I. Forgcsols, anyagismeret, anyagok forgcsolhatsga.ltalban a forgcsolsrl A forgcsols az anyagok (fmek, tvzetek) olyan alaktsi eljrsa, melynek sorn a trgyrl, munkadarabrl megfelel eszkz- forgcsolszerszm- segtsgvel mechanikus ton anyagrteget tvoltunk el, illetve anyagrszecskket vlasztunk le, amelyek levlaszts utn tbb-kevsb sszefgg alakzatot vesznek fel ( forgcs ) A fenti meghatrozsnak megfelelen a forgcsolsi folyamat legfontosabb sszetevi: A. munkadarab vagy trgy, mely a megmunkls sorn alakvltozst szenved, B. az alaktst vgrehajt eszkz a forgcsolszerszm, C. a trgyrl eltvoltott anyagrszek a forgcs, Ahhoz, hogy a szerszm a munkadarabrl a szksges rteget el tudja vlasztani, azaz a forgcsolsi folyamat elvgzshez mozgsra van szksg. Ebben az rtelemben a mozgs, a munkadarab s a szerszm klcsns elmozdulsa, meghatrozott irnyban s sebessggel trtnik. Forgcsolsi folyamatot befolysol eszkzk s tnyezk: Eszkzk: gp szerszm munkadarab anyaga htkzeg pontossgi kvetelmny Befolysol tnyezk: vgerk teljestmnyigny ltartam, kopsi formk forgcsolsi sebessg eltols fogsvtel szerszmgeometria Az NC, CNC gyrtsban programtl fggetlen s programtl fgg befolysol tnyezket klnbztetnk meg. A programtl fggetlen tnyezket a megmunklsi feladat hatrozza meg s ez miatt az NC programban nem vltoztathatk (mretek). A forgcsolsi adatok programfggk, amelyeket program fggetlen mennyisgek befolysolnak (eltols, vgsebessg, fordulat). Mozgsi tnyezk: Forgcsolsi sebessg: Forgcsolsi sebessg alatt, valamely vgsi pontnak vgsirnyban tett pillanatnyi sebessgt rtjk, mikzben mindig llnak gondolt munkadarabbl indulunk ki Forgcsolsi sebessg kplete. Jele; [ mrtkegysg ] ; vc; [m/min, mm/min] vc = d * * n ; [ mm/min ]

-

vc = forgcsolsi sebessg; [mm/min] d = anyagtmr, vagy szerszmtmr; [mm] n = fordulatszm; [1/min] = konstans rtk A helyes forgcsolsi sebessg megvlasztsa a kvetkez tnyezktl fgg: vgl anyaga eltols a megmunkland anyag minsge fogs mlysg megkvnt forgcskpzds rendelkezsre ll gpteljestmny ht-kenanyag alkalmazsa A vglgyrtk a felhasznlnak vgrtk-tblzatokat bocstanak rendelkezsre, amelyben a vgsi sebessget a vgl anyagtl a forgcsoland anyagtl, az eltolstl fggen lehet kivlasztani. Eltols: jele; [mrtkegysge]: f ; [mm/ford.]Megjegyzs: az esztergaks (szn) megtett tja a munkadarab egy krlfordulsa alatt

Eltolsebessg a szerszm megtett tja az eltols irnyban egysgnyi id alatt. Jele; [mrtkegysge]: Vf ; [mm/min] Fogsmlysg: jele; [mrtkegysge]: ap ; [mm] d1 - d2 Kplet: ap = ; [ mm ] 2*iMegjegyzs: d1 a megesztergland tmr, d2 a megeszterglt tmr, i a fogsok szma

Fordulatszm: vC n = ; [ Ford/perc ] d* vC = forgcsolsi sebessg; [mm/min] d = anyagtmr, vagy szerszmtmr; [mm] = konstans rtk n = fordulatszm ; [1/min] Megmunkland anyag: A munkadarabok alapanyagai a gpgyrtsban fmek s manyagok lehetnek. Forgcsolhatsg szempontjbl a fmek vegyi sszettele, szaktszilrdsga, illetve kemnysge a mrvad. Mennl kemnyebb a munkadarab anyaga, annl tbb h fejldik forgcsolskor. A kemny s rideg anyag a kst jobban koptatja, mint a lgy. Az ntttvas mivel rideg, jobban koptatja a szerszmlt. Ezrt a kemny s klnsen rideg anyagokat kisebb forgcsolsi sebessggel forgcsoljuk, mint a szvs anyagokat. A forgcsolsi sebessget nemcsak az anyag szaktszilrdsga, kemnysge hatrozza meg. Figyelembe kell venni az anyag tisztasgt, vegyi sszettelt s szemcseszerkezett. Azonos szerkezet anyagok klnbz hkezelse a szemcseszerkezetet s gy a forgcsolhatsgot is megvltoztatja. A munkadarab alakja is befolysolja a forgcsolsi sebessget. A munkadarab mretei, szablyos vagy szablytalan alakja, stabilitsa, merevsge s szilrdsga

befolysolja a befogst. Ezeket a tnyezket a pontossgbetartsa vgett is, figyelembe kell venni. Ha nagy forgcsolsi sebessggel dolgozunk, a vkonyfal alkatrszek rezgsbe is jhetnek. A megmunklt fellet ilyenkor recs lesz. Fogsvtel fgg: Megmunkland anyag minsgtl A szerszm alakjtl, mrettl, minsgtl A gp teljestmnytl A megkvnt felleti minsgtl A forgcsols irnytl (eszterga esetn, hossz vagy kereszt) Eltolstl Ht-ken folyadktl Forgcskpzds: A forgcsolsi sebessget s eltolst gy kell megvlasztani, hogy az a legkedvezbb forgcsolsi folyamatot bitstsa. A forgcskpzds fgg: A szerszm lgeometrijtl (vgl-htszg-kszg-homlokszg) A munkadarab anyagnak tulajdonsgaitl A forgcselvezets lehetsgeitl A forgcskpzdst leginkbb befolysol tnyez a szerszm vglnek geometrija. A szerszm vglnek alapformja a vgl, amit a htszg az kszg s a homlokszg hatroz meg. (1. bra) = htszg = kszg = homlokszg

1. bra Fogcs formk: A sprd rideg anyagok hajlamosak a szaktott forgcskpzdsre, mivel az anyag a vgsi znban alig folyik s ez ltal egyes forgcsdarabok, szakadnak ki az anyagszerkezetbl. A kvetkezmny a megmunklt fellet durvasga s a szerszmvgl lksszer terhelse (2. bra). Szvs anyagok forgcsolsakor nyrott forgcs keletkezik, amelynl a pikkelyesen levlasztott forgcsrszecskk rszben ismt sszehegednek (3. bra). 2. bra A nagy forgcsolsi sebessgek s a jl alakthat anyagok a folyforgcs 3. bra kpzdst segtik el. Ez a forgcsolskor egyenletesen fut le, s sszefgg forgcsot kpez. (4. bra) A foly forgcskpzds ugyan kedvez, ha nagy felleti jsgot akarunk elrni, de NC gpeknl a forgcselvezets szempontjbl htrnyos.

4. bra

Ezrt forgcsalaktkat alkalmaznak, amelyek a megfelel forgcs alakjt biztostjk vagy trik. Mivel ma az NC gpeken alkalmazott szerszmok kzl sok fordthat vltlapkval van felszerelve, a kemnyfm-gyrtk olyan fordthat lapkkat ajnlanak, amelyek a felhasznlsi terletnek megfelel forgcstr vlyval rendelkeznek. (5. bra) A cgek forgcsolsi diagramban, tblzatban adjk meg, hogy milyen vgsmlysg, eltols mellett addnak kedvez forgcsformk. ltartam, kopsi formk: ltartam alatt azt a percben mrt idtartamot rtjk, amg a vglekkel elre megadott llapotkritrium teljestst felttelezve forgcsolni lehet.bra 5. llapotkritriumok lehetnek: kopsi jelek a szerszmon munkadarab felletnek minsge tl nagy forgcsolsi er elnytelen forgcsformk Az ltartam a kvetkez tnyezktl fgg: forgcsolsi sebessg munkadarab anyaga a vgl anyaga forgcsolsi keresztmetszet ht-ken folyadkalkalmazs A vgl elhasznldsi jelensgt kopsnak nevezzk. A kops oka a vgl s a munkadarab rintkezse miatt fellp srlds, amit a fellp nagy hmrsklet is megnvel. Kopsi formk: htkops s csorbulsos kops, krteres kops, lrtt kpzdse, lkipattogzs, hokozta repedsek, lapkatrs, kplkeny alakvltozs, Kopsi hibk: javaslatok javtsra (Lsd; Gyakorlati tancsok; a 30-31-ik oldalon.). Felleti minsg: A mrtani (idelis geometriai) fellettl eltr szablytalansgok, a megmunklt munkadarab valsgos felletn kiterjedhetnek annak egszre vagy nagy rszre A megmunklt felleten kisebb-nagyobb mlyedsek s kiemelkedsek vannak, s ettl a fellet rdes lesz. A munkadarab felleti minsgt elssorban a sebessg s az eltols hatrozza meg. Tovbbi befolysol tnyezk: a szerszm vgl cscsnak sugara vgl kopottsga ht-ken folyadk Forgcsoler, teljestmnyszksg Az Fc vger s az F1 eltolsi er a munkaskban fekszik s az Fp passzv ervel egytt adja az F ered forgcsolsi ert. F = forgcsolsi er Fc= vger, f forgcsolsi er Ff = eltolsi er Fp= passzv er 6. bra Hosszeszterglskor fellp vgerk. (6. bra)

A fellp Fc vgert az A keresztmetszeti tnyezhz viszonytva kapjuk a fajlagos forgcsolert. Fc Kc = A A fajlagos vger megadja, hogy milyen ert kell alkalmazni, ha 1 mm2-es keresztmetszettel forgcsolunk. Kc a kvetkez tnyezktl fgg: Megmunklsi anyag tpusa Eltols nagysga Fvgl elhelyezsi szg J minsg vganyagot alkalmazva NC gpes megmunklsnl a vgsi sebessg s a forgcsolsi keresztmetszet gyakran jval nagyobb, mint a hagyomnyos gpeknl. A szerszm vgln fellp nagyobb forgcsolsi teljestmny miatt az NC gp hajtsi teljestmnye nagyobb. A forgcsolsi teljestmny a kvetkez kplettel szmthat: Pc = Fc * Vc Az eltolsi teljestmny [ Pf = Ff * Vf ], a forgcsolsi teljestmnyhez kpest kicsi. A hatsfok szmtskor jrulkos vesztessgknt vesszk figyelembe. A Pa hajtsi teljestmny a kvetkezkppen szmthat: Pc Pa = n A forgcsoler s teljestmny szmtsa: Forgcsoler felbontsa (F):(7. bra)

Fc = F forgcsoler Fp = Fogsirny passzv forgcsoler Ff = Eltols irny forgcsoler Vf = eltolsebessg ap = fogsmlysg

7. bra A f, forgsirny s az eltolsrny forgcsoler kztti kzelt sszefggsek. Fp= 0,3.......0,8 Ff Ff = 0,1.......0,4 Ff A f forgcsoler kplete: Fc = kc * A [ N ] ahol a: kc = a fajlagos forgcsoler [ N/mm2 ] A = forgcskeresztmetszet [ mm2 ]

A forgcskeresztmetszetet a forgcsols geometriai viszonyait jellemz adatokbl szmthat ki, mrtani alakja alapjn. (8. bra)

f = eltols ap = fogsvtel h = kzepes forgcsvastagsg 8. bra

Kc = fajlagos forgcsoler ; [N/mm2] A = forgcskeresztmetszet ; [mm2] kplet: A = f * ap A kzepes forgcsvastagsggal s szlessggel kifejezve: A=h*b = elhelyezsi szg, amely a ks fvgle s az eltols irnya ltal bezrt szg i = a szerszmnak a megmunklt anyaggal rintkez lhossza. Forgcskeresztmetszet: Jele; [mrtkegysge]: A ; [mm2] Kplet: A = ap * f = b * h; Forgcs szlessg: Jele; [mrtkegysge]: b ; [mm ] ; Kplet: b = ap/sin

Megjegyzs: 90-os elhelyezsi szg esetn b = a s h = f ; [mm] Kzepes forgcsvastagsg: Jele; [mrtkegysge]: h ; [mm ] Kplet: h = f * sin = elhelyezsi szg, amely a ks fvgle s az eltols irnya ltal bezrt szg. A kc fajlagos forgcsoler a megmunkland anyag minsgtl s az h kzepes forgcsvastagsgtl fgg h = A/i

.

ahol : A = forgcskeresztmetszet; [ mm2 ] i = a szerszmnak a megmunklt anyaggal rintkez lhossza; [ mm ] A fajlagos forgcsoler tjkoztat rtkei diagrambl olvashatk. Kzelt rtkei eszterglsra: szvs anyag; kc = ( 30....40)B [ N/mm2 ] rideg anyag; kc = ( 5...10 )HB [ N/mm2 ] A forgcsolshoz szksges teljestmny: ap * f * kc * vc Pc= ; [ kW ] 60000 Pc = a forgcsols teljestmny szksglete; [ kW ]

Kc = fajlagos forgcsoler [ N/mm2] vc = forgcsolsi sebessg; [ m/min ] f = eltols; [mm] Gpi fid szmtsa: Jele; [ mrtkegysg ];tgpi ; [ s, min ] Kplet: Lsszes tgpi = f*n

f = eltols ; [mm] n = fordulatszm ; [1/min ] Lsszes = sszes esztergland thossz + rfuts + tlfuts ; [mm] Forgcsolskor keletkez hmrsklet Forgcsolsi hmrskleten a szerszm s a forgcs homlokfelletnek tlagos hmrsklett rtjk. A forgcslevlasztst befolysol hmrskletvltozs a munkadarab, a szerszm s a forgcs kztt megy vgbe. Ennek szemlltetsre a folyamatot a forgcslevls krzetben ngy jellegzetes znra osztottuk (9. bra). C zna, alakvltozsi vagy nyrsi zna, ez a forgcs tulajdonkppeni kpzdsi znja. Energetikai szempontbl gy jellemezhet, hogy a forgcslevlasztshoz szksges alaktsi munka ebben a znban hasznldik fel. K zna, karcolsi-zna, a munkadarab s a szerszmklcsnhatsnak znja. A srlds legyzshez ebben a znban is energit hasznl fel, de idelis modell esetn, szablyos egyl szerszmnl, energetikai szempontbl ezt a 9. bra znt figyelmen kvl lehet hagyni. Kszrls esetn viszont ez a zna kiemelten kezelend. T zna, a forgcs s a szerszm klcsnhatsnak znja, un srldsi zna. Dnt jelentsggel br a szerszmkops s a forgcsolsi hfok szempontjbl. S stagnlsi vagy holt zna. A hrom zna ltallkozsnl helyezkedik el, melynek keletkezse azzal magyarzhat, hogy az l eltt elhelyezked anyagszemcsket a szerszm hirtelen s les irnyvltoztatsra knyszerti, melynek kvetkeztben az l eltt egy torldsi vagy holt zna kpzdik Ebben a znban az anyagszemcsk, lelassulnak. A C zna a forgcsot teljes keresztmetszetben hevti fel, mg a T csak a forgcs bels fellett, azaz a hozz kzelebb elhelyezked rteget. Ezrt a forgcs egyenltlenl melegszik fel s maximlis hmrsklete a T znban lesz. A forgcs tlagos hmrsklete mindig kisebb a forgcsolsi hmrskletnl, de szoros kapcsolatban ll azzal, gy esetenknt alkalmazzk a forgcsolsi hfok jellemzsre. Az aclanyag forgcsolsa kemnyfm szerszmmal, megfigyelhet forgcsolsi hfok vltozs lthat a forgcsolsi sebessg fggvnyben. A forgcsolsi hfok s a forgcs tlagos hfoka azonos jelleggel vltozik a sebessg fggvnyben (10. bra). A tipikus hmrsklet-eloszls ltalnos forgcsolsi felttelekre, aclanyag forgcsolsa kemnyfm-szerszmmal. Lthat, hogy a legnagyobb hmrsklet nem a szerszm lnl, cscsnl alakul ki, hanem a T zna centrumban (11. bra). Q= a forgcsols hfoka 10. bra Qc= a forgcs hfoka

11. bra

Nagy sebessggel trtn forgcsols A forgcsolsi hmrsklet, mint ismert a forgcsolsi sebessg nvelsvel emelkedik s megfelel hllsg szerszmanyag esetben a sebessg nvelse kvetkeztben a forgcsolsi hmrsklet, elrheti a munkadarab anyagnak olvadspontjt. gy tnik, hogy a forgcsols teljestmny nvekedsnek a munkadarab anyaga szab hatrt. Ezzel szemben ksrletekkel kimutattk, hogy magas vgsebessgnl (V=1000-4000 m/perc) a forgcsolsi hmrsklet nagyon alacsony hfokot r el. Pld. aclanyag esetben 50C -ot mrtek. Ennek az a magyarzata, hogy az alaktsi sebessg nvelsvel, az anyag az ultranagy sebessg hatsra rendkvl ridegg vlik, s a forgcs kplkeny alakvltozs nlkl trsszeren vlik le, teht a fajlagos forgcsolsi energia ersen cskkens gyakorlatilag egyenl lesz a trsi energival. Htssel ellenslyozni kell a kritikus hmrsklet kialakulst, mely a munkadarab olvadsi pontja A mai lapkagyrtsban mr szerepelnek a nagy vgsebessggel val forgcsolsi formk. Ilyen pldul az alumnium tvzetek, ntvnyek forgcsolsa, ahol a vgsebessg tartomnya elri a 150-2500 m/perc vgsebessget. 1. Forgcsolhatsg A gpgyrtsban a munkadarabok alapanyagai dnt tbbsgben fmek, de felhasznlunk manyagokat is. Forgcsolhatsg szempontjbl a fmek vegyi sszettele, szaktszilrdsga ill. kemnysge a mrvad. Mennl kemnyebb a munkadarab anyaga, forgcsolskor, annl tbb h fejldik. A kemny anyag nagyobb nyomst gyakorol a ksre. A nyoms fokozsval nvekszik a srldsi er, s ennek kvetkeztben a h mennyisge is. A ks ltartamra a srlds kvetkeztben fejldtt h a legrtalmasabb. A kemny s rideg anyag a ks lt jobban koptatja, mint a lgy. Az ntttvas mivel rideg, klnsen nagy a koptat hatsa. Ezrt a kemny s klnsen rideg anyagokat kisebb forgcsolsi sebessggel forgcsoljuk, mint a szvs anyagokat. A forgcsolsi sebessget nemcsak az anyag szaktszilrdsga illetve kemnysge hatrozza meg, de figyelembe kell venni az anyag vegyi sszettelt, szemcseszerkezett. Az anyagok hkezelse megvltoztatja a szemcseszerkezetet, s ennl fogva befolysolja a forgcsolhatsgot. A munkadarab alakja is befolysolja a forgcsolsi sebessg meghatrozst. A munkadarab mretei, szablyos vagy szablytalan alakja, stabilitsa, merevsge s szilrdsga befolysolja a befogst. Ezeket a tnyezket a megmunkls pontossga miatt mind figyelembe kell venni. Ha nagy forgcsolsi sebessggel dolgozunk vkonyfalu alkatrsznl az anyag-rezgsbe, jhet, gy a megmunklt fellet recs, rdes lesz. A vkonyfal anyagokat ersen befogni nem szabad, mert fennll a torzuls veszlye. 2. Anyagcsoportok Az anyagok ltalban fmekre s nem fmekre bonthatk. Fmek: A gpgyrtsban hasznlatos szerkezeti anyagok legnagyobb rsze fmes anyag, vagy fmtvzet.

Fmtvzetek 1. tblzat Fmtvzetek csoportostsa I. Vas alap tvzetek Aclok C=1,7% Mg s Pb s tvzetei tvzetei Ni s tvzetei Ti s tvzetei Nemesfmek

Aclok: A szabvnyok az aclokat rendeltets szerinti csoportostsban tartalmaz zk.( 1.tblzat) tvzetlen aclok: tvzetlennek tekintik azokat az aclokat, amelyek C-en kvl nem tartalmaznak ms tvzelemet. tvztt aclok: tvzttek azok az aclok, amelyek egy vagy tbb szndkosan bevitt tvzelemet tartalmaznak. Aclok csoportostsa felhasznlsi terlet szerint. 2. tblzat Szerkezeti aclok: 0,1