Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti...
description
Transcript of Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti...
![Page 1: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/1.jpg)
Műszaki Alapozó és Gépészmérnöki szakGépgyártástechnológiai Tanszék
Gyártástechnológiai III
4. előadás
Forgácsoló erő és teljesítmény
Előadó: Dr. Szigeti Ferencfőiskolai tanár
![Page 2: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/2.jpg)
Forgácsoló erő és teljesítmény
Fontossága: forgácsoló erő és teljesítmény alapján történik:- szerszámgépek és szerszámok szilárdsági és merevségi méretezése,- mdb. pontosságának számítása,- szerszámgépek villamos teljesítmény-szükségletének meghatározása.
F : forgácsoló erő: a szerszámra vagy a mdb.-ra ható megoszló térbeli erő, komponensekre bontható (koncentrált erőként számítjuk).
Fc: főforgácsoló erő: a forgácsolás irányába eső, legnagyobb, mértékadó erő.Ff: előtolás irányú erő: legkisebb, az előtoló hajtómű teljesítmény
szükségletének meghatározásához szükséges.Fp: fogásvétel irányú erő (passzív erő): forgácsolás közben elmozdulás nincs,
teljesítményigénye nincs, de a mdb. és a szerszám igénybevétele szempontjából nem elhanyagolható.
Számítással meghatározhatók (közelítően), ill. pontosan mérhetők.
cf F81F cp F
31F 2
f2p
2c FFFF NafkAkF pcccc
![Page 3: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/3.jpg)
Forgácsoló erő és komponensei
![Page 4: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/4.jpg)
A fajlagos forgácsolási ellenállás (kc)
- kc: fajlagos forgácsolási ellenállás [N/mm2] : 1 mm2 forgács leválasztásához szükséges erő. kc= f (anyag, h, γ, vc, Ac).
- leggyakrabban az Fc főforgácsoló erőre van szükség (szerszámgép kiválasztása, kés szárkeresztmetszet meghatározása)
kc=(2,5-4,5) Rm (szívós anyagokra, acélra)
kc=(0,5-1) HB (rideg anyagokra, öntött vasra)
(Preger: kc= 4 (h=0,8mm) – 6 (h=0,2mm) Rm
kc= kc1.1.h-z
kc1,1; z = fgv. (anyag)
![Page 5: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/5.jpg)
A kc a forgácsvastagsággal exponenciálisan változik
![Page 6: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/6.jpg)
A forgácsolóerőt befolyásoló tényezők
1.A munkadarab anyaga
2.Forgácsvastagság (előtolás)
3.Forgácsszélesség (fogásmélység)
4.Forgácsarány
5.Homlokszög
6.Szerszám elhelyezési szög
7.Forgácsoló sebesség
8.A szerszám anyaga
9.Hűtés-kenés
10.Szerszámkopás
![Page 7: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/7.jpg)
A munkadarab anyagának hatása
A főforgácsolóerő az anyag A főforgácsolóerő és a szakítószilárdságának függvényében forgácsvastagság
összefüggése
![Page 8: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/8.jpg)
A forgácsvastagság, a forgácsszélesség, a forgácsarány befolyásolja a forgácsolóerőt
A főforgácsolóerő és a forgácsarány összefüggése
![Page 9: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/9.jpg)
A homlokszög befolyása
A főforgácsolóerő és a homlokszög összefüggése
![Page 10: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/10.jpg)
A főforgácsolóerő és a forgácsolósebesség összefüggése
![Page 11: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/11.jpg)
A főforgácsolóerő különböző szerszámanyagoknál
![Page 12: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/12.jpg)
A hűtés-kenés hatása: 10...15%-kal csökken a forgácsolóerő a szárazon való megmunkáláshoz viszonyítva. Keményfémeknél és kerámiáknál inkább szárazon dolgozunk a közismert hősokkérzékenységük miatt.
A szerszámkopás befolyása: igen jelentős, a forgácsoló erőt 30-50%-al is növelheti.
Forgácsolóerő számításaKienzle és Viktor-féle erőszámítási módszer: alapja a fajlagos
forgácsolóerő meghatározása.A főforgácsolóerő általános képlete:Fc = kc Ac (N)
amelyet vagy azFc = kc ap f (N)
vagy pedig azFc = kc b h (N)
alakban alkalmazunk.
![Page 13: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/13.jpg)
A bővített kc képlet
kc= kc1.1.h-z
A fajlagos főforgácsolóerő módosító tényezői- homlokszög korrekció Kγ;
- forgácsolósebesség korrekció Kv;
- szerszámkopás korrekció Kk;
- szerszámanyag korrekció Ks;
- alak korrekció Ka.
A bővített kc képlet:
kc = kc1.1 . h-z . Kγ. Kv . Kk . Ks . Ka (N/mm2)
![Page 14: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/14.jpg)
A fajlagos főforgácsolóerő módosító tényezői
acélra, γ= -5o…+20o ;
öntött vasra, γ = -10o…+15o ;
; Kk= 1,3…1,5 (éltartam végi állapot) ;
Ks= 1,2 → HSS (gyorsacél) ;
Ks= 0,9 → SK (kerámia) ;
Ka= 1 → külső hengeres felület ;
Ka= 1,05 + l/d → belső hengeres felület ;
Ka= 1,05 → sík felület .
1001,5γ109K γ
1001,5γ103K γ
0,1
cv v
100K
![Page 15: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/15.jpg)
Kinzle-Viktor féle erőszámítási módszer
Táblázati adatok:vc= 90…125 m/p;
Acélra: αn= 5o ; ε= 90o
βn= 79o ; κ=45o
γn= 6o ; λ= 4o
g > 4r = 1 mmh = 0,1…1,4 mmérvényes: h = 0,05 - 2,5 mm
![Page 16: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/17.jpg)
Forgácsolás teljesítményigénye
- Fc komponens mértékadó, Fp irányában nincs, Ff irányában nem számottevő a teljesítmény.
- tiszta vagy hasznos teljesítmény: (szerszámgép kiválasztásához szükséges)
[kW];- összes felvett teljesítmény:
ηm: motor hatásfoka
[kW] ; ηg: szerszámgép hajtómű hatásfok
3
cchv 1060
m/pvFPP
gm
hö ηη
PP
75%ηη gm
![Page 18: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/18.jpg)
Forgácsoló szerszám hűtése
Forgácsolási hő megoszlása: a forgácsolásba fektetett munka csaknem teljesen (több mint 90%-ban) hővé alakul.
A hőigénybevétel különösen nagyobb forgácsoló sebességeknél a homlok és a hátfelületen oxidációs, diffúziós, és adhéziós folyamatok elindítója. A forgácsolás hőforrásai az ábra jelöléseivel:
belső súrlódás a nyírási síkban, (1)
anyagszétválasztás a szerszám csúcsánál, (2)
súrlódás a homlokfelületen, (3) súrlódás a hátfelületen, (4) további anyagdeformációk, (5)
![Page 19: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/19.jpg)
Hőmérsékleteloszlás (hőeloszlás Lössl szerint,
acél esztergálása, keményfémszerszám esetén)
Hűtéssel jelentősen csökken a hőmérséklet
![Page 20: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/20.jpg)
Hőeloszlási arányok különböző anyagoknál
Átl. forg. Hőeloszlás %-ban
Munkadarab anyaga
J/cm3
hőfok forg.- ba mdb.- ba szerszámba
Acél (Rm=630) 3200 450 oC ~75 ~25 ~1,5 Öntöttvas (HB=200) 2500 300 oC ~50 ~50 ~1,5
Alumínium 1600 150 oC ~25 ~75 ~1,5
![Page 21: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/21.jpg)
Forgácsolásnál keletkező hő hatása: szerszám él felmelegszik → romlik a forgácsolóképesség (szerszám kopik, szilárdsága csökken)
Hűtő-kenő folyadék szerepe:- elvezeti a hőt- súrlódást csökkenti (kenés)Hűtő-kenő folyadék típusai:→ vizes oldatok: - jó hűtőképesség- köszörüléshez, nagyoló megmunkáláshoz- szóda, szappanoldatok→ olajok:- kenőhatás érvényesül- simább felületet adnak, simításra- főleg növényi olajok (repce) ill. G-15 gépolaj→ olajemulzió:- olaj – víz arány változtatásával a hűtő-kenő hatás beállítható- fúróolaj 5-10%: általános forgácsoló célra
2%: köszörülésre
![Page 22: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/22.jpg)
Hűtőfolyadék alkalmazásának előnyei
- csökken a szerszámél felmelegedése,- vc növelhető,- lassul a szerszámkopás,- csökken a forgácsolás teljesítmény igénye,- forgácsolt felület minősége javul Ra ,- elősegíti a forgács eltávolítását.
![Page 23: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/23.jpg)
A forgácsoló szerszámok anyagaiA forgácsoló ék úgy tud a mdb.-ba hatolni, ha a szerszám anyagának
keménysége nagyobb, optimálisan 3 szorosa a mdb. keménységének.Szerszámanyagokkal szembeni követelmények:a, Keménység: 3x, ha túlzott, ridegséggel párosul, a szerszámél kitöredezik.b, Szívósság: ellentétes követelmény a keménységgel. Jellemzői: ütőmunka,
hajlítószilárdság. Rideg él kitörik.c, Hőállóság: jelentése: a szerszám milyen hőmérsékletig tartja meg eredeti
keménységét (keménységmegőrző – képesség)szerszám acél: 250 Co ; keményfém: 1000 Co ; gyémánt: 700Co
HSS: 600 Co ; kerámia: 1200 Co ; köbös bór-nitrid: 1200 Co.d, Kopásállóság: ellenálló képesség a megmunkálandó anyag
koptatóhatásával szemben.e, Hősokkállóság: hirtelen hőmérséklet változással szembeni érzéketlenség
(meleg szerszámra hűtő-kenő folyadék ráömlése – pl. kerámia, keményfém megrepedhet!)
f, Hővezetőképesség: ettől függ, mennyi hőt vesz fel a szerszám → szerszám méretváltozása, kilágyulása
![Page 24: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/24.jpg)
A forgácsoló sebesség növekedése esztergálásnál
![Page 25: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/25.jpg)
A szerszámanyagok hőállósága (középértékek)
![Page 26: Gyártástechnológiai III 4. előadás Forgácsoló erő és teljesítmény Előadó: Dr. Szigeti Ferenc](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022052204/56814d09550346895dba3e9a/html5/thumbnails/26.jpg)
Szerszámanyagok fejlesztési irányai