Keménymegmunkáló eljárások összehasonlításaKeménymegmunkáló eljárások összehasonlítása 5 Csernyák Fruzsina Eszter 2.1. Köszörülés A kemény felületek megmunkálására

Keménymegmunkáló eljárások összehasonlítása

1

Csernyák Fruzsina Eszter

TARTALOM

Tartalom ..................................................................................................................................... 1

1. Bevezetés ............................................................................................................................ 2

2. Fogaskeréktestek megmunkálásánál alkalmazható keménymegmunkáló eljárások .......... 3

2.1. Köszörülés ................................................................................................................... 5

2.1.1. Abrazív megmunkálások osztályozása ................................................................. 5

2.1.2. A köszörűszemcse anyaga .................................................................................... 6

2.1.3. A kötés .................................................................................................................. 6

2.1.4. A furatköszörülés két alapvető változata.............................................................. 7

2.2. Esztergálás ................................................................................................................... 8

2.3. Kombinált eljárás ....................................................................................................... 11

3. Kísérleti vizsgálatok ......................................................................................................... 19

3.1. Vizsgálati feltételek ................................................................................................... 19

3.2. A vizsgálathoz alkalmazott módszer ......................................................................... 21

4. Kísérleti eredmények ........................................................................................................ 24

4.1. Keményesztergálás .................................................................................................... 24

4.2. Kombinált megmunkálás ........................................................................................... 29

4.3. Eredmények összehasonlítása .................................................................................... 34

5. Összefoglalás .................................................................................................................... 39

Irodalomjegyzék ....................................................................................................................... 40


2


1. BEVEZETÉS

Dolgozatom témája a kemény megmunkálási eljárások összehasonlító vizsgálata

fogaskeréktestek megmunkálása során.

Először összefoglalom a keménymegmunkáló eljárások legfontosabb tulajdonságát. Ezt

követően bemutatom a különböző keménymegmunkáló eljárásokat. Három fajta eljárást

fogok részletezni. Először a köszörülő eljárást, majd a Pittler gépen végzett

keményesztergálást, végül pedig az EMAG géptípussal megvalósított kombinált eljárást.

Az eljárások ismertetése után a kísérleti vizsgálatot végzem el. Ehhez meghatározom a

munkadarab méreteit, tulajdonságait, a szerszámgépet és a szükséges szerszámot, majd a

technológiai adatokat. Ezután vázolom a vizsgálati módszert, a számítás menetét.

A számításokat két megmunkálásra, a keményesztergálásra és a kombinált eljárásra

végzem el. Az anyagleválasztási és felületképzési sebességre kapott értékeket hasonlítom

össze dolgozatom végén.

Dolgozatomat a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt „Befejező

precíziós megmunkálások kutatása” elnevezésű projekt támogatta.


3


2. FOGASKERÉKTESTEK MEGMUNKÁLÁSÁNÁL

ALKALMAZHATÓ KEMÉNYMEGMUNKÁLÓ

ELJÁRÁSOK

Jelentős igénybevételű szerkezetekbe beépített fogaskerekek fogazatát kopásállóságuk

valamint élettartamuk növelése céljából keményre edzik, legtöbbször betétedzéssel. Ez a lépés

a gyártási eljárásban befolyásolja a fogaskeréktestek megmunkálási műveleteit. Ennek oka,

hogy a többi felületet védeni kell a cementálás során, hogy edzésnél ne növekedjen jelentősen

a keménységük. A másik korábban alkalmazott eljárás, amikor a keréktesten a ráhagyást

megnövelik olyan mértékben, hogy a cementálás után a cementált réteget el tudjuk távolítani.

A ZF Hungária Kft-ben alkalmazott eljárás az, hogy a keréktest minden felületét beedzik,

majd ezt követően a felületet kemény megmunkálási műveletekkel munkálják készre.

Ez a fajta megmunkálás a hőkezelés után következik, ezért ez és az ezt követő

megmunkálások mind keménymegmunkálásnak számítanak. A művelet lényege, hogy a

fogaskerék furatát és az agyrész homlokoldalát hőkezelés után munkálják készre. Kemény

esztergálást alkalmaznak csapágyak, fogaskerekek, tengelyek és másik mechanikus

alkatrészek befejező megmunkálásakor. A keményesztergálást általában olyan munkadarabok

esetén tartják célszerűnek, amelyek keménysége nagyobb, mint 45 HRC. A tipikus

keménység az 58-68 HRC tartományban van, az anyagok között megtalálható az edzett

acélötvözetek számos fajtája, például a csapágyacélok, hideg és meleg alakító

szerszámacélok, gyorsacélok, sajtoló-acélok, valamint betétedzett acélok. A száraz- kemény

forgácsolás egyik speciális feltétele, hogy az alkalmazott vágósebesség értéke 90 és 180

m/perc közötti intervallumban mozog.

A kombinált megmunkálás edzett munkadarabok precíziós megmunkálására van kifejlesztve.

A kombinált eszterga- és köszörűközpontok az 1998-as Metav kiállításon történő első

megjelenése óta technológiájuk nagy fejlődésen ment keresztül. A nagypontosságú

keményesztergálás fejlődése a kilencvenes évek elején indult meg annak következtében, hogy

új szerszámanyagok (CBN alapú) jelentek meg a piacon, ezen kívül a nagypontosságú

esztergák konstrukciói is biztosították a kielégítő szilárdságot, stabilitást és pontosságot a

keményesztergálás sikeréhez. Keményesztergálással IT6-os pontosság érhető el [1].


4


A kemény felületek megmunkálására szuper kemény szerszámokat alkalmaznak, melyek

lehetnek bórnitrid és gyémánt alapúak. A természetes és szintetikus gyémántot már régóta

alkalmazták a színesfémek precíziós megmunkálására. Igaz, hogy a gyémánt szerszámok a

legkeményebbek, de azonban ez a minden másnál keményebb anyag nem jöhet szóba az

acélok megmunkálására, mivel a gyémánt az acéllal 500-600 °C felett reakcióba lép. A

gyémánt "elég", ezért egy másik kristályfelépítésre volt szükség. A bórnitrid köbös

kristályszerkezete jelentette a megoldást, mivel a keménységi értékei a gyémánt közelébe

esnek. Ezért a kemény felületek megmunkálását többnyire bórnitrid alapú szerszámokkal

végzik. A gyémánttól eltérően a köbös bórnitrid egykristály alkalmazása nagyon ritka,

előállítása nagyon költséges, ezért polikristályos formában alkalmazzuk. A nagypontosságú

keményesztergáláshoz viszonylag alacsony CBN tartalmú szerszámanyagra van szükség, (kb.

50 %), míg a maradékot keramikus kötőanyagok teszik ki. Néha úgynevezett pszeudó-monó-

kristály CBN nyer gyakorlati alkalmazást, mely lényegében egy többkristályos

finomszerkezetű anyag, és nem tartalmaz kötőanyagot. Ez az anyag igen alacsony

kopásállósággal rendelkezik, ezért csak rendkívül magas pontossági követelmények esetében

nyer felhasználást [1].

Edzett acélok esztergálásakor általában negatív él-kialakítást használunk, hűtő-kenő

folyadékok alkalmazása nélkül. A negatív él-kialakítás következménye a megnőtt passzív erő

(Fp), amely gyakran rezgéskeltő hatású. A passzív erő a forgácsoló erő kétszeresét is elérheti.

Pozitív él-kialakítással rendelkező szerszámmal, hagyományos esztergán végzett

forgácsoláskor ez az arány pont fordított. Nagy nyomóerővel történő precíziós

keményesztergálás csak rendkívül nagy merevséggel és jó rezgéscsillapítással rendelkező

esztergagépeken valósítható meg. További követelmény a munkadarab merevsége, valamint a

hossz/átmérő aránya. Adott esetben lehetőség van a munkadarabnak a kés közelében történő

megtámasztására is [1].

A keménymegmunkálás által megkövetelt nagy pontosságú szerszámgépeket ma már az ilyen

gépek gyártására specializálódott gyártók (Pittler, EMAG, stb.) állítják elő.

A következőkben összefoglalom a keménymegmunkáló eljárások típusait és azok

tulajdonságait.


5


2.1. Köszörülés

A kemény felületek megmunkálására használt legkorábban alkalmazott eljárások az

abrazív eljárások voltak. Ezen belül a köszörülés. Ennek során a munkadarab több befogásban

kerül megmunkálásra, mivel külön gépen történik a köszörülés művelete.

2.1.1. Abrazív megmunkálások osztályozása

Az alábbiakban ismertetett eljárásokat az 1. ábra szemlélteti.

o Pályához kötött: Az anyageltávolítás a szabálytalan alakú kötött szemcsék

(köszörűkorong) és a munkadarab pályája közötti ütközés miatt következik be (pl.

köszörülés).

o Erőhöz kötött: Az anyageltávolítás a szabálytalan alakú kötött szemcsékre (hónoló

hasáb) kifejtett erőhatás miatt következik be (pl. dörzsköszörülés, hónolás).

o Alakhoz kötött: Az anyageltávolítás a szabálytalan alakú szabad szemcsék alakja

miatt következik be (pl. leppelés, polírozás).

o Energiához kötött: Az anyageltávolítás a szabálytalan alakú szabad szemcsék

munkadarabbal való ütközése miatt következik be (pl. abrazív sugaras megmunkálás)

[2].

1. ábra

Abrazív megmunkálások [2]


6


2.1.2. A köszörűszemcse anyaga

A szemcse anyaga leggyakrabban korund, szilíciumkarbid, köbös kristályos bórnitrid és a

gyémánt. Ezeket az anyagokat ma szintetikusan állítják elő, mert így ha szűk határok között

is, kedvező anyagtulajdonságok érhetők el.

o Korund: A korund kristályos alumínium-oxid (𝐴𝑙2𝑂3). Mechanikai tulajdonságait a

tisztasága határozza meg. Eszerint lehet normál-, fél nemes- és nemes korund.

o Szilíciumkarbid: A szilíciumkarbid a legfontosabb kerámiai anyagokhoz tartozik.

Köszörűszemcse-anyagként alkalmazzuk. Színe szerint fekete vagy zöld színű lehet,

ami az anyag tisztaságára utal.

o Szuperkemény csiszolóanyagok: A szuperkemény csiszolóanyagok nagyobb

keménységűek, mint az előzőekben tárgyalt csiszolóanyagok.

o Természetes gyémánt: Ipari célra abban az esetben használják, ha a mérete és/vagy

szennyezettsége miatt más célra nem alkalmas. Az egészen apró, mintegy 1-1200 µm

nagyságú gyémántszemcséket elsősorban nem vasalapú anyagok, hanem üveg,

kerámia, keményfém, műanyag, stb., finomfelületi megmunkálására – tükrösítésére,

fényesítésére – használják.

o Mesterséges gyémánt: Keménysége és sűrűsége azonos a természetes gyémántéval.

Hővezető képessége jobb a korundénál és a szilíciumkarbidénál, hőállósága azonban

alacsony. Ma a gyémántszerszámok mintegy 75 %-a mesterséges gyémánt anyagú.

o Köbös bórnitrid: Hexagonális szerkezetű, és keménysége a gyémántéhoz hasonló.

Kiváló hőállóságú, mintegy 2000 °C-ig stabil. Vizes oldatú hűtő-kenőanyag

alkalmazása esetén megnő a szerszám kopása [2].

2.1.3. A kötés

A köszörűszemcsét a köszörűszerszámban kötőanyag, vagy másként kötés tartja meg

helyzetében. A legfontosabb kötések keramikusak, műgyantásak vagy fémesek.

o Keramikuskötés: Kaolinból, agyagból, kvarcból, földpátból és vízüvegből áll. Ez

utóbbi az égési hőmérsékletet csökkenti. Az alkalmazott anyagok együttesen a

köszörűszemcsével elégnek, korund és szilíciumkarbid szemcse esetén 1100-1400 °C-

on, bórnitrid esetén 1000 °C alatt és gyémánt esetén 700 °C alatt.


7


o Műgyantakötés: Túlnyomóan fenol gyantából, vagy fenol gyanta és más gyanták

keverékéből áll. Ezeket melegen sajtolják a szemcsével. A sajtolási hőmérséklet 150-

170 °C.

o Fémes kötés: Bronz, acél vagy keményfémpor szinterezésével, esetleg galvanikus

úton nikkel réteggel vagy nikkelkötéssel viszik fel. A fémpor alapon előállított kötések

700-900 °C-on nyomás alatt szinterezéssel készülnek. A fémes kötéseket

nagykeménységű anyagok befoglalására alkalmazzák. Ezek jó hőelvezetést

biztosítanak az aktív köszörülési zónából, jó alkotók és a köszörűszemcsék

szempontjából nagy biztonságúak. Gyakran alkalmazzák alakköszörüléshez [2].

2.1.4. A furatköszörülés két alapvető változata

A köszörülési eljárások közül röviden a furatköszörülési eljárásokat ismertetem, mert a

vizsgálatokat a furatok megmunkálásánál végzem.

A két eljárás a hagyományos merev befogású módszer és a csúszó sarus módszer.

o A merev befogású módszernél (2. ábra) a munkadarabot mereven fogjuk be (pl.

tokmányba). A furatköszörülést, hacsak lehet még rövid furatoknál is oldalelőtolással

végezzük. A 𝑣𝑓 ,𝐿 előtolási sebességet az 𝑛𝑘percenkénti kettőslöketek számával állítjuk

be. Fogást általában kettőslöketenként veszünk. A merev befogású módszernél a

beszúró köszörülés a legalkalmasabb rövid furatok köszörülésére. Ezt a későbbiekben

fogom szemléltetni a 4. fejezetben.

o Csúszó sarus eljárásnál (3. ábra) a munkadarab forgatását mágneses harang végzi,

amely 𝑣𝑡 kerületi sebességgel forog. Mivel nincsen sugárirányú szorító erő,

vékonyfalú munkadarabok (pl. gördülőcsapágy gyűrűk) is pontosan kör alakúra

köszörülhetők.


8


2. ábra

Hagyományos merev befogású módszer [3]

3. ábra

Csúszó sarus módszer [3]

2.2. Esztergálás

Alternatív megmunkálási lehetőség a keményesztergálás elvégzésére a Pittler PVSL 2R

/1-1 típusú CNC szerszámgép alkalmazása (4. ábra). A keményesztergálás lényege ebben az

esetben az, hogy itt nem furatköszörülést alkalmaznak a furat simító megmunkálására, hanem


9


simítják a furatot egy Mitsubishi márkájú simító késsel. Tehát mind a nagyolás és mind a

simítás esztergálással történik.

4. ábra

PITTLER PVSL 2R/1-1 Szerszámgép

A gép érdekessége, hogy a megmunkálás függőleges irányú, a kés helyhez kötött, egy

8 tárolós revolverfejjel rendelkező (5. ábra) önadagolós szerszámgép, mely csak beforgatja a

megfelelő szerszámot. A befogó készülékbe (6. ábra) befogott munkadarab végzi a fő és

mellékmozgásokat is, a vízszintes mozgást szánok segítségével végzi. A függőleges

elhelyezkedés a forgácselvezetés szempontjából előnyös. A keletkező forgács nem gátolja

semmilyen szempontból a megmunkálást, nem halmozódik fel, nem karcolja össze a felületet.

Automata munkadarab adagoló rendszerrel van ellátva, a munkadarabokat egy palettára

helyezik (7. ábra). A gép munkaterébe érkező fogaskerekeket hárompofás szorító veszi le, és

a jobb oldali homlokfelületen ütközteti ütközőcsillag segítségével.


10


5. ábra

Revolverfej

6. ábra

Munkadarab befogó készülék


11


7. ábra

Paletta rendszer

A megmunkálást követően két fúvóka sűrített levegő segítségével tisztítja meg a

munkadarabot a forgácstól, miközben a munkadarab lassú forgó mozgást végez pozitív, majd

negatív irányban.

2.3. Kombinált eljárás

Mind a keményesztergálásnak, mind a köszörülésnek számtalan előnye van, de

alkalmazásukkor nyilvánvalóvá váltak a hátrányaik is. Például esztergálással nagy

anyagleválasztási és felületképzési sebességet érhetünk el és szárazon végezhetjük a

megmunkálást. De hátránya például, hogy nagy passzív erők ébrednek, mely a pontosságot

hátrányosan befolyásolja vagy nem mindenhol felel meg a működési követelményeknek a

felületek topográfiája. Köszörülésnél előny a folyamat megbízhatósága, az elérhető jó

felületminőség, de hátránya a kis anyagleválasztási teljesítmény vagy a nagy mennyiségű

hűtő-kenő folyadék alkalmazása, mely a környezetet károsítja. Ezért áttekintették mind egyik,

mind másik előnyeit és megpróbálták egyesíteni úgy, hogy a hátrányaikat minimálisra


12


csökkentsék. Ennek eredménye a kombinált eljárás, amelyet a következőkben röviden

ismertetek és közben bemutatom az EMAG géptípust (8. ábra).

8. ábra

EMAG VSC 400-DS gép

A géptípus egy szimbiózis, mely a következőket jelenti:

Komplett megmunkálást egy felfogásban,

magasabb munkadarab-minőséget és nagyobb termelékenységet,

a megmunkálások szerszámainak nagyobb éltartamát,


13


a szerszámköltségek minimalizálását,

kis mennyiségű köszörűiszapot,

a keletkező hulladék kezelési költségeinek minimalizálását,

a köszörülési ráhagyás jelentős csökkentését,

a szárazmegmunkálás lehetőségét [4].

A VSC DS/DDS kombinált eszterga- és köszörűközpont egyesíti a függőleges

keményesztergálás előnyeit a köszörülés előnyeivel egy gépben, egy felfogásban [4].

Az EMAG VSC DS előnyei

Függőleges tengelyű keményesztergálás és köszörülés – vizes és száraz – egy

felfogásban, egy gépen.

A munkadarab részei az esztergálás során megbízhatóan lesznek megmunkálva és

amennyiben a minőség illetve előírás megköveteli, úgy a keményesztergálás után

köszörülést is alkalmazhatunk, mint befejező eljárást. Az ennél a gépnél alkalmazott

„HDS” (HartDrehen-Schleifen) technológia költségoptimalizált gyártási módszer.

Magasabb munkadarab minőség és magasabb termékminőség, mert a munkadarab egy

felfogásban készül el. A köszörülési ráhagyás megközelítőleg 0,02 mm-től az átmérő

függvényében változik.

Időtakarékos simítóeljárások, mivel a köszörűkorong kis anyagleválasztás során

sokkal kevésbé kopik.

A „HDS” technológia a hagyományos köszörüléssel szemben kevés anyag

leválasztását is lehetővé teszi, hogy száraz vagy csak minimális mennyiségű

kenőolajjal is lehessen köszörülni. A köszörűiszap költséges eltávolítása megszűnik.

Az eljárás megbízhatóságát növelhetjük és egyidejűleg jobb felületminőséget érhetünk

el köszörüléssel, mint csak keményesztergálással.


14


Az egyszerű keményesztergálással szemben csavarfelület mentes felületeket

munkálhatunk meg köszörüléssel, egy gépen belül.

A sima felületek hátoldalai keményesztergálással könnyen megmunkálhatók.

Komplex kontúrvonalakat, amelyek lekövetése köszörűkoronggal bonyolult vagy

lehetetlen, azokat gyorsan és egyszerűen lehet esztergálással megmunkálni.

Kis elmozdulások = minimális mellékidők = alacsony darabköltség.

Jól megközelíthető munkatér, gyorsabb beállítás.

Nagyobb pontosság és felületminőség az eljárás magas megbízhatósága mellett.

Szimmetrikus felépítés.

Merevebb és stabilabb alaptest MINERALIT polimer betonból.

Szabadabb forgácsesés.

Egyszerű kapcsolódás más VSC munkadarab-tároló rendszerekkel [4].

A géptípus felépítése

Az EMAG VSC 400 DS gépállványa rendkívül stabil, optimális rezgéscsillapítási

tulajdonságokkal valamint termikus stabilitással rendelkezik. Munkatere függőleges falakkal

határolt, mely a forgácskiszóródástól jól védett. Keresztszánja görgős csapágyazású valamint

játékmentes, lineáris mozgású. A gépállványon található az X-tengely irányú mozgás

megvezetése, ez az esztergálás maximális pontosságáról gondoskodik. A gép szánhajtásai a

munkatér tetején kaptak helyet. A munkatér gondos tervezése biztosítja a megfelelő

forgácskihordást, valamint a munkadarab befogó elemekhez és a szerszámhoz való jó

hozzáférhetőséget. A gép védve van a munkatér burkolása révén, a tolóajtó biztonsági

ablakkal és elektromechanikus biztonsági zárral van ellátva. A gép munkaterét egy lámpa

világítja meg egy fénycsővel. Automatikus központi olajkenés van a szánokhoz, kis

mennyiségű olajködkenés a forgó orsó csapágyai számára. Hűtő aggregát van beépítve a

főorsó motorjának hűtésére.


15


A revolverfej a gépállványra szerelt, 50 mm-es hengeres szárú késtartók befogadására

alkalmas, DIN 69 880 szerinti csatlakozásokkal. Központi hűtőközeg hozzávezetés van

kialakítva, a fej elfordítása extrém rövid idő alatt megvalósul, háromfázisú szervomotor által,

amelynél mindkét elfordítási irány programozható, átfordulás után pedig a fejet hidraulikus

reteszeléssel a gép rögzíti.

Folyadékhűtésű háromfázisú aszinkronmotor került beépítésre mezőorientált

szabályzással, a Z-tengely irányú szánmozgatásához. Az orsó átmérője az első csapágynál 100

mm. A karbantartásmentes orsócsapágyazás precíziós ferde hatásvonalú golyós csapággyal

van megvalósítva, ami 3000 1/min-es maximális orsófordulatszámot tesz lehetővé.

A hidraulikus aggregát szivattyúból és motorból áll, a munkadarab-szorító egységek, és a

kiegészítő berendezések mozgatására. Minden vezérlő egység a legkedvezőbb helyzetben van

elhelyezve a felhasználó számára. A rendszernyomás 60 bar minden vezérlő funkcióra.

A hidraulikus szorító henger szolgál a belső- és külső szorításhoz, biztonsági

berendezéssel és programozható útmérő rendszerrel van kiépítve. A henger szorítóereje

beállítható [4].

A 9. ábra szemlélteti a munkadarab megfogását, a következő 10. ábra és 11. ábra pedig a furat

esztergálás és furatköszörülés elvi vázlatát.

9. ábra

A munkadarab megfogása és pozícionálása [4]


16


10. ábra

Furat keményesztergálása [4]

11. ábra

Furat köszörülése [4]

Az alkalmazott köszörűkorong:

Típusa: a Tritán Gühring Gmbh. által gyártott 12A60K8V4181 számú köszörűkorong.

Méretei: ∅70𝑚𝑚 ∗ 43𝑚𝑚 ∗ ∅20𝑚𝑚. Ezek a méretek sorban a külső átmérő-szélesség-furat

átmérő. Az alkalmazott köszörűkorongot a 12. ábra szemlélteti.

Furatkorong specifikációja:

12A szemcseanyag: elektrokorund,

60 szemcsefinomsági szám: közepes,


17


K keménység: lágy,

8 szerkezetszám: közepes,

V kötéstípus: kerámiai kötés (vegyi hatásokkal szemben nem érzékenyek, és

korlátlanul raktározhatók),

41 kötőanyag belső jele,

81 legnagyobb forgácsoló sebesség (m/s) [5].

12. ábra

A furatköszörülésre alkalmazott köszörűkorong

Korongszabályozás

A ráhagyás lemunkálása két simítási fokozatban történik, 6 másodperc kiszikráztatási

idővel. Minden darab után történik korongszabályozás, a szabályozás egy irányba történik egy

fogással. A korongszabályozás technológiai adatai: fogásmélység 0,03 mm, a forgácsoló

sebesség 40 m/min, a szabályzótányér fordulatszáma 825 1/min, a Z irányú előtolás 400

mm/min. A szabályozási korongkopás kompenzálása X irányú nullponteltolással történik.


18


A kombinált eljárás előnye, hogy egyesíti a keményesztergálás és a köszörülés előnyeit.

A keményesztergálás során mindössze forgács keletkezik, minthogy nem alkalmaznak hűtő-

kenő folyadékot, így szárazmegmunkálásnak minősül.

Köszörüléskor abrazív és kötőanyag részecskék válnak le a megmunkálás és a szabályozás

műveletek során. Ezek a kis részecskék keverednek a hűtő-kenő folyadékkal, a forgáccsal, az

egyéb szűrt részecskékkel és ún. köszörülési iszap keletkezik. Ezt az iszapot szétválasztani

lehetetlen. Ezért ez az iszap különböző - az egészségre és a környezetre - ártalmas anyagokat

tartalmaz. Az olyan alkatrészeknél, melyek felülete kiemelkedő pontosságot igényel, nagy

biztonsággal alkalmazható a köszörülés. Az EMAG gépen megvalósuló kombinált eljárás

során kiküszöbölhető a felfogási hiba, csökkennek a mellékidők.


19


3. KÍSÉRLETI VIZSGÁLATOK

Kísérleteket végeztem edzett fogaskeréktestek megmunkálásakor. A kísérlet célja

különböző eljárások anyagleválasztási és felületképzési sebességének vizsgálata. Tény, hogy

a dolgozatom eddigi fejezeteiben mindhárom módszert ismertettem furatmegmunkálásra, de

mivel a gyakorlati vizsgálatokat csak a keményesztergálásra és a kombinált eljárásra

végeztem el, így a hagyományos köszörülést tényleges adatok híján nem hasonlítom ezekkel

össze. Tehát ebben a fejezetben csak két módszer, a keményesztergálás és a kombinált eljárás

kerül részletes vizsgálatra és összehasonlításra.

3.1. Vizsgálati feltételek

Munkadarab

A vizsgálatok mindegyike ipari körülmények között lett végrehajtva. A gyakorlatban

alkalmazott forgácsoló paramétereket használtam. A munkadarab DIN 20MnCr5

anyagminőségű 62 HRC-re betétedzett acél. A megmunkált munkadarab furatának átmérője

88 mm és hossza 41,8 mm.

Szerszám

Az ISO szabványnak megfelelő váltólapkákat használtam.

Kemény esztergálásnál: hagyományos MITSUBISHI: NP-CNGA120408TA2 MB8025

(nagyoló) a szerszámtartó, C5-PCLNR/L-17090-12 és: NP-CNGA120408GSW2 MBC010 a

szerszámtartó: C5-PCLNR/L-17090-12

Kombinált eljárásnál: SUMITOMO: 4NC-CNGA120412, a szerszámtartó: C5-PCLNR/L-

17090-12. Köszörűkorong: 12A60K8V4181.C304.


20


CNC eszterga

A megmunkálás egyik alternatív szerszámgépe a PITTLER PVSL 2R /1-1, melyen a

megmunkálás egy befogásban történik. A nagyolás és simítás is esztergálással van

megvalósítva.

Az másik szerszámgép EMAG VSC-400 DS, amely nagy merevséget és pontosságot

tud biztosítani a megmunkálás során. A munkadarab egy felfogásban munkálható meg. A

nagyolás esztergálással történik a simítás pedig köszörüléssel. Nagy termelékenység és kiváló

termékminőség érhető el.

Keményesztergálás technológiai adatai

Furatesztergálás

o Forgácsoló sebesség: 𝑣𝑐 ,𝑁 = 170 𝑚

𝑚𝑖𝑛

o Fordulatszám: 𝑛𝑤𝑓𝑢𝑟𝑎𝑡 ,𝑁= 615

1

𝑚𝑖𝑛

o Előtolás: 𝑓𝑁 = 0,24 𝑚𝑚

𝑓𝑜𝑟𝑑

o Fogásmélység: 𝑎𝑝 ,𝑁 = 0,1 𝑚𝑚

Furatsimítás

o Forgácsoló sebesség: 𝑣𝑐 ,𝑆 = 210 𝑚

𝑚𝑖𝑛

o Fordulatszám: 𝑛𝑤𝑓𝑢𝑟𝑎𝑡 ,𝑆= 760

𝑚

𝑚𝑖𝑛

o Előtolás: 𝑓𝑆 = 0,08 𝑚𝑚

𝑓𝑜𝑟𝑑

o Fogásmélység: 𝑎𝑝 ,𝑆 = 0,05 𝑚𝑚

Kombinált eljárás technológiai adatai

Furatesztergálás

o Forgácsoló sebesség: 𝑣𝑐 = 45 𝑚

𝑚𝑖𝑛


21


o Fordulatszám: 𝑛𝑤𝑓𝑢𝑟𝑎𝑡= 199

1

𝑚𝑖𝑛

o Fogásmélység: 𝑎𝑒 ,𝑁 = 0,0015 𝑚𝑚

Furatköszörülés

o Forgácsoló sebesség: 𝑣𝑐 = 45 𝑚

𝑚𝑖𝑛

o Munkadarab sebesség: 𝑣𝑤 = 170 𝑚

𝑚𝑖𝑛

o Fordulatszám: 𝑛𝑤 = 199 1

𝑚𝑖𝑛

o Fogásmélység: 𝑎𝑒 ,𝑆1 = 0,000995 𝑚𝑚

𝑎𝑒 ,𝑆2 = 0,000482 𝑚𝑚

3.2. A vizsgálathoz alkalmazott módszer

Az eljárások hatékonysága a következő mérőszámok alapján hasonlíthatók össze:

Az anyagleválasztási sebesség 𝑄𝑤 (𝑚𝑚3/𝑠)

A felületképzési sebesség 𝐴𝑤 (𝑚𝑚2/𝑠)

A forgácsolástechnikai paraméterek elméleti értéke az alkalmazott eljárás technológiai

adataiból egzakt módon számíthatók. Anyagleválasztási sebesség és felületképzési sebesség

elméleti értékének számító képleteit a 1. táblázat tartalmazza.

Ahol:

𝑎𝑒 - fogásmélység (mm); (köszörülés),

𝑎𝑝 - fogásszélesség (mm); (beszúró köszörülés),

𝑎𝑝 - fogásmélység (mm); (esztergálás),

𝑣𝑤 - munkadarab sebesség (mm/s),

𝑣𝑐 - forgácsoló sebesség (mm/s),


22


𝑣𝑓 ,𝑅 - beszúró sebesség (mm/s),

f - előtolás (mm/mdb ford.),

𝑑𝑤 - munkadarab átmérő (mm).

1. táblázat

Elméleti képletek összefoglalása

Paraméter

Eljárás

Beszúró

furatköszörülés Esztergálás

Anyagleválasztási

sebesség

(mm3/s)

𝑄𝑤 = 𝑎𝑝 ∗ 𝑑𝑤 ∗ 𝜋 ∗ 𝑣𝑓 ,𝑅 𝑄𝑤 = 𝑎𝑝 ∗ 𝑓 ∗ 𝑣𝑐

Felületképzési

sebesség

(mm2/s)

𝐴𝑤 = 𝑎𝑝 ∗ 𝑣𝑤 𝐴𝑤 = 𝑓 ∗ 𝑣𝑐

Az elméleti értékek nem mutattak sem értékeikben, sem tendenciájukban érdemi kapcsolatot a

megmunkálási időkkel, ill. a költségekkel. Ezért a tényleges arányokat jobban tükröző

paramétereket, az anyagleválasztás gyakorlati értékeit alkalmazhatjuk.

A 𝑄𝑤 anyagleválasztási paraméter gyakorlati értékét, 𝑄𝑤𝑝 úgy számoljuk, hogy a ráhagyás

anyagtérfogatát osztjuk a leválasztásához szükséges idővel.

Ez az idő lehet az ipari gyakorlatban alkalmazott valamely üzemgazdasági időadat, így pl. a

gépi főidő, az alapidő, a darabidő, vagy a műveleti idő.

𝑄𝑤𝑝 =𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑥 ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠


23


Ahol:

𝑑1 - a furat átmérője, (mm);

𝐿3 - a furat hossza (mm;)

Z - sugárirányú ráhagyás (mm)

𝑡𝑥 - amely lehet: 𝑡𝑚 - gépi főidő, (min);

𝑡𝑎 - alap idő, (min);

𝑡𝑜𝑝 - darabidő, (min);

𝑡𝑝 - műveleti idő, (min).

Az 𝐴𝑤 felületképzési paraméter gyakorlati értékét, (𝐴𝑤𝑝 ) úgy számoljuk, hogy az

elkészítendő felület nagyságát, osztjuk az elkészítéshez szükséges idővel:

𝐴𝑤𝑝 =𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3

𝑡𝑥 ∗ 60 𝑚𝑚2

𝑠

A jelölések értelmezése a 𝑄𝑤𝑝 képletnél ismertetett paraméterekkel megegyező.


24


4. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK

Az adatokat műszaki dokumentációk és valós üzemi körülmények közt mért eredmények

alapján foglaltam össze.

4.1. Keményesztergálás

A 2. táblázat tartalmazza a keményesztergálásra vonatkozó technológiai adatokat. A 3.

táblázatban a megmunkáláshoz tartozó időket gyűjtöttem össze műszaki dokumentációk

alapján, valamint a hiányzó adatokat a feltüntetett számításokkal határoztam meg. A 13. ábra

a keményesztergálás elvi vázlatát ábrázolja.

2. táblázat

Furatok keményesztergálása standard lapkával, adatok

Jelölés 𝒅𝟏

(mm)

𝑳𝟑

(mm)

𝑳𝟒

(mm)

𝒗𝒄

(m/min)

𝒏𝒘

(1/min)

𝒂𝒑

(mm)

f

(mm/ford.)

Érték 87,9675 41,8 43,8

N: 170

S: 210

N: 615

S: 760

N: 0,1

S: 0,05

N: 0,24

S: 0,08


25


13. ábra

Keményesztergálás vázlata

A számításokhoz felhasznált adatok és képletek a következők:

Az eredményeket négy tizedes jegyre kerekítve adom meg a 3. táblázatban.

𝑑1, 𝐿3 é𝑠 𝐿4 oszlop geometriai adatok, alkatrészrajz alapján (L4=L3+2

mm)

𝑣𝑐 ,𝑛𝑤 ,𝑎𝑝 é𝑠 𝑓 oszlop technológiai dokumentációból felvett adatok (N:

nagyolás, S: simítás)

𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠 oszlop gépi főidő simításra és nagyolásra

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠=

𝐿4

𝑓 ∗ 𝑛𝑤𝑁

=43,8 𝑚𝑚

0,24 𝑚𝑚𝑓𝑜𝑟𝑑

∗ 615 1

𝑚𝑖𝑛

= 0,2967 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑆𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠=

𝐿4

𝑓 ∗ 𝑛𝑤𝑆

=43,8 𝑚𝑚

0,08 𝑚𝑚𝑓𝑜𝑟𝑑

∗ 760 1

𝑚𝑖𝑛

= 0,7204 𝑚𝑖𝑛

vc

d1

L3

L4


26


𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠= 𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠

+ 𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑆𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠= 0,2967 𝑚𝑖𝑛 + 0,7204 𝑚𝑖𝑛 =

1,0171 𝑚𝑖𝑛 összesített gépi főidő

𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 oszlop alapidő: 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑓ő + 𝑇𝑐𝑠𝑒𝑟𝑒 +𝑇𝑒𝑔𝑦 é𝑏

𝑇𝑐𝑠𝑒𝑟𝑒 = 0,2;

𝑇𝑒𝑔𝑦 é𝑏 = 0 (csak különleges esetekben jár, pl. korongszabályozási idő)

Egyébként: 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 𝑇𝑘𝑜𝑝𝑝𝑎𝑛 á𝑠𝑖

𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑓ő + 𝑇𝑐𝑠𝑒𝑟𝑒 + 𝑇𝑒𝑔𝑦 é𝑏 = 1,0171 + 0,2 + 0 = 1,2171 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 oszlop darabidő

𝑇𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 = 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 + 𝑇𝑝ó𝑡𝑙é𝑘 = 1,2171 + 0,2434 = 1,4606 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑝ó𝑡𝑙é𝑘 = 0,2 ∗ 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 0,2 ∗ 1,217 = 0,2434 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 oszlop műveleti előkészítési idő, technológiai

dokumentációból kivéve

𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 = 33 𝑚𝑖𝑛 𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 𝑘ü𝑙𝑠ő = 17𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 𝑏𝑒𝑙𝑠 ő = 16 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 = 𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 𝑘ü𝑙𝑠ő + 𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖 𝑏𝑒𝑙𝑠 ő = 17 + 16 = 33 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚ű𝑣𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖 oszlop műveleti idő

𝑇𝑚ű𝑣𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖 =𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖

𝑛+ 𝑇𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 =

33 𝑚𝑖𝑛

240+ 1,4606 𝑚𝑖𝑛 = 1,5981 𝑚𝑖𝑛

sorozatnagyság n=240 db


27


3. táblázat

Furatok keményesztergálása standard lapkával, idők

Jelölés

𝑻𝒈é𝒑𝒊𝒆𝒔𝒛𝒕𝒆𝒓𝒈á𝒍á𝒔

(min) 𝑻𝒄𝒔𝒆𝒓𝒆,𝒆𝒈𝒚é𝒃

(min)

𝑻𝒂𝒍𝒂𝒑

(min)

𝑻𝒅𝒂𝒓𝒂𝒃

(min)

𝑻𝒆𝒍ő𝒌é𝒔𝒛ü𝒍𝒆𝒕𝒊

(min)

𝑻𝒎ű𝒗𝒆𝒍𝒆𝒕𝒊

(min)

külön összesen

Érték

N: 0,2967

S: 0,7204

1,0171 0,2 1,2171 1,4606 33 1,5981

Mivel 𝑡𝑥 lehet: 𝑡𝑔é𝑝𝑖 - gépi főidő, (min),

𝑡𝑎𝑙𝑎𝑝 - alap idő, (min),

𝑡𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 - darabidő, (min),

𝑡𝑚ű𝑣. - műveleti idő, (min), ezért a gyakorlati paramétereket is ezekkel

az értékekkel számítom ki külön-külön.

Gyakorlati anyagleválasztási paraméterek keményesztergálás esetén (két tizedes

jegyre kerekítve):

Gépi főidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑔é𝑝𝑖 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑔é𝑝𝑖 ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠

=87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚 ∗ 0,15 𝑚𝑚

1,0171 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60= 28,39

𝑚𝑚3

𝑠

Alapidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑎𝑙𝑎𝑝 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑎𝑙𝑎𝑝 ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠

=87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚 ∗ 0,15 𝑚𝑚

1,2171 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60= 23,73

𝑚𝑚3

𝑠


28


Darabidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠

=87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚 ∗ 0,15 𝑚𝑚

1,4606 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60= 19,77

𝑚𝑚3

𝑠

Műveleti időre:

𝑄𝑤𝑝𝑚ű𝑣.,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑚ű𝑣 ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠

=87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚 ∗ 0,15 𝑚𝑚

1,5981 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60= 18,07

𝑚𝑚3

𝑠

Gyakorlati felületképzési paraméterek keményesztergálás esetén (két tizedes jegyre

kerekítve):

Gépi főidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑔é𝑝𝑖 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚

1,0171 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60

= 189,28 𝑚𝑚2

𝑠

Alapidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑎𝑙𝑎𝑝 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚

1,2171 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60

= 158,18 𝑚𝑚2

𝑠


29


Darabidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 ,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚

1,4606 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60

= 131,82 𝑚𝑚2

𝑠

Műveleti időre:

𝐴𝑤𝑝 𝑚ű𝑣.,𝑒𝑠𝑧𝑡=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3

𝑡𝑚ű𝑣 ∗ 60 𝑚𝑚2

𝑠 =

87,9675 𝑚𝑚 ∗ 3,14 ∗ 41,8 𝑚𝑚

1,5981 𝑚𝑖𝑛 ∗ 60

= 120,48 𝑚𝑚2

𝑠

4.2. Kombinált megmunkálás

A 14. ábra szemlélteti a beszúró köszörülés módszerének elvi vázlatát és a paraméterek

jelentését. A 4. táblázatban gyűjtöttem össze a technológiai adatokat a beszúró köszörülésre

vonatkozóan.

14. ábra

Furatköszörülés hagyományos módszerrel

vc

vw

vf,Roszcilláció

L3


30


4. táblázat

Furatköszörülés beszúró módszerrel, (kombinált feltételek mellett) adatok

Jelölés

𝒅𝟏

mm

𝑳𝟑

mm

𝒗𝒄

𝒎

𝒎𝒊𝒏

𝒗𝒘

𝒎

𝒎𝒊𝒏

𝒏𝒘

𝟏

𝒎𝒊𝒏

𝒕𝒌𝒊𝒔𝒛

s

𝒗𝒇,𝑹

𝒎𝒎

𝒎𝒊𝒏

𝒂𝒆

mm

𝒁

mm

sugár

𝒁𝑵

mm

nagy.

𝒁𝑺

mm sim.

Érték 88 41,8 45 55 199 6

N: 0,005

S1:

0,0033

S2:

0,0016

N: 0,0015

S1:

0,000995

S2:

0,000482

0,05 0,035

S1:

0,010

S2:

0,005

Levegőköszörülés: ráhagyása sugárirányban: Zℓ=0,27 mm, beszúró sebességei:

vf,R,L1=0,166 mm/s, vf,R,L2=0,050 mm/s, átlagosan vf,R,LA=0,108 mm/s

A következőkben kifejtett tényezők és képletek alapján számítottam ki a megmunkálásra

vonatkozó idő értékeket, melyeket az 5. táblázatban foglaltam össze.

𝑑1, é𝑠 𝐿3 oszlop geometriai adatok, alkatrészrajz alapján

𝑣𝑐 , 𝑣𝑤 ,𝑛𝑤 , 𝑣𝑓 ,𝑅 , 𝑡𝑘𝑖𝑠𝑧 oszlop technológiai dokumentációból felvett adatok

(N: nagyolás, S: simítás)

𝑍,𝑍𝑁 ,𝑍𝑆 technológiai dokumentációból felvett adatok

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠=

0,27

𝑣𝑓 ,𝑅 ,𝐿𝐴+

𝑍𝑁 𝑠𝑢𝑔 á𝑟

𝑣𝑓 ,𝑅 ,𝑁(𝑠)

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠=

0,27

0,108+

0,035

0,005= 2,5 + 7 = 9,5 𝑠


31


𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑆𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠=

𝑍𝑆1(𝑠𝑢𝑔 á𝑟)

𝑣𝑓 ,𝑅 ,𝑆1+

𝑍𝑆2(𝑠𝑢𝑔 á𝑟)

𝑣𝑓 ,𝑅 ,𝑆2+ 𝑡𝑘𝑖𝑠𝑧 (𝑠)

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑆𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠=

0,01

0,0033+

0,005

0,0016+ 6 = 12,1553 𝑠

𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠= 𝑇𝑔é𝑝𝑖,𝑁𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠

+ 𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑆𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠= 9,5 𝑠 + 12,1553 𝑠 =

21,6553 𝑠 = 0,3609 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑘𝑜𝑚𝑏𝑖𝑛 á𝑙𝑡= 𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠

+ 𝑇𝑔é𝑝𝑖 𝑘ö𝑠𝑧ö𝑟ü𝑙é𝑠= 0,2967 + 0,3609 =

0,6576 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑔é𝑝𝑖 ,𝑁𝑒𝑠𝑧𝑡𝑒𝑟𝑔 á𝑙á𝑠= 0,2967 𝑚𝑖𝑛 Keményesztergálásnál számított

érték nagyolásra.

𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 𝑇𝑔é𝑝𝑖 ö𝑠𝑠𝑧𝑒𝑠+ 𝑇𝑐𝑠𝑒𝑟𝑒 + 𝑇𝑒𝑔𝑦 é𝑏

𝑇𝑐𝑠𝑒𝑟𝑒 = 0,2 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑒𝑔𝑦 é𝑏 = 0,1 𝑚𝑖𝑛 Korongszabályozási idő, minden darab után.

𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 0,6576 + 0,2 + 0,1 = 0,9576 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 = 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 + 𝑇𝑝ó𝑡𝑙é𝑘 = 0,9576 + 0,0383 = 0,9959 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑝ó𝑡𝑙é𝑘 = 0,04 ∗ 𝑇𝑎𝑙𝑎𝑝 = 0,04 ∗ 0,9576 = 0,0383 𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚ű𝑣𝑒𝑙𝑒𝑡𝑖 =𝑇𝑒𝑙ő𝑘é𝑠𝑧ü𝑙𝑒𝑡𝑖

𝑛+ 𝑇𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 =

33

240+ 0,9959 = 1,1334 𝑚𝑖𝑛


32


5. táblázat

Furatköszörülés beszúró módszerrel, (kombinált feltételek mellett) idők

Jelölés

𝑻𝒈é𝒑𝒊𝒌𝒐𝒎𝒃𝒊𝒏á𝒍𝒕

(min) 𝑻𝒄𝒔𝒆𝒓𝒆,𝒆𝒈𝒚é𝒃

(min)

𝑻𝒂𝒍𝒂𝒑

(min)

𝑻𝒅𝒂𝒓𝒂𝒃

(min)

𝑻𝒆𝒍ő𝒌é𝒔𝒛ü𝒍𝒆𝒕𝒊

(min)

𝑻𝒎ű𝒗𝒆𝒍𝒆𝒕𝒊

(min) Esztergálás

külön

Köszörülés

külön összesen

Érték

N: 0,2967 N: 0,1583

0,6576 0,3 0,9576 0,9959 33 1,1334

— S: 0,2026

Mivel 𝑡𝑥 továbbra is lehet: 𝑡𝑔é𝑝𝑖 - gépi főidő, (min),

𝑡𝑎𝑙𝑎𝑝 - alap idő, (min),

𝑡𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 - darabidő, (min),

𝑡𝑚ű𝑣. - műveleti idő, (min), ezért a gyakorlati paramétereket

ennél a megmunkálásnál is ezekkel az értékekkel számítom ki külön-külön.

Gyakorlati anyagleválasztási paraméter kombinált megmunkálás esetén (két tizedes

jegyre kerekítve):

Gépi főidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑔é𝑝𝑖 ,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8 ∗ 0,15

0,6576 ∗ 60= 43,93

𝑚𝑚3

𝑠

Alapidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑎𝑙𝑎𝑝 ,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8 ∗ 0,15

0,9576 ∗ 60= 30,17

𝑚𝑚3

𝑠


33


Darabidőre:

𝑄𝑤𝑝 𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8 ∗ 0,15

0,9959 ∗ 60= 29,01

𝑚𝑚3

𝑠

Műveleti időre:

𝑄𝑤𝑝 𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3 ∗ 𝑍

𝑡𝑚ű𝑣. ∗ 60 𝑚𝑚3

𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8 ∗ 0,15

1,1334 ∗ 60= 25,49

𝑚𝑚3

𝑠

Gyakorlati felületképzési paraméter kombinált megmunkálás esetén (két tizedes

jegyre kerekítve):

Gépi főidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑔é𝑝𝑖 ,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8

0,6576 ∗ 60= 292,87

𝑚𝑚2

𝑠

Alapidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑎𝑙𝑎𝑝 ,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8

0,9576 ∗ 60= 201,12

𝑚𝑚2

𝑠

Darabidőre:

𝐴𝑤𝑝 𝑑𝑎𝑟𝑎𝑏 ,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3


𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8

0,9959 ∗ 60= 193,39

𝑚𝑚2

𝑠

Műveleti időre:

𝐴𝑤𝑝 𝑚ű𝑣,𝑘𝑜𝑚𝑏 .=𝑑1 ∗ 𝜋 ∗ 𝐿3

𝑡𝑚ű𝑣 . ∗ 60 𝑚𝑚2

𝑠 =

88 ∗ 3,14 ∗ 41,8

1,1334 ∗ 60= 169,93

𝑚𝑚2

𝑠


34


4.3. Eredmények összehasonlítása

A 15. ábra szemlélteti a felületképzési paraméter gyakorlati értékei közötti eltérést a gépi

főidő, alapidő, darabidő és műveleti idő figyelembe vételével.

A 16. ábra a felületképzési paraméter gyakorlati értékeit ábrázolja a gépi főidő, az alapidő, a

darabidő és a műveleti idő függvényében.

15. ábra

Anyagleválasztási paraméterek összehasonlítása keményesztergálás esetén

0

5

10

15

20

25

30

Qwp-gépi főidőQwp-alapidő

Qwp-darabidőQwp-műveleti

idő

28,39

23,73

19,77

18,07

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Keményesztergálás


35


16. ábra

Felületképzési sebességek összehasonlítása keményesztergálás esetén

17. ábra

Anyagleválasztási paraméter kombinált eljárásnál

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Awp-gépi főidőAwp-alapidő

Awp-darabidőAwp-műveleti

idő

189,28

158,18

131,82

120,48

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Keményesztergálás

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Qwp-gépi főidőQwp-alapidő

Qwp-darabidőQwp-műveleti

idő

43,93

30,1729,01

25,49

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Kombinált eljárás


36


18. ábra

Felületképzési paraméter kombinált eljárás esetén

A 17. ábra az anyagleválasztási paraméter értékeit mutatja kombinált megmunkálás esetén. A

18. ábra a kombinált eljárás felületképzési paraméter gyakorlati értékait mutatja be. Mindkét

ábra a gépi főidő, az alapidő, a darabidő és a műveleti idő függvényében készült.

Mind a négy ábrából jól kivehető, hogy minden esetben a műveleti idő értékével számított

tényező a legkisebb értékű. Ezt követi a darabidő, majd az alapidő, végül a legnagyobb érték

minden esetben a gépi főidő idejével számított tényező.

A kombinált eljárás gyakorlati anyagleválasztási és felületképzési sebességének értékei gépi

főidő és darabidő esetén 1,5-ször, alap idő esetén 1,3-szor, műveleti idő esetén 1,4-szer

nagyobbak a keményesztergálás értékeinél. Ezt a 6. táblázatban szemléltetem. Ennek az

értéknek a következő a magyarázata. Keményesztergálásnál az előzőekben kiszámított

értékek az érvényesek, ha ehhez hasonlítjuk a hagyományos köszörülést, akkor ezek az

értékek jóval nagyobbak lesznek. Ez adódhat abból például, hogy egy másik gépen kerül

megmunkálásra a munkadarab, mellyel az előkészületi idő is növekszik, valamint a

megmunkálás technológiai adataitól függően a többi idő értéke is változik, adott esetben

0

50

100

150

200

250

300


Awp-darabidőAwp-műveleti

idő

292,87

201,12193,39

169,93

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Kombinált eljárás


37


növekedik. Így juthatunk arra az eredményre, hogy a hagyományos köszörülés gyakorlati

anyagleválasztási és felületképzési sebességei négyszer, ötször vagy akár hatszor is

nagyobbak lehetnek a keményesztergálás ugyanezen értékeinél. Viszont ha kombinált gépen

munkáljuk meg a darabot, akkor ezek a hagyományos köszörülésnél fellépő növelő tényezők

megszűnnek, és csak a furatköszörülés ideje növeli ezen tényezők értékét. Így megállapítható,

hogy a keménymegmunkálás értékeinek közelében marad a kombinált eljárásra vonatkozó

felületi és anyagleválasztási sebességek értéke.

Tehát végeredményként megállapítható, hogy a kombinált eljárással történő megmunkálás

eredményesebb a keményesztergálásnál.

6. táblázat

Eredmények összehasonlítása

KEMÉNYESZTERGÁLÁS KOMBINÁLT ELJÁRÁS Arányok

(mennyivel

nagyobb)

Százalék

(mennyivel

jobb) 𝑸𝒘𝒑

𝒎𝒎𝟑

𝒔 𝑸𝒘𝒑

𝒎𝒎𝟑

𝒔

gépi főidő 28,39 gépi főidő 43,93 1,5 35,4 %

alapidő 23,73 alapidő 30,17 1,3 21,3 %

darabidő 19,77 darabidő 29,01 1,5 31,9 %

műveleti idő 18,07 műveleti idő 25,49 1,4 29,1 %

𝑨𝒘𝒑 𝒎𝒎𝟐

𝒔 𝑨𝒘𝒑

𝒎𝒎𝟐

𝒔

gépi főidő 189,28 gépi főidő 292,87 1,5 35,4 %

alapidő 158,18 alapidő 201,12 1,3 21,3 %

darabidő 131,82 darabidő 193,39 1,4 31,9 %

műveleti idő 120,48 műveleti idő 169,93 1,5 29,1 %

A 19. ábra az anyagleválasztási paraméterek értékeit szemlélteti, keményesztergáláshoz

viszonyítva a kombinált eljárást. A 20. ábra pedig a felületképzési sebességek közötti eltérést

mutatja a kétféle megmunkálási mód között.


38


19. ábra

Anyagleválasztási paraméter összehasonlítása

20. ábra

Felületképzési sebességek összehasonlítása

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Qwp1-gépi főidő Qwp2-alapidő

Qwp3-műveleti idő Qwp4-darabidő

28,39

23,73

19,7718,07

43,93

30,1729,01

25,49

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Összehasonlítás

Keményesztergálás Kombinált eljárás

0

50

100

150

200

250

300


Awp-műveleti idő Awp-darabidő

189,28

158,18

131,82120,48

292,87

201,12193,39

169,93

Felü

letk

ép

zési

se

bss

ég

(mm

²/s)

Összehasonlítás

Keményesztergálás Kombinált eljárás


39


5. ÖSSZEFOGLALÁS

Dolgozatomban a kemény megmunkálási eljárások összehasonlító vizsgálatát végeztem el

fogaskeréktestek megmunkálása esetén.

A kidolgozást a keménymegmunkáló eljárások legfontosabb tulajdonságainak

összefoglalásával kezdtem. Ezt követően bemutattam a különböző keménymegmunkáló

eljárásokat. Három eljárást, a köszörülő eljárást, a Pittler gépen végzett keményesztergálást,

és az EMAG géptípussal megvalósított kombinált eljárást részleteztem. Itt bemutattam az

eljárások azon főbb tulajdonságait, melyek a minőséget és a termelékenységet befolyásolják.

Az eljárások ismertetése után a kísérleti vizsgálatot végeztem el. Meghatároztam a

munkadarab méreteit, tulajdonságait, a szerszámgépet és a szükséges szerszámot, majd a

technológiai adatokat. Ezután vázoltam a vizsgálati módszert, a számítás menetét.

A számításokat két megmunkálásra, a keményesztergálásra és a kombinált eljárásra

végeztem el. Az anyagleválasztási és felületképzési sebességre kapott értékek

összehasonlításának eredményeként arra jutottam, hogy a kombinált eljárás anyagleválasztási

és felületképzési sebességei 1,5-ször nagyobb értékeket mutatnak. Megállapítottam tehát,

hogy a kombinált eljárás eredményesebb a keményesztergálásnál.

Ezúton szeretnék köszönetet mondani Prof. Dr. habil. Kundrák János tanszékvezető

egyetemi tanárnak, aki dolgozatom elkészítését segítette.


40


IRODALOMJEGYZÉK

[1] http://www.dldh.hu/kutatas---fejlesztes/temaink/ultraprecizios-megmunkala/nagy-

pontossagu-kemenyesz/eljaras

[2] Dr. Dudás Illés: Gépgyártástechnológia I. Miskolci Egyetemi Könyvkiadó, 2000

[3] Dr. Dudás Illés: Gépgyártástechnológia III. Miskolci Egyetemi Könyvkiadó, 2005

[4] www.emag.com

[5] http://www.granitnet.hu/archive/t_jel.html

http://www.dldh.hu/kutatas---fejlesztes/temaink/ultraprecizios-megmunkala/nagy-pontossagu-kemenyesz/eljaras

http://www.dldh.hu/kutatas---fejlesztes/temaink/ultraprecizios-megmunkala/nagy-pontossagu-kemenyesz/eljaras

http://www.emag.com/

http://www.granitnet.hu/archive/t_jel.html

Documents

Keménymegmunkáló eljárások összehasonlításaKeménymegmunkáló eljárások összehasonlítása 5 Csernyák Fruzsina Eszter 2.1. Köszörülés A kemény felületek megmunkálására