kombinált eljárással megmunkált furatok …tdk 2010 szakács katalin 5 edzett acélok...

MISKOLCI EGYETEM

GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT

Kombinált eljárással megmunkált furatok

érdességének vizsgálata

Szakács Katalin

II. éves MSc. gépészmérnök hallgató

Konzulens:

Dr. Kundrák János

egyetemi tanár

Gépgyártástechnológiai Tanszéke

Miskolc, 2010

TDK 2010 Szakács Katalin

1

Tartalomjegyzék Bevezetés 2

1.Alkatrészek keménymegmunkálása ................................................................................... 2

1.1. Befejező megmunkálás köszörüléssel .................................................................... 2

1.2. Befejező megmunkálás keményesztergálással ....................................................... 3

1.3. Megmunkálás esztergálással és köszörüléssel ........................................................ 5

1.3.1. A két eljárás együttes alkalmazása ............................................................... 5

1.3.2. A két eljárás kombinálása ............................................................................ 5

2.Kísérletek különböző módon megmunkált felületek érdességének elemzésére 7

2.1. Kísérleti feltételek ................................................................................................... 7

2.1.1. Keményesztergálási vizsgálatok feltételei ................................................... 7

2.1.2. Kombinált eljárás vizsgálati feltételei ........................................................ 13

2.2. Mérési módszerek és mérőeszközök ..................................................................... 16

3.Kísérleti eredmények ........................................................................................................ 17

4.Kísérletek eredmények kiértékelése ................................................................................. 28

Irodalomjegyzék .................................................................................................................. 32


2

Bevezetés

Az utóbbi évtizedekben a korszerű megmunkálási eljárások vizsgálatára sok kutatás

irányult, melyek egyik kiemelt területe a keménymegmunkálás elemzése volt. A

keménymegmunkálásokat döntően köszörüléssel végezték, de kialakultak azok a

technikai és technológiai feltételek, amelyek lehetővé tették a határozott élű

szerszámokkal végzett forgácsolást is. A kutatási munkák eredményeként

egyértelművé váltak az abrazív és a határozott éllel végzett megmunkálások előnyei

és hátrányai. Jelenleg a legkorszerűbb alkalmazás ezen két eljárás előnyeire épülő

kombinált megmunkálás.

TDK dolgozatomban a keménymegmunkálással végzett forgácsolás kísérleti

vizsgálatával foglalkoztam, valamint elemeztem az ezzel az eljárással megmunkált

felületek érdességi jellemzőket.

1. Alkatrészek keménymegmunkálása

A 40-45 HRC-nél keményebb felületek megmunkálását a szakirodalom [1]

keménymegmunkálásnak nevezi. Összefoglaló neve azon megmunkálási (abrazív és

határozott élű) eljárásoknak, amelyekkel gazdaságosan előállíthatóak az előírt

felületminőségi és pontossági követelmények.

1.1. Befejező megmunkálás köszörüléssel

Edzett furatok napjainkban is legelterjedtebb befejező megmunkálása a köszörülés

(1. ábra). Ez a határozatlan forgácsoló élekkel végzett megmunkálás a legrégebbi

eljárás, amit az emberiség alkalmazott. A szerszám mikro szerkezete rendkívül

összetett, az éleknek sem a számuk sem a geometriájuk, sem a munkadarabhoz

viszonyított helyzetük nem meghatározott. Egy időben nagyszámú abrazív szemcse

érintkezik a munkadarabbal, a teljes anyagleválasztás nagyon sok egyedi

forgácsképzési mechanizmus összegeként adódik.

Itt túlnyomóan finom megmunkálási eljárásról van szó, amelynél a forgácsképződés


3

µm nagyságrendű. Elsősorban befejező megmunkálás, de a korszerű

nagyteljesítményű szerszámok és gépek alkalmasak előkészítő és nagyoló

műveletekhez is [2].

1. ábra

Furatköszörülés

1.2. Befejező megmunkálás keményesztergálással

A keményesztergálás olyan anyagleválasztó eljárás, amely edzett felületek készre

munkálására alkalmazható, precíziós pontossági- és felületminőségi követelmények

mellett. A néhány ezred vagy század mm2 keresztmetszetű forgács eltávolítása,

hűtő-, kenőfolyadék alkalmazása nélkül, un.„száraz” anyagleválasztással történik.

Az alkatrészek készremunkálásánál a keményesztergálás a köszörülés alternatív

eljárása lett. A köszörüléssel ellentétben környezetbarát, tiszta technológia, mert

nem igényel hűtő-, kenőfolyadékot. A kilencvenes évek elején indult meg a

keményesztergálás fejlesztése, 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. A

keményesztergálás szerszámanyaga a polikristályos köbös bórnitrid (PCBN), amely

azért alkalmas kemény-esztergálásra, mert a forgácsolás hőfokán legalább háromszor

keményebb, mint az edzett acél. A PCBN a múlt század közepén vált ismertté, azonban

évtizedeknek kellett eltelnie ahhoz, hogy ipari felhasználásra alkalmas kereskedelmi


4

szerszámanyaggá váljon. Ezekkel a szuperkemény szerszámokkal a

nagykeménységű és/vagy nehezen megmunkálható anyagokat munkáljuk meg,

például a szerszámgyártásban befejező megmunkálásként a keményfémeket, gyors-

és szerszámacélokat, valamint a kerámiákat. A szuperkemény szerszámok alatt a

bórnitrid szilárd változatainak többkristályos formáit (2. és 3. ábra), és a természetes

és a mesterséges gyémántot értjük, de ezt a ZF Hungáriánál, mint szerszámanyag a

gyártás jellege miatt nem használják [3, 4].

1. ábra

A gyémánt és a PCBN

rácsszerkezete [5]

2. ábra

Grafit és bórnitrid kristályszerkezete [5]

A köbös bórnitrid-szemcsés szerszámok alkalmazása számos előnnyel jár, így

például:

A köszörülési idő csökkenése és ezzel a gépkapacitás jobb kihasználása.

Az eddiginél jobb alak- és mérettűrés.

A köszörült felület, ill. az élközeli rész szerkezete nem változik, mivel a

köszörű szerszám szemcséje nem nyom és a felület nem melegszik fel.

A megköszörült forgácsolószerszámok élettartama növekszik, esetenként

100%-nál jobban.

Vasalapú anyagokat is jól lehet vele megmunkálni, mivel nincs benne

szén, ami a megmunkálás magas hőmérsékletén a munkadarabba

diffundálna.

A gyémánt kb. max. 850°C hőmérsékletével szemben 1200°C

hőmérsékletet is elviseli a köbös bórnitrid szemcse.


5

Edzett acélok esztergálásakor általában negatív homlokszöget használunk hűtő-,

kenőfolyadékok alkalmazása nélkül. A „negatív él-kialakítás” következménye, a

megnőtt passzív erő (Fp), amely gyakran rezgéskeltő hatású. A passzív erő a fő

forgácsoló erő kétszeresét is elérheti. Pozitív él-kialakítással rendelkező

szerszámmal, hagyományos esztergán végzett forgácsoláskor ez az arány pont

fordított [3, 6, 7].

1.3. Megmunkálás esztergálással és köszörüléssel

A keményfelületek megmunkáló eljárásait kemény megmunkálásnak nevezzük.

Ezeket a felületeket különböző abrazív szemcsékkel/szerszámokkal munkáljuk meg,

s az alkatrész geometriájának, a felület előirt pontossági és érdességi követelmények

alapján választjuk a konkrét eljárást. A keményfelületek létrehozásában új fejezetet

nyitott a PCBN szerszámok megjelenése, s a velük végzett keményesztergálás [8].

1.3.1. A két eljárás együttes alkalmazása

Az alternatív eljárásokból többféle technológiai változatot lehet összeállítani

tárcsaszerű alkatrészek precíziós készremunkálására. A két eljárás

összekapcsolásából (esztergálás majd köszörülés) jött létre a fogaskerekek

készremunkálásának újabb változata. Ebben az esetben a legfőbb indíték a

periodikus topográfia elkerülés, mert ez nem előnyös a tömítő felületeknél, a

csapágyhelyeknél és a szinkronizáló kúpoknál sem. A felület köszörült topográfiáját

úgy célszerű biztosítanunk, hogy a keményesztergálás nagy anyagleválasztási

teljesítményét kihasználjuk, ezért első műveletben esztergálunk, a másodikban

köszörülünk [8].

1.3.2. A két eljárás kombinálása

A kombinált megmunkálás lényege, hogy mindkét eljárás előnyeit maximálisan

kihasználjuk, a hátrányait pedig nem hagyjuk érvényesülni. Kihasználjuk a

keményesztergálás rugalmasságát és nagy anyagleválasztási sebességét, és


6

ugyancsak kihasználjuk a köszörülés folyamatbiztonságát és megbízható

minőségbiztosító képességét. A kombinált eljárások a lényege, hogy a munkadarab

azonos befogása mellett, ugyanazon szerszámgépen, a munkadarab ugyanazon

befogása mellett először egy keményesztergálási művelet történik. Ezt követően

abrazív megmunkálás következik, amikor már csak egy nagyon csekély, néhány

század mm anyagréteg leválasztása történik. Ezáltal nő a pontosság, megszűnik a

periodikus topográfia, egyszóval biztosított az alkatrész kiváló minősége. A

ráhagyás minél nagyobb részét tudjuk az első lépésben leválasztani, annál

kevesebbet kell használunk az újra megjelenő hűtő-kenő folyadékból. A köszörülés

előnyei már igen kis ráhagyás eltávolításakor is megjelennek. Az egy befogás

előnye alapján többféle kombinált eljárást is alkalmazhatnak [8].

Az EMAG VSC DS előnyei [9]:

- Függőleges tengelyű keményesztergálás és köszörülés – folyadékhűtött 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”-technológia

költségoptimalizált gyártási módszer.

- Magasabb munkadarab minőség és magasabb termékminőség, mert a

munkadarab egy felfogásban készül el. A köszörülési ráhagyás

megközelítőleg 0,02mm-től az átmérő függvényében változik.

- Időtakarékos simítóeljárások, mivel a köszörűkorong a 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

köszörűolajjal is lehessen köszörülni. A köszörűiszap költséges eltávolítása

megszűnik.

- Az eljárás megbízhatóságát növelhetjük és egyidejűleg jobb felületminőséget

érhetünk el köszörüléssel, mint csak keményesztergálással.


7

- Az egyszerű keményesztergálással szemben csavarfelület mentes (drallfrei)

felületeket munkálhatunk meg köszörüléssel, egy gépen belül.

- 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 polimerbetonból.

- Szabadabb forgácsesés

2. Kísérletek különböző módon megmunkált felületek érdességének

elemzésére

A kísérletek célja a keménymegmunkálással előállított edzett felületek érdességi

vizsgálata. A kombinált megmunkálás és a keményesztergálás edzett munkadarabok

precíziós megmunkálására van kifejlesztve.

2.1. Kísérleti feltételek

2.1.1. Keményesztergálási vizsgálatok feltételei

A forgácsolási kísérleteket nagymerevségű keményesztergán, bórnitrid szerszámmal

végeztük. Az alábbiakban ennek a kutatási feltételeit ismertetem.

A vizsgált munkadarab

A kísérleteknél edzett fogaskerék testeket munkáltak meg. A munkadarab jelölését

az 1. táblázatban foglaltam össze. A fogaskerekek geometriai adatait, valamint az

anyagminőséget a 2. és 3. táblázat tartalmazza.


8

1. táblázat Jelölésrendszer bemutatása

Jelölés Alkalmazott technológia és az előírt érdességi jellemező

K/I Keményesztergált furat Rz3 előírással

K/II Keményesztergált furat Rz6 előírással

E/I Kombinált eljárással megmunkált furat Rz3 előírással

E/II Kombinált eljárással megmunkált furat Rz6 előírással

2. táblázat K/I munkadarab specifikációja

Vegyi összetétel

C% 0,15÷0,2

Cr% 1÷1,3

Mn% 1÷1,3

Mo% max. 0,12

Si% max. 1,4

Al% 0,02÷0,05

S% 0,02÷0,035

P% max. 0,025

B% 0,001÷0,003

Cu% max. 1,3

Ni% max. 0,3

Megnevezés 20MnCr5

Keménység 59-63 HRC

3. táblázat K/II munkadarab specifikációja

Vegyi összetétel

C% 0,14-0,2

Cr% 1,4-1,7

Mn% 0,5-0,9

Si% max 0,4

S% 0,035

P% 0,035

Ni% 1,4-1,7

Megnevezés 17CrNi6-6

Keménység 60-63HRC


9

A szerszámgép

PCC Pittler- CNC- vertikális esztergagép (4. ábra) a PV SL 2 /1 -1 modell egy

motoros orsóval és egy keresztszánnal. A gépnél a legnagyobb pontossággal

elkészített, különösen stabil blokk állvány alkotja a gépállványt, amely nagy statikus

és dinamikus merevséggel, optimális rezgéscsillapítási tulajdonságokkal, és termikus

stabilitással rendelkezik. A függőleges falak a gépen belül forgácskiszóródástól jól

védett munkateret képeznek (5. ábra). A keresztszán megvezetése (görgős

csapágyazása játékmentes, ami lineáris mozgást eredményez. Közvetlenül a

gépállványra) van felszerelve az X- tengely irányú mozgás megvezetése, ez

gondoskodik a legnagyobb esztergálási pontosságról. Minden szánhajtás a munkatér

tetején van elhelyezve. A munkatér gondos méretezése biztosítja a kedvező

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

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

ablakkal és elektro-mechanikus 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. A zajszint 75 dB alatt marad

normál megmunkálási feltételek mellett [3].

4. ábra

PV SL 2/1-1 keményeszterga

5. ábra

A keményeszterga munkatere


10

A keményesztergálásra vonatkozó technológiai paramétereket a 4. és az 5.

táblázatban foglaltam össze, mind a simító mind a nagyoló megmunkálás esetén.

4. táblázat K/I technológiai paraméterei

nn 620 1/min ns 450 1/min

fn 0,22 mm/ford fs 0,12 mm/ford

apn 0,12 mm aps 0,02mm

5. táblázat K/II technológiai paraméterei

nn 855 1/min ns 782 1/min

fn 0,24 mm/ford fs 0,12 mm/ford

apn 0,1mm aps 0,03mm

Szerszámbefogás

A revolverfej a gépállványra szerelt, nyolc darab, 50 mm-es hengeres szárú késtartó

befogadására alkalmas (6. ábra). Laptávolsága: 360 mm. Központi hűtőközeg

hozzávezetés van kialakítva, a fej elfordítása extrém rövid idő alatt megvalósul, ami

az iránylogikának, valamint a háromfázisú szervomotornak köszönhető, átfordulás

után pedig a fejet hidraulikus reteszeléssel a gép rögzíti. A befogásnál a biztonságra

is törekednek. CAPTO befogással kerülik el az esetleges hibákat. Ez kúpos poligon

befogást jelent, ami csak egyféleképen teszi lehetővé a szerszám elhelyezését a

revolverfejen.

6. ábra

Szerszámbefogás


11

Az alkalmazott esztergaszerszám tartó adatai az 6. táblázatban kerültek

összefoglalásra. Ezt a szerszámtartót használják mindegyik forgácsoló lapka

befogásához.

6. táblázat Késszár specifikációja [10]

Megnevezés C5-PCLNR/L-17090-12

Gyártó SANDVIK

Homlokszög γ=-6°

Terelőszög λs=-11°

Működő hossz 67 mm

Befogórendszer CAPTO

Munkadarab befogás

A három pofás pneumatikus működésű gyorstokmány (7. ábra) szolgálja a

munkadarab biztonságos szorítását a szerszámgépen. A fogaskerekeket fejkörön

szorítják be (8. ábra). Szerelhető ütközőkkel van ellátva, valamint a munkadarab

felfogását ellenőrző berendezéssel. A szorítóerő állítható a pofákon, így a

körkörösségi hiba nagyságát is be tudjuk állítani. A szorítóerő mind axiális, mind

radiális irányban változtatható. A felfogást kemény pofák teszik lehetővé. Azért nem

puha pofás tokmányt alkalmaznak, mert azzal az előírt pontosság nem lenne

elérhető. A pofákat egyszer szabályozzák, az első felfogáskor, és onnantól kopásig

használják őket. A maximális fordulatszám a gépen elérheti a 4000 1/min-t is.

7. ábra

Munkadarab befogás

8. ábra

Fejkörön való befogás


12

A munkadarab befogás paramétereit úgy kell megválasztani, hogy az IT 6 pontosság

és az ennek megfelelő előírások a körkörösség, a hengeresség és a párhuzamosság

tekintetében biztosíthatóak legyenek keményesztergálással is.

Szerszámanyagok és a szerszám

Keményesztergálás esetében a nagyoló és a simító megmunkálás is esztergálás.

Hűtó-kenőfolyadékot a PCBN bevonatú lapka hősokkérzékenysége miatt ebben az

esetben nem alkalmaznak. A K/I esetben alkalmazott nagyoló lapka specifikációja a

7. táblázatban, a simító lapka specifikációja az 8. táblázatban került összefoglalásra.

7. táblázat K/I nagyoló lapka specifikációja[11]

Lapka megnevezése 4NC –CNGA120408TA2

Gyártó MITSUBISHI

Bevonat PCBN

Élkialakítás Normál

Ajánlott vc 50÷150 m/min

Ajánlott f 0,03÷0,2 mm/ford

Ajánlott ap 0,05÷0,2 mm

D1 12,7 mm

D2 5,16 mm

S1 4,76 mm

Re 0,8 mm

8. táblázat K/I simító lapka specifikációja [11]

Lapka megnevezése 4NC-CNGA120408GSW2

Gyártó MITSUBISHI

Bevonat PCBN

Élkialakítás Wiper




D1 12,7 mm

D2 5,16 mm

S1 4,76 mm

Re 0,8 mm


13

A K/II jelölésű keményesztergált furatnál a nagyoló és a simító lapka specifikációja

megegyezik, amit a 9. táblázatban mutatok be.

9. táblázat K/II nagyoló és simító lapka specifikációja [10]

Lapka megnevezése CNGA120408S01030A

7015

Gyártó SANDVIK

Bevonat PCBN

Élkialakítás Normál




iC 12,7 mm

rε 0,8 mm

s 4,76 mm

l 12mm

2.1.2. Kombinált eljárás vizsgálati feltételei

A vizsgált munkadarab

A fogaskerekek geometriai adatait, valamint az anyagminőséget a 10. és 11. táblázat

tartalmazza.

10. táblázat E/I munkadarab specifikációja

Vegyi összetétel

C% 0,14-0,2

Cr% 1,4-1,7

Mn% 0,5-0,9

Si% max 0,4

S% 0,035

P% 0,035

Ni% 1,4-1,7

Megnevezés 17CrNi6-6



14

11. táblázat E/II munkadarab specifikációja

Vegyi összetétel

C% 0,15÷0,2

Cr% 1÷1,3

Mn% 1÷1,3

Mo% max. 0,12

Si% max. 1,4

Al% 0,02÷0,05

S% 0,02÷0,035

P% max. 0,025

B% 0,001÷0,003

Cu% max. 1,3

Ni% max. 0,3

Megnevezés 20MnCr5


A szerszámgép

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

irányú mozgás megvezetése, ez az esztergálás maximális megmunkálási

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 elektro-

mechanikus biztonsági zárral van ellátva. Automatikus központi olajkenés van a

szánokhoz, kis mennyiségű olajködkenés a forgó orsó csapágyai számára. Hűtő

aggregát van beépítve a főorsó motorjának hűtésére.

A köszörülés két vagy három műveletben valósul meg, ugyan azzal a koronggal. A

köszörülés technológiai adatait a 12. és 13. táblázat tartalmazza.


15

12. táblázat E/I technológiai adatai

vc 45m/s ap2 0,012mm

nw 351/min f2 0,08mm/ford

ap1 0,03mm ap3 0,008mm

f1 0,25mm/ford f3 0,04mm/ford

13. táblázat E/II technológiai adatai

vc 45m/s ap2 0,008mm

nw 425/min f2 0,18mm/ford

ap1 0,42mm - -

f1 0,25mm/ford - -

Szerszámbefogás

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.

Kombinált eljárásnál a nagyoló megmunkálás forgácsoló lapkával,

keményesztergálással történik, míg a simítás egy köszörülési művelet.

A simító megmunkálás köszörüléssel a nagyoló keményforgácsolás után következik

ugyanazon befogással. A köszörülési műveletben a beégés veszélye miatt feltétlenül

szükséges a hűtő-kenés alkalmazása, ezért keletkezik némi köszörűiszap, amely

mennyisége a konvencionális értelemben vett köszörüléshez képest (nagyoló +

simító köszörülés) elhanyagolható mennyiségű. Az alkalmazott korszerű

szerszámok műszaki specifikációi a 14. táblázatban került összefoglalásra, valamint

a 15. táblázatban a korongszabályozás adatait mutatom be.


16

14. táblázat Köszörűkorong specifikáció

Megnevezés 97A 60 K 6 V112

Gyártó Tyrolit

Anyag (szemcse) 60 közepes szemcseméret, Al2O3

96%-99% korund

Kötőanyag V keramikus

Keménység K: közepes keménység,

Ajánlott f 21220 1/min

Ajánlott v 50m/s

15. táblázat Korongszabályozás adatai

E/I szabályozási adatai E/II szabályozási adatai

szabályozási idő 10s szabályozási idő 6 s

n 825 1/min n 825 1/min

v 40m/s v 40m/s

f 300mm/min f 400mm/min

ap 0,015mm ap 0,03mm

szabályozás 2 db-ként szabályozás 2 db-ként

Munkadarab befogás

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

berendezéssel és programozható útmérő rendszerrel van kiépítve. A henger

szorítóereje beállítható. A munkadarab befogás a kombinált eljárás esetén sarkalatos

műveletelem, ugyanis az egy befogásban végzett keményesztergálás és köszörülés

biztosítja a nagy alak- és helyzetpontosságot (9. ábra). Ezért nagyon fontos a

megfelelő befogás és központosítás tervezése.

2.2. Mérési módszerek és mérőeszközök

A vizsgálataim során elsősorban a keménymegmunkálással készre munkált

fogaskerék furatok érdességi mérőszámait vizsgáltam olyan módon, hogy a

sorozatban futó kerekek közül minden tizedik kiemelésére került, ezekből minden

ötödiket kilencszer, az összes többin háromszor végeztem el a mérést.


17

9. ábra

A munkadarab megfogása és pozícionálása[9]

A felületi érdességi méréseket a Mahr PGK 120 Perthometer mérőállomáson (10. és

11. ábra) végeztem, mérőszobai körülmények között.

10. ábra

A mérőműszer

11. ábra

Mérés

3. Kísérleti eredmények

A konvencionális keményesztergálással és a kombinált eljárással megmunkált

fogaskerekek felületérdességi mérőszámainak a kiértékelő szoftver (Mahr Surf

XR20) által szolgáltatott értékeket vettem figyelembe.


18

Négy táblázatban (16÷19. táblázat) kerültek összefoglalásra a mintavételezett

fogaskerekek furatain mért szűrt érdességi profil és a választott mérőszámok is.

16. táblázat K/I érdességi karakterisztikák változása

darabszám R profil Érdesség

1

20

40

60

80

100

120


19

Megfigyelhető a K/I és K/II esetben a forgácsolószerszám kopása miatt kialakult

profilváltozás, míg E/I és E/II esetén pedig változás szinte nem tapasztalható.

17. táblázat K/II érdességi karakterisztikák változása


1

20

40

60

80

100

120


20

18. táblázat E/I érdességi karakterisztikák változása


1

20

40

60

80

100

120


21

19. táblázat E/II érdességi karakterisztikák változása


1

20

40

60

80

100

120

A feldolgozott mérési eredményeket a 20. táblázatban foglalom össze a megmunkált

fogaskerekek számát feltüntetve. Ezeket grafikonon is ábrázoltam (12÷15. ábra),

valamint a grafikonon néhány esetben bemutatom az érdességi profil változását is.


22

20. táblázat Mérési eredmények

12/a


23

12/b

12/c

12/d

12. ábra

K/I felületek érdességének változása


24

13/a

13/b

13/c


25

13/d

13. ábra

K/II felületek érdességének változása

A 12÷13 ábrasorozaton bemutatott keményesztergált érdességi paramétereknél a

darabszám növekedésével a K/I sorozat esetén jelentős hullámzás tapasztalható, de

valamennyi érték az előírt határ alatt maradt. A kezdeti darabszámnál az érdesség

növekedés a szerszám kezdeti kopásának tudható be. Az ez után következő érdesség

csökkenés a forgácsoló élre feltapadt fémrészek hatásával magyarázható. Az

érdesség csökkenést követő 20÷30 darab után újra erőteljes növekedés figyelhető

meg, a szerszám további adhéziós kopásának köszönhetően. A második

méréssorozatnál a darabszám növekedésével közel egyenletesen növekednek az

érdességi mérőszámok értékei, kivéve a 100. darabnál.

14/a


26

14/b

14/c

14/d

14. ábra

E/I felületek érdességének változása


27

15/a

15/b

15/c


28

15/d

15. ábra

E/II felületek érdességének változása

AZ E/I és E/II jelű mérési sorozatban már az ún. kombinált eljárással megmunkált

furatok kerültek vizsgálatra. Mivel a simító fokozatban alkalmazott köszörüléskor a

szerszám mind a két esetben két darabonként szabályozásra kerül, ezért a vizsgált

értékek tekintetében alig észlelhető változás, mivel a szabályozás miatt a

szerszámkopás hatása itt nem jelentkezik.

4. Kísérletek eredmények kiértékelése

A 16. és a 17 ábrán egyszerre tüntetem fel és hasonlítom össze a keményesztergálással és a

kombinált eljárással megmunkált furatok érdességei mérőszámait.

16/a


29

16/b

16/c

16/d

16. ábra

Felületi érdességek összehasonlítása Rz3 előírásnál


30

17/a

17/b

17/c


31

17/d

17. ábra

Felületi érdességek összehasonlítása

A keményesztergálással és kombinált eljárással előállított felületi érdességi

mérőszámok között jelentős különbségeket tapasztaltam a darabszám függvényében

(21. és 22. ábra). Keményesztergálás esetén jelentős ingadozás figyelhető meg az

érdességi jellemzők tekintetében, amely bizonytalanná teszi az előállított érdesség

tervezhetőséget. Ez a jelenség bizonyos gépelemek gyártása során hátrányos lehet.

Ez magyarázható a határozott élű PCBN szerszámkopási mechanizmusával, mivel

az egy ponton forgácsoló szerszám dolgozó részének geometriája belemásolódik a

munkadarab, így annak geometriai hibái is. Ellentétben a kombinált eljárás estén

keményesztergálással nagyolt felület érdességi csúcsai leköszörülésre kerülnek a két

munkadarabonként szabályozott köszörű szerszámmal. Ezzel egyenletessé,

tervezhetővé válik az előállítható felületi érdesség, valamint elkerülhető az

esztergálás során képződő mikro menet jelensége is. Bár a keményesztergálás hűtő-

kenő folyadék alkalmazásának mellőzése miatt kvázi abszolút környezetbarátnak

mondható, az elérhető felületi érdesség ingadozása valamint a topográfia jellege

miatt meghatározott működési feltételek esetén kiváltása javasolt a minimális

környezeti terhelést jelentő kombinált eljárásra.


32

Irodalomjegyzék

[1] Forgácsolási Műszaki Kézikönyv, AB Sandvik Coromant SE-811 Sandviken,

Sweden, 2010, p. H9

[2] WILFRIED KÖNIG: Köszörülés, dörzsköszörülés, tükrösítés, Műszaki

Könyvkiadó, Budapest, 1983.

[3] Szakács György- Dévényi Miklós: Keményfémek és szuperkemény anyagok

alkalmazása

[4] Gégény János: Precíziós megmunkálások gyémánt és köbös bórnitrid

szerszámokkal, Biomed Center Bt. 2006

[5] Internet: http://www.manuf.bme.hu/Seged/kulonleges/UPKEea.pdf

[6] G. de S. GALOPPI- M. S. FILHO- G. F. BATALHA: Hard turning of tempered

DIN 100Cr6 steel with coate and no coated CBN inserts. Journal of Materials

Processing Technology, Volume 179, 2006, Pages 146-153.

[7] KUNDRAK J., BANA V.: Investigation of surface roughness in turning of

hardened and cylindrical surfaces. Cutting and tool in manufacturing systems No63,

pp.88-94, 2002.

[8] J. Kundrák: Comparison of Processes in Machining of Hardened Surfaces, The

Journal of the Advanced Materials and Operations Society, Vol. 1, Is. 1, 2009,

pp.61-64

[9] Internet: http://www.emag.com

[10] Sandvik Coromant szerszámkatalógus

[11] Mitsubishi szerszámkatalógus

[12] KUNDRAK, J; GYANI, K; BANA, V: Roughness of ground and hard-turned

surfaces on the basis of 3D parameters INTERNATIONAL JOURNAL OF

ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY Volume: 38 Issue: 1-2

Pages: 110-119 Published: 2008

[13] KUNDRAK J, MAMALIS AG, MARKOPOULOS A: Finishing of hardened

boreholes: Grinding or hard cutting MATERIALS AND MANUFACTURING

PROCESSES 19 (6): 979-993 2004

[14] KUNDRAK J., GYANI K., BANA V.: Qualification of hard bored surfaces with 3D

parameters, DAAAM International Scientific Book, Vienna 2005, pp.371-384

[15] MAMALIS AG, KUNDRAK J, GYANI K: On the surface integrity of precision-

ground steel cylindrical parts, MATERIALS AND MANUFACTURING

PROCESSES 18 (5): 835-845 2003

http://www.manuf.bme.hu/Seged/kulonleges/UPKEea.pdf

http://www.emag.com/

http://apps.wosportal.om.hu/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=2Co39Pd3m71E9IOaFij&page=1&doc=2&colname=WOS

http://apps.wosportal.om.hu/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=1&SID=2Co39Pd3m71E9IOaFij&page=1&doc=2&colname=WOS

http://wos02.isiknowledge.com/?SID=Z1PDKM843A7kFjNF5hA&Func=Abstract&doc=1/3




kombinált eljárással megmunkált furatok …tdk 2010 szakács katalin 5 edzett acélok...

Documents