Transcript Document
Gyártástechnológia alapjai BAGGA11MNC FORGÁCSOLÁS 1. Előadás Alapjelenségek-I. Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Dr. Palásti Kovács Béla c. egyetemi tanár, rész-téma felelős 142. szoba Konzultációs idő: H-K: 12.20 - 13.30 Horváth Richárd t. mérnök, gyakorlatvezető 127. szoba Konzultációs idő: K: 15.30 - 16.30 Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Tudnivalók: 1.) Irodalom: Saját előadási és gyakorlaton készített jegyzet A gyártástechnológia alapjai I. jegyzet BDMF, Budapest, 1995. p. 4-38. Segédlet: Ellenőrző kérdések, példák 2.) Elektronikus anyagok: (letölthető a tanszéki honlapról) Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Tudnivalók: 3.) Miért nehéz tárgy a FORGÁCSOLÁS ? képi ábrázolás: géprajz képletek, összefüggések: mint a „matek” ok – okozati összefüggések: jelenségek magyarázata mechanika, fizika, anyagtudomány: előtanulmányok! forgácsolási eljárások: lexikális tudás Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS ELŐNYEI: HÁTRÁNYAI: 1. Egyedi gyártásban gyors és olcsó 1. Nagy fajlagos energiaigény 2. Pontos, kiváló felületi érdesség 2. Nagy az anyagveszteség (forgács) 3. Nem igényel különleges ismereteket 3. Sokféle szerszámgépet igényel 4. Minden ismert anyag megmunkálható 4. A gépek és tartozékaik nagy 5. Nagyon bonyolult alakú darabokhoz 5. CNC vezérlés és bonyolult program kell is helyigényűek 6. Nincsenek méretproblémák 6. Nagy a balesetveszély 7. Homogén anyagszerkezetet ad 7. Szennyező (forgács, hűtő-kenő folyadék) 8. Kis változás a darab felületi rétegében 8. Nagy 9. Könnyen automatizálható 9. Költséges eljárás (még sorozatgyártásban is) Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY a veszteségidő Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS alapfogalmai • alapfolyamat • fő tevékenység • alkatrészgyártás (alkatrész orientált) • leválasztó eljárás • A munkadarabról (M) a felesleges anyagot • megfelelő mozgások révén • az alkalmas szerszám (S) által • kis darabok (forgács, CH) formájában választja le. Mozgások Munkadarab főmozgás - forgácsolósebesség, vc, m/min • anyagminőség (összetétel, előgyártás, állapot) • forgács hosszmérete • szilárdsági jellemzők (Rm , HB , stb.) • egyenes / forgó / folyamatos / szakaszos • geometriai méretek • a megmunkált felület: ~ pontossága (IT egységekben) és ~ érdessége (Ra , Rz , stb.) Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY • S / M végzi mellékmozgások: S / M végzi • a forgács keresztmetszete • előtolás - f, mm (többélű S: fz , mm) • fogásvétel - a, mm (jele ap , ae is lehet!) Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS alapfogalmai • A munkadarabról (M) a felesleges anyagot befogórész szárrész • megfelelő mozgások révén • az alkalmas szerszám (S) által • kis darabok (forgács, CH) formájában választja le. dolgozórész előtolás iránya homloklap Szerszám főél • rendeltetés (esztergakés, fúró, maró stb.) (fő)hátlap • élgeometria (szabályos, statisztikai) • élek száma (1, 2, sok, „végtelen” sok) mellékél szerszámcsúcs • élalak (egyszerű, speciális) • kivitel (tömör / forrasztott / szerelt) • élanyag (acélalapú/ kemény/ szuperkemény) Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS alapfogalmai Forgácsolási adatok: a vc vc főél Főél elhelyezési szög Csúcsszög f mm d max n m min 1000 vf n f mm min mellékél a d max d min 2 Mellékél elhelyezési szög Szerszám élszögek: kr - főél elhelyezési szög, er - csúcsszög, , kŕ - mellékél elhelyezési szög, re - csúcssugár , kr + er + kr = 180 Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS alapfogalmai hátlap homloklap vc homlokszög hátszög Munkadarab ékszög Szerszámszögek: (metszetben) go - homlokszög, (- is) bo - ékszög, Szerszám f ao - hátszög, ( >0 !!) ao + bo + go 90 Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS • A munkadarabról (M) a felesleges anyagot • megfelelő mozgások révén • az alkalmas szerszám (S) • kis darabok (forgács, CH) formájában választja le. FORGÁCS (chip) • típusa: elemi, lemezes, folyó (acélok) elemi, töredezett (öntöttvas, rideg anyag) • alakja: a mozgások és a szerszám kialakítása (élszögek, csúcssugár) határozzák meg • feladatok: forgács manipuláció: ~ osztás, ~ terelés, ~ törés Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS A forgácsképződés feltételei: Előtolás irányú erő 1. alkalmas szerszámék Előtolás 2. mozgások: vc és f • vc - forgácshossz • f - előtolás, mm 3. erőhatások: • vc irányában: Fc - forgácsolóerő • f irányú: Ff - előtolás irányú erő Forgács Szerszám Elméleti forgácsvastagság, h, mm Munkadarab Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Forgácsolósebesség Forgácsolóerő Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS A forgácsképződés fázisai: 1.) a h vastagságú réteg vc sebességgel mozog Forgácsvastagság, hch, mm 2.) rugalmas alakváltozás 3.) képlékeny alakváltozás 4.) nyírási folyamat: 1 forgácselem vch 5.) a forgácselemek összehegedése 6.) a forgács vch sebességgel távozik Forgács Szerszám Nyírási sík Elméleti forgácsvastagság, h, mm vc Munkadarab Kontinuitási egyenlet: vc h = vch hch Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Alakváltozási zónák Forgács Elsődleges (nyírási) g S h Fc Munkadarab Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB Elsődleges (nyírási) és másodlagos alakváltozási zóna FORGÁCSOLÁS Forgács Másodlagos alakváltozási zóna Szerszám Elsődleges alakváltozási zóna Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY MUNKADARAB Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS Kötött forgácsolás Szabadforgácsolás • a szerszámcsúcs nem forgácsol, • a szerszámcsúcs forgácsol, • síkbeli erőrendszer működik. • térbeli erőrendszer alakul ki, • fogásvétel irányú erő: passzív erő - Fp. Főbb változatai: Beszúrás Főbb változatai: Cső esztergálás Megjegyzés: az eddigiekben erről volt szó! Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Hosszesztergálás Keresztesztergálás Megjegyzés: a továbbiakban kizárólag már csak erről lesz szó. Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS erőigény Forgácsoló erő: • a legnagyobb összetevő teljesítmény (Pc , kW), • szerszámterhelés, lehajlás. Előtolás irányú erő: • a legkisebb összetevő, mivel az Fc 10 … 30 %-a. Fc - forgácsoló erő Ff - előtolás irányú erő Fa - aktív erő Aktív erő: • a fentiek miatt: Fa Fc ! Passzív erő: • általában kisebb az Fc - nél (annak 40 … 80 %-a), • a szerszám kopásától jelentősen függ, • a munkadarab pontosságát döntően befolyásolja. Fa - aktív erő Fp - passzív erő F - eredő erő Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Összefoglalva: Fc : Fp : Ff = 1 : (0,4 … 0,8) : (0,1 … 0,3) Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS erőigény Befolyásoló tényezők Erőmodellek 1. ) Közelítő képlet (a fajlagos forgácsolóerő alapján) Munkadarab (HB, Rm, stb.) Forgácsolási adatok (a , f , vc) k Fc N Fc k A N A m m2 ? ahol: k - 1 mm2 forgács leválasztásának erőigénye A - forgácskeresztmetszet (A = af = bh) , mm2 Forgácsoló erő, Fc , N 2.) Kelet-európai képlet Fc CF f xF a yF vc F K Fci N z Szerszám (k, g , re , stb.) Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Egyéb (kopás, HKF) ? ahol: CF - anyagállandó, N xF , yF , zF - kísérleti úton kapott kitevők a, f, vc - forgácsolási adatok Kfci - helyesbítő tényezők Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS erőmodellek 3.) Kienzle és Victor képlete Fc kc b h K Fcj Teljesítményigény kc1.1 b h K Fcj N qc h Főmozgáshoz: ahol: Pc kc - fajlagos forgácsolóerő, N/mm2 b - forgácsszélesség, (a / sin kr), mm h - forgácsvastagság, (f sin kr), mm Előtolás irányú mozgáshoz: KFcj - helyesbítő tényezők kc1.1 - a fajlagos forgácsoló erő ún. főértéke, N/mm2 qc - kísérleti úton kapott kitevő Pf Példa: Munkadarab anyagjel Anyagcsoport Szerszám anyaga kc1.1 N/mm2 qc C60 Öv250 öAlSi10Mg TiAl6V4 szerk. acél öntöttvas alu. ötvözet titánötvözet keményfém keményfém keményfém keményfém 2130 1160 400 1356 0,18 0,26 0,27 0,22 Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Fc N vc m/s Fc N vc m/min kW 1000 60000 F f N v f mm/s 106 F f N v f mm/min 6 107 kW Fontos szabályok: 1.) Pc Pf 2.) A fogásvétel irányú elmozdulás sebessége zérus, teljesítményigénye: Pp 0 Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS energiamérlege Elszíneződés, balesetveszély Hőenergia Keménységcsökkenés, gyorsabb kopás, hődilatáció, pontatlanság Szerszám Súrlódás a homloklapon Hődilatáció, pontatlanság, rétegtulajdonságok! Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Munkadarab Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB FORGÁCSOLÁS hőmérséklete Forgácsolási kísérlet Empirikus számítóképlet: C f x a y vc z C Munkadarab: CMo1 (HB 220-230) Szerszám: bevonatos keményfém, kr=90 ahol: Fontos szabályok: y x z < 1 C = C (M-S párosítás, hűtés, kopás) Hűtés - kenés - öblítés Hűtés: hőmérséklet csökkentés Kenés: súrlódás csökkentés, javuló felület 1200 Hőmérséklet, O, C C - a hőmérséklet képlet állandója, C, y , x , z - a képlet kitevői, a, f, vc - forgácsolási adatok. 1000 800 Bev. kem. fém 600 Kem. fém 400 HSS 200 0 0 100 200 300 Forgácsolósebesség, vc, m/min Öblítés: forgács eltávolításának segítése Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB 400 FORGÁCSOLÁS Óbudai Egyetem, BGK – AGI-GGY Dr. Sipos Sándor anyagai alapján - PKB