FORGÁCSOLÁSELMÉLET

1. FORGÁCSOLÁSELMÉLET Prof. Dr. Kundrák János kundrak@uni-miskolc.hu

2. 1. A megmunkálások és a forgácsoló megmunkálások szerepe és helye a gépgyártásban 1.1.A gépipari termékek hierarchikus struktúrája 1.2.A gyártási folyamat hierarchikus struktúrája 1.3. A megmunkálások helye a technológiai folyamatban 1.3.1. A megmunkálás feltételei 1.3.1.1. Gyártóeszközök 1.3.1.2.Megmunkáló eljárások 1.3.1.3.Megmunkálások felosztása 1.3.2. Megmunkálások felosztása 1.3.3.Forgácsoló megmunkálások 1.4.Gépalkatrészek jellegzetes felületeinek megmunkálása 1.4.1 Megmunkálások elemzése , csoportosítása 1.4.2.A felületek leírása 1. A megmunkálások és a forgácsoló megmunkálások szerepe és helye a gépgyártásban

3. TÁJÉKOZTATÓa "Forgácsoláselmélet" c. tárgy (102B)oktatásáról Szak: Gépészmérnöki (BSc) alapszak Évfolyam: III. Előadó: Dr. Kundrák János, egy. tanár Gyakorlatvezetők: Felhő Csaba egy. tanársegéd (3BGG, 3BGA) Dr. Kövesi Gyula egy. adjunktus (3BGV, 3BGX) Dr. Kundrák János egy. tanár (3BGS, 3BGT) Dr. Deszpoth István tsz. mérnök (3BGS, 3BGT) Szabados Gábor egy. tanársegéd (3 BGY; 3BGZ) Dr. Szabó Sándor főiskolai docens (3BGL, 3BGM) Időtartam: 2007. szeptember 10 – december 21. heti 2 óra előadás és 1 óra gyakorlat

4. TÁJÉKOZTATÓa "Forgácsoláselmélet" c. tárgy (102B) oktatásáról A teljesités feltételei és módja A tantárgy félévi lezárása: aláírás, és kollokvium. Az félévzáró aláírás megszerzésének feltételei: Az előadásokon és gyakorlati foglalkozásokon háromnál több hiányzás esetén az aláírás feltétele: eredményes szóbeli beszámoló a tantárgy anyagából. (A laboratóriumi gyakorlatok mindegyikét pótolni kell.) A zárthelyi legalább elégséges szintű megírása. Időpontja :49.oktatási hét Időtartama: 100 perc Értékelés: 0 - 39 pont 1 (elégtelen) 70 - 84 pont 4 (négyes) 40 - 54 pont 2 (elégséges) 85 - 100 pont 5 (jeles) 55 - 69 pont 3 (közepes) Pótlás: a 51. oktatási héten Aláirás végleges megtagadása: a szóbeli beszámoló ill. a laboratóriumi gyakorlatok pótlásának elmulasztása Vizsga: írásban (100 perc, 100 pont, értékelés a zárthelyinak megfelelően) és szóban

5. 1.1. A gépipari termékek hierarchikus struktúrája • GYÁRTMÁNY (GYM) • gyártási folyamat végeredménye • a gyártás révén megvalósítani kívánt, meghatározott társa- • dalmi, emberi szükségletek kielégítését szolgáló termék • (GYM: csomagolással együtt tekinthető forgalmazható terméknek) • általában összetett, tehát kisebb részekre, elemekre tagolható. • Pl.: személygépkocsi GYÁRTMÁNY (GYM) (gyártási folyamat végeredménye)  SZERKEZETI EGYSÉG (SZE) FŐCSOPORT (FCS) ALCSOPORT (ACS)  ALKATRÉSZ (AR) (tovább nem bontható építőelem) • ALKATRÉSZ (AR) • olyan építőelem, amely tovább nem bontható, • oldható és oldhatatlan kötéseket nem tartalmaz, • Pl.: forgórész tengelye

6. 1.1.A gépipari termékek hierarchikus struktúrája GYÁRTMÁNY (GYM)  SZERKEZETI EGYSÉG (SZE) FŐCSOPORT (FCS) ALCSOPORT (ACS)  ALKATRÉSZ (AR)

7. 1.1.A gépipari termékek hierarchikus struktúrája SZERKEZETI EGYSÉG (SZE) - SZERELÉSI EGYSÉG (SZE) • a GYM több kisebb egységéből illetve alkatrészéből áll, • konstrukciós és szerelési szempontból önállónak tekinthető rész, • rendszerint önálló funkcióval rendelkezik a GYM-on belül, • a GYM más részeitől függetlenül szerelhető, kipróbálható. Pl.: motor, sebváltó. FŐCSOPORT (FCS) - SZERELÉSI RÉSZEGYSÉG (SZR) • a szerkezeti illetve a szerelési egység kisebb egysége, • funkcionálisan még működő, • Az SZE más részeitől különállóan is összeszerelhető, kipróbálható, ellenőrizhető. Pl.: motor indítómotorja, porlasztója. Pl.: indítómotor forgó vagy álló része tengely fogaskerekekkel (sebváltóműben) GYÁRTMÁNY (GYM)  SZERKEZETI EGYSÉG (SZE) FŐCSOPORT (FCS) ALCSOPORT (ACS)  ALKATRÉSZ (AR) ALCSOPORT (ACS) - SZERELÉSI ALEGYSÉG (SZA) • a főcsoport (FCS) illetve szerelési részegység (SZR) kisebb egysége alkatrészcsoportja, • önállóan szerelhető (valamilyen mértékig előreszerelhető), • de funkcionálisan csak abba beépítve kezelhető (funkciója csak a főcsoporton belül értelmezhető). Pl.: indítómotor forgó vagy álló része tengely fogaskerekekkel (sebváltóműben)

8. 1.2.A gyártási folyamat hierarchikus struktúrája • Folyamat: valamely anyagi rendszer állapotváltozásainak sorozata „mozgásformája”. • GYF: mindazon tevékenységek, természeti és tudati folyamatok célszerűen rendezett összessége, mely eredményeként az anyagok (előgyártmány) illetve félkésztermék rendeltetésüknek megfelelő kész termékké válik.

9. 1.2. A gyártási folyamat hierarchikus struktúrája TF: a GYF azon része, amelyek közvetlenül kapcsolatosak a gyártás tárgyának (AR, MDB, GY, SZE, FCS, ACS) minőséget meghatározó állapotváltozásaival. TF-részfolyamatai • alkatrészek előgyártásának technológiai folyamata (EGYTF) végtermék  az AR előgyártmánya (EGYM) • alkatrészek megmunkálásának (alakításának) TF-a (ARMTF) végtermék  szerelésre alkalmas AR • a szerelés technológiai folyamata (SZTF) végtermék  FCS, SZE illetve összeszerelt GYM

10. 1.2.A gyártási folyamat hierarchikus struktúrája Az ARM TF részfolyamatai MŰVELET (MŰV): A TF olyan, önmagában befejezettnek tekintett része, amelyet • egy munkás (vagy azonos gyártási cél érdekében együttműködő munkáscsoport), • egy munkahelyen (általában), • egy munkadarabon (vagy egyidejűleg megmunkálandó azonos mdb-ok összességén), megszakítás nélkül végez. Mérhető változást jelent. MŰVELET ELEM(MŰVE): • a MŰV-ben megvalósuló, a mdb jellemzőit megváltoztató folyamat, • még szétválasztottan vizsgálható önálló része, • mely a tervező, elemző munka során még szétválasztható. FOGÁS: • a szerszámnak a MDB-hoz viszonyított egyszeri befejezett mozgásciklusa, • és az ettől elválaszthatatlan járulékos mozdulatok. MOZDULAT: • a fogás elemi komponense, • az ember testének (vagy testrészének) kisebb helyváltoztatása.

11. 1.3 A megmunkálások helye a technológiai folyamatban A technológiai folyamat három fontos részfolyamata: • előgyártás TF • alkatrészgyártás TF • szerelés TF Gépipari termék előállításának (megmunkálásának) feltétele: • munkatárgy • gyártóeszközök (megfelelő technikai eszközök ) • eljárások (mint a TF fontos elemei ) (megmunkáló, forgácsoló )

12. 1.3.1.A megmunkálás feltételei 1.3.1.1. Munkatárgy Munkatárgy: az ipari termék gyártás közben mindaddig, amíg kész állapotát el nem éri Munkadarab: olyan munkatárgy , amely geometriailag határozott szilárd test 1.3.1.2. Gyártóeszközök * szerszámgépek * szerszámok * készülékek (mdb és szerszámbefogó, stb.) * mérő és ellenőrző készűlékek (mérőeszközök) *egyéb gépi és kézi eszközök

13. 1.3.1.3. Megmunkáló eljárások MEGMUNKÁLÁS : a munkatárgy állapotát megváltoztató, tudatosan alkalmazott hatás, a gyártás része célja: • testek alakjának és/vagy anyagtulajdonságainak megváltoztatása, • kapcsolatok létesítése, megtartása, megváltoztatása Megmunkáló eljárás: • valamely meghatározott célú megmunkálást megvalósító, műszaki jellemzőkkel jól meghatározható módszer. Megmunkáló művelet: megmunkálást tartalmazó technológiai művelet Technológiai művelet: a technológiai folyamat egy munkahelyen megvalósuló befejezett része.

14. 1.3.2. Megmunkáló eljárások felosztása/RENDSZEREZÉSE/ FŐCSOPORTOK

15. 1.3.2. Megmunkáló eljárások felosztása/RENDSZEREZÉSE/ CSOPORTOK Szétválasztás: egy szilárd test alakjának megvál- toztatása az elemei közötti kapcsolat helyi megszüntetésével; a munkadarab egészére vonatkoz- tatva a kapcsolat csökken. Ennél az eljárásnál a kezdeti alak magában foglalja a végalakot.

16. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások (Megmunkálás forgácsolással) FORGÁCSOLÁS: szétválasztás, • amelynél a munkadarabról a szerszám élének (éleinek) segítségével • anyagrészecskéket választanak le mechanikai úton, forgács formájában, • a munkadarab alakjának és/vagy a felületének (tulajdonságának ) megváltoztatása céljából Cél: előírt - méretű - alakú - helyzetű - felületminűségű alkatrészek hatékony gyártása. A forgácsoló megmunkálást határozott és határozatlan élű szerszámokkal végezzük. Köv: forgácsoló eljárások felosztása

17. 1.3.5. Forgácsoló megmunkálások CSOPORTOK • Határozott élű • a szerszám forgácsoló éleinek • - száma • élgeometriája, és a • - munkadarabhoz viszonyított • helyzete • meghatározott !!

18. 1.3.5. Forgácsoló megmunkálások CSOPORTOK • Határozatlan élű • a szerszám forgácsoló éleinek • Száma • élgeometriája, és a • - munkadarabhoz viszonyított • helyzete • meghatározatlan!!

19. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások ALCSOPORTOK • Határozott élű • a szerszám forgácsoló éleinek • - száma • élgeometriája, és a • - munkadarabhoz viszonyított • helyzete • meghatározott !!

20. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások • A forgácsolás tényezői Alkatrész Előgyártmány M – munkadarab: amelyről egy vagy több rétegben anyagot választunk le (w - workpiece) K – készülék : amely a munkadarab és a szerszám befogására szolgál G – szerszámgép: amely a munkadarab és a szerszám relatív mozgását létesíti S – szerszám: amely az anyagleválasztást végzi MKGS(I) - rendszer Forgács – leválasztott anyagrész

21. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások • A munkadarab és a szerszám relatív mozgásai vc – vfegyütt folyamatos forgácsleválasztást biztosítja

22. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások • A munkadarab és a szerszám relatív mozgásai Kisegítő mozgások fogásvételi hozzáállító

23. 1.3.3. Forgácsoló megmunkálások • forgácskeresztmetszet Közepes forgács- vastagság

24. 1.4.Gépalkatrészek jellegzetes felületeinek megmunkálása1.4.1Megmunkálások elemzése, csoportosítás • jellegzetes felületekszerint • az alkalmazott forgácsoló megmunkálásokszerint • szerszámgép (és szerszám) szerint(esztergálás, fúrás, marás, stb. • szerszám él(geometria) szerint • határozott élű • határozatlan élű • a forgácsolás fizikai jellege szerint • keresztmetszet(állandó, változó) • forgácsleválasztás(folyamatos, szakaszos ) • alakképzés elve, mechanizmusa szerint • formázások(mdb felülete a szerszám felület negatív mása, replikája. Sajtolás, tömbelektródás szikraforgácsolás ) • profilozás(a szerszám alakjának-aktív élének-másolása, a teljes profil egyidejű kialakítása, fogazás, stb.) • lefejtés(a szerszám aktív származtató felülete legördülő mozgással hozza létre a felületet )

25. 1.4.Gépalkatrészek jellegzetes felületeinek megmunkálása1.4.1Megmunkálások elemzése, csoportosítás alakképzés elve, mechanizmusa szerint • formázások(mdb felülete a szerszám felület negatív mása, replikája. Sajtolás, tömbelektródás szikraforgácsolás ) • profilozás(a szerszám alakjának-aktív élének-másolása, a teljes profil egyidejű kialakítása, fogazás, stb.) • lefejtés(a szerszám aktív származtató felülete legördülő mozgással hozza létre a felületet ) • generálás(szabadon programozható, tetszőlegesen - gép lehetőségein belül – megválasztható szerszámpályák és az egyszerű, univerzális szerszám jellemzi. • megmunkálás mozgásviszonyai szerint • főmozgás (szerszám v mdb, forgó vagy egyenes v.) • mellékmozgás(ok)

26. 1.4.Gépalkatrészek jellegzetes felületeinek megmunkálása1.4.2.A felületek leírása A felület tovább nem bontható építőelem, az alkatrész gyártásához szükséges egzakt leírásuk. (különösen a korszerű vezérlések megjelenésével) • A primér vagy elsődleges forgácsolt felület mindig transzlációs felület, amely úgy jön létre, hogy a szerszám aktív éle mint generátor mozog a térbeli szerszámpálya mint direktrix mentén. • Az alkatrészek felületeit modellezik. • A pont, az egyenes, a szabályos mintázat az építkezés alapkövei. • síkbeli geometriai alakzatok leírása • analitikus görbék (kör, parabola,stb.) • nem analitikus görbék => pontok sorozatával írjuk le

27. 1.4.Gépalkatrészek jellegzetes felületeinek megmunkálása1.4.2.A felületek leírása • felületek leírása • analitikus felületek (gömb, kúp, henger stb. ) • nem analitikus (bonyolult, szabadformájú ) felületek transzlációs felületek : nyitott vagy zárt (rendszerint síkbeli) D direktrix görbe mentén a G generátor görbe elmozdul => Öntési vagy kovácsolási szöggel, vagy kimunkálandó zsebbel rendelkező alkatrészek leírásához vonalfelületek: G egyenes mint generátor, két térgörbe (D1, D2) mint direktrix mentén mozog => áramlástani gépek (kompresszorok, turbófeltöltők, turbinák) aktív elemei szoborfelületek : a felület sem analitikusan, sem görbék egymáson mozgatásával nem írható le => gépkocsi karosszéria

28. 2. Forgácsolás modellezése FORGÁCSOLÁS: szétválasztás, • amelynél a munkadarabról a szerszám élének (éleinek) segítségével • anyagrészecskéket választanak le mechanikai úton, forgács formájában, • a munkadarab alakjának és/vagy a felületének (tulajdonságának ) megváltoztatása céljából A munkadarabot és a szerszámot a szerszámgép célszerűen kialakított befogó felületeibe (munkadarab- és szerszám befogó készülékek) rögzítjük, elmozdulásukat (vc) a szerszámgép kinematikai rendszere valósítja meg.

29. 2. Forgácsolás modellezése A forgácsolás forgácsoló rendszerben történik. A forgácsoló megmunkálással (a továbbiakban – forgácsolással) előállított felületelem, felület, idom, alkatrész mindig térfogatcsökkentés eredményeként jön létre. A gyártórendszernek a megmunkáló rendszer; a megmunkáló rendszernek a mechanikai rendszer; a mechanikai rendszernek a forgácsoló rendszer az alrendszere.

30. A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA

31. A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA

32. A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA • Az anyagleválasztás célja előírt alakú, méretű, felületminőségű alkatrészek gazdaságos előállítása. • A folyamat a munkadarab (M), a készülék (K), a szerszámgép (G) és a szerszám (S), valamint iránytás (I) alkotta mechanikai rendszerben valósul meg. Ezért ezt a rendszert MKGSI rendszernek is nevezik,amelytől alacsonyabb és magasabb szintű rendszerek is definiálhatók.

33. A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA A rendszer tényezői és jelölésük • A munkadarab amelyről egy vagy több réteg- ben anyagot választunk le. Jele: M(W). • A készülék a munkadarab vagy szerszám befogására, helyezésére, vezetésére szolgál. • Jele: K (F). • A szerszámgép megvalósítja a munkadarab - szerszám viszonylagos mozgását. Jele: G(T). • A szerszám az anyagleválasztást végzi. Jele: S. • Irányítás (kézi vagy automatikus). Jele: I.

34. Forgácsoló rendszer A forgácsolási folyamat illetve a megmunkáló rendszer legfontosabb elemei és összetevői: • M (W) - a munka tárgya, u. n. munkadarab, • E - a munkaeszközök, ezen belül az S forgácsolószerszám illetve a készülékek (K), • F (C) - a tárgyról eltávolított anyagrészek a forgács, • G (T) - a munkagép, amely a munkadarab és a szerszám kölcsönhatásához szükséges energiát és mozgást biztosítja.

35. Forgácsoló rendszer A forgácsoló rendszer (A1: megmunkálandó felület, A2: forgácsolt felület, A3: megmunkált felület, h: elméleti forgácsvastagság, vc: forgácsolósebesség)