozitív a bélyeg tűrése negatív legyen - Kivágásra AH v = AH m - Lyukasztásra FH b = FH m A kivágó és lyukasztó bélyegek tűréseinek számítása nyomonkövethető a 2.2. függelék 6 pontjában. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg/rajzolja le a különböző előtoláshatárolási módokat! Tanulja meg működésüket!
14
9. Előtoláshatárolási módok Az előtoláshatárolók a szalag-, sáv-, vagy lemezanyag bélyeghez viszonyított helyzetét határozzák meg. Az anyag előtolását szabályozzák, a kivágott munkadarab pontossága és a gazdaságos anyagfelhasználás biztosítható velük. Elhelyezésük úgy történik, hogy a művelet megkezdésénél és a két egymást követő művelet között az anyaghulladék a tervezett minimális méretnek megfelelő legyen. 9.1. Előtoláshatárolás ütközőcsappal Legegyszerűbb előtoláshatárolási mód. Egyszerűbb szerszámokban használatos 2mm lemezvastagságig. A sávot mindig át kell emelni a vágólapba épített ütközőcsapon, majd a sávból kivágott nyílás jól meghatározható részén ütköztetni. 9.2. Rugós működésű ütközőcsap Nagyon egyszerű kivitelű ütközőcsap, amely meggyorsítja a kézi adagolást. Nem kell a sávot átemelni az ütközőcsap fején, amely művelet nehézkes. Át kell tolni az ütközőcsap vége alatt, amely ferdén van kialakítva és a rugó ellenében felemelkedik. Majd az ütköztetni kívánt helyen ütközésig visszahúzzuk a sávot. Általában 0,5mm-nél vastagabb, de 2mm-nél vékonyabb lemezek esetén alkalmazható. 9.3. Oldal vágókéses előtoláshatárolás A legpontosabb előtoláshatárolást az oldalkéses ütköztetés biztosítja. A fejlapba beépített oldalkések (bélyegek) a sáv vagy csak az egyik, de akár mindkét oldalán is az előtolásnak megfelelő hosszúságban kb. a hídszélességnek megfelelő darabot levágnak. Az oldalvágókés mellett a sávhaladás irányában elhelyezett ütköző (ütközők) közt csak a keskenyebb, lecsípett sáv tud áthaladni. Az oldalkés vastagsága 6-8-10mm, szélessége az előtolásnak megfelelő. Oldalkés alkalmazásával az anyagkihozatal romlik, különösen igaz ez kétoldali oldalkés alkalmazásával keskeny sáv esetén. A különböző megoldásokat lásd a 2.2. függelék 7 pontjában. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kivágószerszámok csoportosítását az elvégzett műveletek és a vezetés módja szerint! Kivágó, lyukasztó szerszámok kialakítása A kivágás lyukasztás aktív elemeit a vágólapot és a bélyegeket szerszámházba építik be. A szerszámháznak biztosítania kell a bélyeg pontos vezetését a vágólaphoz képest. A viszonylag kis méretű vágórésnek a bélyeg körül lehetőleg mindenhol azonos méretűnek kell lennie. A szerszámházakat csoportosítják az egy szerszámban elvégzett műveletek száma szerint és a vezetőelemek fajtája szerint. Műveletek száma szerint két típust különböztetünk meg: • Egy műveletes szerszámok • Több műveletes szerszámok A többműveletes szerszámok lehetnek: Sorozatműködésű szerszámok Egyesített, vagy blokkszerszámok A szerszámok vezetése szerint megkülönböztetünk:
15
Vezetés nélküli szerszámok Vezetőlapos szerszámok (2.2.2. ) Vezetőoszlopos szerszámok (2.2.3. )
Tevékenység: Tanulmányozza a vezetőlapos szerszám felépítését! Vázolja le a vezetőlapos szerszámot, nevezze meg részeit! Vezetőlapos szerszám A vezetőlapos szerszámok esetén a bélyeg vágólaphoz viszonyított vezetését a vágólap felett (legfeljebb a lemezvastagság másfélszeresére) elhelyezkedő vezetőlap biztosítja. Ennek megfelelően a bélyegek a felső szerszámfélben viszonylag lazán illesztettek. Az alsó szerszámfélben a vezetőlap és a vágólap helyzete egymáshoz képest illesztett, hiszen így biztosítható a bélyegek pontos megvezetése. A szerszám kialakítása a 2.2.2. ábrán látható.
2.2.2. ábra Vezetőlapos szerszám
16
Szerszámelemek megnevezése és javasolt anyagminőségeik: Tételszám 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Megnevezés Befogócsap Fejlap Nyomólap Bélyegtartó lap Belső kulcsnyílású csavar Kivágó bélyeg Lyukasztó bélyeg Vezetőlap Vágólap Oldalvágó kés Alaplap Belső kulcsnyílású csavar Illesztőszeg Illesztőszeg Ütköző
Ajánlott anyagminőség E 295, (Fe 490-2) (A50) E 295, (Fe 490-2) (A50) C60 E 295, (Fe 490-2) (A50) 8.8 X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) E 295, Fe 490-2 (A50) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) E 295, Fe 490-2 (A50) 8.8 6.6 6.6 C10, C100W, C45 62±2HRC 2.2.1. táblázat
Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a vezetőlapos szerszám alkalmazásának előnyeit és hátrányait! A vezetőlapos szerszámházak alkalmazásának előnyei: • A szerszám felépítése egyszerű • A szerszám könnyen elkészíthető, önköltsége relatív kicsi • Kis sorozatnál gazdaságos A vezetőlapos szerszámházak alkalmazásának hátrányai: • A pontatlanabb vezetés miatt a szerszámban gyártott alkatrészek kevésbé pontosak • Gyorsan kopik a vezeték, nagyobb sorozat gyártására nem felel meg Tevékenység: Tanulmányozza a vezetőoszlopos szerszám felépítését! Vázolja le a vezetőoszlopos szerszámot, nevezze meg részeit! Vezetőoszlopos szerszám A vezetőoszlopos szerszámoknál a bélyegek és a vágólap összevezetését a munkatéren kívül elhelyezkedő vezetőoszlopok biztosítják. Amelyeknél a vezetés lehet csúszóvezetésű ill. golyósvezetésű. A vezetőoszlopok átmérői nem egyformák (az eltérés általában 1mm), így biztosítják a szerszámot az esetleges helytelen összejáratás ellen. A fejlapon, ill. az alaplapon elhelyezett elemek helyzetét illesztőszegekkel kell biztosítani. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a vezetőoszlopos szerszám alkalmazásának előnyeit és hátrányait! Az oszlopos szerszám alkalmazásának előnyei: • Pontosabb vezetés miatt pontosabbak a kivágott munkadarabok
17
Nagy a szerszámvezetés élettartama, nagysorozatban történő alkatrészgyártásra alkalmas. Az oszlopos szerszám alkalmazásának hátrányai: • Bonyolultabb a szerszám felépítése, pontosabb megmunkálásokat igényel, nehezebb elkészíteni • A szerszám önköltsége relatív nagy. • Kissorozatú gyártásnál nagyon drága az alkalmazása. •
Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a blokkszerszám alkalmazásának előnyeit és hátrányait! Blokkszerszám Olyan szerszám, amely a munkadarab elkészítéséhez szükséges lépéseket egy műveletben egyesíti. Egy lépésben, műveletben végzi el a munkadarabon lévő áttörések lyukasztását és a munkadarab kivágását is. A szerszámban a különböző műveletek aktív elemei (lyukasztóbélyeg, vágólap) egymásba vannak építve. A blokkszerszámot mindig vezetőoszlopos szerszámházban helyezik el. Előnyei: • A munkadarabon a lyukak, áttörések helyzetét a szerszám gyártási pontossága határozza meg. • A furatok helyzetpontossága nem függ az előtolás módjától, nem befolyásolja a sávvezetés pontossága. • Nagy darabszámban gyártható tűrésen belüli pontosságú munkadarab. Hátrányai: • Elkészítése nehézkes, jól felszerelt szerszámműhelyt igényel. • A szerszám drága, csak nagysorozat esetén gazdaságos. Tételszám 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Megnevezés Alaplap Fejlap Vezetőoszlop Vezető persely Befogócsap Kilökő Kivágó bélyeg – lyukasztólap Vágólap Lyukasztó bélyeg Munkadarab kilökő Sávfeladó Bélyegtartólap Nyomólap Bkny. gömbfejű csavar Vágólap rögzítő bkny csavar Bélyegrögzítő bkny. csavar Illesztőszeg (vágólap) Illesztőszeg (bélyeg) Kilökő csapok Spirálrúgó Laprugó
Ajánlott anyagminőség GJL150, E 295, (Fe 490-2) (A50) GJL150, E 295, (Fe 490-2) (A50) C15, 16 MnCr5 (BC3), C60 100Cr6 – csúszófelület bronzzal bevonva E 295, (Fe 490-2) (A50) C45 (R mmin =800 N/mm2) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) X155CrVMo12 1 (K8), X210Cr 12 (K9) 51CrV4 (R mmin =800 N/mm2) C45 (R mmin =800 N/mm2) E 295, (Fe 490-2) (A50) C60 8.8 8.8 8.8 6.6 6.6 C45 (R mmin =800 N/mm2) 38Si7 38Si7
18
22 23
Határolócsap egység Sávvezető csap
C15 2.2.2. táblázat
Vezetőoszlopos blokkszerszám felépítése a 2.2.3. ábrán látható. Tevékenység: Indítsa el a videófelvételt, figyelje meg a technológiát!
19
