szerszamgepek_esztergagepek1.pdf

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Robert Bosch Mechatronikai Tanszék

SZERSZÁMGÉPEK (Esztergagépek)

Írta

Dr. Jakab Endre ny. egyetemi docens

Miskolc, 2011

Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)

1

Tartalomjegyzék 1. SZERSZÁMGÉPEK FEJLİDÉSTÖRTÉNETE.................................................... 3

1.1 Szerszámgépek fejlıdésének fı szakaszai ....................................................... 3 1.1.1 Egyetemes (univerzális) szerszámgépek kialakulásának kora ................. 3 1.1.2. Merev automatizálás kialakulásának kora ................................................ 6 1.1.3. Rugalmas automatizálás kora ................................................................... 7 1.1.4. Követı és ütközıs programvezérléső gépek ............................................ 8

1.2 A magyar szerszámgépipar .............................................................................. 9 2. BEVEZETÉS A SZERSZÁMGÉPEK FOGALOMKÖRÉBE ............................. 16

2.1 A gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat................ 17 2.3 Relatív és elemi mozgások, koordinátarendszerek ........................................ 19 2.4 Szerszámgépek rendszerezése........................................................................ 22

3. KÖVETELMÉNYRENDSZEREK....................................................................... 27 3.1 Követelmények .............................................................................................. 27

4. ESZTERGAGÉPEK.............................................................................................. 28 4.1 Alapozás ......................................................................................................... 28 4.2 Esztergálás megmunkálási modellje .............................................................. 29 4.3 Esztergálás forgácsolási- és teljesítményviszonyai ....................................... 30

5. EGYETEMES ESZTERGAGÉPEK Fİ ÉPÍTİEGYSÉGEI............................... 34 5.1 Tartóelem ....................................................................................................... 35 5.2 Fıhajtómő, fıorsó .......................................................................................... 38 5.3 Elıtoló hajtómővek, mellékhajtómővek ........................................................ 38 5.4 Esztergagépek további szerkezeti egységei ................................................... 54 5.5 Szánok és vezetékek....................................................................................... 58

5.5.1 Csúszó vezetékek.................................................................................... 60 5.5.2 Gördülı vezetékek .................................................................................. 70

6. CNC ESZTERGAGÉPEK..................................................................................... 78 6.1 Számjegyvezérlés hatása a szerkezeti kialakításra ........................................ 78 6.2 CNC esztergagépek felépítése ....................................................................... 79

6.2.1 Esztergagép struktúrák............................................................................ 79 6.2.2 Az EPA 320-01 CNC esztergagép szerkezeti kialakítása, struktúrája ... 91

6.3 Az egyetemes és a CNC esztergagépek összehasonlítása............................ 111


2

SZERSZÁMGÉPEK BEVEZETÉS A szerszámgépek stratégiai fontossága sokoldalú kölcsönhatásából adódik. Minden termék, gép elıállítása valamilyen fokon és szinten közvetlenül, vagy közvetve a szerszámgépekhez kapcsolódik. Az alkalmazott szerszámgépek fejlettsége illetve a szerszámgépgyártás nagymértékben meghatározza egy ország termelési színvonalát és technikai kultúráját, mert elıfeltétele minden ipari termelésnek. A szerszámgépek elnevezés a mindennapi szóhasználatban félreérthetı-, szerszámokat elıállító berendezés-, ami az angol Machine tool kifejezés német (Werkzeugmaschine) és magyar (Szerszámgépek) nyelvre történt helytelen fordításával magyarázható. Eredeti jelentésében „gépi szerszám”, azaz a szerszám gépi úton történı mozgatására utalt. Mivel ma a szakmai közéletben egyértelmő jelentéssel bír és meghonosodott a „szerszámgépek” elnevezés, továbbiakban ezt használjuk. A jegyzetben a forgácsoló szerszámgépek egyik legfontosabb és legszélesebb körben alkalmazott alapgépeit, az esztergagépeket tárgyaljuk. Természetesen a forgácsoló szerszámgépek palettája ettıl sokkal gazdagabb, de az itt közölt ismeretek egy része ott is hasznosítható. A fémforgácsoló szerszámgépek mellett ott találjuk a faiparban alkalmazott szerszámgépeket, igen jelentıs a képlékenyalakító, vagy a sugaras megmunkálások gépekeinek részaránya, ami az utóbbi évtizedben dinamikusan növekedett. Itt kell megemlíteni a mőanyag alakítás gépeit is, amelyeken készült termékek mindennapi életünk részévé váltak. A szerszámgépek és robotok rokon vonásai alapján az ipari robotok is tárgyalhatók lennének a közös elvi alapok, tulajdonságok és hasonlóságok miatt. A történeti fejlıdés során fokozatosan nıtt az alkatrészgyártás tömegszerősége. Az egyeditıl a különbözı sorozatnagyságú (kis, közepes, nagy) gyártáson át eljutott a tömeggyártásig. A mechanizálást követı merev, követı- és, programvezérlés, valamint a rugalmas automatizálás, továbbá minden olyan felfedezés, amely a szerszámgépek fejlesztésében szerepet kapott (villamos motorok, szerszámok, stb.), lényeges hatással volt a szerszámgépek fejlıdésére. A jegyzet nagyobb részt a hagyományos esztergagépekkel foglalkozik. Ennek oka az, hogy számos ilyen berendezés mőködik ma is, továbbá azokon szerzett és bemutatott ismeretek, szerkezetek jól hasznosíthatók más szerszámgépeken is. Természetesen kitérünk az NC esztergagépek bemutatására is. A jegyzet írásában felhasználtuk a hazai szerszámgépgyárak fejlesztési, konstrukciós és gyártási tapasztalatait és a Szerszámgépek Tanszékének a szerszámgépek kutatás- és oktatás-fejlesztésben elért eredményeit. Az NC esztergagépek bemutatásának középpontjában a SZIM-ben gyártott EPA 320-01 típusú NC esztergagép áll, amely több mint 2 évtizeden át szolgálta az oktatást. A gép építési elvei és megoldásai ma is felhasználhatók. Az NC esztergagépek fejlesztése töretlen és egyre újabb megoldások jelennek meg. Erre mutatnak példákat a különbözı szerszámgépgyártók moduláris elven felépülı esztergagépei és. Ezúton is köszönjük a gyárak szakmai támogatását és a rendelkezésre bocsájtott anyagokat.


3

1. SZERSZÁMGÉPEK FEJLİDÉSTÖRTÉNETE A szerszámgépek fejlıdése az emberiség általános fejlıdésétıl nem választható el, azzal szoros és sokoldalú kölcsönhatásban van. A szerszámok használatának és készítésének jelentısége közismert az emberiség kialakulásában. A történeti periodizálás is a termelés, a termelıeszközök jelentısebb változásaihoz kötött. Az emberiség célja mindig az igények, az anyagi szükségletek egyre teljesebb kielégítése volt, ami a fejlett országokban igen magas fokot ért el. Mindezt a technikai, gazdasági fejlıdés tette lehetıvé. Nem kell bizonyítani, hogy a technika mindennapjaink része lett függetlenül attól, hogy milyen mélységben ismerjük. A termelés a kezdeti, elszigetelt egyéni módról egyre inkább szélesebb körben valósult meg, ahogy hatása is. Ma a világmérető globalizálódás korát éljük, amely mindennapi életünk mellett befolyással van többek között a technikai kultúrára is. A szerszámgépeknek az ipari termelésre gyakorolt hatásáról szép mővet írt G. Spur [1]. A hazai szerszámgépgyártásról pl. a [2] és [3] mővekbıl tájékozódhat az érdeklıdı, továbbá felhasználtuk az [4-8] irodalmakat is. A szerszámgépek fejlıdése az egyedi szők körő gyártásról a sokakat érintı sorozat és tömeggyártásra való áttérés, azaz a kézi termelésrıl a gépi termelésre, majd az automatizált gépi termelésre való áttérés története. A gépi termelés fejlıdése egyre szélesebb körő munkamegosztással és specializálódással járt, ami csökkentette a fizikai és pszichikai terhelést. A cél minél gyorsabban, pontosabban, olcsóbban termelni. A szerszámgépek fejlıdésének fı szakaszai az ipari fejlıdés fı korszakaihoz köthetık. A történetileg korábban kialakult gépek, természetesen a jelenlegi mőszaki színvonalnak és kultúrának megfelelıen, ma is jelentıs helyet foglalnak el a termelésben. 1.1 Szerszámgépek fejlıdésének fı szakaszai

1.1.1 Egyetemes (univerzális) szerszámgépek kialakulásának kora Az egyetemes, vagy univerzális szerszámgépek kialakulásának kora a klasszikus, angliai ipari forradalomtól a XIX. század utolsó harmadáig számítható, amikorra kialakultak az egyetemes forgácsoló szerszámgépek fı típusai. Az elsı szerszámgépnek 1775-bıl John Wilkinson hengerfúró gépe tekinthetı, amellyel a gızgépek, ágyúk furatait készítették. Henry Maudslay esztergagépe 1797-ben készült el. Ezeken a szerszámgépeken azonos technológiával igen sokféle alkatrészt, egyedi és kissorozatban készítenek, amibıl az egyetemes elnevezés következik. Természetesen az egyetemes szerszámgépek fejlesztése, korszerősítése napjainkban is tart, és abba a CNC egyetemes gépeket is beleértjük. Az iparosodást az angol textilipar, a bányászat és szállítás igényei indították el. A fonó- és szövıgépek fejlesztése, mechanizálása, mőködtetése és nagyobb számban való elıállítása megfelelıen gyártott alkatrészeket, továbbá erıgépeket igényelt. Másik fontos tényezı a bányák üzemeltetése így a nyersanyag kitermelése és a víz kiemelése, a kitermelt anyag (szén, érc) szállítási igénye volt. A problémák megoldása döntıen az energia átalakító és közlı gızgépek feltalálásához, fejlesztéséhez, gyártásához és alkalmazásához kapcsolódott.


4

A szerszámgépek fejlesztésének kezdeti mozgatórugói, a fentiekkel összefüggésben, elsısorban a gızgépek gyártásához kapcsolhatók. Az elsı szerszámgépeket a gızgépeket gyártó üzemek maguk számára állították elı, a szerszámgépgyártás csak késıbb vált külön iparággá. Az egyetemes szerszámgépek zömét Európa, a marógépet Amerika (1850-ben George S. Lincoln társaságnak készítette Pratt és Whitney cég) adta a világnak, majd kölcsönösen hatottak egymásra a további fejlesztésekben. Az igen jelentıs szerszámgépépítı Joseph Whitworth minıségi és formatervezett szerszámgépépítését, amely a XIX. század közepétıl számítható, egész Európa és Amerika is követte. A XIX. század második felében jelentısen elıretört a német szerszámgépipar és néhány évtized alatt ledolgozta Angliával szembeni hátrányát. A fejlıdés a német vámegyezséggel (1834) indult, majd a német birodalom megalakulásától (1871) a századfordulóig bontakozott ki teljesen. A német szerszámgépgyártás bölcsıje Szászország volt, amit a bányászat (1765 Freibergben megalapították a bányászati akadémiát) és a textilipar (Chemnitz) döntıen befolyásolt. A chemnitzi gépipar jelentıs alakjai közül kiemelkedett Gottlieb Haubold (szövıgépek, öntöde, gızgépek, stb). A német szerszámgépgyártás úttörıje, és egyik jeles személyisége Johann von Zimmermann volt, aki 1820-ban Magyarországon, Pápán született. 1848-ban Chemnitzben (Szászország) alapított gépgyára az európai szárazföldi kontinens egyik legjelentısebb szerszámgépgyára volt. Nevéhez több fém- és famegmunkáló szerszámgép megalkotása, szabadalmak, számos forgácsoló és hideg képlékeny alakító szerszámgép gyártása, a vésı- gyalu- és fúrógépek sorozatgyártásának megindítása főzıdik. Gépeibıl Magyarországon nagyobb számban a MÁV Jármőjavító üzemekben volt található. A német szerszámgépgyártás jelentıs alakjai a [1.1] mőben megtalálhatók. Technikai és kultúrtörténeti érdekességként említjük meg, hogy Johann Manhardt toronyóra terve szerinti óra található a kecskeméti Nagytemplom tornyában, ami halála után 1889-ben készült el.

Az egyetemes szerszámgépeken az egyes elıtoló mozgások egymásra merılegesek és koordinátánként sorban egymásután következnek. Bonyolultabb felületek elıállítása az elıtoló kinematikai láncok cserekerekekkel való összekötésével (pl. karusszel esztergagépen kúpesztergálás, egyetemes marógépen osztófej alkalmazásával spirálhorony marás), vagy speciális készülékek alkalmazásával (pl. az esztergagépek keresztszánjára épített kúpvonalzóval kúpesztergálás) történt. A szerszámgépek mőködtetésére szolgáló energiát a mőhelyen kívül elhelyezett gızgépek közlımőveken (transzmissziós hajtásokon) keresztül szolgáltatták. A gépek elhelyezése a közlı tengelyeknek megfelelıen kötött volt az üzemen belül, a hajtást a gépek felé lapos-szíj hajtás közvetítette, a fordulatfokozatok váltása lépcsıs szíjtárcsákkal történt. A megoldás igen hosszú ideig uralkodó volt. A villamos motorok csak fokozatosan szorították ki a gızgép energiaforrást és a transzmissziós hajtástípust, véglegesen a második világháború után. A két világháború közötti idıbıl mutatnak példákat a MÁV Jármőjavító Üzemi Vállalat VI. gépmőhelye, Istvántelki Fımőhelyében és a Magyar Királyi Állami Mechanikai és Elektromos-ipari Szakiskola tanmőhelyében készült fényképek 1.1. és 1.2. ábrái [2], [4].


5

1.1. ábra:

MÁV Jármőjavító Üzemi Vállalat VI. gépmőhelye, Istvántelki Fımőhely

1.2. ábra

Magyar Királyi Állami Mechanikai és Elektromos-ipari Szakiskola tanmőhelye (1928), elıl egy marógép és hajtása látható

Összegezve: Az energiaforrás gızgép volt, ami transzmissziós hajtásokon keresztül mőködtette a gépeket. Az egyetemes szerszámgépeken azonos technológiával igen sokféle alkatrészt, egyedi és kissorozatban készítettek. Az információkat (geometriai, kapcsolási, sorrendi, stb.) az ember szolgáltatta a gép kezelıszervein keresztül.


6

A mérést elıször közvetlenül, majd a pontossági igények növekedésével közvetett módon végezték a mikrométer mérési elvéhez hasonlóan. A mérési elv és gyakorlati megvalósítása ugyancsak H. Maudslay-hez köthetı 1829-ben. A kezdetben csak a munkadarabok mérésére szolgáló eszköz mérési elvét késıbb a gép kézi kezelıszerveihez építetten mérıtárcsás (nóniusz tárcsás) megoldással valósították meg. A szánok egyenes vonalú haladó mozgását ily módon közvetetten, az elmozdulással arányosan, forgó tárcsára felvitt mérıskálával mérik, amelyeknél a mérési pontosság, pl. 0,1, 0,05, 0,02 mm. Az egyetemes szerszámgépeket az egyes korok mőszaki-technikai fejlıdésének megfelelıen tökéletesítették és a termelésnek ma is fontos eszközei.

1.1.2. Merev automatizálás kialakulásának kora A merev automatizálás kora a XIX. század közepétıl a XX. század elsı negyedéig számítható, éles határok azonban nincsenek. Egyre több termék nagyobb mennyiségő elıállításának igénye vezetett el a nagysorozat - és tömeggyártásra alkalmas, mechanizált szerszámgépek megalkotásához. Az igények szükségessé, a technika lehetıvé tette az állandó és elıírt minıségő gyártást, a csereszabatos alkatrészek elıállítását. Húzó iparágak a hadipar, a kerékpár- és varrógépgyártás, majd a motorkerékpár gyártás és az autóipar. A merev automatizálás jellegzetes gépei a mechanikus automaták, célgépek és célgépi gyártósorok, amelyek a mai nemzetközivé vált termelésben is, a kornak megfelelı technikai színvonalon, igen jelentıs szerepet játszanak a termelésben. A mechanikus automaták sorát, a csavargyártást szolgáló, revolverfejes esztergagépek nyitották meg a XIX. század közepén Amerikában, ami elıször a fegyvergyártás céljait szolgálta. Ezt követték a többszános eszterga automaták, amelyek egyidejőleg több szerszámmal dolgoztak. A század utolsó harmadában kialakultak az automata revolveresztergák, az egy- és többorsós automata esztergagépek. A revolveresztergák a szerszámváltás elvét Samuel Colt ötlövető pisztolyától vették át. Az automaták természetesen számos más területen is megjelentek, így említhetık a köszörő, sajtoló, stb. automaták. A sokoldalú megmunkálást és sokféle mőveletelemet, technológiát igénylı munkadarabok nagysorozatú, illetve tömeggyártására alakították ki a célgépeket és célgépi gyártósorokat. Célgépek és célgépi gyártósorok gazdaságos elıállításához az építıszekrény rendszer szerint építkezı gépcsalád elve alapján fejlesztették ki az építıelemek és építıegységek típus- és paraméterváltozatait.

Összegezve: A merev automatizálás gépein az alkatrészféleségek száma kicsi, szélsı esetben egy, ugyanakkor a gyártmány(ok) tömegszerősége nagy. Az energiát elıször gızgépek transzmissziós hajtáson keresztül szolgáltatták, amelyeket késıbb a villamos motorok váltottak fel, lehetıvé téve ezzel a korszerő gyártásszervezést. A villamos motoroknak (Ernst Werner Siemens 1881, Jedlik Ányos 1867) az 1890-es évektıl kezdıdı szélesebb körő elterjedéshez kapcsolódott a gyorsacél szerszámok (Frederick Winslow Taylor és M. White, Párizsi Világkiállítás, 1900) megjelenése, amelyek a szerszámgépek szerkezeti kialakítására lényeges hatással voltak. A nagy teljesítmények, nyomatékok és erık szükségessé tették a szerszámgépek méretezését, amely a XX. század elsı negyedétıl kezdıdıen számítható.


7

Az információkat az ember, különbözı mechanikus, hidraulikus, villamos, pneumatikus, vagy vegyes irányító szerkezetekre, szervekre helyezte át, amelyek cseréje új gyártmánynál (munkadarabnál) viszonylag nagy költséggel és hosszú idıvel volt lehetséges, amibıl a merev automatizálás elnevezés adódott. A méretek megvalósítását, a mozgatás sebességét merev programhordozók (pl. vezértárcsák) biztosítják.

1.1.3. Rugalmas automatizálás kora A rugalmas automatizálás kora 1949-52-tıl napjainkban is tart. A számjegyvezérléső szerszámgépek fejlesztését az amerikai légierı (Aire Force) közvetlen igényei indították el. Kezdete azzal a megbízással függött össze, amelyet az amerikai repülıgépipar 1949-ben adott John Pearson vállalkozásának (Pearson Corporation in Traverse City, Michigan) azzal, hogy olyan marógépet készítsen, amely a másoló marógépeken történı repülıgép alkatrészek gyártását termelékenyebben, pontosabban és automatikusan végzi. A feladatot végül is a MIT (Massachusetts Institute of Technology) bevonásával sikerült megoldani 1952 márciusában, amikor az elsı mőködıképes függıleges fıorsójú, számítógéppel irányított 3 tengelyes marógépet megépítették. A vezérlı számítógép az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, 1946) volt, ami 18000 elektroncsıvel, 30 tonna tömeggel, 800 kW teljesítményfelvétellel rendelkezett, 1000-5000 mővelet/sec sebességgel dolgozott, és amelynél átlagosan 15 percenként hibásodott meg egy elektroncsı. Az elektrotechnika-elektronika, információ-technológia, számítástechnika, és irányítástechnika fejlıdése és integrált alkalmazása tette lehetıvé a számjegyvezérléső (Numerical Control – NC), majd 1970-es évektıl a számítógépes számjegyvezérléső (Computer Numerical Control – CNC) szerszámgépek megjelenését, amelyeken az egyik munkadarab gyártásáról másikra való átállás szoftveresen, gyorsan és viszonylag kedvezı költséggel történik. Az elektroncsöves technikát (1. generáció) a tranzisztoros (2. generáció), majd az integrált áramkörös (3. generáció - 1959) technika váltotta fel. Ez utóbbi mőveleti sebessége már elérte az 1 millió/sec-ot. A mikroprocesszor (4. generáció) találmányi bejelentése 1971-ben történt meg (Texas Instruments), még ugyanebben az évben megjelent az Intel 4004 (CPU). Ezekben a nagy integráltságú LSI (Large Scale Integration) áramkörök gyors mőveleteket tettek lehetıvé, és a korszerő számítógépes számjegyvezérlés alapjául szolgálhattak.

A számjegyvezérlés a szerszámgépek szerkezeti kialakítására jelentıs hatással volt, ahogy korábban a villamos motorok és a gyorsacél szerszámok megjelenése. Új struktúrájú gépek jelenhettek meg annak következtében, hogy megszőntek a mechanikus kinematikai láncok által okozott kötöttségek, mivel az egyes elıtoló szánok független hajtással rendelkeznek, és sem a fıhajtómővel sem egymással nincsenek mechanikai kinematikai láncon keresztül összekötve. Ugyanakkor a vezérlés lehetıvé teszi az egyes NC irányítású tengelyek (szánok, orsók) egyidejő (szimultán) mőködtetését. Az egyidejően irányított tengelyek (D-Dimension-koordináták) számától függıen 2D-6D-s berendezések lehetnek (szerszámgépeken 5D, robotoknál 6D). Minél nagyobb az ilyen tengelyek száma, annál bonyolultabb felülető


8

munkadarabok állíthatók elı. Egyes számjegyvezérléső gépen a villamosan irányított tengelyek száma igen nagy, akár 10-20 is lehet. A rugalmas automatizálás teremtette meg a robotok fejlesztésének és széleskörő alkalmazásának alapjait is. A mechatronika fogalma is elıször a robotok kapcsán jelent meg. A mai számjegyvezérléső gépek és berendezések minden olyan sajátossággal rendelkeznek, hogy mechatronikai berendezéseknek is tekinthetık. Összegezve: A számjegyvezérléső gépek kezdetben az egyedi- és kissorozatú gyártmányok gazdaságos és termelékeny elıállítására szolgáltak, amely napjainkra kiterjedt a közepes és nagysorozatok gyártására és a célgépek, automaták területére is. A megrendelık kívánsága szerint igen gyakran épülnek számjegyvezérléső gépek szőkített, szinte célgépi feladatokra (pl. szelepgyártás, armatúragyártás). A nagy mőveletkoncentrációt megvalósító gépeken az automatikus szerszámellátás megoldott a szükséges nagyszámú szerszám miatt, majd ezt követte az automatikus munkadarab ellátás. A számjegyvezérléső szerszámgépeket fejlettségük és rendszerbeépítésük alapján CNC gépnek, megmunkáló központnak (Machining Centre - MC), rugalmas gyártócellának (Flexible Manufacturing Cell - FMC) vagy rugalmas gyártórendszernek (Flexible Manufacturing System - FMS) nevezik. Az FMS rendszerek fejlesztésének korlátait a rendkívül összetett információ-anyag-energiaellátás nehézségei jelentették. A számjegyvezérléső szerszámgépeken az energiát villamos motorok biztosítják. Minden egyes mozgást, a fımozgást, illetve mellékmozgást (elıtoló mozgást), külön-külön villanymotor biztosítja. Ugyanakkor a teljesítményhajtások (fıhajtómővek) motorjai és a kinematikai (elıtoló) hajtások szervomotorjai kialakításukban és tulajdonságaikban lényegesen eltérnek. Az információkat viszonylag kis költséggel és rövid idı alatt szoftveresen cserélik az új munkadarabok elıállításához. Az elmozdulás, elfordulás, sebesség, szögsebesség mérést közvetetten, vagy közvetlenül elektronikus mérıberendezések látják el, amelyek a helyzetszabályozás nélkülözhetetlen elemei.

1.1.4. Követı és ütközıs programvezérléső gépek A merev automatizálásról a rugalmas automatizálásra való átmenet szerszámgépei a másológépek (követı vezérléső szerszámgépek) és az ütközıs programvezérléső gépek voltak, amelyeken közepes és nagyobb sorozatokat állítottak elı gazdaságosan. Másológépeken a mintaprogramot egy mesterdarab szolgáltatja, a másolás legtöbbször hidraulikus, vagy elektrohidraulikus úton történik. Ütközıs programvezérléső gépeken a munkaprogramot, illetve a megmunkálni kívánt méreteket ütközık és villamos helyzetkapcsolók segítségével állítják be.


9

1.2 A magyar szerszámgépipar A hazai szerszámgépgyártás kezdetei a kiegyezés (1867) utáni idıtıl (1872-tıl) számíthatók [2], [3]. A fejlıdés az angliaihoz hasonló módon, csak majdnem egy évszázadot késve történt. A szerszámgépgyártás elıször az ipar különbözı ágazatainak kiszolgálására alakult ki. Az általános gépgyártás szolgáló leányaként csak az I. világháború után jelent meg önálló iparágként. A legfontosabb húzó ágazatok a közlekedés, malomipar, mezıgazdasági gépipar, hadiipar, kohászat, hídépítés, de a faipari és építıipari igények sem voltak elhanyagolhatóak. A XIX. század utolsó negyedében három jelentısebb vállalat foglalkozott szerszámgépgyártással más gyártmányok elıállítása mellett. Az elsı szerszámgépek döntıen a jól ismert megoldások alapján készültek, majd fokozatosan kialakult az önálló szerszámgéptervezés és gyártás. Az alábbiakban leírtak aktualitását az idı gyakran felülírja, ezért kiigazításra helyenként szükség lehet.

A Gutjahr Müller Gépgyár és Vasöntöde, amelynek jogutódja a Vulkán Gépgyár és Vasöntöde Rt volt, 1872-ben alakult meg. A gyárat svájci iparosok alapították Budapesten malomipari gépek és berendezések gyártására, amely hamarosan osztrák tulajdonba került és 1929-ig mőködött. A cég szerszámgépgyártása jelentıs volt, palettájukon az esztergák különbözı változatai, fúró, fúró-maró, portálmaró, hosszgyalu gépek mellett sajtológépek is szerepeltek. Jelentısebb szerszámgépfejlesztéseik az elsı Erzsébet híd (1898-1903) láncelemeinek gyártásához kötıdtek. Megjegyzés: a Széchenyi híd 1849-ben, a Margit híd 1872-benkészült el, a Ferencz József híd, ma Szabadság híd építése 1894-1896 között zajlott.

A Hirsch és Frank Gépgyár és Vasöntöde, amelyet 1882-ben alapítottak Budapesten, késıbb Salgótarjánban is rendelkezett telephellyel. Gyártottak esztergagépeket, marógépeket, gyalugépeket, fúrógépeket, sajtológépeket, gızkalapácsokat. A budapesti gyár 1949-tıl Budapesti Szerszámgépgyár, 1963-tól a SZIM (Szerszámgépipari Mővek) Budapesti Köszörőgépgyára néven üzemelt megszőntéig.

A Fegyver és Gépgyár Rt. német közremőködéssel alakult 1889-ben illetve 1891-ben, profilja a fegyver- és lıszergyártás volt. Gyártási naplóik szerint több mint negyven fajta szerszámgépet gyártottak, köztük a fegyvergyártás speciális szerszámgépeit, esztergagépeket, fúrógépeket, marógépeket, szerszám köszörőket, kúpfogaskerék gyalugépeket, sajtológépeket. 1949-tıl Fémáru- és Szerszámgépgyár, 1963-tól a SZIM Esztergagépgyára, majd Budapesti Szerszámgépgyár volt megszőntéig.

A szerszámgépgyártásban és szerszámgépek alkalmazásában jelentıs szerepet játszottak a MÁV Gépgyár, késıbb MÁVAG, a Ganz-MÁVAG, illetve a MÁV Jármőjavító Vállalatok, a Láng László Gépgyár és további kisebb vállalatok is. Megemlítjük, hogy a német szerszámgépgyártásnál említett Johann von Zimmermannak érdekeltségei voltak a MÁV-nál, és ott alkalmazták gépeit is.

A Weiss-Manfréd Mőveket 1892-ben alapították, ahol 1929-ben kezdıdött meg a saját célú szerszámgépgyártás. A 30-as évek végén megalakult és önállósult Szerszámgépgyárban esztergagépeket, a VF és UF típusú marógépeket, fúrógépeket köztük a világszerte ismertté vált RF sugárfúrógépeket már exportálási céllal is


10

gyártották. 1946-tól Csepeli Szerszámgépgyár, majd a Csepel Mővek Szerszámgépgyára néven vált ismert üzemmé, amelynek exportja jelentıs volt. 1989-tól több átalakuláson ment át a vállalat, ma Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft. néven üzemel, amely 1995-ben jött létre.

Az önálló szerszámgépgyártás megteremtése Mo.-on a II. világháború után szélesedett ki. Legjelentısebb vállalatai a Csepel Vas- és Fémmővek Szerszámgépgyára, az 1963-ban megalakult Szerszámgépipari Mővek (SZIM) vállalatai és a Diósgyıri Gépgyár voltak. Csepelen az elmúlt 60 évben, világméretben is jelentıs számú, több mint 40.000 szerszámgépet állítottak elı. A háború után a termelési profil nem változott és kezdetben fıként a háborús jóvátételt szolgálta. Az új típusú gépek között síkeszterga, csımenetvágó, főrész, táblalemezolló, légpárnás köszörő gépek szerepeltek. Igen lényeges elırelépés volt a fúró - és marógépek különbözı változatainak, majd a programvezérléső marógépek kifejlesztése. 1958-ban kezdıdött meg a célgépi egységek, célgépek és célgépi gyártósorok elıállítása. 1960-tól számítható a nagypontosságú menetköszörő gépek és a csigakorongos fogaskerék köszörőgépek gyártási programba vétele licencek alapján, és a nagypontosságú gyártás feltételeinek megteremtése. Magyarország elsı számjegyvezérléső gépeinek elıállítása is a vállalathoz kötıdik. Az ETL 250 típusú síkasztalos, ütközıs programvezérléső esztergával kezdıdött rövideszterga család fejlesztésében sok közös egységet és elemet alkalmaztak. Az ERS-200 típusú szakaszvezérléső rövideszterga 1966-ban készült el, és 10 pozíciós torony revolverfejes szerszámtartóval rendelkezett. Ezt követte 1969-ben az ETS-200 síkasztalos rövideszterga, amelynek Unimeric 121 vezérlése magyar, Vilati gyártmányú volt. Az elsı pályavezérléső (NC) tárcsaeszterga gép az ERI-250 volt (1965-66), amelyet az ERI-400 és ERI-320 típus követett. A Krupp céggel kooperációban készített elsı NC esztergák AEG, Grundig Masing és Sinumeric vezérléssel rendelkeztek. Magyarország így juthatott hozzá a korábban embargós vezérlésekhez, hajtásokhoz és szervomotorokhoz. Ez egy rendkívül eredményes korszak kezdetét is jelentette, amelyben az NC, CNC esztergagépek, fúró - maró megmunkáló központok játszották a fı szerepet. A hagyományos gépek gyártásának egy részét (pl. sugárfúró gépek) profiltisztításként a nyírbátori gyáregységbe helyezték át. Ma az Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft-nél

• különbözı paraméterő, struktúrájú és sorozatnagyságú CNC esztergagépeket, gyártócellákat,

• CNC fúró - maró megmunkáló-központokat, • egyedi tervezéső szerszámgépeket forgácsoló technológiák kivitelezésére

állítanak elı, továbbá kooperációs gyártást és forgalmazást folytatnak.

A területi összefüggés miatt itt kell megemlíteni a Csepeli Hiradástechnikai Gépgyárat, amelyben fúrógépeket, szikraforgácsoló gépeket, kiegyensúlyozó gépeket állítottak elı.

A Szerszámgépipari Mővek 1963-ban jött létre, amely 8 különbözı gyárat, és egy fejlesztı intézetet egyesített. A SZIM Esztergagépgyára elıdjének gyártmányai a különféle esztergagépek (pl. a Diósgyıri Gépgyárból - DIGÉP átkerült MVE esztergagép, stb.), marógépek,


11

főrészgépek voltak. Az 1963-ban alakult vállalat az esztergagépek gyártására szakosodott, ismert gépeik az EE gépcsaládba tartoztak. Késıbb teljes egészében áttértek az NC esztergagépek gyártására, amelyet a már megszőnt Budapesti Szerszámgépgyárban folytattak. A SZIM Budapesti Köszörőgépgyára elıdjénél elsısorban esztergagépek gyártása folyt. 1963-tól gyártott gépeik a különféle köszörőgépek (csúcsnélküli, optikai alak, rádiusz - és horony, szerszám) és esztergagépek voltak. A SZIM Kıbányai Gyára korábbi kisebb gyárak eredményeit vitte tovább, termékeik különféle esztergagépek voltak. Hozzájuk tartozott a Nagymarosi Gépgyár is, amely szerszámgépek felújításával, javításával foglalkozott. A SZIM Esztergomi Marógépgyára az 1919-ben alapított gyár utódvállalata volt. Különféle szerszámgépek gyártása után végül a marógépekre, majd az NC fúró - maró megmunkáló központokra szakosodott. Jelentıs sikereket a nagymérető, speciális megmunkáló központokkal (MZ gépcsalád) ért el. Helyén a 90-es évek végén a CNC Centrum Gépgyártó és Szolgáltató Kft., Esztergomi Szerszámgépgyár Kft., Esztergomi Marógépgyártó Kft. és az EMCO CNC Kft mőködtek. A CNC Centrum Gépgyártó és Szolgáltató Kft. fı profilja ma CNC marógépek gyártása, valamint szerszámgépek szervizelése és felújítása. Az Esztergomi Szerszámgépgyár Kft. megvásárolta a SZIM Esztergomi Marógépgyár Rt. gyártási dokumentációját, ennek bázisán gyárt szerszámgépeket, továbbá vállalnak karbantartást és bérforgácsolást. A SZIM Székesfehérvári Köszörőgépgyára fı profilja a különbözı köszörőgépek, köztük az egyetemes palástköszörő gépek (KU típusok), továbbá más egyéb gépek elıállítása lett. A profilt megırizve és szélesítve ma SZIMFÉK ZRt. néven mőködnek tovább. A SZIM Gyıri Célgépgyára 1963-ban alakult, széleskörő gépgyártásában a célgépi egységek és célgépek képezték a legfontosabb területet. Utódvállalata a Hörmann Célgép Kft volt. A SZIM Kecskeméti Gyára szerszámgépek építıelemeinek (golyósorsók, eszterga revolverfejek) gyártására szakosodott. Ma Szimikron Kft. néven ismert, profiljukat lineáris vezetı rendszerek gyártásával, forgalmazásával bıvítették. A SZIM Karcagi Gépgyára legismertebb terméke a lézeres fejjel kombinált lemezkivágó-rezgıkivágó (nibbelı) gép volt. Az 1992-ben alakult MultiTec Kft.-ben ma finomlemez szerkezetek kis, közepes és nagy szériában való megmunkálása és gyártása folyik. A SZIM Fejlesztı Intézete (SZIMFI) feladata elsısorban a szerszámgépek kutatása, fejlesztése és azok laboratóriumi vizsgálata, minısítése volt. Az általuk gyártott berendezések közül kiemelkedik a sok újdonságot hordozó MC-403 háromorsós CNC megmunkáló központ, amelynek fejlesztésében a Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke jelentıs szerepet vállalt.

Az 1990 után alakult NCT Kft gyártási profiljába CNC esztergagépek, CNC fúró-maró megmunkáló központok, CNC köszörőgépek, illetve ezekhez szükséges különbözı egységek, CNC vezérlések, stb. tartoznak. Továbbá gyártanak hagyományos eszterga, maró- és köszörőgépeket, szikraforgácsoló gépeket, és különbözı szolgáltatásokat és szervizelést végeznek.

A Diósgyıri Gépgyár (DIGÉP) Kelet-Magyarország legnagyobb szerszámgépgyártó vállalata volt, amit 1963-ban hoztak létre. Elıdjét 1915-ben alapították, majd 1948-ban


12

vált önállóvá DIMÁVAG Gépgyár néven, ahol nehézgépeket gyártottak. A háború után itt fejlesztették ki és kezdték gyártani a jól bevált E-63 egyetemes esztergagépeket, amit késıbb a SZIM Esztergagépgyára vett át, majd fejlesztett és gyártott tovább MVE (280, 340) gépcsaládként. Más forgácsoló gépek gyártása (esztergák, célgépek, daraboló főrészek) fokozatosan megszőnt, és a hazai képlékenyalakító gépgyártás központja lett. Fı gyártmányaik: egyetemes sajtológépek (mechanikus, hidraulikus), sorjázó sajtók, táblalemezollók, lemezélhajlító gépek, kalapácsok közte az igen ismertté vált ellenütıs kalapácsok, dróthúzó, drótsodró és összecsapó gépek, stb. Napjainkra a gyártmánystruktúra átalakult, és részben megırizte a hagyományos DIGÉP termékeket, amelyeket ma a DIGÉP Hungary Kft.-ben állítanak elı, mint pl. a kábelgépeket, képlékeny alakítógépeket, egyedi gépeket.

Lemezmegmunkáló gépek további gyártói volt a miskolci MSN Gépgyártó Kft., a kisebb gépek kategóriájában a gyıri GÉFI. Mai jogutód a GÉFI-RAAB Kft., ahol szerszámgépgyártás és acélszerkezet gyártás folyik.

Az ismertetésbıl nem hagyható ki a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki Karának a fenti és további más vállalatok számára végzett kutatásban, fejlesztésben betöltött szerepének megemlítése. A Szerszámgépek Tanszéke szerszámgépek és részegységeik fejlesztı munkáiban a Kar szinte minden tanszéke részt vett, sokszor közösen oldva meg a nagy volumenő feladatokat. A magyar szerszámgépipar egykori színvonalát jelzi, hogy az 1980-as években, a világ szerszámgépgyártásában elıkelı helyet foglalt, el és a világ 15 legnagyobb szerszámgép exportır országa közé is bekerült. Az ezredfordulóra a magyar szerszámgépgyártás jelentısen megkarcsúsodott, de néhány új fejlesztés jelzi, hogy a régi hagyományok követhetık.

A magyar szerszámgépgyártás gépeibıl mutatnak példákat az 1.3.-1.8. ábrák fényképei, amelyek egyben a három fejlıdési korszak gépeit is jellemzik. A képek sorrendben:

1.3. ábra: RFh-75 sugárfúrógép Csepelen készült és egy gépcsalád egyik tagja, amelynek elıdei az RF sugárfúrógépek voltak. E jól bevált gépekbıl majd tízezer került eladásra világszerte, ma is számos helyen üzemelnek.

1.4. ábra: E-63 egyetemes eszterga 1946-ban a Diósgyıri Gépgyárban került kifejlesztésre, amelynek irányítója a Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszékének elsı vezetıje, Kordoss József volt. A további fejlesztés és gyártás az 1949-ben alapított Fémárú- és Szerszámgépgyárba került át. Az MVE-280 néven továbbfutó gépbıl kezdetben évente 200-300 darabot állítottak elı.

1.5. ábra: CD-3 körasztalos célgép villanymotor pajzsok elıállítására szolgált és a DINAMÓ gyár részére készült.

1.6. ábra: a Hajtókar megmunkáló célgép a SZIM Gyıri Célgépgyárban készült kerékpár hajtókarokhoz. A gép csak egy az ott gyártott számos célgép közül, amelyek a motorgyártáshoz kapcsolódtak.

1.7. ábra: ERI-250 NC rövid- vagy tárcsaeszterga a magyarországi számjegyvezérléső gépek gyártásának elsı példánya, amely a Csepeli Szerszámgépgyárban készült.


13

1.8. ábra: MC 403 CNC megmunkáló központ a SZIMFI sikerterméke volt, amely egy CNC gépcsalád egyik tagja volt. A gép koncepciói és tervei Tajnafıi József vezetésével a ME Szerszámgépek Tanszékén születtek meg, a gép fejlesztése a SZIMFI-vel közösen történt. A gép alkotóit Állami Díjjal tüntették ki.

1.3. ábra

RFh 75 sugárfúrógép

1.4. ábra

E-63 (MVE 280) egyetemes esztergagép


14

1.5. ábra

CD-3 körasztalos célgép

1.6. ábra

Hajtókar megmunkáló célgép


15

1.7. ábra

ERI-250 NC tárcsaeszterga gép

1.8. ábra

MC 403 háromorsós CNC megmunkáló központ


16

2. BEVEZETÉS A SZERSZÁMGÉPEK FOGALOMKÖRÉBE Alábbiakban a szerszámgépek megértésére szolgáló fogalmakat és magyarázatokat adjuk meg. A szerszámgépek mőködésére jellemzı, egy lehetséges funkcionális modellt mutat a 2.1. ábra.

2.1. ábra A szerszámgépek mőködésére jellemzı modell

A megmunkálást a következı jellemzık befolyásolják. A szerszámgép a reá jellemzı technológiákkal, szerszámaival és a szükséges segédanyaggal (pl. hőtı-kenı folyadék) viszonylag állandó feltételekkel szolgál a gyártáshoz. A gép jellemzıi közé tartoznak a mozgástani (kinematikai), teljesítmény (nyomaték, erı, szögsebesség, sebesség) jellemzık, az ütközésmentes munkatér, a statikus és dinamikus viselkedés, hıalakváltozások (hıdeformációk), a gép kinematikai és geometriai hibái, stb. A megmunkálás függ továbbá az alkalmazott technológiák és szerszámok olyan paramétereitıl, mint a forgácsolási paraméterek (forgácsolási sebesség, elıtolás, fogásmélység), a szerszám anyagától, geometriájától, élettartamától, valamint az alkalmazott hőtı-kenı folyadéktól, stb. A továbbiak a változó feltételrendszerbe tartoznak. A nyers munkadarab anyagminısége befolyásolja a forgácsolási paramétereket, a szerszámmal és a technológiával összefüggésben meghatározza a forgács alakját, kiinduló mérete a kész munkadarab méreteihez viszonyítva az anyagleválasztás folyamatát. A kész munkadarabra elıírt méret- helyzet- és alakpontossági, továbbá felületminıségi elıírásokat a munkadarab-készülék-gép-szerszám (MKGS) rendszerben kell teljesíteni, amelyben a gép kezelıjének fontos szerep jut. A gyártási folyamatban keletkezı hulladék lehet újrahasznosítható (forgács, hőtı-kenı folyadék), vagy nem, mint pl. az abrazív szemcsék.


17

A gazdaságosság minden gyártás alapvetı feltétele, amelynek teljesülése igen sok feltételtıl függ. Ezek közül is kiemelhetı a megfelelı termelékenység biztosítása, amelynek igen fontos része a gépkapacitások kihasználása, a gyártási idın belül a gépi fıidı minél nagyobb hányadának elérése. A feladatok, a gyártási program a nyers elıgyártmány, és a kész munkadarab geometriájának ismeretében határozhatók meg. A feladat megoldásához, a megmunkáláshoz a gép számára a következı információk szükségesek:

• geometriai, • technológiai és kapcsolási, • idırendi.

Az információk közlési módja a gép vezérlésétıl függ, így származhat a gép kezelıjétıl a kezelıszerveken keresztül (egyetemes szerszámgépek), merev programhordozóktól (mechanikus automaták, programvezérléső és másoló gépek), vagy szoftveresen (NC, CNC gépek). A kezelıi beavatkozásra minden gépen szükség van, amelynek módját alapvetıen a gép automatizáltsági foka határozza meg. 2.1 A gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat A 2.2. ábra az egyes géptípusok és géprendszerek Q kapacitása (db/hó, vagy db/év) és a gyártható alkatrésztípusok száma (db) közötti összefüggést [2.1 Spur] szemlélteti. Látható, hogy azoknál a berendezéseknél, amelyeknél a gyártás tömegszerősége és termelékenysége nagy, ott a gyártás rugalmassága kicsi, illetve fordítva.

2.2. ábra Gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat


18

2.2 Szerszámgép fogalma A szerszámgép fogalma több szempont szerint adható meg.

a., A szerszámgép olyan munkavégzı berendezés, amelyet meghatározott technológiai eljárással (és szerszámmal), a munkadarab és a szerszám között létrehozott relatív mozgásokkal a munkadarab geometriai alakjának célszerő megváltoztatására, kialakítására alkalmaznak. A munkadarab anyaga tetszıleges (fém, fa, mőanyag, stb.) lehet. A relatív mozgásokat célszerően elemi (haladó és forgó) mozgások hozzák létre. Az elemi mozgások irányai gyártási, korábban programozási célszerőségbıl a Descartes-i koordinátarendszer irányainak megfelelıen egymásra merılegesek. Természetesen ma már vannak ettıl eltérı megoldások is.

b., A szerszámgép valamilyen technológia, vagy gyártmány (alkatrész) létrehozására szolgáló berendezés. A technológiát megvalósító gépek az egyetemes szerszámgépek és az azokból kifejlesztett speciális gépek. A gépeken többnyire egyfajta technológia és szerszámai használatosak. A gyártmány (alkatrész) megvalósítására szolgáló gépek elsısorban a célgépek, amelyeken többféle technológia és szerszám használatos. A célgépekrıl az alkatrészek rendszerint készen kerülnek le.

Ma a technológiát megvalósító szerszámgépeken egyre többféle technológiát és szerszámot koncentrálnak (nagy mőveletkoncentrációjú gépek), hogy a gyártmány kész, vagy majdnem kész állapotban kerüljön le géprıl, ezért közelítenek a gyártmányt elıállító szerszámgépekhez. A szerszámgépek ilyen változatait nevezik megmunkáló központoknak (MC-Machining Centre) és rugalmas gyártócelláknak (FMC-Flexible Manufacturing Cell).

c., A szerszámgépeket a diszkrét gyártás gépeinek is nevezik. Diszkrét gyártástechnológiák-nál a munkadarabok elıállításakor az egyes mőveletek lehetnek ugyan folytonosak, de a kész munkadarab elıállításáig a munkadarab és a szerszám kapcsolata, a többször és szakaszosan ismétlıdı technológiai lépések, egymástól térben és idıben elhatárolhatók, továbbá egyes lépések rendszerint nem cserélhetık fel. Folyamatos gyártástechnológiák alkalmazásakor a termék elıállítása folyamatos, pl. az olaj- és gázkitermelés, kémiai reaktorok termék elıállítása, dróthúzás.

d., A szerszámgép a munkadarab és a szerszám közötti relatív mozgások során a munkadarab alakjának és mennyiségének célszerő megváltoztatására szolgál.


19

2.3 Relatív és elemi mozgások, koordinátarendszerek A gépek rendszerezése elıtt a legáltalánosabb elveket ismertetjük. A szerszámgépeken a szerszám, illetve a munkadarab között szükséges relatív mozgásokat elemi mozgások hozzák létre, amelyek alapvetıen az egyenes vonalú (lineáris) haladó és a forgó (rotációs) mozgások. Az elemi mozgások határozottságát kényszerek (lineáris és forgó szánokkal) biztosítják azáltal, hogy a tér lehetséges hat szabadságfoka (2.3. ábra) közül ötöt megkötnek. A Descartes-i, derékszögő koordinátarendszerben a hat szabadságfokot az X, Y, Z tengely menti elmozdulások és a tengelyek körüli Rx, Ry, Rz szögelfordulások jelentik. A CNC gépek általános koordinátarendszerének és mozgásirányok kijelölésének is ez az alapja, amelyben a X, Y, Z elsıdleges lineáris koordináták, az U, V, W a másodlagos és a P, Q, R pedig a harmadlagos lineáris koordináták. A másodlagos és harmadlagos koordinátákra az azonos funkciójú, többszános rendszereknél van szükség. Az X,Y,Z tengelyek körüli elfordulásokat CNC gépeknél az A, B és C betők jelölik fúró-maró megmunkáló központoknál, robotoknál, esztergáknál. A C tengelyes esztergagépeknél a fıorsó a forgó forgácsoló fımozgás mellett forgó mellék-mozgásokat is végezhet, ami folyamatos (nem feltétlenül egyenletes) elıtolás, vagy diszkrét osztás formájában valósul meg. Amennyiben a lineáris és a forgó NC tengelyekbıl több is van, akkor azt a betőkód mellé írt számmal jelzik. Pl. C1, C2, X1, X2, X3. A több fıorsó és a revolverfejek jelölése S1…SX. Forgó fımozgású CNC szerszámgépeknél, és a forgácsoló szerszámgépek zöme olyan, hogy a z tengely a fıorsó tengelyvonalába esik. Az egyes lineáris tengelyek pozitív irányát úgy kell felvenni, hogy a szerszám és a munkadarab egymástól távolodó mozgását jelentse (DIN 66217).

2.3. ábra CNC gépek koordinátarendszere és jelölései, szabadságfokok

P, U, X

Q, V ,Y

R, W, Z

C, Rz

B, RyA, Rx

Haladó mozgások: X, Y, Z U, V, W P, Q, R

Forgó mozgások: Rx, Ry, Rz

Szabadságfokok száma: 6

A, B, C


20

2.4. ábra NC esztergagép koordinátarendszere

A 2.4. ábra példaként egy C tengelyes NC esztergagép DIN 66217 szerinti koordinátarendszerét tünteti fel, ahol a szerszámtartó elıl van.

A 2.5. ábrán egyszabadságfokú mechanizmusok-, szerszámgépeken szánok (lineáris, forgó, forgó-haladó) egyszerősített szimbólumai láthatók.

Az egyenes vonalú haladó (transzlációs) mozgású szán (2.5.a ábra) valamely koordinátatengely irányában mozog, és a szán egyes pontjai egymással párhuzamos egyenesek mentén mozdulnak el.

Forgó mozgású, vagy más néven rotációs szánok (2.5.b ábra) pl. az orsók (fıorsók, C tengelyek) és a diszkrét osztású körasztalok. A forgó szánhoz kötött koordinátarendszer valamely koordinátatengely körül elfordul és a szán különbözı sugáron elhelyezkedı pontjai más és más sugarú körpályát futnak be.

A haladó (transzlációs) körmozgású szánokat meghatározott területeken alkalmazzák. Példák hozhatók a sokszögesztergák körébıl. A négycsuklós, négytagú parallelogramma mechanizmus (2.5.c ábra) valamely forgattyúkarját meghajtva (pontosan gyártott mechanizmustagokat feltételezve) a mechanizmus középsı tagja haladó (transzlációs) körmozgást végez. A középsı taghoz kötött koordinátarendszer és a szán minden egyes pontja a forgattyúsugárral azonos nagyságú körpályán mozog, és nem fordul el. A transzlációs körmozgás természetesen más mechanizmusokkal is létrehozhatók, pl. két egymásba ágyazott forgó orsóval, amelyek nem egytengelyőek (nem koaxiálisak), mint pl. a Gellért féle sokszögeszterga.

.

c.,b.,a.,

2.5. ábra Elemi mozgásokat megvalósító mechanizmusok

Kétszabadságfokú szánok (mechanizmusok) az egyszabadságfokú szánokból képezhetık. Példaként említhetık a lineáris és forgó mozgást megvalósító szánok (pl.


21

fúrógép, fúró-marómő fıorsó), a két forgómozgásból bolygó mozgást végzı szánok (pl. a munkadarab mozgatású sokszögesztergák).

Az elemi mozgásokat megvalósító szánok egymáshoz, illetve a tartóelemhez való kapcsolása lehet soros és párhuzamos.

A soros építés (2.6.a ábra) a leggyakoribb. Ekkor az elemi mozgású szánokat, sorban úgy építik a tartóelemre és egymásra, hogy a mozgások egymásra merılegesek és a Descartes-i koordinátarendszer irányaiba esık legyenek. Az ábrák jelölései az alábbiak. Az Es1-ben az elemi mozgás (E), szerszámot hordoz (s), elsırendő szán (1), azaz a szán közvetlenül a tartóelemre épül. Az Es2-ben az elemi mozgású (E) szán másodrendő (2), ui. az elsırendő szánra épül, továbbá ez is szerszámot (s) hordoz. Az Em1, Em2-ben az (E) lineáris és forgó szán munkadarabot hordoz (m), elsı, vagy másodrendően (1, 2). Az alakítási mechanizmusban (a), a származtató felület (származtató felülető szerszám) (Fsz), a munkadarab felület (származtatott felület) (F1=Fm). A 2.6.b ábra példaként egy vízszintes fıorsójú, osztott mozgású fúró-maró megmunkáló központ struktúráját mutatja, melynek kódolt leírásához a koordinátairányokat használtuk fel.

Es1

Es2

Em1

Em2

F1=FmFsz

a

Es1

Es2

Em1

Em2

a., b.,

2.6. ábra

Soros építéső szerszámgép funkciómodellje (baloldalt) Vízszintes fıorsójú, osztott mozgású fúró-maró megmunkáló központ struktúrája

A párhuzamos kinematikájú gépépítés egy új irányzat, amely bizonyos elınyök (nagy forgácsolási- elıtolási- és gyorsjárati sebességek) alapján az elmúlt idık gépfejlesztésének egyik területe lett. Ezeknek a gépeknek hátrányaként említhetı, hogy munkaterük nem minden része egyenértékő, ezért széleskörően nem terjedtek el.

A vegyes struktúrák a párhuzamos és soros kinematikai építéső gépek elınyeit egyesítik. Mivel a tisztán párhuzamos kinematikájú gépek munkaterének tartományai nem egyenértékőek a szerszám hozzáférés szempontjából, ennek feloldására a vegyes struktúrák jelenthetnek megoldást.


22

A szerszámgépek telepítésétıl függıen lehetnek alapozáshoz vagy munkadarabhoz (mobil) kötöttek. Az alapozáshoz kötött szerszámgépek jellemzıje, hogy a gép tartószerkezete a talajra, állandó helyre telepített, és az alkatrészeket viszik a gépre megmunkálás céljából. A legtöbb szerszámgép ilyen építéső. Az elızı fejezetekben bemutatott példákban alapozáshoz kötött szerszámgépeket láthattunk.

A munkadarabhoz kötött (mobil) szerszámgépek elhelyezését a megmunkálási feladat határozza meg, ebbıl adódóan ezek mindig célgépek. A mobil szerszámgépek kialakítása egyedi és feladatfüggı, építésük legfontosabb kiindulópontja a megfelelı bázisok megkeresése. Megmunkáláskor a gépnek a munkadarabhoz, vagy annak környezetéhez viszonyított helyzetét kötötté kell tenni. Alkalmazásukat a következık indokolják. A megmunkálandó alkatrészek egy része igen nagymérető, és csak a helyszínen, vagy a szerkezetekbe építés után munkálható meg. Ekkor a megmunkáló berendezést telepítik az alkatrészre, vagy az alkatrészhez. Példák hozhatók az atomerımővek és a vegyipar berendezéseinek körébıl, vagy említhetık a gép- és szerkezetgyártás nagymérető hegesztett szerkezetei (pl. vasúti kocsik). E csoportba besorolhatók a tisztán szerszámmozgatású szerszámgépek is, amelyek alapozáshoz kötöttek és a munkadarab álló helyzető. A mobil szerszámgépek alkalmazásának másik, egyre növekvı területe a gazdaságos és célszerő sorozatgyártáshoz, felújításokhoz kötıdik, függetlenül az alkatrészek méretétıl. 2.4 Szerszámgépek rendszerezése A szerszámgépek rendszerezése többféle szempont alapján végezhetı el. Leggyakoribb az alakítási technológiák jellege, a szerszám és munkadarab közötti kölcsönhatás szerinti bemutatás. A fémmegmunkálás technológiai eljárásainak rendszerezése pl. a DIN 8580 (Deutsches Institut für Normung-Német Szabványügyi Intézet) szabványban található meg, amelyek kiinduló osztályozása szerint a következı csoportosítás tehetı:

• Anyagalakító, anyagszétválasztó (képlékenyalakító gépek) (pl. DIN 8582-8588) • Anyagleválasztó (forgácsoló szerszámgépek) (pl. DIN 8589-8590) • Anyagegyesítı (hegesztı, forrasztó stb. berendezések) • Bevonatoló (pl. galvanizáló berendezések) • Anyagtulajdonság változtató (hıkezelés berendezései)

A fenti eljárások kiegészíthetık a következıkkel:

• Anyagépítı (pl. a gyors prototípus technológiák berendezései) • Nagy energiasőrőségő (meleg: lézer, plazma, autogén, szikraforgácsolás

és a hideg: vízsugaras) sugaras megmunkálások gépei.

A nagy energiasőrőségő sugaras megmunkálások gépeinek szerszáma különbözı fizikai tulajdonságokkal bíró sugárnyaláb, amely a rá merıleges keresztmetszetben kör keresztmetszetőnek tekinthetı. A fenti osztályozás alapján fedések is lehetnek, pl. a sugaras megmunkáló gépeket tekinthetjük anyagszétválasztó gépeknek is.


23

Továbbiakban részletesen csak az anyagleválasztó, forgácsoló szerszámgépekkel foglalkozunk. 2.4.1 Anyagleválasztó eljárásokat megvalósító forgácsoló szerszámgépek A forgácsoló szerszámgépek, pl. az alábbi szempontok szerint csoportosíthatók.

Csoportosítás a szerszám milyensége alapján. Geometriailag határozott élgeometriájú szerszámokkal dolgozó szerszámgépek: Forgó fımozgású:

• esztergagépek /egyélő, kétélő/, • fúrógépek /két- és többélő/, • marógépek /többélő/, • főrészgépek /többélő/ (forgó és haladó fımozgású), stb.

Egyenesvonalú haladó fımozgású

• vésı- és gyalugépek /egyélő/, • üregelı gépek /többélő/, stb.

A geometriailag határozatlan élgeometriájú szerszámokkal való megmunkálás gépei:

• köszörőgépek (merev szerszámmal, forgó fımozgású), • hónológépek, dörzsköszörőgépek, • tükörsímítı (leppelı) gépek, • szalagköszörő gépek (rugalmas szerszámmal), stb.

Csoportosítás cél szerint

Technológiát megvalósító szerszámgépek az egyetemes szerszámgépek, mivel egyféle technológia és szerszámaival történik a megmunkálás.

Gyártmányt megvalósító szerszámgépek a célgépek, automaták, amelyek többféle technológiát is alkalmaznak, és rendszerint készgyártmányt bocsátanak ki. Ma már ilyennek tekinthetık egyes, célfeladatot ellátó, CNC szerszámgépek is. Csoportosítás a munkadarabok alakja alapján

Forgásszimmetrikus alkatrészek (hengeres felületek) elıállítására szolgáló szerszámgépek (pl. esztergagépek, egyetemes palástköszörő gépek, hengerköszörő gépek, furatmegmunkáló gépek).

Síkfelületek elıállítására szolgáló szerszámgépek (pl. marógépek, síkköszörők, vésıgépek, gyalugépek (hossz- és haránt).

Összetett, bonyolult felületek elıállítására szolgáló szerszámgépek, pl. a fogazó-gépek, menetgyártó gépek, beszúró és profilozó gépek, üregelı gépek, 2D-5D-s CNC szerszámgépek.


24

Csoportosítás a forgácsoló fımozgást végzı egység alapján

A forgácsoló fımozgást a szerszám végzi (pl.: fúrógépek, marógépek /forgó fımozgás/, harántgyalugépek /egyenesvonalú haladó fımozgás/). A forgácsoló fımozgást a munkadarab végzi (pl.: esztergagépek, hosszgyalu gépek). Csoportosítás a forgácsoló fımozgás jellege alapján.

Forgó fımozgású szerszámgépek (pl. esztergagépek, marógépek).

Egyenes vonalú haladó fımozgású szerszámgépek (pl. vésıgépek, gyalugépek). A forgácsoló szerszámgépek többsége forgó fımozgással dolgozik. Ennek oka az, hogy csak forgó fımozgású szerszámgépeken használható ki a szerszámok nagy forgácsoló képessége. Haladó fımozgásnál a dinamikai határok szabnak korlátot. Csoportosítás a gép mőködtetése szerint.

Kézi mőködtetésőek, pl. hagyományos egyetemes gépek.

Automatikus mőködtetésőek, pl. mechanikus automaták, célgépek, számjegyvezérléső szerszámgépek. Csoportosítási szempontok egy adott szerszámgép típuson belül

• a gyártási eljárás (a szerszám) típusa, • a forgácsoló fımozgás típusa, száma, kinematikája, • a fıorsó térbeli helyzete (vízszintes, függıleges, más), • a munkadarabok típusa, a megmunkált felületek geometriája, • a munkadarabok mérete, • a gép, a megmunkálás pontossága, • az elıállítandó darabszám, • a mellék, illetve elıtoló mozgások, szánok típusa, száma, kinematikája,

a gép struktúrája, • a gép tartószerkezetének alakja, • a gyártás rugalmassági foka, • az automatizálás típusa, • a mőveletkoncentráció foka, stb. alapján.

Rendszerezési példa az esztergagépek körébıl

Az esztergáláshoz alapesetben egy forgó fımozgás, és két egymásra merıleges elıtoló mozgás szükséges. Az elıtolási irányok a fımozgás sebességének irányára merılegesek. Az esztergálás egyélő, határozott élgeometriájú szerszámmal történik.

A forgácsoló fımozgás kör alakú forgácsoló mozgás, amelyet rendszerint a munkadarab végez, de elıfordulnak szerszám fımozgással dolgozó esztergák (pl. hosszesztergák, faipari esztergák) is.


25

A fımozgás (fıorsó) száma általában egy, de a forgószerszámos, nagy mőveletkoncentrációt megvalósító CNC gépek körében gyakori a kétorsós esztergagép változat is, de lehet több orsó is. A fımozgás végrehajtó szerve a fıorsó.

A fıorsó térbeli helyzete rendszerint vízszintes. Függıleges fıorsójú esztergákat (karusszel esztergagépek) nagymérető tárcsaszerő alkatrészeknél (a körasztal típusú fıorsó alul, a szerszámozás felül és oldalt helyezkedik el). Speciális esetekben az eszterga fıorsó felül, a szerszámozás alul és oldalt helyezkedik el.

A munkadarabok rendszerint forgás-szimmetrikusak, tengely és tárcsaszerőek lehetnek. A felületek geometriája egyszerő, vagy bonyolult (pl. menet, hátraesztergált felület) lehet. CNC eszterga megmunkáló központoknál a megmunkált alkatrész alakja igen különbözı lehet (nem csak forgás-szimmetrikus), mivel az esztergáláson kívül más technológiákkal és szerszámaikkal történik a megmunkálás a készremunklőáléás érdekében .

A munkadarabok mérete kicsi, közepes és nagy lehet. A megmunkált átmérık néhány tized millimétertıl akár 25 méterig is terjedhetnek, ami a gépek nagyságrendi változatait befolyásolja. A gépek nagyságrendi méretsorát rendszerint geometriai sor szerint alakítják ki.

A megmunkálás pontossága normál, fokozott, nagypontosságú, szubmikronos.

Az elıállítandó darabszám szerint a gyártás lehet egyedi, kissorozatú, közepes sorozatú, nagysorozatú, illetve tömeggyártás. A besorolás viszonylagos, az alkatrészek típusától, méretétıl is függ.

A mellékmozgásokat (elıtoló mozgásokat) végzı szánok többsége egyenes vonalú haladó mozgást végez, számuk alapesetben kettı, de lehet ennél több is különálló egységként. Más esetben az elıtoló mozgás lehet forgó is, például pl. a régebbi dobrevolver-esztergákon, ahol a szerszám végzi az elıtoló mozgást. A modern, CNC eszterga megmunkáló központokon, C tengelyes kivitelnél az elıtoló mozgást a fıorsóba fogott munkadarab is végezheti. A mellékmozgás a fıhajtómővel (fıorsóval) kinematikailag összefüggı, arról levezetett (egyetemes esztergagépek), vagy attól kinematikailag független (CNC esztergagép) lehet. Egyes megoldásokban a fıorsó egység is végezhet lineáris pozícionáló, vagy elıtoló mozgást.

Az esztergagép alap struktúrákat az elemi mozgásoknak a munkadarab és a szerszám közötti megosztása és az egymásra épülési sorrendváltozatok alapján képezzük. Ennek elsısorban számjegyvezérléső szerszámgépeknél van jelentısége. Az alapeseteken, amikor a szánok két koordináta irányú mozgást végeznek, túl azonban számos egyedi struktúrájú gép építhetı, pl. akár 9-11 lineáris mozgással, amelyek forgó vagy lineáris szerszámegységeket (ritkábban munkadarab egységet is) mozgatnak, 2 fıorsóval, 2 C tengellyel.

Az esztergagépek tartószerkezete ágy típusú, függıleges fıorsójú karusszel esztergáknál konzolos, vagy keretállványos.

Az automatizálás szintje szerint megkülönböztetünk kézi irányítású, mechanikus vezérléső, követı vezérléső, ütközıs programvezérléső és számjegyvezérléső esztergagépeket.


26

A gyártás rugalmassága az automatizálás szintjétıl függ. A számjegyvezérléső gépeket, megmunkáló központokat a rugalmas automatizálás jellemzi.

A gyártás tömegszerősége szerint az egyetemes esztergákon és NC, CNC esztergákon sokféle munkadarab kezdetben egyedi- és kissorozatban, de ma már nagysorozatban, másoló esztergákon kevésféle munkadarab közepes- és nagysorozatban, az eszterga automatákon egy-egy alkatrész nagysorozatban, vagy tömeggyártásban állítható elı.

A mőveletkoncentráció foka szerint magasabb fokú mőveletkoncentrációt megvalósító gépek a többszános (több revolverfejes), többorsós CNC esztergagépek és CNC esztergaközpontok. A gépeken többféle technológiai mőveletet és szerszámait koncentrálják. A CNC esztergaközpontokon álló és forgó szerszámos (pl. furatoló szerszámok, menetfúró, maró, főrésztárcsa) megmunkálás egyaránt lehetséges. Számos gépen egyidejőleg több megmunkálás is végezhetı. A két fıorsós gépeken a befogott munkadarab nyers vége, a másik fıorsóba való átfogással, pl. rúdból történı leszúrás után munkálható meg. Az áttekintés hasonlóan végezhetı el más forgácsoló szerszámgépeknél is.


27

3. KÖVETELMÉNYRENDSZEREK A technikai fejlıdést, a gépek fejlıdését minden korban a követelmények és az adott kor mőszaki gazdasági lehetıségei határozzák meg. A téma részletes tárgyalása szinte minden szerszámgépekkel foglalkozó szakirodalomban megtalálható, ugyanakkor azok tárgyalásmódban, kifejtésben lényegesen különböznek. Tajnafıi J. Szerszámgéptervezés II. címő jegyzetében [6] jól rendszerezetten és áttekinthetıen ismerteti a követelményrendszereket. Azokban foglaltakat csak annyiban mutatjuk be, amennyi az anyag folyamatos tárgyalásához szükséges.

3.1 Követelmények A követelmények az alábbi négy csoportba sorolhatók.

1. Funkcionális követelmények A funkcionális követelményeket a feladatból levezethetı célkitőzések és követelmények határozzák meg. A funkciók tehát a feladathoz rendeltek.

2. Szerszámgépek általános követelményei a termelés mennyiségi, minıségi, és gazdasági jellemzıi (TMG), amelyek egy gép fejlesztésének középpontjában állnak:

• termelékenység (T), növelésének fı területei: a paraméterek gyorsítása, növelése (pl. vc, a, f, vf, vgy), idıpárhuzamosítások a fı,-mellék,- elıkészületi és veszteségidıkön belül, vagy vegyes idıpárhuzamosítások.

• pontosság, vagy minıség (M), amelynek biztosításához a geometriai és kinematikai pontatlanságok, a statikus terhelések és dinamikus hatások, hıhatások, szennyezıdések okozta hibákat kell figyelembe venni és korlátok között tartani.

• gazdaságosság (G), amelyhez az egységes elemek és struktúrák, építıszekrény rendszerek és a funkció-összevonás alkalmazása járul hozzá.

3. Adott korra jellemzı és kiemelt követelmények a fejlesztési stratégiát nagymértékben befolyásolják, mint például a:

• rugalmas automatizálás, • nagyfokú gépkihasználás, • megbízhatóság, biztonság, • fokozott pontosság, • minıségbiztosítás és ellenırzés, • környezetvédelem, stb.

4. Minden gépre jellemzı követelmények Ezek egy részét szabvány, elıírás, és célszerőség határozza meg, mint például a:

• kis súly, kedvezı erıjáték, gyártási követelmények, kis helyszükséglet, • kedvezı élettartam, ergonómiai követelmények, iparjogvédelem, egyéb

(szállítás, karbantartás, szerviz), stb.


28

4. ESZTERGAGÉPEK 4.1 Alapozás A legszélesebb körben alkalmazott és legismertebb szerszámgépek az esztergagépek, amelyek döntıen forgásszimmetrikus, tengely- és/vagy tárcsaszerő alkatrészek elıállítására szolgálnak. Az esztergagépek kiemelkedı szerepe abból adódik, hogy azokon igen gazdaságosan, nagy termelékenységgel és pontosan állíthatók elı forgásszimmetrikus alkatrészek. Az ilyen munkadarabok elıállításához kevés számú mozgás, ezért viszonylag egyszerő szerkezető gép szükséges. A mozgások:

• egy forgácsoló fımozgás (kör alakú forgácsoló mozgás), amely forgó, és amelyet általában a munkadarab végez. A forgácsoló fımozgást egyszeri forgácsleválasztó mozgásként értelmezik a munkadarab és a szerszám között, elıtoló mozgás nélkül (DIN 6580).

• két egyenes vonalú haladó elıtoló mozgás (mellékmozgás), amelyeknek az iránya egymásra merıleges. A mellékmozgásokat végezheti a szerszám, a munkadarab, vagy osztottan mindkettı.

Az egyetemes esztergagépeken a leggyakrabban használt szerszám az egyélő esztergakés és a forgástengellyel azonos tengelyő furatok megmunkálására szolgáló furatoló szerszámok. Külsı felületek megmunkálásakor általában 4-5 szerszámra (nagyoló és simító esztergakés, beszúró-leszúró kés, menetmegmunkáló kés), belsı felületek megmunkálásakor ennél több, 5-7 (központfúró, fúró, nagyoló és simító furat esztergakés, beszúró kés, menetmegmunkáló kés) szerszámra lehet szükség, álló szerszámos megmunkálásnál. A teljes szerszámszükséglet összesen 10-12 darab. Ebbıl adódik, hogy az esztergagépek revolverfejének pozíciószáma (a szerszámok száma) álló szerszámos megmunkálásnál általában 10-12 db. Ez a szám az álló és forgó szerszámokat befogó revolverfejekre is jellemzı Forgó (hajtott) szerszámok alkalmazásakor a szerszámok száma igen nagy lehet. A revolverfejbe befogott, és forgó mozgást végzı szerszámegységeknél gyakran szükséges az automatikus szerszámcsere, vagy több szerszámbefogó egység alkalmazása a széleskörő megmunkálási feladatok (marás, főrészelés, stb.) miatt. Ekkor azonban a fıorsó is kettıs funkciót kell, hogy ellásson: egyrészt forgácsoló fımozgást kell megvalósítania, másrészt mellékmozgást (C tengelyként), ami lehet egyenletes, vagy változó folytonos forgó elıtoló mozgás, vagy szakaszos osztómozgás pl. furatok készítése céljából.

A pontosan, jó felületi minıséggel elıállított külsı és belsı hengeres felületek között, a csap és a furat illesztésekor, egy keresztmetszetet vizsgálva alapvetıen csak az átmérıkre kell ügyelni. A tervezık a fenti okok miatt, ahol csak lehet, forgástestekbıl építkeznek. Megjegyzés: A szubmikronos (mikron alatti) pontosságú esztergagépeken a megmunkálási pontosság a 0,1 µm-t is elérheti, és a felületi érdességek átlagos értékei ettıl eggyel kisebb nagyságrendbe esnek. A vízszintes fıorsóval rendelkezı, tengely és tárcsaszerő alkatrészek elıállítására szolgáló gépek az egyetemes esztergagépek. A csak tárcsaszerő alkatrészek elıállítására szolgáló esztergagépeket tárcsa- vagy rövidesztergáknak nevezik, míg az elsısorban tengelyszerő alkatrészt elıállító gépeket


29

pl. tengelyeszterga, hengereszterga elnevezéssel illetik. A forgásszimmetrikus alkatrészek nagyobb részét (pl. 60-65 %) a tárcsaszerő alkatrészek teszik ki. Az esztergagépeknek számos változatát ismerjük, az alábbi felsorolás jól példázza az azok gazdag családját:

• egyetemes esztergagépek (csúcsesztergák), • tárcsa, vagy rövidesztergák • revolveresztergák, • hengeresztergák és fejesztergák, • rúdesztergák, egy- és többorsós eszterga automaták • karusszel esztergák (függıleges tengely, nagy mdb. átmérık), • másolóesztergák, alakesztergák, • beszúró esztergák, • hátraesztergák, • menetesztergák, • sokszögesztergák (epi- és hipociklois) • különleges esztergák (csúcsnélküli hántológép, győrős eszterga), • NC, CNC esztergák, • eszterga megmunkáló központok, stb.

4.2 Esztergálás megmunkálási modellje A 4.1. ábra a hossz- és keresztesztergálásra jellemzı mozgásokat tünteti fel, ahol az egyes jelölések:

• ,cn cω - a fıorsó fordulatszáma (f/min), illetve szögsebessége (1 rad/sec), (c –

cutting, n-number of rev.) • cv - forgácsoló sebesség (fımozgás sebessége), amely a szerszám forgácsolóél

egy pontjának sebessége (m/min, köszörülésnél m/sec, v-velocity) a munkadarab koordináta-rendszerében,

• v fz , vfx (m/min, vagy mm/min) a fnv cf = összefüggésbıl számított

koordinátairányú elıtoló sebességek, ahol f az elıtolás (mm/fordulat, vagy mm/löket), (f – feed),

• „a” – fogásméret (mm), amely lehet fogásmélység, vagy fogásszélesség, (a - arrow for…).

Látható, hogy a szabványos jelölések az angol elnevezések kezdıbetőibıl keletkeztek. Hosszesztergálásnál a fogásméret vétel a keresztszánnal, az elıtolás a hossz-szánnal (alapszánnal) történik. Kereszt- vagy síkesztergálásnál a fogásméret vétel a hossz-szánnal, az elıtolás a keresztszánnal történik. Látható, hogy a kétféle megmunkálásnál az elıtoló és fogásvételi mozgások, azaz a szánok funkciói felcserélıdnek. Az ábrákon feltüntettük egy CNC esztergagép koordinátarendszerét is.


30

A jobbos és balos kések alkalmazása az esztergálás irányától, a szerszámnak a munkadarabhoz viszonyított helyzetétıl és a szerszám homloklapjának helyzetétıl függ. Külsı felületek hossz- és keresztesztergálásakor, az ábra szerinti megmunkálási modelleknél, jobbos esztergakéseket használnak. Keresztesztergáláskor a késszár tengelyirányú helyzeténél az esztergakés lehet balos is. Ha szerszám a munkadarab átellenes oldalán helyezkedne el, ahogy ez a CNC esztergagépek nagy részénél van, akkor legtöbbször balos esztergakések szükséges. Furatok megmunkálásakor a furatkések jobbos és balosak egyaránt lehetnek, mivel a fıorsó forgásiránya változtatható. Semleges helyzető szerszámnak azt tekintjük, amelynek mindkét oldalán van vágó él, azaz balról jobbra, illetve jobbról balra egyaránt végezhetı a megmunkálás, illetve bonyolult kontúrok megmunkálása végezhetı el.

vfz vfx

z

x x

Mc

nc

Mc

nc

z

(ωc)(ωc)

a a

a. b.

4.1. ábra

Hossz- és keresztesztergálás 4.3 Esztergálás forgácsolási- és teljesítményviszonyai A további magyarázatokhoz, a fı- és mellékhajtások közötti kinematikai és teljesítményviszonyok bemutatására az esztergálás mozgás- és erıviszonyait célszerő alapul venni. A 4.2. ábra a hosszesztergálásnál fellépı, a szerszámra ható F eredı forgácsoló erıt, és a v sebességet, valamint azok összetevıit szemlélteti a munkadarab koordinátarendszerében. A 4.2. ábrán alkalmazott jelölések:

• Fc - forgácsoló erı a fımozgás irányába esik,

• Ff - elıtoló erı az elıtolás hatásvonalába esik,

• Fp - fogásméret vétel irányú, passzív erı, ami az elızıekre merıleges irányú,

• F - eredı forgácsoló erı, • vc - forgácsoló sebesség,

• vfz -z irányú elıtolási sebesség,

• v - eredı sebesség.


31

Az Fp fogásméret vétel irányú erıhöz (mélyítı irányú erıhöz) a forgácsolás alatt szánmozgás nem kötıdik, ezért passzívnak tekintjük. A fenti térbeli erı- és sebességvektorok skaláris szorzatából a megmunkáláshoz szükséges P összes hasznos mechanikai teljesítmény és annak összetevıi meghatározhatók.

Ff

Fp

FFc

vc

vfz

v

4.2. ábra Forgácsolási alapmodell

⋅

=⋅=

0

v

v

F

F

F

vFP f

c

p

f

crr

, azaz kifejtve: (4.1)

fcffccpffcc PPvFvF0FvFvFP +=+=⋅++= . (4.2)

Az összefüggésekbe a sebességeket m/sec, az erıket N mértékegységben kell behelyettesíteni, a teljesítmény mértékegysége watt (Nm/sec=W). A Pc (fı)forgácsolási hasznos teljesítmény felírható a fıorsót terhelı Mc nyomaték és a fıorsó nc fordulatszámának szorzatával is:

55,9

nMnM

60

2MP cc

ccccc ≈π

=ω= . (4.3)

Az egyenletek mind az egyenes vonalú, mind a forgó fımozgás teljesítményének meghatározására alkalmasak különbözı megmunkálási technológiáknál (esztergálás, fúrás, marás, stb.). A legnagyobb forgácsolási teljesítmény, vagy nyomaték meghatározása nagyoló megmunkálás feltételezése mellett történik, azaz a legnagyobb leválasztható forgácskeresztmetszetet és a legnagyobb megmunkálási átmérıt (szerszám vagy munkadarab) figyelembe véve. A méretezési, vagy un. nkr kritikus fordulatszám megválasztását a különféle munkadarab- és szerszámanyagok, illetve a technológia befolyásolja. Azaz a méretezés fordulatszámát nem a ritkán elıforduló esetre (nagyolás Mcmax nyomatékkal a legkisebb forgácsoló sebességő szerszámnál) kell meghatározni.


32

A méretezés fordulatszáma a kialakult gyakorlat szerint a (4.4) összefüggéssel határozható meg:

41kr Sznn = , (4.4)

ahol az Sz a fokozatos fıhajtómő szabályozhatósága, amelynek értékét a legnagyobb (nmax) és a legkisebb (nmin) fordulatszámok hányadosa adja. A kritikus fordulatszám közelítıen úgy is meghatározható, mint a legkisebb fordulatszámtól számított

( 14

z+ ). fordulatszám.

Például egy 12 fokozatú hajtómőnél nkr=n4, azaz a legkisebbtıl számított negyedik fordulattal méretezünk. Fokozatnélküli hajtómőveknél a méretezési fordulatszám az un. névleges fordulatszám.

A Pf elıtolási hasznos teljesítmény: P F vf f f= .

Forgó elıtolásnál, körelıtolásnál (palástköszörő gép) az elıtoló teljesítmény:

f ff f f

M nP M .

9,55= ω ≈

(4.5)

Figyelembe véve, hogy Fc>Ff (Ff≈(0,1÷0,4)Fc) és hogy a vc>>vf (pl. vc≈20÷450 m/min, illetve vf≈0,2÷1 m/min értékekkel) az adódik, hogy a forgácsolási teljesítmény nagyságrendekkel nagyobb, mint az elıtoló teljesítmény. A fıhajtómő és a mellékhajtómő közötti kinematikai eltéréseket tovább növeli, hogy a mellékhajtómőveknek olykor kúszómeneti (2÷10x10-3 m/min) és gyorsjárati (10÷20 m/min, vagy ennél is nagyobb) sebességeket is biztosítani kell a nagy pozícionálási pontosság és a kis mellékidık érdekében. A fıhajtómővek fordulatszám- vagy sebesség szabályozhatóságát az elıtoló hajtómővek sebesség szabályozhatóságával összevetve, az utóbbi akár két nagyságrenddel is nagyobb lehet. Mindez a mellékhajtómőnek a fıhajtómőtıl lényegesen eltérı kinematikai, mechanikai, szilárdsági tervezését és kialakítását követeli meg.

• A fıhajtómővek teljesítmény hajtómővek, amelyekre a nagy teljesítmény (Pc) és a viszonylag kis fordulatszám szabályozhatóság (Szn=100-200) jellemzı.

• Az elıtoló (mellék) hajtómővek kinematikai hajtómővek, amelyekre a kis teljesítmény (Pf) és a nagy sebesség szabályozhatóság (Szv=103-104) jellemzı.

Azoknál a szerszámgépeknél, amelyeknél a mellékhajtómő a fıhajtómővel kinematikailag összefügg-, fıhajtásról levezetett mechanikus kinematikai lánc biztosítja az elıtolást-, a fımotort az összes szükséges teljesítmény alapján kell kiválasztani. Ilyen gépek, pl. a hagyományos esztergagépek, a fúrógépek. A kinematikailag független fı- és mellékhajtással rendelkezı gépeknél, mint pl. az egyetemes marógépeknél, köszörőgépeknél, vagy a CNC gépeknél a motorok teljesítményét a fı- és mellékhajtásokhoz külön- külön kell meghatározni. A hajtómővek, ηmech mechanikai hatásfokának figyelembevételével számítható ki a motor tengelyén szükséges teljesítmény, ami alapján a villamos motor katalógusból kiválasztható. A fı- és mellékhajtáshoz szükséges motorteljesítmények:


33

,P

Pmech

ccsz η

= mech

ffsz

PP

η= . (4.6)

A hajtómő és a motor hatásfokával a bemenı villamos teljesítményszükségletek:

,P

Pvillmech

ccv ηη

= villmech

ffv

PP

ηη= . (4.7)

Az összes bemenı villamos teljesítmény kinematikailag összefüggı hajtásoknál:

fvcvšv PPP += . (4.8)

Az egyetemes szerszámgépek fıhajtómőveinek mechanikai hatásfoka nagyobb mértékben a terhelés, kisebb mértékben a fordulatszám függvényében változik:

95,075,0mech ÷≈η . (4.9)

A szerszámgép összes villamos teljesítményigényét kVA-ben (kW-ban) kell megadni. A mechanikai veszteségek keletkezésének forrásai a hajtómő kinematikai- és kényszer párjaiban (fogaskerékhajtás, csapágyazás) fellépı súrlódási veszteségek, lég- és folyadék ellenállásból adódó veszteségek, kisebb részben rugalmas deformációs veszteségek. Megjegyezzük, hogy az üresjárati hatásfok mindig rosszabb, mint a terhelés alatti. A villamos motor hatásfokát, ami nagyobb névleges teljesítményeknél jobb, a mechanikai, légellenállási és nagyobbrészt a villamos veszteségek határozzák meg. Szokásos értékei, pl. aszinkron gépeknél:

9,075,0vill ÷≈η . (4.10)

A szerszámgép fıhajtómővek teljesítményének, és azt meghatározó komponenseknek értékei a technológia típusával és szerszámaival illetve azok megengedett paramétereivel, a mechanikus építıelemekkel, készülékekkel függ össze. A XIX. század végén és a XX. század elején például a villamos motorok megjelenése, majd a gyorsacél szerszámok alkalmazása a szerszámgépek építését, így a fıhajtómővek kialakítását is nagymértékben befolyásolták. Ezekkel összefüggésben a szerszámgépek forgácsolási és teljesítmény paraméterei jelentısen megnıttek. A hagyományos egyetemes szerszámgépek fordulatszámai általában nem lépték túl az 1500÷2000 f/perc értéket. Az esztergagépeknél alkalmazott gyorsacél szerszám mellett a leggyakrabban használt munkadarab befogó készülék, a kézi mőködtetéső síkspirál-menetes tokmány szerkezete is korlátot szabott a fordulatszám növelésének. A fordulatszám növelésével ui. a megfogó pofák szorítóereje a pofákra ható röpítı erı növekedése miatt csökken (Fc=mrω2), egy pofa tömege 0,5-0,6 kg. Még nagyobb változást hozott a forgácsoló szerszámok vágósebességének további jelentıs növekedése (keményfém, bevonatos keményfém, stb.), továbbá a fokozat nélkül állítható fordulatszámú motorok alkalmazása. Az elmúlt száz év alatt a határozott vágó élő, és különbözı anyagú szerszámok vágósebessége 8-10 m/perc-rıl 1000 m/perc fölé nıtt eltérı anyagok megmunkálását alapul véve. Ennek ellenére a fıhajtómővek teljesítménye nem nıtt lényegesen, mivel a nagyobb vágósebesség kisebb forgácskeresztmetszettel párosult.


34

5. EGYETEMES ESZTERGAGÉPEK Fİ ÉPÍTİEGYSÉGEI A szerszámgépek fı építıegységeinek bemutatását az egyetemes esztergagép egyszerősített szerkezeti vázlatán mutatjuk be (5.1. ábra), amelynek jelölései:

• TA - tartóelem, amelyre minden további egység épül. • Zs1 - alapszán, amely szerszámot (s) mozgat és elsırendő (1), mivel a

tartóelemre épül (gépi vagy kézi mozgatású), • Xs2 - keresztszán, amely szerszámot (s) mozgat és másodrendő (2), mivel az

elsırendő szánra épül (gépi vagy kézi mozgatású). Hátsó bázisfelületére kúpvonalzó készülék szerelhetı.

• Rys3 - forgó szán (Rotation) (zsámoly), amely a függıleges tengely (y) körül kézzel elforgatható, szerszámot (s) mozgat, és harmadrendő (3) szán (kézi kúpesztergáláshoz),

• ZXs4 - kézi mőködtetéső szupport szán, amely szerszámot (s) mozgat és negyedrendő (4) (kézi kúpesztergáláshoz),

• Rys5 - 4 helyzetes késtartó, amely függıleges tengely (y) körül elfordítható, szerszámot (s) mozgat, és ötödrendő (5) (a szerszámtartó kézi elfordítású és rögzítéső),

• Ovm1 – vízszintes fıorsó (v), munkadarabot hordoz (m), elsırendő szán (1), ami lényegében a fıorsó csapágyazása,

• Nvcm1 – vízszintes szegnyereg (v), csúccsal támaszt (c), munkadarabot (m), és elsırendő szánnal (1), ami a szegnyereg hüvely.

5.1. ábra Egyetemes esztergagép egyszerősített szerkezeti vázlata

Zs1

Xs2 Rys5 Rys3 ZXs4 Ovm1

Nvcm1

TA


35

Az 5.2.a ábra az E3N esztergagép, az 5.2.b ábra az MVE 280 esztergagép fényképét mutatja, amelyen a fent ismertetett építıegységek jól felismerhetık.

a.,

b.,

5.2. ábra

Egyetemes esztergagépek 5.1 Tartóelem A tartóelemek a gép alakját leginkább meghatározó egységek. Kialakításuk igazodik a munkadarab alakjához, funkciójához, a ráépülı elemek változataihoz, a munkadarabok

Tartóelem-Ágy

Fokozatos fıhajtómő

Mellékhajtómő Norton szekrény

Síktátcsa

Vezérorsó Vonóorsó

Szánszekrény Alapszán

Mozgó báb

Keresztszán Álló báb

Szegnyereg Kézi szán Forgózsámoly

Késtartó


36

méretéhez, a kiegészítı egységekhez. Gyártás- és szereléshelyes kialakítása alapvetı feltétele a jó konstrukciónak. Egy géptípus elsısorban a tartóelem alakjáról ismerhetı meg. A tartóelem alapvetı feladatai (funkciói):

• az adott típusú gép fı építıegységeinek hordozása, a mozgatott, illetve további egységek egymáshoz viszonyított helyzeteinek és irányainak biztosítása a megfelelı bázisfelületeken keresztül,

• a forgácsoló erık felvétele és adott esetben levezetése a talajra, • a pontossági igényeknek megfelelı statikus (húzó-nyomó, hajlító és csavaró,

illetve összetett igénybevételeknek megfelelı) merevség, • rezgéscsillapítás, hıstabilitás, hıelvezetés, termo-szimmetrikus kialakítás, • egyéb, pl. forgácselvezetés, hőtıfolyadék elvezetés, stb.), • további szerkezeti egységek hordozása, (ma egy esztergagép minden egységet

magán hordoz, és a telepítés után azonnal üzembe helyezhetı).

Az egyetemes esztergagépek tartóeleme (ágya) általában lemezgrafitos szürkeöntvénybıl (pl. GG-250, GG-300…) készül. Az öntöttvas tartóelemek merevségére jellemzı rugalmassági modulus viszonylag kicsi E=(8-9) 104 N/mm2, ezért 2-2,5-szer nagyobb falvastagságok szükségesek, mint pl. szerkezeti acélból hegesztett szerkezeteknél. Ezzel szemben a dinamikus merevségre jellemzı rezgéscsillapító képességük jó a lemezgrafitos szerkezet miatt. Megfelelı sorozatnagyságoknál az öntöttvas tartószerkezetek gazdaságosabban készíthetık a hegesztettnél, az öntési technológia jól kiforrott. Jól forgácsolható anyag, amelynek csúszási tulajdonságai is kedvezıek. Megjegyzés: állványszerő tartóelemeknél a gömbgrafitos szürkeöntvényeket (pl. GGG-500, GGG-600…) alkalmazzák, mivel szilárdságuk, rugalmassági modulusuk nagyobb, E=(1,7-1,8)·105 N/mm2, amire az állványok összetett és nagyobb igénybevétele miatt szükség is van. Ugyancsak jól önthetık, kopásállóbbak, mint a lemezgrafitosak, rezgéscsillapító képességük azoktól viszont rosszabb. Szerkezeti acélból hegesztett tartóelemeket egyedi és kissorozat gyártmányoknál, illetve nagy méretek esetén készítenek. Az acél nagyobb teherbírása miatt kisebb falvastagságokkal készíthetı a szerkezet, a merevség bordázatokkal, zárt elemekkel növelhetı. Rugalmassági modulusa nagy E=2,1x105 N/mm2. Hátránya a rossz csillapítóképesség, amely kiegészítı szerkezeti megoldásokkal (súrlódó lemezek, beton és mőanyagbeton kiöntés) javítható. Kiegészítı technológiája a feszültségmentesítı hıkezelés (hegesztés és nagyoló megmunkálások után), amelyhez nagy szerkezeti elemeknél nagymérető kemencék szükségesek. Ennek elkerülésére a nagymérető szerkezeteket, ahol lehet több részbıl, kötésekkel alakítják ki. Az esztergagépek tartóeleme ágy típusú: TA - Ag. Példaként az EEN 400 egyetemes esztergagép tartószerkezetét mutatjuk be. Az ágyat különálló öntött talpakra szerelték, az öntvény és a vezetékek kialakítását az 5.3. ábra szemlélteti. A vízszintes alapszán vezetékrendszer kívül helyezkedik el, kialakítása prizmatikus - prizmatikus. A szegnyereg vezetékrendszer belül helyezkedik el, kialakítása prizmatikus - lapos. Az ágyöntvény közepe bordázott, üreges, a forgács és a hőtı-kenı folyadék ezeken keresztül jut az alsó talpak felsı peremére szerelt tálcára.


37

5.3. ábra EEN 400 esztergagép tartószerkezete és ágykeresztmetszete

Az 5.4. ábra az ERI 250 NC tárcsaeszterga gép (Magyarország elsı NC esztergagépe-Csepeli Szerszámgépgyár) ágyának keresztmetszetét szemlélteti. A forgács és a hőtı-kenıfolyadék elvezetése az öntvény bordázatai között lévı üregen keresztül megoldott. Az ágy merevségének és a rezgéscsillapítás növelésére a vezetékek alatt zárt üregeket alakítottak ki, amelyekben az öntımagot bennhagyták. A csúszó alapszán vezeték rendszer klasszikusnak mondható megoldása prizmatikus - lapos.

5.4. ábra ERI 250 NC tárcsaeszterga ágykeresztmetszete


38

5.2 Fıhajtómő, fıorsó A fıhajtómővek teljesítményhajtások, amelyek fı feladata:

• a forgácsoló fımozgás, a forgácsoló teljesítmény biztosítása ( c c c c c cP (F v ),P (M )ω ), amelyet a munkadarab, vagy szerszám valósít meg.

A hagyományos egyetemes szerszámgépek fıhajtómővei nagy fokozatszámúak (z=8-27) voltak, a fokozatszám a fordulatszámokra utal [9]. A fordulatszámsorokat geometriai sorokként alakították ki, a szerszámok vágó élén megengedett százalékos sebességesés értékének (a fokozati tényezıknek) megfelelıen.

A korszerő CNC esztergák és más szerszámgépek fıhajtómőve ma fokozat nélkül szabályozható elektromechanikus, ahol a fokozat nélküliséget a fordulatszám szabályozott villamos motor biztosítja [10], lásd 6. fejezet.

A fımozgás kinematikai láncában a végrehajtó elem (aktuátor) a fıorsó (Ovm1), amelynek feladata:

• a forgácsoló teljesítmény kivezetése, a forgácsoló erık felvétele, • a nagy gyártási és szerelési pontosság révén az elıírt futáspontosság biztosítása,

mivel a fıorsó hibái a munkadarabokon közvetlenül megjelennek, • nagy statikus- dinamikus merevség és hıstabilitás biztosítása, • a munkadarab, vagy a szerszám és készülék megfelelı pontosságú felfogása, • ráépülı funkcionális egységek felfogásához szükséges felületek hordozása,

A fıorsó kialakítását, csapágyazását lényegesen befolyásolja az, hogy munkadarabot, vagy szerszámot mozgat.

Munkadarabot mozgató fıorsóknál nagy munkadarab súlynál (készülék súlynál) nagy statikus deformációkkal kell számolni, és a munkadarab adagoló és befogó készülékek felfogásához szükséges felületeket kell kialakítani. Szerszámot mozgató fıorsóknál többek között a nagy fıorsó fordulatra, a dinamikus hatásokra kell tekintettel lenni, amely hatások a felület minıségében mutatkoznak meg. Továbbá a szerszámbefogáshoz szükséges felületeket kell kialakítani. A fıorsó csapágyazások többsége (96-98 %) gördülı, hézagmentesített és elıfeszített. Az elıfeszítés mértékének jelölése: L-könnyő, M-közepes, H-nagymértékő. A fokozatos és fokozatnélküli fıhajtómővek kinematikai tervezése külön segédletekben is [9], [10] megtalálhatók. 5.3 Elıtoló hajtómővek, mellékhajtómővek Az elıtoló hajtómővek, vagy gyakori elnevezése szerint mellékhajtómővek kinematikai hajtások, amelyeknek legfontosabb feladatai:

• az elıtoló- és más mellékmozgásokhoz a nagy sebességszabályozhatóság biztosítása,

• a különbözı kinematikai feladatok megoldása (irányváltás, mozgás szétágaztatás, összegzés, stb),


39

• statikus és dinamikus követelmények kielégítése, megfelelı erık, nyomatékok biztosítása még kis sebességeknél és fordulatszámoknál is,

• akadó csúszás kiküszöbölése, minél kisebb tömeg mozgatása, stb.

Egyetemes esztergagépeknél az elıtoló mozgást a vonóorsóról vezetik le. Az alapszán és az un. szánszekrény a fıorsó tengelyével párhuzamos irányú (z irányú) mozgatását fogaskerék-fogasléc kapcsolattal, utazó hajtással valósítja meg. A fogasléc az esztergagép ágyának homlokoldalára rögzítetten, a vezeték alatt helyezkedik el, amihez a szánszekrénybıl kinyúló, hajtott fogaskerék kapcsolódik. E fogaskerékre a hajtást csiga-csigakerék, vagy kúpkerék hajtáson keresztül viszik a 90°-os iránytörés miatt. A keresztirányú mozgásokat menetes orsó-anya pár valósítja meg, az anya a keresztszánon rögzített. A szánok kézi mozgatása kézi kerekekkel, a szánelmozdulások mérése közvetetten, mérıtárcsák (Nóniusz, vagy Vernier tárcsák) segítségével történik. Egyetemes esztergagépen az alapszán elmozdulásánál pl. 0,2 mm (fogaskerék-fogasléc kapcsolat), a keresztszán elmozdulásnál 0,05 mm (orsó-anya kapcsolat) lehet a skálabeosztás. Orsó - anya sorrendő hajtásnál az osztáspontosság meghatározásához, a közvetett mérés elvének és elınyének bemutatásához az 5.5. ábra szolgál alapul. Az álló tárcsán lévı bázis „0” jelhez képest a forgó tárcsára vitt osztások jelzik a szánelmozdulást.

5.5. ábra

A közvetett mérés elve menetes orsó-anya/mérıtárcsa alkalmazásával

A szán elmozdulását (s) közvetetten mérjük a mérıtárcsa (D) kerületére felvitt skálán, amelynek osztásai (o) T mm távolságra vannak egymástól. A referencia pont (0) áll. A D tárcsaátmérı meghatározása a megkívánt o osztáspontosság, és a felvitt osztások T távolságának függvényében:

o

pTD

TD

po oo

⋅⋅

=→⋅

=ππ /

(5.1)

Például o=0,05 mm, T=3 mm, po=5 mm esetén a szükséges tárcsaátmérı:

mmo

pTD o 5,95

314,0

30

05,01415,3

53==

⋅⋅

=⋅

⋅=

π. (5.2)

Az alapszán mozgatása fogaskerék-fogasléc párral történik. Az 5.6. ábra szerint a nóniusz tárcsát is tartalmazó kerék (kézi, gépi mozgatás) egy lassító k hajtóviszonyon keresztül hajtja meg a nyeles fogaskereket, ami az ágyhoz rögzített fogasléccel kapcsolódik. Látható, hogy itt lényegében a fogaskerék osztókör átmérıjének


40

kinagyítása (d<D) és a k hajtóviszony biztosítja a megfelelı pontosságú mérést. A fogaskerék-fogasléc kapcsolódást is figyelembe véve az osztáspontosság érthetıen kisebb, mint a kishézagú menetes orsó-anya párral mozgatott szánnál. A kishézagú orsó-anya párnál az anya osztott, és valamelyik fele állítható a kis hézagú beállításhoz, lásd 5.22. ábra.

5.6. ábra

A közvetett mérés elve fogaskerék-fogasléc/mérıtárcsa alkalmazásával Az osztás és a tárcsa átmérı:

o

dkTD

TD

kdo oo ⋅⋅

=→⋅

⋅⋅=

/ππ

. (5.3)

Például o=0,2 mm, T=2,8 mm, k=1/2,8, do=z·m=20·2=40 esetén:

mmo

dkTD o 200

2,0

40

2,0

408,2/18,2==

⋅⋅=

⋅⋅= . (5.4)

Megjegyzés: a méretek vételéhez a gép kezelıje a kitüntetett kinematikai láncokat a megfelelı irányokban elıször hézagmentesíti, érintı fogásvételt tesz, és csak ezután vesz méretet. Az osztáspontosság értéke csak ebben az esetben értelmezhetı.

A menetelıtolást a vezérorsó végzi. Az elıtolás és a menetelıtolás két különbözı funkcióját az elsı esztergagépeken menetes orsó valósította meg. Kezdetben több menetes orsóval és cserékkel, késıbb egy menetes orsóval és cserekerekekkel valósították meg a különbözı menetelıtolásokat. Késıbb e funkciók mőködtetı elemeit szétválasztották azért, mert a vezérorsó-anya páron viszonylag hamar fellépı kopások hibás menetkészítéshez vezettek. Ennek oka az, hogy a megmunkálások több-ségéhez elıtolás szükséges, a menetkészítés ritkábban fordult elı. Az elıtolás sorok lehetnek geometriai sorok, de elıfordulnak vegyes (geometriai, számtani) sorok is.

CNC esztergagépeken a két funkciót az edzett és köszörült elemekbıl felépülı, hézagtalanított és elıfeszített golyósorsó-anya pár ismét egyesíti, mivel terhelhetısége, élettartama és pontossága e korszerő gépelem párnak nagy.

A fıhajtómő és a mellékhajtómő kapcsolata lehet kinematikai függvénykapcsolatú, amelynél nagy pontosságot követelnek meg az egyes mozgáskomponensek között, és


41

amelyet hagyományosan mechanikus kinematikai láncokkal valósítanak meg például esztergagépen (5.7.a ábra).

A technológiai függvénykapcsolatok nem igényelnek pontos összhangot a fı- és mellékmozgások között (pl. marógép, 5.7.b ábra). Technológiai függvénykapcsolatra természetesen a kinematikai függvénykapcsolatú gépek is alkalmasak, amire példa az esztergagépek elıtoló lánca.

a., b.,

5.7. ábra Kinematikai és technológiai függvénykapcsolatú mellékhajtások

Az egyetemes esztergagép mellékhajtásának egy lehetséges funkcióvázlatát az 5.8.a ábra, az egyes egységek jelképi jelöléseit az 5.8.b ábra szemlélteti.

5.8.a ábra Egyetemes esztergagép mellékhajtásának funkcióvázlata

5.8.b ábra Szerkezeti egységek jelképi jelölése


42

A mellékhajtómő egyes szerkezeti egységei:

1 Meredek menetváltó, vagy menetemelkedés sokszorozó (pl. több bekezdéső csigákhoz)

2 Irányváltó 3 Cserekerekek (különbözı menettípusok elıállításához) 4 Szorzómő (különbözı szorzó hajtóviszony értékkel) 5 Menettípus beállítás (metrikus és modul, illetve zoll és DP menetekhez) 6 Alapmódosítások (alap elıtolás sor megvalósításához) 7 Mozgás szétágaztatás (a vezérorsó, vagy a vonóorsó felé) 8 Irányváltó 9 Biztonsági tengelykapcsoló (túlterhelés elleni védelem) 10 Hajtás irányváltoztatás (pl. csigahajtással, kúpkerék hajtással) 11 Mozgás szétágaztatás (a hossz-szán, vagy a keresztszán felé)

Továbbiakban az egyes egységek feladatait és szerkezeteinek kinematikai vázlatait tekintjük át. A meredek menetváltó (1) feladata nagy emelkedéső menetek (pl. több bekezdéső csiga) készítéséhez szükséges nagyobb elıtolás megvalósítása. Ehhez a hajtást a fıorsó magasabb fordulatú tengelyérıl veszik le, így megvalósítható a nagyobb menetemelkedés (5.9. ábra).

5.9. ábra Meredek menetváltó és irányváltó

A felírt fogszámokból látható, hogy a fıorsóról az elıtoló hajtómőbe levezetett hajtás fordulatszáma a fele, mint az elıtte lévı tengelyrıl levezetett hajtásnál. Így ezen a kinematikai láncon a fıorsó egy fordulatára az elıtolás (menetelıtolás) értéke megkétszerezıdik. A síkba terített kinematikai vázlaton az irányváltó mőködése is követhetı. Az irányváltóban található z7 fogaskerék balra tolt helyzetében a szaggatott vonallal jelzett módon kapcsolódik a z8 hajtó fogaskerékkel, természetesen megfelelı térbeli tengelyhelyzetek mellett. Az 5.9.a ábra ezen két egysége a fıhajtómő része. Az egyes kapcsolások a hajtómő álló helyzetében lehetségesek.


43

Az irányváltó (2) a mellékhajtás forgásirányának megváltoztatására szolgál. Különbözı kinematikai megoldások az 5.10. ábrákon láthatók. A cél elsısorban nem a mozgás nagyságok, hanem a forgásirányok megváltoztatása. Az 5.10.a ábra szerinti homlok fogaskerekes megoldásban a z0 fordítókerék gondoskodik arról, hogy a kihajtó oldalon a behajtó oldallal azonos forgásirány legyen. Az 5.10.b ábrán az I.-III. tengelyek 120°-os elrendezése, és a kapcsoló fogaskerék axiális helyzetei biztosítják a megfelelı kapcsolatokat, és a különbözı irányú, de azonos nagyságú fordulatokat. Az 5.10.c ábra egy kúpkerekes irányváltót szemléltet. A kúpkerekek az I. tengelyen csapágyazottan, lazán ülnek fel. A Tk tengelykapcsoló, amely pl. siklóretesszel kapcsolódik az I. tengelyhez, jobboldali kapcsolt állásában a behajtó (pl. óramutató járásával azonos) fordulattal ellentétes irányú fordulatot vezeti ki, míg baloldali kapcsoló állásban a behajtó fordulatiránnyal egyezıt. Bármely megoldásban a kapcsolás csak álló helyzetben végezhetı el. Természetesen elektromágneses tengelykapcsolók használatával forgás közben is elvégezhetı az irányváltás.

a., b., c.,

5.10. ábra

Irányváltó szerkezetek kinematikai vázlatai A cserekerekek (3) feladata: a különbözı típusú menetek készítéséhez szükséges egyedi hajtóviszonyok (módosítások) beállítása, amelyek az elıtolás sorban nincsenek meg, valamint a hajtás továbbítása az elıtoló hajtómő felé. Így pl. a modulmenetek π értékő szorzótényezıjét (k=1/2 és k=(37/53)(54/24) hajtóviszonyok szorzatával), vagy a zoll (Witworth) menetek vágásához szükséges 25,4 (mm) szorzótényezıt lehet beállítani metrikus menetemelkedéső vezérorsónál. A különbözı átmérıjő fogaskerekek miatt a tengelytávolságok és fogaskerék kapcsolódások beállítására az un. cserekerék olló szolgál. A fogaskerekek itt sikló csapágyazásúak, cseréjük, beállításuk és a villa rögzítése nagy gondosságot igényel.


44

nbe

I.

II.

n

nbe

I.

II.

z1 z3

z2 z4

nbe n

z1

z2

z3

z4

n

5.11. ábra Kétlépcsıs, cserekerekes hajtómőegység

A cserekerekek két állandó tengelytávolságú tengely között létesítenek kapcsolatot. Az 5.11. ábra két cserekerék párból álló (kétlépcsıs) hajtómő egységet ábrázol a következı egyszerősítésekkel. A köztes kerekeknek a cserekerék ollóban történı állítását csak kettıs nyíllal jelöltük. Ez egyrészt arra utal, hogy a két fogaskereket hordozó csapágyazás a villa hornyában eltolható, továbbá a cserekerék olló a II. tengely körül el is fordítható. Így a fogaskerekek helyes kapcsolódása létrehozható. A megoldást a beállítás gyengeségei miatt kinematikai hajtásokban alkalmazzák. Az elıtoló hajtómő Az eszterga elıtoló hajtómővek sokfokozatúak (20-70), és nagy szabályozhatósággal rendelkeznek (Sz=30-200) elsısorban a sokféle menetemelkedés és azok nagy tartománya miatt. Az elıtolásokhoz ez nem feltétlenül volna szükséges. A szorzómő (4) feladata az, hogy egy adott elıtolás alapsort kiszélesítsen, ezzel biztosítva az elıtolás értékek nagy tartományát. A szorzómő rendszerint három-, vagy négyfokozatú. Ez utóbbi esetben a hajtóviszonyok értéke: 2/1, 1/1, 1/2/, 1/4. A szorzómő lehet pl. toló-tömbös, vagy csúszó reteszes kivitelő. Ehelyütt a teljesség érdekében megrajzoljuk mind a két, három- és négyfokozatú elemi hajtómő, mint lehetséges szorzómő kinematikai vázlatát, valamint az egylépcsıs hajtást, amit azért építenek be a kinematika láncba, hogy hajtás továbbvezetést, vagy állandó hajtóviszonyt valósítsanak meg. Természetesen ez nemcsak homlok fogaskerekes hajtással, hanem csigahajtással, kúpkerék hajtással is megoldható. (Megjegyzés: szíjhajtásnál a k hajtóviszony a tárcsa átmérıkkel fejezhetı ki: k=Dhajtó/Dhajtott.) A tagok arányos átviteléhez feltételezzük, hogy a fogaskerekek tökéletesen merevek, és nincsenek tranziens jelenségek (gyorsítás, lassítás). Az 5.12.-5.15. ábrákon látható egységek balról jobbra: a kinematikai vázlat, fordulatszám ábra, kinematikai összefüggések. A logaritmikus fordulatszámábrák a „0” fordulattól szemléltetik a különbözı fordulatszámokat, azokon jól követhetık a hajtóviszonyok és a szabályozhatóságok.


45

A kinematikai vázlatokon alkalmazott jelek: x a tengely-agy kötés pl. fészkes reteszes, a tengely feletti vonal a fogaskerék tömb tengelyirányú (axiális) eltolhatóságát jelzi, ami megvalósítható siklóretesszel, bordás tengely-agy kötéssel, vagy Fortuna profilos kapcsolattal (köszörülhetı sokszög kapcsolat). A fogaskerekek ekkor kettıs funkciót látnak el: mozgást továbbító és tengelykapcsoló funkciót egyaránt megvalósítanak.

n1

n2

z1

z2

n1

n2

k = = =ω2

ω1

n2

n1

z1

z2

I.

II.

I.

II.

k = 1i

i = = = ω1

ω2

n1

n2

z2

z1

k

5.12. ábra Egylépcsıs homlok fogaskerekes hajtás

nbe

z3

z4

z1

z2

I.

lgn2

lgn1

lg?

n1 n2

k1 k2

lgnbe nbe

k1

k2

nbe n

II.

n

lgSz

5.13. ábra

Kétfokozatú elemi hajtómő

nbe I.

lgn2

lgn1

lg?

n1 n3

lgnbe nbe

k1

k2

nbe n

II.

z1

z2

z3

z4

z5

z6

n2

lgn3

k3

k1

k2 k3

n

lgSz

5.14. ábra

Háromfokozatú elemi hajtómő


46

5.15. ábra Négyfokozatú (2+2) elemi hajtómő

A menettípus beállító egység (5) a hajtást egyenes, vagy reciprok kinematikai láncon keresztül továbbítja annak megfelelıen, hogy metrikus és modul, vagy zoll és diametral pitch menetet kell vágni. Mindezt pl. egy külsı-külsı/külsı-belsı fogazatkapcsolású, tolókerekes kapcsolóval lehet megoldani (5.16.a. ábra). A mozgás szétágaztatás (7) megoldása hasonló a menettípus beállító szerkezethez (5.16.b. ábra). Látható, hogy az elıtoló hajtómő mozgás-szétágaztató egysége, vagy a vezérorsóra, vagy a vonóorsóra vezeti a hajtást. Ez utóbbi esetben a vezérorsóhoz kapcsolódó két félbıl álló anya, közismert nevén lakatanya, szétnyitott állapotú.

a.,

b.,

5.16. ábra

Menettípus beállító, és mozgás szétágaztató egység


47

Az alapmódosításokat (6), vagy másként az elıtolás alapértékeket különbözı típusú hajtómő egységekkel lehet megvalósítani. Ilyenek egység pl. a csúszó reteszes hajtómőegység (5.17.a ábra), ahol a retesz elmozdításával hozhatók létre a különbözı hajtóviszonyok, vagy a Meander rendszerő hajtás (sorba kapcsolt fogaskerekes). További megoldás a lengıkerekes Norton hajtás (5.17.b ábra), amely hajtást kis méretek, nagy hajtóviszony tartomány jellemzi. A fokozatok szokásos száma z=6-12, és az elérhetı szabályozhatóság Sz=4-6. A Norton hajtást onnan lehet felismerni, hogy az egyes kapcsolóállások biztosítására szolgáló egység külsı rögzítı csapja egy ferde furatsor valamely furatába kapcsolódik. Az egyes fokozatok kapcsolásához a csapot ki kell húzni, a K kart ki kell billenteni, és a megfelelı fokozathoz (alapmódosításhoz), axiális irányban, el kell mozdítani. Ezután a kart vissza kell billenteni, a csapot az új hajtóviszonynak megfelelı furatban rögzíteni, ezzel az új fogaskerék kapcsolat és alapmódosítás biztosított.

z1z11 ...

z2z12 ...

nbe

nki

n1

n2

n3

n4

n5

n6

= nbe

k1

k2

k3

k4

k5

k6

a., b.,

5.17. ábra

Alapmódosítás hajtómővek Az 5.18. ábra egy esztergagép elıtoló hajtómő kinematikai vázlatát mutatja, amelyben az elızıekben felrajzolt szerkezeti egységek felismerhetık. A kék ágon a zoll, diametral pitch, a piros ágon a metrikus és modulmenetek vágása történik. A háromfokozatú szorzómőre a cserekerekek felıl érkezı és az 5.11. ábrán látható hajtást a baloldalon nyíl jelöli.

zoll,

metrikus

5.18. ábra:

Elıtoló hajtómő kinematikai vázlata


48

A 8 irányváltó mind az alapszán, mind a keresztszán mozgásirányát megváltoztathatja. Ez a gépet kezelı személy közvetlen közelében van, megoldások az 5.9. és 5.10. ábrákon is láthatók. A 9 biztonsági tengelykapcsoló védi meg a szerkezeteket (pl. a mellékhajtómővet) a túlterheléstıl, ami egy ütközésnél léphet fel. Az alapvetı megoldásoknak két fontos eleme van: a nyomatékérzékelés, majd a szétkapcsolás megoldása, amit valamilyen T tengelykapcsolóval, és/vagy F fogazattal oldhatunk meg (5.20.b ábra).

Nyomatékérzékelés T T F F Szétkapcsolás T F T F

A hajtás irányváltoztatásának (10) célja a 90°-os iránytörés, amit pl. csigahajtással, kúpkerék hajtással valósítanak meg. Az 5.8.a ábrából látszik ennek indoka, ezért külön nem magyarázzuk. A mozgás szétágaztatás (11) egysége szolgál az alapszán, vagy a keresztszán elıtolásának kapcsolásához (5.19. ábra). Az 5.19.a ábra általánosan, három koordinátára szemlélteti a mozgás szétágaztatást. Itt az egyes irányok mozgásai elektromágneses tengelykapcsolókkal kapcsolhatók. Látható, hogy a z tengelyhez fordító fogaskereket kellett elhelyezni azért, hogy azonos behajtó fordulat iránynál, azzal ellentétes, de egyforma forgásirányok adódjanak minden egyes tengelyen. A hajtó fogaskerekek a tengelyen lazán (csapágyazottan) ülnek fel, nyomatékot csak az továbbít, amelynek elektromágneses tengelykapcsolója gerjesztést kap. Az 5.19.b ábra mozgás összegzésre mutat egy egyszerő példát, amelyet ott alkalmaznak, ahol nagyon különbözı mozgatási sebességekre (pl. elıtolás, gyorsmenet), vagy azok összegzésére van szükség. Mozgásösszegzı szerkezet elsısorban nem esztergagépi alkalmazásokra jellemzı, de a teljesség kedvéért itt megemlítjük. Mozgásösszegzı szerkezet lehet bolygómő, vagy más berendezés is, amelyek két-szabadságfokú mechanizmusok. Elképzelhetı például egy menetes orsóval mozgatott szán is, ahol az orsó csapágyázásának házát külön még egy hidraulikus vagy pneumatikus henger mozgathatja, ezzel a szán gyorsjáratát megvalósítva. A mozgás összegzı bolygómőves szerkezetek pl. fogazó gépeknél találhatók.

Mf

Mgy

Tkf

TkgyGyorsjárat

Elıtolás

Mozgás-összegzı

a., b.,

5.19. ábra

Mozgás szétágaztatás, mozgásösszegzés funkcióvázlata


49

A szánszekrény (lakatszekrény) A szánszekrényhez kapcsolt alapszán utazó hajtása gépi, vagy kézi úton mőködtethetı. A szánszekrény és az alapszán gépi mozgatása, vagy a vonóorsóról, vagy a vezérorsóról vezethetı le. Az 5.20.a ábra az MVE 340 típusú egyetemes esztergagép szánszekrényébe épülı kinematikai vázlatot szemléltet. A vonóorsó a szánszekrényhez csapágyazással kapcsolódó csúszó fogaskeréken keresztül hajtja meg a különbözı elıtoló kinematikai láncokat. A z1-z6 fogaskerekek az irányváltás kerekei, amelyek csak a forgásirányt változtatják meg, a mozgásnagyságot nem. Az I. tengelyen továbbított hajtás a túlterhelés elleni biztonsági védelmet szolgáló csigahajtáson keresztül jut el a II. tengelyre. Ennek a nyomatékhatárolónak a mőködési elvét az 5.20.b ábra szemlélteti. Az alapszán gépi mozgatása a II. tengelyrıl a z11-z10-z9-z8 fogaskerekeken keresztül jut a z14 nyeles fogaskerékre, ami a gépágyhoz rögzített álló fogaslécen legördül. A vonóorsóról levezetett elıtoló mozgásoknál a vezérorsóhoz kapcsolódó két fél anya nyitott állapotú (az anya-feleket fecskefarok vezetékben vezetik meg). Azt a reteszelı berendezés biztosítja, hogy hosszelıtolásnál az álló vezérorsóra az anya feleket ne lehessen rázárni (VIII. és IX. tengelyek). Az alapszán kézi mozgatása az V. tengelyen keresztül, a z7-z8 fogaskerékpáron keresztül jut el a z14 nyeles fogaskerékre, amelynek fogszáma és modulja a példa szerinti gépnél: z14=12, m=3 mm.

5.20.a ábra Szánszekrény kinematikai vázlata (MVE 340)


50

A keresztszán gépi mozgatása a II. tengelyrıl a z11-z12-z13 fogaskerekeken keresztül jut a keresztszánt mozgató menetes orsóra, amelynek menetemelkedése például: pker=5 mm. A z12 fogaskerék a lakatszekrény tetején foglal helyet, és így kapcsolódik a felette lévı VII. tengelyre (menetes orsó tengelyére) ülı z13 fogaskerékkel. A keresztszán kézi mozgatása közvetlenül a VII. tengelyen lévı kar forgatásával történik. Menetvágáskor a vezérorsó kap hajtást, a vonóorsó áll. Egy kézi mőködtetéső csapos-vezérpályás mechanizmus segítségével, a két fél anya összezár a vezérorsóra, innen kapta a lakatanya elnevezést, ahogyan a szánszekrény a lakatszekrény elnevezést is. A menetes orsó menetemelkedése lehet például: pv=12 mm, vagy 2 menet/zoll.

Bukócsigás nyomatékhatároló megoldás TF (Tengelykapcsoló-Fogazat) az 5.20.b ábra szerinti megoldás mutat. A mozgás a jelölt kinematikai láncon keresztül jut a csigára, amely az esztergagép ágy oldalán lévı fogasléccel kapcsolódó a nyeles fogaskereket hajtja meg a további kinematikai láncon keresztül. Ezzel a szánszekrény un. utazó hajtását valósítja meg. A nyomaték megengedett határon túli növekedését a homlokkörmös tengelykapcsoló érzékeli és határolja le. A hajtó tengellyel való siklóreteszes kapcsolat túlterhelésnél lehetıvé teszi a tengelykapcsoló baloldali felének tengelyirányú, balra mozdulását. A kapcsoló fél elmozdulása a kettıs csuklós karos mechanizmust balra kibillenti. Ezzel a hajtó tengely baloldali végén lévı csapágyazás alátámasztása megszőnik, és a csapágyazott tengely a csigával együtt lebillen, a fogazatok szétkapcsolódnak. Megjegyezzük, hogy gyakori a súrlódó tárcsás (erızáró) tengelykapcsolós nyomatékhatároló megoldás is, amelynek jele: TT. Ennél a határerıt pl. csavarokkal elıfeszíthetı rugók, tányérrugók biztosítják.

5.20.b ábra Bukócsigás biztonsági tengelykapcsoló

Menetvágás egyetemes esztergagépen A kinematikai hajtást alapvetıen az ilyen, és hasonló feladatok követelik meg, ahol a fıorsó egy fordulatára mindig azonos elıtolás értéket kell biztosítani. Az 5.21. ábra egyszerősített kinematikai vázlaton szemlélteti a viszonyokat, és ezen mutatjuk be a különbözı menettípusok készítéséhez szükséges beállításokat, a beállítandó hajtóviszonyokat. Az 5.21. ábra jelölései:


51

pv (mm) a vezérorsó menetemelkedése, pm (mm) a munkadarabra vágandó menet emelkedése, C (-) a mellékhajtómő állandó, összes hajtóviszonya, kö (-) a mellékhajtómő változó (beállítható) összes hajtóviszonya.

pm

Szán

Fo.

Vezérorsó

pv

1 ford.

C, kö

5.21. ábra Menetvágás egyszerősített kinematikai vázlata egyetemes esztergagépen

A gépészeti gyakorlatban elıforduló menettípusok és menetemelkedések metrikus rendszerben:

• Metrikus: )(mmpp mm = ,

• Modul: )(mmmpm π⋅=

• Zoll (Withworth): )(4,25

mmW

pm

m = ,

• Diametral Pitch: )(4,25

mmD

pP

m π= .

Jelölések és magyarázatok:

• Metrikus: menet (pm),

• Modul: modulmenetet csigákra (munkadarab és szerszám is lehet) kell készíteni, a modul a csigakerék osztókör átmérıjének egy fogra jutó hossza.

• Zoll (Wm): az 1”-ra (25,4 mm-re) jutó menetek száma,

• DP: csigákon fordul elı, és angolszász (zollos) rendszerben, csigagyártásnál használják a modul helyett, ahol a 25,4/DP az egyenértékő modul.

A menetvágáskor a fıorsó egy fordulatára készül el egy menetemelkedés a munkadarabon. Metrikus menetre, figyelembe véve a hajtási láncba épített „C” állandó hajtóviszonyokat és azt, hogy a vezérorsó menetemelkedése pv=állandó, írható:


52

m

v

mö

mvö

pCp

p

Ck

ppkCford

⋅==

=⋅⋅⋅

1

1

,1

. (5.5)

Modul menetre:

mCmCk

mp

ö

m

⋅=⋅⋅=

⋅=

21 π

π

mpmz

DttzD =⋅==→⋅=⋅ πππ , ahol π⋅= 12 CC (5.6)

Zoll menetre:

,

1/4,25

/4,25

31m

mö

mm

WCWCk

Wp

⋅=⋅=

=

ahol 4,2513 ⋅= CC . (5.7)

Diametral Pitch menetre:

pppö

pm

DC

DC

DCk

Dp

114,25

4,25

431 =⋅⋅=⋅⋅=

=

ππ

π

pm

ppp D

pmD

D

zCCzD

ππ

πππ ==⋅===→⋅=⋅ """ "

"

" . (5.8)

Látható, hogy a kö tekintetében a Metrikus és Modul menetnél egyenes arányosság, míg a Zoll és a DP meneteknél fordított arányosság áll fenn, amit az 5.16. ábrák is tükröznek. Csúszó orsó-anya párok hézagmentesítése A pontos menetvágáshoz hozzátartozik a kishézagú, vagy hézagmentes sikló vezérorsó-anya kapcsolat. Az orsók anyaga kopásálló, nagyszilárdságú acél, pl. C45, Cr80. A jó siklási tulajdonságok biztosítására az anyák anyaga lehet öntöttvas (GG-250, GG-300), vagy Bzö12 bronzöntvény. Az orsó-anya kishézagú kapcsolatát az anya kettéosztásával és egymáshoz képesti axiális elmozdításával hozzák létre. Az egyik közismert megoldás az 5.22.a ábra szerinti, A 2 rögzített anyarészhez képest az 1 mozgatható anyarész, a rögzítés feloldása után, a 3 állítható ék segítségével elmozdítható balra egészen a hézagmentes állapotig. Majd ezután az 1 anyarészt ismét rögzítik. Az 5.22.b megoldásban a 2. anya, azaz az orsó-anya kishézagú állapota a 3. állító anya-hüvely segítségével állítható be. Megjegyzés: az ábrán a szeg kapcsolódása a menetes hüvelyhez az anya elfordulásának megakadályozására a c., ábráéhoz hasonló.


53

a., b., c.,

5.22. ábra

Kishézagú menetes orsó-anya kapcsolatok [25] Az 5.22.c megoldásban a hézagmentes állapotot a 3 jelő rugó feszítése folyamatosan biztosítja, míg az a., és b., megoldásokban a kopások miatt az elempárokat egy idı után újra állítani kell. Elıtolás cserekerekeinek beállítása A fıorsó és a vonóorsó közötti elıtolás kinematikai láncában a következı hajtóviszonyok adják ki a kö eredı hajtóviszonyt, amit az elıtoló hajtómőben beállítandó eredı hajtóviszony (keh) és a szánszekrényben található állandó hajtóviszony (ksz) határoz meg:

kö=keh·ksz=(ko·kcs·C1·klépcs·kszorz·kev) ksz, ahol

ko a fıorsó házban lévı elıtoló hajtómő rész állandó hajtóviszonya, kcs fıhajtómő és elıtoló hajtómő közötti cserekerekek hajtóviszonya, C1 elıtoló szekrény állandó hajtóviszonya, klépcs elıtoló szekrény lépcsıs hajtómő részének változtatható hajtóviszonyai

(Norton, Meander hajtás, stb.), kszorz elıtoló szekrényben lévı szorzómő (sokszorozómő) hajtóviszonya, kev elıtoló szekrényben lévı változtatható hajtóviszony, ksz szánszekrény állandó hajtóviszonya.

Az 5.20.a ábra szerint felírható az elıtoláshoz a mellékhajtómőben beállítandó hajtóviszony. Példa adatok (MVE 340):

z nyeles fogaskerék fogszáma, z=20 m (mm) fogaskerék modul, m=2 mm Dz14 (mm) fogaskerék átmérı, Dz14=m·z=2·20=40 mm

Kz14 (mm) fogaskerék kerülete, Kz14= Dz14·π=112 mm f (mm/ford) elıtolás értéke, f=0,2 mm/ford.

A számítást a fıorsó egy (1) fordulatára viszonyítva végezzük el, itt eltekintve az állandó hajtóviszony értékektıl: 1 kö Kz14=1·kö Dz14·π=f, amelybıl

kö=f/Dz14·π=0,2/112=1/560.


54

A kö kis értékében a szánszekrénybe épített állandó hajtás elempárok eredı ksz hajtóviszonya a meghatározó. Az adott esztergagép szánszekrényében például a csigahajtás hajtóviszonya kcs=1/48, a nyeles kerékre kihajtó fogaskerékpár hajtóviszonya kfk=1/2,8, a kettı együttes értéke 1/134,4. 5.4 Esztergagépek további szerkezeti egységei Munkadarab befogók és készülékek A munkadarabok esztergagépen való befogásának módját az alkatrészek alakja, a megkívánt pontosság, a megmunkáláskor fellépı erık, nyomatékok határozzák meg. Alábbiakban jellegzetes munkadarab készülékezést sorolunk fel:

• tokmány (síkspirálmenetes) tárcsaszerő munkadarabokhoz, • tokmány (síktárcsa) és forgócsúcs, szükség esetén mozgó, vagy álló báb

tengelyekhez, • tokmány (síktárcsa) és álló báb tengelyekhez, • fıorsóba fogott csúcs és a szegnyeregbe fogott csúcs (forgó, álló) tengelyekhez,

menesztés külsı átmérın (menesztı szívvel), vagy homlokon körmökkel, esetenként támasztás bábbal pontosabb megmunkálásokhoz,

• síktárcsa (általában négypofás) nem hengerszimmetrikus végő, vagy nagy átmérıjő, tárcsaszerő munkadarabok befogásához, amelynél a pofák menetes orsóval külön-külön állíthatók.

• síktárcsa és csúcs • szorítópatron rúdanyagokhoz.

5.23.a ábra

Hárompofás, centrálisan állítható síkspirálmenetes tokmány

tokmánykulccsal és pofával

5.23.b ábra

Négypofás síktárcsa, a pofák egyenként kézzel, orsó-anya párral állíthatók

Az egyetemes esztergagépeken leggyakrabban alkalmazott munkadarab befogó készülék a hárompofás síkspirál menetes tokmány (5.23.a ábra). A tokmánypofák lehetnek edzettek és puhák. Puha pofákat egyrészt felületi sérülésre érzékeny anyagok, másrészt pontosabb megmunkáláshoz alkalmaznak. Nagyobb pontossági igénynél a tokmányba fogott puha pofákat a munkadarab befogási átmérı méretre esztergálják.


55

A kézi mőködtetéső síkspirál menetes tokmányokat csak kisebb fordulatú esztergagépeken használják, amilyenen az egyetemes gépek. Ennek egyik oka az, hogy kézi mőködtetésnél, a tokmány belsı súrlódásaiból adódó kis hatásfoka miatt, viszonylag kis pofánkénti szorítóerık valósíthatók meg. Továbbá nagy fordulatszámoknál a külpontosan elhelyezkedı tokmánypofákra (m=0,5-0,6 kg) jelentıs röpítı erı (Fc=mrω2) hat, ami csökkenti a szorító erıt, és ez forgácsoláskor a munkadarab tokmányban való elmozdulásához, elfordulásához vezethet. A síktárcsát nagy átmérıjő, vagy nem teljesen forgásszimmetrikus munkadarabok forgásszimmetrikus felületeinek megmunkálásakor használják. A négy pofa egyenként orsó-anya párral állítható radiális irányban (5.23.b ábra) A szegnyereg (Nvm1) (5.24. ábra) fı feladatai:

• a forgó támasztócsúcs befogása tengelyek megmunkálásához, • az álló, furatoló szerszámok (központfúró, fúrók) befogása a munkadarab

forgástengelyébe esı furatoláshoz.

A szegnyereg az esztergagép ágyán kialakított, külön prizmatikus-lapos csúszó vezetékrendszeren kézzel a tengelyszerő alkatrész mérettartományára állítható, majd rögzíthetı. A csúccsal való megtámasztás, vagy a fúrás menetes orsó-anya pár segítségével, a szegnyereg hüvely elıtolásával történik kézikerék segítségével. A munkadarab megtámasztása után a hüvelyt erızáróan rögzítik. A szegnyereg hüvely Morse kúpos (önzáró). A Morse kúpos központosítású test (szerszám, átalakító hüvely, forgó csúcs) kiütése a hüvely teljes hátrahúzásával és a menetes orsó végén való ütköztetéssel történik. Megjegyzés: a nagy fúró-elıtoló erı (Ff ~0,9·Fc) a szerszámot a Morse kúpba szorítja, és ez legtöbbször elegendı lenne a nyomatékátvitelhez. Azonban furatoló szerszám biztonságos nyomatékátvitelét biztosító menesztését a szegnyereg hüvelybe munkált horony, és az abba kapcsolódó menesztı toll biztosítja, ami a Morse kúp végén található. (Megjegyzés: NC esztergagépeknél a szegnyereg feladata csak a munkadarab csúccsal való megtámasztása, mőködtetése /elmozdulás, erı/ gépi úton történik.) A szerszám befogás történhet közvetlenül, vagy átalakító hüvelyek segítségével közvetetten Morse kúpos szerszámoknál. Hengeres szárú szerszámok befogása közvetetten, Morse kúpos csatlakozású szorítópofás (amerikáner), vagy szorítópatronos szerszámbefogón keresztül végezhetı el. Az EEN 320 esztergagép szegnyergének szerkezetét és külsı képét az 5.24. ábra szemlélteti. A bábok (lünetták) feladata a tokmányba (síktárcsába) fogott tengelyszerő alkatrészek hengeres felületen való megtámasztása. A megtámasztást rendszerint bronzsaruk látják el, nagyobb gépeken görgık. A munkadarabok kiállítása a külsı átmérın mérhetı minimális ütésre történik. A mozgó bábot (5.25.a ábra) az alapszán, fıorsó felıli oldalán található bázisfelületére szerelik fel, és a munkadarabot forgácsolás közbeni kihajlás ellen támasztják meg az esztergakés környezetében. A felsı támasz a fıforgácsoló erıt, a hátsó támasz a passzív erıt veszi fel.


56

5.24. ábra EEN 320/400 esztergagép szegnyergének szerkezeti rajza

Az EE és EP esztergagépek szegnyerge (fénykép)

Az álló bábot (5.25.b ábra) a szegnyereg vezetékére szerelik fel. Az ábra fényképén jól látható a vezeték prizmatikus-lapos felületeihez csatlakozás, illetve a kaloda zárása-nyitása és rögzítése, amelyben a támaszok 120°-ra helyezkednek el egymáshoz képest. Az álló báb feladata a tengelyszerő alkatrész megtámasztása a szegnyereg elıtt, pl. csúcsfurat készítéséhez, furatmegmunkáláshoz, vagy a tengely végének kereszt-esztergálásakor. A fényképen jól kivehetı:

• egy síktárcsába fogott és csúccsal megtámasztott, nagytömegő tengelynek álló bábbal való megtámasztása a megmunkálás (és a csúcs) közelében a pontos végmegmunkáláshoz,

• a már megmunkált felületen történı bronzsarus megtámasztás, • a munkadarab és a támasztó bronzsaru közti kenés a jó siklási tulajdonságok

biztosítására, • a keresztszán hátsó, T hornyos felülete a gépi kúpesztergáló készülék

felfogásához.


57

a., b., 5.25. ábra

Mozgó és álló báb bronzsarus megtámasztással (EEN 320 esztergagép) 4 helyzetes késtartó Az egyetemes esztergagépek legismertebb szerszámbefogói a négyhelyzetes késtartók (5.26. ábra), amellyel az elıre befogott esztergaszerszámok gyorsan munkahelyzetbe válthatók. A befogott szerszámok külsı és furat esztergakések. A jobboldali ábra szemlélteti a késtartó szerkezetét és a gyors szerszámváltás lehetıségét. A 107 kart az óramutató járásával ellentétes irányba mintegy 90°-kal fordítva a karhoz reteszes kötéssel csatlakozó 106 hüvely ugyancsak elfordul. A kar elfordítása után a 106 persely a 104 csap fejébe kapaszkodva a késtartó fejet elfordítja a 101 álló csap körül a kívánt helyzetbe. A lehetséges 4x90°-os helyzetet a 103 elıtájoló csap jelöli ki, amelynek elıfeszítését a 109 rugó biztosítja. A 104 csap biztosítja a pontos tájolást, amelyet a 110 rugó ellenében a 107 kar visszaforgatásakor a 106 persely a 23 tájoló tárcsába nyom. A kart szorításig elfordítva a késtartó rögzített helyzetbe kerül.

5.26. ábra 4 helyzetes késtartó (EE 500 és EE 400 esztergagép)

A kúpvonalzó a keresztszán hátsó késtartójára épül, kúpfelület gépi úton történı készítésére szolgál. A hossz-szán elıtoló mozgásához a beállítástól függı keresztszán elmozdulást hoz létre, ekkor a keresztszán orsó-anya kapcsolata oldott. A hidraulikus tápegység a hagyományos, egyetemes esztergagépeknél a hőtı-kenı folyadék ellátást biztosítja.


58

5.5 Szánok és vezetékek Az egyes vezetéső szánokat, rendszerint térbeli, változó irányú és nagyságú erırendszer terheli, amely a vezetékeken keresztül esetleg másik szánra/vezetékrendszerre, végül a gép tartóelemére (ágy, állvány) jut. A vezetékrendszer bekövetkezı rugalmas alakváltozása, stabilitása közvetlenül befolyásolja a megmunkált felületek alak-, méret-, és helyzetpontosságát, valamint felületi minıségét. Az egyenes vezetékeket, a geometriai kialakítás alapján, általában síkokból felépülı és hengeres vezetékekre bontják. Ezek mindegyike lehet csúszó-, vagy gördülıvezeték. A vezetékeknek, csapágyazásoknak a nagy megmunkálási és geometriai pontosság, pontos helyzetben tartás, terhelés alatt a kívánt pozíció biztosítására nagy teljesítményeknél az alábbi követelményeket kell kielégíteniük:

• szán elıírt pontosságú egyenesbe vezetése (forgó szánnál a futáspontosság) még nagy terhelésnél is, az elemek nagy geometriai pontossága,

• kismértékő súrlódás és kopás, kopás után-állítás lehetısége, • nagy statikus- és hımerevség, jó rezgéscsillapítás, • az elıtoló erı lehetıleg a vezetés síkjához közel essen, • játékmentes, vagy kis játékú vezetés.

Követelmény továbbá, hogy mozgás közben ne lépjen fel olyan, nem kívánatos jelenség, mint beékelıdés, kisiklás, akadozó csúszás stb., illetve könnyő legyen a futás, és az elıírásnak megfelelı pozícionálási pontosság legyen elérhetı. Törekedni kell kis gyártási, elıállítási költségekre, azaz a feladathoz szükséges legkedvezıbb anyag- és elıállítási költségő (nem drágább és nem olcsóbb) vezetékrendszerre és a könnyő szerelhetıségre. Az alacsony üzemi költségek érdekében fontos az üzembiztos és hosszú élettartam, megfelelı kenés és szennyezıdésre érzéketlenség, vagy azzal szembeni védelem, karbantartásszegény megoldások, túlterhelhetıség biztosítása. A követelmények teljesítéséhez fontos:

• Az erık és nyomatékok lehetı legrövidebb kinematikai láncon (karon) való elvezetése a tartóelemre (talajra).

• Osztott mozgások megvalósítása a kontakt deformációk által okozott hatás csökkentésére.

• Nagy vezetékfelületek, kis terhelések a pontosság biztosításához. • Minél kisebb tömeg mozgatása. • A szánmozgatás erıhatásának vonala közel legyen a vezetékek síkjához. • Aerosztatikus és hidrosztatikus nagypontosságú vezetés szubmikronos

gépeknél, mérıgépeknél.

A gyártási pontosságot lényegesen befolyásolja a gép és a vezetékrendszer konstrukciója. Alapvetı, hogy a vezetékek gyártása megfelelıen pontos, kopásuk minimális legyen, továbbá a statikus terhelésre és a hıhatásokra bekövetkezı alakváltozás kicsi legyen. A statikus deformációk csökkentésének érdekében merev konstrukciót, elıfeszített vezetékrendszert kell alkalmazni, és ma már lehetıség van a deformációk, alakváltozások vezérlésen keresztüli kompenzálására is.


59

A szánvezetékek hosszát és szélességét a befeszülés nélküli kialakítás jellemzi. A szánvezetékek síkjához közelesı elıtoló erı kis billentı nyomatékot idéz elı, és ezért nem növeli a szánvezetékeket terhelı erıket. Az elıtolást megvalósító hossz- és keresztszán, külön-külön, egyszabadságfokú, egyenes vonalú haladó mozgást valósít meg. Az egyszabadságfokú mozgás lehetıségét a szánvezetékek azáltal biztosítják, hogy a tér lehetséges 6 szabadságfoka közül 5-öt kényszerekkel megkötnek. A szánok az elıtoló és fogásméret beállító mozgásokon kívül végezhetnek még beállító, ráálló, eltávolodó, korrigáló mozgásokat is, ezért az elıtoló mozgást megvalósító szánt mellékmozgásokat megvalósító szánnak is nevezik.

A szánok részei, ha a szán a kinematikai lánc utolsó tagja (5.27. ábra):

• szánmozgatás orsó-anya elempárjának szánhoz kapcsolódó része (anya), • szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó egyik része (2.), • szántest, • szán felfogó felülete.

5.27. ábra Asztal és szán részei, ha a szán a kinematikai lánc utolsó tagja

A szánok részei, ha a szán a kinematikai lánc közbensı tagja (5.28. ábra):

• a felsı szánmozgatás elempárjának a szán felsı részére épülı eleme (orsó-csapágyazás-hajtás),

• a felsı szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó része, pl. vezetéklécek (I/1.), • szántest (II.), • a szánmozgatás orsó-anya elempárjának a szánhoz kapcsolódó része (anya II.), • az alsó szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó része (II/2.).

5.28. ábra Szánok részei, ha a szán a kinematikai lánc közbensı tagja


60

Vezetési megoldások A vezetési módok egyaránt érvényesek egyenes vonalú haladó és forgó mozgású szerkezetekre. A vezeték típusok az alábbiak lehetnek, amelyek közül kissé részletesebben a kiemeltekkel foglalkozunk:

• csúszó és hidrodinamikus, • gördülı, • hibrid lineáris vezetés (csúszó és gördülı kombinációja) • hidrosztatikus, aerosztatikus nagypontosságú berendezéseknél.

Az elemi mozgásokat legtöbbször egy-szabadságfokú, zárt vezetékekkel biztosítják. A tér lehetséges 6 szabadságfoka közül ekkor 5 szabadságfokot kényszerekkel megkötnek. Léteznek nyitott, két szabadságfokú vezetékek is. Ilyen megoldásokat használnak nagytömegő (nagysúlyú) vízszintes szánok mozgatásánál, ahol a forgácsoló erık az asztalt nem képesek megemelni, pl. hosszgyalugépeknél, síkköszörő gépeknél. Az elemi mozgásokat lineáris vagy forgó szánok végzik. A szánok igen széles értelemben szolgálhatnak Szerszám, és/vagy Munkadarab mozgatására. 5.5.1 Csúszó vezetékek A különbözı szerszámgépeknél a vezetéktípusok eltérı arányban részesednek, ami a kor technikai színvonalától függıen is változik. Egyes adatok szerint pl. az esztergagépeknél a csúszó vezetékek aránya 30% körüli, majd kétszer ennyi a gördülı és 10 % alatti a hibrid és hidrosztatikus vezetékek aránya. Ezzel szemben fúró-maró megmunkáló gépeknél, központoknál 90 % feletti a gördülı vezetékek aránya. Köszörőgépeknél pl. a csúszó és gördülı vezetékek aránya viszonylag kicsi, a pontos gépeknél a hidrosztatikus vezetékek terjedtek el. A csúszó vezetékek kenése lehet alkalmankénti, idıszakos automatikus, vagy folyamatos. A súrlódási viszonyok változását jól jellemzik a Stribeck görbék, amelyek a súrlódó erı (nyomaték), vagy a µ súrlódási tényezı alakulást mutatja az egymáshoz képest elmozduló elemek sebességének függvényében. Csúszó vezetékeknél a következı szakaszok különböztethetık meg az 5.29. ábra szerinti Stribeck-féle diagram alapján:

• nyugalmi állapot (súrlódási tényezıje µ0), a csúszó felületek egymáshoz képest nyugalomban vannak,

• fémes súrlódás, amikor a csúszó felületek között még nincs kenıanyag, • vegyes súrlódás (kb. 2-5 µm hézag), amikor a csúszó felületek közötti terhelést

részben a kiálló érdesség-csúcsok, részben a folyadék nyomása viseli, • folyadéksúrlódás, és hidrodinamikus állapot (súrlódási tényezıje µ), amikor az

ellenállást csak a folyadék belsı súrlódása jelenti, amelynek értéke növekvı sebességnél ugyancsak nı.

A csúszó vezetékek elınye, hogy nagy a csillapítási tényezıjük, ennek következtében jól viselik a dinamikus igénybevételeket. Viszonylag egyszerő kialakításúak, és


61

korszerő technológiával viszonylag pontosan gyárthatók. Elıállításuk kisebb költséggel lehetséges.

µ

µo

µ

Nyugalmi állapot

Fémes súrlódás

Vegyes súrlódás

Folyadék súrlódás

Csúszási sebesség v (m/min)

Hidrodinamikus állapot

5.29. ábra Csúszó vezetés Stribeck-féle diagramja

A csúszó vezetékek hátránya, hogy a szükséges hézagok miatt kevésbé pontosak, ami a terheléstıl is függ, továbbá rendszeres karbantartást, beállítást igényelnek. Továbbá kúszó, kis sebességeknél (vk<10 mm/min) az akadó csúszás (stick-slip) jelenséggel kell számolni, ami lényegében a fémes és a vegyes súrlódás szakaszára esik. Csúszó vezetékrendszerek alapvetı építı felületei A csúszó vezetékek csoportosítása az alapvetı vezetékfelületek 5.30. ábra szerinti alakja szerint lehetséges, amelyek: sík (lapos), prizmatikus, fecskefark, hengeres:

• 5.30.a sík-egymásra merıleges síkokból, • 5.30.b prizmatikus-azonos, vagy különbözı dılésszögő síkokból,

pozitív és negatív kialakításban, • 5.30.c (fél) fecskefark-egymással szöget bezáró síkokból, • 5.30.d hengeres.

5.30. ábra Csúszó vezetékek alapvetı építı felületei

A fenti felületekbıl különbözı vezetékrendszer kombinációk hozhatók létre és ezek térben is különbözı helyzeteket foglalhatnak el. Vezetékrendszer képezhetı például egymásra merıleges síkokból tehát lapos felületekbıl, prizmatikus-lapos, prizmatikus-


62

prizmatikus, fecskefarok, fecskefarok-lapos, lapos-hengeres, hengeres-hengeres felületekbıl. A vezetékeket úgy kell kialakítani, hogy annak nagyobb teherviselı felületei lehetıleg a terhelésre merılegesek legyenek. A csúszó vezeték felületek ajánlott terhelése:

• nagy pontosságú vezetékeknél σmeg ≤ 3·105 Pa, • közepes pontossági igényeknél σmeg ≤ 7·105 Pa, • alárendeltebb helyeken σmeg ≤ 20·105 Pa.

Az 5.30.a ábra sík vezeték felületet mutat. Az 5.30.b ábrán látható, hogy a prizmatikus vezeték lehet szimmetrikus, és aszimmetrikus pozitív irányban kiemelkedı, vagy annak fordítottja, azaz negatív. Az aszimmetrikus kialakításnál a kisebb szöggel hajló és nagyobb felületre ható terhelések következtében a vezetékek kopása kisebb, és az ebbıl keletkezett elmozdulások a megmunkálások pontosságát kevésbé befolyásolják. A keletkezı kopások a szerszám és munkadarab között elmozdulást tekintve lehetıleg érintıirányúak (tangenciálisak) legyenek a minél kisebb gyártási hiba érdekében. Példaként említhetı az esztergakéseknek a vezetékek kopásából adódó, függıleges (illetve vízszintes) irányú helyzetváltozása és annak a megmunkálandó átmérıre gyakorolt, elhanyagolható hatására. Az 5.30.c ábra szerinti fecskefark vezeték síkjai által bezárt szög általában 55°. Az egyik széles körben alkalmazott, statikusan határozott csúszó vezeték-rendszert egymásra merıleges síkfelületekbıl képezik az 5.31. ábra szerint. Az egymásra merıleges síkfelületekkel kialakított lapos vezetékeket pl. nagyterheléső szánok vezetésére használják. A vezetékfelületek hézagbeállítása, illetve a vezetékek kopásának kompenzálása után állító léccel lehetséges, ami a szánhoz kötött. A széles vezetéső kialakításból adódóan viszonylag hosszú szánvezetés szükséges a befeszülések elkerülésére. Az ilyen vezetékrendszer alapvetıen az F1 és F2 erık felvételére szolgál, ahol az F1> F2. Az ábra jelölései: 1-Tartóelem, 2-Szántest és felfogó felülete, 3-T hornyok, 4-Anya a szánon, 5-Orsó a tartóelemen, 6-Anya felfogó csavarok és illesztı szegek, 7-Visszafogó lécek, 8- Visszafogó lécek csavarjai, 9-Hézagbeállító léc, 10-Hézagbeállító lécet állító csavarsor. Az egyes vezetı felületek funkciója:

• 11-Teherviselı felületek, • 12-Irányító felületek, • 13-Visszafogó felületek.

A 7 visszafogó lécek akadályozzák meg a szán felemelkedését, ill. felbillenését. A 9 hézagbeállító léc feladata az, hogy megfelelı hézagot és vezetési pontosságot, valamint kopás után állítást biztosítson. A hézagok egyben a kenıanyag befogadását is szolgálják, ami a mőködés szempontjából nélkülözhetetlen. Vízszintes síkoknál a hézagot az alsó visszafogó lécek és a vezeték alsó felülete közti hézag kimérésével és a lécek felfekvı (álló és csúszó) felületeinek megmunkálásával szabályozzák be. Megjegyzés: A 12 felületek közti kapcsolódásnak a jelentısége abban áll, hogy az itt lévı hézag jelentısen befolyásolhatja a megvalósítandó méret pontosságát, különösen tőrt munkadarab méreteknél. A mai esztergáknál gyakran találni ferde ágyas


63

kiviteleket, ahol a szán súlyából adódóan a 12 keskeny felületen való felfekvés áll elı. Ezért a munkadarab átmérıjének pontosságára nagy befolyással van a keskeny irányító felület, az ott lévı hézag, illetve a kopás. Ezért a tengelyirányú, z szán vezetéknél gyakran építenek hibrid vezetéket, ahol az irányító felületeknél hézagmentes és elıfeszített gördülı vezetést alkalmaznak edzett köszörült lécen történı keskeny vezetéssel. Így a munkadarab átmérı mérete igen pontosan beállítható.

5.31. ábra Egymásra merıleges síkfelületekbıl kialakított széles csúszó vezetékrendszer

A szabványos mérető és kiosztású T hornyok általában munkadarab készülékek felfogását szolgálják. A tájolást szolgáló hornyok oldala a szánmozgás irányával biztosan párhuzamos, ami annak köszönhetı, hogy megmunkálásuk legtöbbször magán a gépen történik. A hézagbeállítás különbözı lehetséges módozatait az 5.32. ábra szemlélteti. A párhuzamos oldalú 1 jelő hézagbeállító lécek (5.32.a ábra) oldalirányban a 2 jelő csavarokkal állíthatók, amelyeknek az elfordulás elleni biztosítását meg kell oldani. A léc hosszirányú elmozdulását pl. kúpos csavar-fészek kapcsolattal lehet megakadályozni. A helyi deformáció megakadályozására a lécet megfelelıen merevre kell készíteni. Az elızıtıl kedvezıbb az 1:60 - 1:100 lejtéső ék alakú lécek (5.32.b ábra) alkalmazása, mert ezek egyenletesen fekszenek fel a terhelést átadó felületen. Az 1 jelő ékes lécet pl. a 2. csavarsorokkal lehet beállítani, amelyeket beállítás után az elfordulás ellen biztosítanak. Ha a szánöntvény felületén nehéz az ékes felület elkészítése, egyszerőbb megoldás a kettıs 1-3 ékes lécek (5.32.c ábra) egymáshoz viszonyított elmozdításával történı hézag beállítás, amely a 2 csavarsorral végezhetı el. A 3 lécet a 4 csavarok rögzítik a szánhoz. Ugyanakkor az elemek és a felületi kapcsolódások számának növelése az érintkezési (kontakt) gyengeséget növeli, továbbá ezen az oldalon a visszafogó léc felfogó csavarjainak távolsága megnı. A lécek állításának más megoldásai is lehetségesek.


64

b.,

1

2

5.32. ábra Hézag beállítási módok csúszó vezetékeknél

A keskeny vezetéső szánmegoldás elvi vázlatát és gyakorlati megoldását mutatja az 5.33. ábra. Pontosabb vezetésre, rövidebb szánkialakításra, a befeszülés elkerülésére a keskeny vezetéső megoldásokat használják. A keskenyvezetéső megoldás elınye az, hogy:

• a megmunkált párhuzamos felületek egy felfogásban pontosan elkészíthetık, • rövidebb szánok alkalmazhatók a befeszülés veszélye nélkül, • termo-szimmetrikus alakváltozást biztosító megoldások készíthetık.

Az 5.33.a ábra egyes részletei az 5.31. ábra alapján megérthetık. Az ipari megoldásban (alsó ábra) az esztergagép X szánjánál csúszó felületek között edzett és köszörült acél-mőanyag felületkapcsolódás található, ami az ékes lécre is vonatkozik. A Z szán vezetése hasonló lehet. A szán mozgatása orsó-anya kapcsolattal történik.

5.33.a ábra Sík felületekkel kialakított keskeny csúszó vezetékrendszer elvi megoldása

esztergagép X szánjánál


65

5.33.b ábra Sík felületekkel kialakított keskeny csúszó vezetékrendszer gyakorlati

megoldása esztergagép X szánjánál (Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)

A prizmatikus vezetékek funkció összevonással két funkciót valósítanak meg: egyrészt keskeny vezetést is biztosító irányító felületek, másrészt teherviselı felületek. Kialakításuk lehet szimmetrikus vagy aszimmetrikus, és készülhetnek pozitív , vagy negatív kivitelben. A prizma ékszöge 90º, de ez az érték a vízszintes síkhoz képest különbözı dıléső síkokból is kiadódhat. Például egy vezetékrendszer prizmatikus vezetékének vízszintessel bezárt oldalszögei 30° és 60° lehet, mint például esztergagépeknél, vagy 2x45°, ahol említhetık gyalugépek szánvezeték rendszerei. A prizmatikus vezetéket gyakran lapos vezetékkel kombinálják, mint amilyenek az esztergagépek (pozitív prizma), vagy köszörőgépek (negatív prizma) szánvezeték rendszerei. Kopás esetén ezek a prizmatikus vezetékek bizonyos mértékig automatikusan beállnak, arra merıleges irányban bekövetkezı méretváltozás elhanyagolható. Az 5.34. ábra egyetemes esztergagépek bevált ágy-alapszán és szegnyereg-állóbáb rendszerének kapcsolatait és kialakítását szemlélteti. Az alapszán vezetékei között helyezkedik el egyetemes esztergagépeknél a szegnyereg vezeték, amely ugyancsak prizmatikus-lapos kialakítású. Ennek felületei hasonló funkciójúak, mint az alapszáné. A szegnyereg vezeték prizmatikus felületei lényegesen kisebbek, mint az alapszáné a kisebb terhelés miatt.

Az alapszán, amelyhez a szánszekrény is csatlakozik, az ágy prizmatikus-lapos vezetékrendszerén (1) megvezetett. A prizmatikus vezetékrendszer felületei 30° és 60° szöget zárnak be a vízszintessel, azaz egymással 90°-ot. A teherviselı felületek a lapos és prizmatikus, az irányító felület prizmatikus (keskeny vezetés elve), a visszafogó felületek laposak. Az alapszánt hosszelıtoláskor a szánszekrénybıl kinyúló (nem ábrázolt) fogaskerék hajtja meg, amely a tartóelemhez rögzített álló fogaslécen legördül. A hajtás ekkor a vonóorsóról levezetett. A szánszekrény az alapszánhoz


66

csavarozással és illesztı szegekkel rögzített. Az alapszán felsı része a keresztszán vezetéséhez szolgál. Prizmatikus-lapos vezeték kombinációnál a kopás utáni hézag beállítása az alsó visszafogó lécek beköszörülésével történik. A szánkenı olaj csúszó felületek közé juttatását a vezetékfelületek között beállított hézag és a hántolt felületen lévı bemunkálások segíti. A kisebb mérető prizmatikus-lapos vezetékrendszer (2) egyrészt a szegnyereg felfogásához szolgál. A szegnyerget a vezetékrendszer a csúccsal megtámasztandó, vagy a furatolni szükséges munkadarab tartományára kell állítani, és megvezetni. Ezután a szegnyereg házat erızáró kötéssel a vezetékeken rögzítik. A csúccsal való megtámasztáshoz, vagy a furatoláshoz szükséges beállítás kézzel, a szegnyereg hüvely elıtolásával végezhetı el. A prizmatikus vezetékrendszer itt 2x45°-os kialakítású. A vezetékrendszer további feladata az állóbáb felfogása, ami a tengelyszerő alkatrészek végfelületi megmunkálásához a központosító támasztást biztosítja, ami pl. központfurat készítéséhez, oldalazáshoz szükséges.

Szegnyereg

Keresztszán vezetékAlapszán

Ágy

221

1

Szán-szekrény Fogasléc

1 - Alapszán vezetékrendszer 2 - Szegnyereg és állóbáb vezetékrendszer

5.34. ábra

Egyetemes esztergagép ágy-alapszán és szegnyereg vezeték rendszere

a., b.,

5.35. ábra

Prizmatikus felületekkel kialakított csúszó vezetékek A kiálló kétprizmás vezetékeket nagy súlyterheléső gépeken, pl. gyalugépeknél alkalmazzák. A túlhatározottság elkerülésére az egyik prizma felületeit utánmunkálják


67

(5.35.a ábra), vagy az egyik prizmatikus vezetéket beállóra, és utána rögzíthetıre készítik (5.35.b ábra).

A fecskefark alakú vezetékek síklapjai által bezárt szög 55°. Ezeket a vezetékeket kisterheléső, alárendeltebb és keskenyebb szánok vezetésére használják. Az 5.36.a ábra szerint a 4 tartóelem és a rajta vezetett 1 szán vezetıfelületei közötti hézagot a 2 jelő ékes léccel állítják be a 3 csavarokkal. A szánt az 5 orsó-anya pár mozgatja. Látható, hogy a vízszintes csúszó felületpár felsı részen kapcsolódik, alul hézagnak kell lenni a túlhatározottság elkerülésére. Természetesen a felfekvés lehet alul is, de akkor felül kell hézagnak lennie. Az 5.36.b ábra szerint a megfelelı hézagot a 2 léccel és a 3 csavarsorral állítják be. Itt a lécet a vezetés irányában meg kell fogni valamilyen módon, pl. a már említett kúpos csavar-fészek kapcsolattal. Az 5.36.c ábra megoldása az elızıhöz hasonló, de a hézag beállítása után a 2 lécet az 1 szánhoz rögzítik az 5 csavarsorral. Az 5.36.d ábra megoldásában a kétoldali ékes léccel (2) történik a hézag beállítása, amelyet a 3 csavarsorral állítanak be, a léc helyzetét ezután rögzítik.

5.36. ábra Fecskefark vezetékek

Csúszó vezetékek anyaga feladattól, gép pontosságtól függıen eltérı lehet. Egyre kevesebb az öntöttvas-öntöttvas felületpárosítás és ma már igen jelentıs számban találhatók edzett köszörült acél-mőanyag és öntöttvas-mőanyag felületpárokkal kialakított csúszó vezetékek, amelynek aránya akár a 60%-ot is elérheti. Ennek oka a több elınyös tulajdonság, mint pl. a kismértékő kopás, szennyezıdésekkel szembeni érzéketlenség, kenés nélkül is üzemeltethetık, kis súrlódási tényezı, jó rezgéscsillapító képesség, hátránya a mőanyag idıbeli méretváltozása lehet. Emellett kisebb mértékben alkalmaznak még acél-öntöttvas, acél-acél, acél-bronz vezetékpárokat is. Alárendeltebb helyeken a csúszó vezetékek anyaga GG-150 és GG-200, nagyobb követelményeknél GG-250 és GG-300, azonos anyagpárosítással. A perlites modifikált kéregöntéső öntöttvasat indukciósan, vagy lángedzéssel 48-54 HRc értékre edzik, hogy kopásállóbb legyen. A hosszabb és edzett szánvezetéket ágy-köszörőgépen munkálják meg. Az eszterga ágyat legalább olyan elıfeszítés után köszörülik készre, amely hasonló deformációt hoz létre, mint a ráépülı egységek súlya. Az ágyvezetékre épülı szán vezetékfelületeit a kenés és a kenıanyag megtartása érdekében hántolják. Igényesebb esetben különbözı keménységő acél-öntöttvas anyagpárokat alkalmaznak, az acéllécek anyaga pl. BC3, Cr5, 16MnCr5, amelyeket 62-64 HRc-re edzenek és


68

köszörülnek. A vezetékek közti súrlódási tényezı értéke kb. µ≈0,1. Az öntvénybıl kialakított és költségesen után munkálható (felújítható) hosszú vezetékek és gépágyak helyett sokszor elınyösebbek a keményebb, kopásállóbb anyagú lécek alkalmazása, amelyeket az öntvény megmunkált bázisfelületére szerelnek. Jó siklási tulajdonságok, kisebb hézagok érdekében mőanyag-öntöttvas, mőanyag-acél anyagpárosítást is használnak. A súrlódási tényezı értéke kb. µ≈0,05-0,15. A mőanyag vezeték lehet szerelt és megmunkált, vagy öntött, hátránya a rossz hıvezetı képesség és a mőanyag idıbeli méretváltozása. A mőanyag vezetékek elınyös tulajdonságai:

• kismértékő kopás, • szennyezıdésekkel szembeni érzéketlenség, • kenés nélkül is üzemeltethetık, kis súrlódási tényezı, jó rezgéscsillapító

képesség.

Kedvezı vezetési és rezgéscsillapítási tulajdonságaik, és a gépágyak és vezetékek vízszintestıl eltérı helyzete miatt a hibrid (csúszó+gördülı) vezetékek pl. esztergagépeken kaptak alkalmazást. Az 5.37.a ábra (Az EEN típusú esztergagép alapszánja) szánrendszerén az alapvezeték prizmatikus-prizmatikus, a keresztszáné fecskefarok. Az alapszán baloldalán lévı 2 darab menetes furat a mozgó báb felfogására szolgál. A mozgó báb a karcsú tengelyszerő munkadarabot támasztja meg kihajlás ellen megmunkáláskor. A baloldali és jobboldali 2x2 furat a szánszekrénynek az alapszánhoz való felfogásához szükséges. Az 5.37.b ábra (Az E3N típusú esztergagép ágyának keresztmetszete) szerinti kialakítás az egyetemes esztergák gyakori megoldása. A külsı prizmatikus-lapos vezetékrendszer az alapszánt, a belsı lapos-prizmatikus vezetékrendszer a szegnyerget vezeti, ami egyben az állóbáb felfogó felületeiként szolgál. Az 5.37.c, d ábra fényképei az MVE 280 típusú esztergagép szánvezeték rendszereit mutatják. Látható, hogy a fecskefark vezetéknél az alsó felületek csúsznak egymáson, a felsı felületek között hézag van. Az ellendarab, azaz a szán felületeit a kenés és a kenıanyag megtartása érdekében acél kaparószerszámmal hántolják. A kézi hántolással kis bemélyedéseket hoznak létre a kenıanyag befogadására és megtartására. A hántolást az egy □”-ra (négyzet zollra) jutó bemélyedések számával jellemzik, például 17 (a 22 például már igen sőrő, és ezért igen nagy odafigyeléssel készíthetı el). A hántolás eredményét kék festékezéssel, tusírozással ellenırzik. Az 5.38.a ábra egy öntöttvas hántolt csúszó felületeit mutatja, amelybe hántolt mőanyag vezetéső szán kerül. Ennek megmunkálását mutatja az 5.38.b ábra, a megmunkáló szerszámot pedig az 5.38.c.


69

a., b.,

c., d.,

5.37. ábra

Esztergagépek szánvezeték rendszerei

a., b., c.,

5.38. ábra

Csúszó vezetékek hántolása és tusírozása, és a hántoló szerszám (Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)


70

5.5.2 Gördülı vezetékek Korszerő, nagypontosságú szerszámgépeknél alkalmazzák. A gördülıvezetékek elınyei:

• kis gördülési ellenállás, aminek következtében kis elıtoló erı szükséges, • kis elıtolási sebességeknél nem lép fel az akadozó csúszás (stick-slip), • elıfeszített beépítésben játékmentes vezetést és nagy pontosságot biztosít, • kevés kenıanyagot igényel.

Hátránya a gördülı testek visszavezetésébıl adódó rezgésveszély. A gördülıtestek és a futópályák nagy gyártási pontosságot igényelnek. A maximális felületi egyenetlenség kisebb, mint 1 µm/1 m, a futópálya keménysége legalább 60-64 HRc, amelyet a szennyezıdéstıl és forgácstól igen gondosan védeni kell. Vezetékvédelemre a merev teleszkópos burkolatok, vagy a harmonikaszerő rugalmas védelmek szolgálnak, mint az elıtoló orsóknál is. A gördülı vezetékeknek, mint a csúszó vezetékeknek is, két típusa lehet:

• nyitott, • zárt.

Nyitott vezetékeknél (5.39.a ábra) az egyenesbe vezetett elem, a szán csak vízszintes helyzetben építhetı be. A kényszerkapcsolatot a mozgatott elem súlya hozza létre. Az ilyen szánokra csak olyan erık hathatnak, amelyek a mozgatott elemet nem billentik ki és nem emelik meg (még akkor sem, ha az F erı az L szakaszon kívül hat). A kosárba foglalt gördülı testek, amelyek golyók, vagy görgık lehetnek, vízszintes síkon, vagy prizmatikus vezeték felületeken futhatnak. Síkoknál oldalirányú megtámasztás, és vezetés is kell. Prizmatikus felületeknél a gördülıtestek szögben megdönthetı kosárban foglalnak helyet. A nyitott vezetékek elınye, hogy könnyen szerelhetık. A gördülıvezetékek az elmozdulási tartománytól függıen lehetnek:

• korlátozott, vagy • korlátlan elmozdulási úttal rendelkezı vezetékek.

Az 5.39. ábrán látható, hogy a szán a gördülıelemekrıl egy adott lökethossz után lefutna, tehát a vezetés véges. Ezért az asztal, ill. ágyhossznak legkevesebb fél lökethosszal nagyobban kell lennie a gördülı betét L vezetıhosszánál, ui. a gördülıtestek közepe csak feleannyit mozdul el, mint a felfekvı asztal. Mindez a gördülıtesteknek a gördülési ponthoz viszonyított eltérı sebességviszonyaiból következik, amit az 5.39.b ábra szemléltet. A teljes L vezetési hosszúságot nem kell feltétlenül görgıkkel kitölteni, kis terheléseknél elég az L hosszúság két végén egy-egy gördülıtestet elhelyezni. A vezeték zárttá az 5.37.c ábra szerint tehetı.

Az 5.40. ábra két hasonló, nyitott és zárt gördülı vezetékmegoldást mutat. A lécek alámunkálásait az ábrákon nem tüntettük fel. Az 5.40.a ábra szerinti prizmatikus és lapos felületeken futó hengergörgıs, két-szabadságfokú megoldásban az oldalirányú elmozdulás ellen a prizma biztosít. A felsı lécek csavarozhatók oldalról, de az asztal teteje felıl is. A szánt a technológiai erık nem képesek megemelni.


71

FLl

a.,

G

b.,

B

B/2

Szán v

v/2

Fl

Szán

c.,

5.39. ábra Nyitott és zárt, véges gördülıvezetékek

Az 5.40.b ábra ugyancsak prizmatikus és lapos felületeken futó hengergörgıs, itt egy szabadságfokú megoldásban a felülrıl visszafogó lécek hengergörgıs megtámasztást biztosítanak. Ebben a megoldásban a hézag, vagy elıfeszítés a visszafogó léc bemunkálásával biztosítható. Az 5.40.c ábra azt szemlélteti, hogy az oldalirányú megfogás céljaira golyósor-prizma együttes is alkalmazható a prizmás-hengergörgıs megvezetés helyett.

a., b., c.,

5.40. ábra Nyitott és zárt véges gördülı szánvezetékek konstrukciós megoldásai

Zárt vezetékek golyó- és görgısorral, vagy ezek kombinációjával is készíthetık V profilú és síkfelülető léc(ek) felhasználásával. Az 5.41. ábrákon a szimmetrikus vezetékrendszernek csak az egyik fele ábrázolt. A vezetékek hézagmentesítését és/vagy elıfeszítését különbözı módon oldják meg, pl. ékes léccel, csavarsorokkal és lécekkel, esetleg megmunkálással. A bemutatott megoldásokon kívül más változatok is képezhetık. A gördülı testek edzett és köszörült felületeken futnak.


72

Az 5.341.a ábra golyós hosszvezetést szemléltet. Elıször a baloldali prizma felfogása történik meg. A hézagmentesítés, elıfeszítés itt az F ékes felületpáron a lapra merıleges irányban állított léccel történik, a jobboldali prizmatikus léc rögzítése pedig az állítás után. A szaggatott vonal és nyíl jelzi, hogy az ékes felület az elızıre merılegesen is kialakítható, ekkor az ékes lés állítása felülrıl lefelé történik az asztal átállított helyzeteiben.

a., b., c.,

5.41. ábra Zárt, véges gördülı szánvezetékek konstrukciós megoldásai

Az 5.41.b ábra zárt, görgıs hosszvezetéket ábrázol. Elıször a jobboldali prizma felfogása történik meg. Látható, hogy az állító elem a baloldali prizmatikus léc, amelyet csavarsorral állítanak be, majd a hézagmentesítés és elıfeszítés után a lécet rögzítik. Ezzel a vezetés merevsége és futáspontossága növelhetı. Az ilyen megoldások nagy terhelések felvételére alkalmasak. Keresztgörgıs megoldással, amikor az egymás utáni görgık egymástól 90°-ra lévı és különbözı felületpárokon kapcsolódnak, igen keskeny vezetés is létrehozható. Az 5.41.c ábra szerinti zárt vezetéken felül görgık, alul pedig golyók végzik a vezetést. Elıször az alsó prizma felfogása történik meg. Ezután a golyósort felülrıl támasztó prizmát és asztalt helyezik fel, majd a felsı lécet a benne elhelyezett lemezbetéttel és görgısorral együtt fogják fel. A beállítás akár az edzett lemezbetét, akár az azt befogó léc beköszörülésével végezhetı el. A görgısor nagyobb terhelés felvételére szolgál. A túlhatározottság elkerülésére jobboldalt alul és felül síkon gördülı vezetést alkalmaznak. Korlátlan elmozdulást biztosító, zárt gördülı vezetékrendszerek A korlátlan elmozdulás biztosításának alapfeltétele a gördülıtestek valamilyen zárt pályán való visszavezetése. Elıször az un. „Gördülı papucsok” alakultak ki, amelyek az egymásra merıleges síkfelületekbıl épített csúszó vezetékek felületeihez kapcsolódtak. Az 5.31. ábra szerinti metszetben hat ilyen síkfelület van, tehát legalább 2x6=12 gördülı papucsra van szükség valamilyen hosszúságú szán vezetéséhez, mivel a papucsok csak egyirányú teher felvételére alkalmasak. Ugyanakkor görgıs elemekkel való kialakítás nagy teherviselést biztosított. A papucsok konstrukciója és


73

beépítése lehetıvé tette a hézagmentes és elıfeszített vezetést, amit ékes elemekkel biztosítottak. Ilyen gördülı egységekkel megépített gépek ma is mőködnek. A széles körben ma alkalmazott korszerő gördülı és korlátlan elmozdulást biztosító vezetékrendszereknél [11-15] a szánok megvezetéséhez alapesetben négy gördülıtest szükséges és elegendı. Ezek a gördülı kocsik kétirányú terhelés felvételére alkalmasak, amit a konstrukciós kialakítás tesz lehetıvé, emellett egy-szabadságfokú elmozdulást tesznek lehetıvé. Kis egységeknél akár egy ilyen gördülıtest is elegendı lehet egy vezetısínnel. Keskeny szánoknál pedig két gördülı test is elegendı egy vezetı sínnel. A gördülı testek hézagmentes, esetleg elıfeszített vezetése különbözı módon és a terheléstıl függı elrendezésben oldható meg:

• X elrendezést kisebb terhelésnél,

• O elrendezést a nagyobb terheléseknél,

• YY egyirányú elrendezést nagy és egyirányú, pl. súlyterhelésnél

alkalmazzák. A gördülı elemek a test mindkét oldalán, zárt pályán visszavezetettek. A terheléstıl függıen könnyő (jobb- és baloldalt egy-egy gördülısorral), közepes (jobb- és baloldalt két-két gördülısorral) és nehéz sorozatú elemek választhatók, továbbá választhatók keskeny és széles vezetéső kocsik, rövid, normál, hosszú kocsik, továbbá fogasléccel, vagy mérıelemmel integrált megoldások is. A megoldások kiválasztása függ a térbeli elrendezéstıl is. A hézagmentes és elıfeszített kivitel a golyók méretválogatásával és betöltésével biztosítható. Az 5.42.a ábra „O” elrendezéső kialakításra példa, amelyen jól láthatók a gördülı testek (golyók) érintkezési viszonyai.

1 1

23

3

a., „O” elrendezéső gördülı vezetés

b., Vezetıléc beépítési megoldások

5.42. ábra

Gördülı vezetékek Az 5.42.b ábra beépítési példákat szemléltet. A felsı megoldásban a két vezetılécet a tartóelem két oldalán az 1 jelő bázis felületekhez a 3. jelő szorító lécekkel, helyezı


74

erıvel illesztik, majd a vezetı léceket felülrıl rögzítik. Ezek a vezetékrendszer vonatkoztatási bázisát (referenciáját) képezik. A baloldali gördülı kocsikat a szán 1. bázis felületéhez ugyancsak szorító léccel, helyezı erıvel illesztik, majd a kocsikat felülrıl, a szántesten keresztül rögzítik, szegelik. A jobboldali gördülı kocsikat a 2. felülethez járatás után rögzítik és szegelik. Az 5.42.b ábra alsó részén a vezetıléc bázisfelületre helyezési lehetıségeire mutat példákat. Az 1 megoldásban oldalról csavarsorral, a 2. megoldásban mőgyanta kiöntéssel, a 3. megoldásban felülrıl ékes léccel történik a lécek helyezése. Az 5.43-5.45. ábrák megvalósított ipari megoldás részleteit mutatják. Az 5.43. ábra nézeti képben mutat egy vízszintes gördülı szánvezeték rendszert, a megoldás az 5.42.b ábra szerinti.

5.43. ábra Gördülı vezetékrendszer nézeti képe (Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)

5.44. ábra Gördülı vezeték beépítés a bázisoldalon/180°-kal elforgatva

(Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.) Az 5.44. ábra a vezetékrendszer bázisoldali beépítését szemlélteti. Az 1 tartóelemre épülı vezetéksín helyzetét a tartóelem bázis síkjai jelölik ki, tájolják, a rögzítését a szerelési elıírásoknak megfelelıen a szorítóléc(ek) csavarsora és a vezetéksínt rögzítı, csavarsor váltakozó meghúzásával oldják meg. A síneket csavarsorok közvetlenül,


75

vagy más esetekben csavar-T anya párok sorával rögzítik a tartóelemhez. A süllyesztett csavarok körüli hézagokat a sínen korábban mőanyaggal öntötték ki azért, hogy szennyezıdés ne kerülhessen a hézagokba. A kiöntések síkja nem emelkedik ki a vezetékek síkjából, amit megmunkálással biztosítanak. A ma gyakran használt mőanyag záró sapkával történı takarások újabb szerelésnél könnyen eltávolíthatók. A gördülı kocsik (2 db) és ezzel a szán helyzetét is a szánon és a tartóelemen lévı bázisfelületek, illetve azokhoz kapcsolódó sín-kocsi elempárok bázisfelületei határozzák meg. A kocsik helyezését itt is csavarsorral feszíthetı szorítóléccel (szorító lécekkel) oldalról, a rögzítést a szánon keresztül felülrıl leszorító csavarsor váltakozó meghúzásával oldják meg a lécnél alkalmazott technikával. A gördülı kocsik szánon lévı pozícióját a sín kijelöli, helyzetüket helyezı erıvel való megfogás után, a bejáratást követıen csavarsorral rögzítik. Az ábrán jól látható az abszolút méret megadási mód, ami pl. a részletszerkesztést, beállításokat nagymértékben segíti.

A görgıs kocsik alatti hézagoló léceket az egymástól független felületek megmunkálásából származó, vagy az aszimetrikus súlyeloszlás okozta deformációkból okozta eltérések kompenzálására használják, amit a beállítás és mérés után végeznek el. Látható, hogy a szorító vasak és az imbusz csavarok oldása és le- és kivétele után az asztal kismértékő megemelésével a lemezek egyszerően kivehetık, megköszörülhetık, majd visszaszerelhetık. Az alábbi vezetékrendszer kialakítások és elrendezések, vagy azoknak elemei, a kiválasztásukhoz szükséges terhelési és élettartam számítások, a kenési elıírások, beépítési ajánlások több gyártónál is megtalálhatók. Példaként említhetık az általunk is tanulmányozott [11-15] szerinti katalógusok. Továbbá a [16] gyári konstrukciós, valamint más mőködı szerszámgépek megoldásainak példáit is figyelembe vettük.

a.,

b.,

5.45. ábra

Gördülı vezetékrendszer elrendezési lehetıségei vízszintes síkú szánmozgatásnál


76

Az 5.45. ábra kétsínes gördülı vezetékrendszerekre mutat példákat, amelyeknél a szánvezetések vízszintesek. Mőködésük és felépítésük, beállításuk az elızı ábrák és magyarázatuk alapján megérthetı. Az 5.45.a felsı ábra vezetılécei és baloldali gördülı kocsik a bázisfelületekhez tájoltak és rögzítettek, a jobboldali gördülı kocsikat a beállítás után rögzítik és tájolják. Ekkor a szán a gördülı kocsikkal együtt mozdul el. Az 5.45.a alsó ábra azt a megoldást mutatja, amikor a szán a vezetılécekkel együtt fut ki a tartóelemen (ami lehet esetleg egy másik szántest is) lévı gördülı kocsikból. Ilyen megoldások is találhatók fúró-maró megmunkáló központokon. Az 5.45.b ábra szerinti megoldásban a vezetı lécek 90°-kal elfordítottak, a szán külsı vezetéső, a jobboldali gördülı kocsik helyzete kerül utoljára beállításra.

a.,

b.,

c.,

5.46. ábra Gördülı vezetékrendszer elrendezési lehetıségei függıleges síkú szánmozgatásnál

Az 5.46.a ábra szánját függıleges síkú vezetékrendszeren vezeti meg. A megoldás összevethetı a késıbbi 6.3. ábra szerinti kivitelezett konstrukcióval. Ez a függıleges síkú vezetékrendszer kialakítás a ma épített esztergagépeknél gyakori. Az 5.46.b ábra megoldásában a vezetılécek 90°-kal elforgatottak és így épül rá a függıleges síkú szán, de a mozgó és álló részek meg is cserélhetık. Az 5.46.c megoldásban arra látható példa, hogy a vezetılécek egymáshoz képest elfordított helyzetőek is lehetnek. A vázolt megoldásokból a feladatnak (célnak) megfelelı vezetékrendszert kell választani a geometriai elrendezés, a terhelések nagysága és iránya, valamint a pontossági követelmények függvényében. Az 5.47. ábra az 5.31. ábra szerinti csúszó vezetékrendszer gördülı vezetékrendszerré való átalakítását mutatja.


77

5.47. ábra Gördülı vezetékrendszer

A gördülı elemek a kereskedelemben kapható csapágyak, amelyeknek külsı győrője domborított, vagy domborított vezetı görgık. Megjegyzés: a megoldás összevethetı a korábbi, un. gördülıpapucsos vezetékmegoldásokkal, amilyenek még ma is sok szerszámgépen megtalálhatók. Itt a hézagmentesítés excentrikus csapokra szerelt görgıkkel történik, amelyekbıl 2-2 darab a léc alján, 2 darab pedig a jobboldali léc külsı oldalán helyezkedik el. A megoldás egyedi tervezéső szánoknál, kisebb pontossági követelményő helyeken, pl. különbözı sugaras vágógépeknél, manipulátoroknál alkalmazható. A csúszó vezetékmegoldások mindegyike hasonlóképpen alakítható át gördülı vezetésővé. A fejezet kidolgozáshoz a [11-16, 22-23] irodalmakat használtuk fel. Ehelyütt csak megemlítjük a henger, vagy hengercikk felületen történı gördülı vezetéseket, amelyeket pl. manipulátorok lineáris szánjainál, sajtológépek szerszámainak megvezetésénél alkalmaznak.


78

6. CNC ESZTERGAGÉPEK A rugalmas automatizálás, a technikai fejlıdés jelentısen befolyásolta a szerszámgépek szerkezeti kialakítását (struktúráját), a termelést és a termelési kultúrát. A munkálási feladatokhoz igazodva igen különbözı struktúrájú esztergagépek jelentek meg. A feldolgozáshoz elsısorban a [20-25] irodalom szerinti anyagokat használtuk és haszonnal forgattuk a [26] katalógusokat. 6.1 Számjegyvezérlés hatása a szerkezeti kialakításra A számjegyvezérlés igen jelentıs hatással volt a szerszámgépek szerkezeti kialakítására, köztük az esztergagépekére is. A számjegyvezérlés alkalmazása számos elınnyel jár. Különbözı sorozatnagyságok termelékenyen, gazdaságosan és pontosan gyárthatók, továbbá tetszılegesen bonyolult felületek állíthatók elı. Az egymástól kinematikailag független teljesítmény- és kinematikai hajtások (villamos tengelyek) megjelenése az építıszekrény és a gépcsalád elv széleskörő alkalmazását, a moduláris építkezést és gazdag gépstruktúra változatok kimunkálását tette lehetıvé. Az témához kapcsolódó alapvetı elemzések és strukturális változatképzések Tajnafıi, J. Szerszámgéptervezés II. c. jegyzetében [6] találhatók. A követelmények és igények változása, növekedése további új fejlesztésekben nyilvánult meg. A többszános és több fıorsós esztergagépek kialakítása, a C tengelyes hajtás és a forgó szerszámok alkalmazása tovább gazdagította az eszterga gépváltozatokat. A megoldások célja gyakran a gyártmányok készre munkálása. Egyre több cég állít elı soktengelyes esztergagépet, ugyanakkor egy megmunkálási feladatnál az egyidejőleg (szimultán) irányított tengelyek (koordináták) száma nem haladja meg a 3-at. A CNC szerszámgépek ma a vevı kívánságára igen gyakran szőkített munkadarab spektrumra, célfeladatokra (célgépi jelleg) épülnek meg. A gyártmányra és funkciókra orientáltan kialakított struktúrájú gépen:

• többféle technológia és szerszámainak integrálásával a munkadarabok készre, vagy majdnem teljesen készre munkálhatók,

• egységesített szerszámozás és készülékezés alkalmazható, • a termelés ütemezhetı, • a nyersanyag, szerszám- és késztermék gazdálkodás ésszerősíthetı.

Lényegesen megváltoztak egy gyártmány elıállításának idıtényezıi és azok arányai, gondoljunk csak a fıidıkre, a mellékidıkre, elıkészületi idıkre, veszteségidıkre, vagy egy mőszakban a gép kihasználási idejére, ami ma már a 65-75 % értéket is elérheti. A CNC gépeket magas áruk miatt több mőszakban, esetenként 4 mőszakban, célszerő üzemeltetni, folyamatosan gondoskodni kell a termelés tárgyi és személyi feltételeirıl (gyártási feladat, program, megfelelı színvonalú és számú kezelı személyzet), a minıségbiztosításról és karbantartásról, stb. A következıkben elıször ma épített elsısorban esztergagép struktúra példákat mutatunk be, majd részletesebben a több mint két évtizeddel ezelıtt gyártott, EPA 320-01 CNC fokozott pontosságú „egyetemes” esztergagépet, amely hosszú éven át szolgálta a felsıfokú oktatást és kutatást, és amelyet a SZIM (Szerszámgépipari Mővek) Budapesti Szerszámgépgyárában gyártottak.


79

6.2 CNC esztergagépek felépítése 6.2.1 Esztergagép struktúrák A ma gyártott esztergagépek közül csak egy-két példát mutatunk be elsısorban azzal a céllal, hogy a gazdag változatosságot szemléltessük. a., SLT 630/1000 CNC eszterga megmunkáló központ

Elsı példaként az Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.-nél ma gyártott SLT 630/1000 típusú eszterga megmunkáló központot mutatjuk be, amelynek felépítését a 3D-s 6.1.a,b,c ábrák szemléltetik. A gép és a munkadarab ellátó rendszer (tár, manipulátor) elrendezését, kapcsolódását a 6.1.d ábra mutatja. A gép fı egységei:

• Öntöttvas gépágy, a zárt terekben betonkiöntéssel, • A vízszintes síkban mozgó, Z irányú alapszánok 60°-os ferdeségő tartóelemeire

épülnek az X keresztszánok. • Az edzett acélból készült szerelt vezetéklécekkel a szánok mőanyag felületei

kapcsolódnak. • A fıorsókat AC motor kétfokozatú hajtómővön (Sz=4), és kettıs Poly-V

szíjhatáson keresztül hajtja (ez a 6.4 ábra fényképén látható), fıorsó végzıdések DIN 55026 A11szerintiek.

• A fıhajtómő motorjainak illetve fıhajtómővének teljesítmény és nyomaték értékei a motor 100% (névleges) és 50% ED% értékeire adottak, a motorteljesítmény 22/26 kW.

• Mindkét fıorsó C tengelyes, amelyet radiális kapcsolású, kishézagú szervomotoros csigahajtás valósítja meg. Az összekapcsoláshoz a csiga és a csigakerék egymáshoz viszonyított helyzetének ütközésmentes biztosítása szükséges.

• Az két szimmetriatengellyel rendelkezı tengelycsonk munkadarab átfogása érdekében a megmunkáló központ jobboldali fıorsója vízszintes síkú elmozdulást is végez.

• A jobboldali szerszámegység az X irányú szánra merıleges irányban Y irányú mozgást is végez, ami a revolverfejes egység alá épül.

• A 12 pozíciós revolverfejek palástján helyezkednek el az álló és hajtott szerszámokat befogó egységek, szükség esetén kétorsós fúrófejek is, a szerszámtartó csatlakozások DIN 69880/1 szerintiek.

• A jobboldali fıorsó egység függıleges síkú vezetéken Z irányú mozgást végez. • A Z irányú elmozdulásokat közvetetten ROD forgó impulzusadók, az X

irányúakat közvetlenül lineáris útmérık mérik. • A szánokat hézagmentes golyósorsó-anya párok mozgatják, az orsók hajtottak. • A speciális tokmányok hidraulikus mőködtetésőek. • A forgácseltávolítás forgácskihordóval automatikus történik. • A vezérlés és az AC hajtó motorok Fanuc gyártmányúak. • A vezérlıszekrény a burkolatba épített. • Hőtı-kenı folyadékellátó rendszer kis- és nagynyomású.


80

A gép munkadarabbal való ellátása oválpályás tárolóból felsıpályás robot-manipulátorral (Bosch Rexroth gyártmányú) történik A manipulátor további feladata a megmunkált munkadarabok palettázása, szükség esetén mérıhelyre juttatása. A leírtak megértését a helyszínen készített fényképek segítik. A 6.2. ábra a gépet szerelés közben mutatja. Ezen jól kivehetı a jobboldali fıhajtómő kinematikai lánca: motor-kétfokozatú fogaskerekes hajtómő-kétágú Poly-V szíjhajtás-fıorsó, valamint a tokmánymőködtetı egység. Ettıl balra a C tengely hajtás motorja és fogas-szíj hajtása (a 6.1. ábrán ibolyakék színnel ábrázolt egység) látható. A csigahajtást közelebbrıl a 6.3.a ábra szemlélteti, amelyen a feszítıgyőrős kapcsolat csavarozása jól kivehetı.

a.,

b.,


81

c.,

d.,

6.1. ábra SLT 630 CNC eszterga megmunkáló központ és gyártócella 3D-s ábrái

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)


82

6.2. ábra SLT 630 CNC eszterga megmunkáló központ szerelés közben

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)

a., A jobboldali fıorsó C tengelyének hajtási lánca a radiális kapcsolású csigahajtással


83

b., Az egyedi kialakítású tokmányokba fogott munkadarabok Bosch Rexroth robot-manipulátorral való adagolás a kezdı, jobboldali ellenorsónál

6.3. ábra

Az SL 630 CNC esztergagéppel kialakított gyártócella szerkezeti részletei (Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)

A 6.3.b ábra a két speciális tokmányt mutatja a munkadarabokkal. A jobboldali a kezdı, baloldali a befejezı megmunkálás helye. Jobboldalt látható a nyers munkadarab manipulátorral való behelyezése, baloldalt az átvett munkadarab a már megmunkált felületekkel. Továbbiakban az Index cégtıl mutatunk be gépstruktúra példát. b., INDEX gyártmányú esztergagép struktúrák Az INDEX cég CNC eszterga és eszterga-maró gépeibıl a G200 típust mutatjuk be röviden, amelyet a munkadarabok komplex megmunkálására alakítottak ki. A baloldali 6.4.a ábrán látható gépcsaládot az építıszekrény elvnek megfelelıen alakították ki és különbözı típus- és paraméterváltozatokat ajánlanak. Ezekbıl a feladatnak megfelelıen, pl. univerzális esztergagép, vagy akár összetett eszterga-maró megmunkáló központ, kiválasztható. A fıorsó és az ellenorsó a készre munkálás alapvetı feltétele, amelyeken párhuzamosan is folyhatnak mőveletek. Így lehet azonos munkadarabon egyidejőleg külsı-külsı, vagy külsı belsı felület megmunkálást is végezni. Az ellenorsó a fıorsótól szinkron fordulatszám mellett veszi át a munkadarabot, miután az átvételi pozícióba futott. Az Y/B tengely opcióként építhetı ki és ferde, nem tengelyirányba esı furatolási és marási mőveleteket tesz lehetıvé, szükség esetén fogaskerékmarás is végezhetı. Az Y tengely hidrosztatikus hengeres vezetéssel rendelkezik, amely egyúttal lehetıséget biztosít a 360°-on belüli folytonos „B” NC tengelyő elfordulásnak, aminek célja a különbözı szöghelyzető furatolások és marások elvégzése. A gép tartóelemének alakja és azon a vezetékek helyzete jó kivehetı. A felsı keresztszánra különbözı típusú és helyzető megmunkáló szerszám


84

egységek építhetık az ábra szerint. Az esztergagép vezérelt tengelyeinek száma akár 8 is lehet. Szánelmozdulások mérése közvetlen, mérıléces. A mellsı szánvezeték függıleges síkú, ez a vezetékrendszer fogadhat ellenorsót, szegnyerget, revolverfej egységet és önközpontosító támasztó bábokat.

6.4.a ábra

A G200 esztergagép család moduláris kialakítása

6.4.b ábra

A G200 eszterga-maró megmunkáló központ és munkatere [21]

A 6.4.a ábra szerinti családból kialakított 6.4.b ábra szerinti eszterga-maró megmunkáló központ például két fıorsóval (motororsók C tengellyel) és két 14 pozíciós revolverfejjel rendelkezik, amelyek álló és hajtott szerszámokat fogadhatnak. A szerszámokat befogó tartók elhelyezkedhetnek a revolverfej homlokán, vagy palástján. A paláston való elhelyezés kétirányú szerszámozásra ad lehetıséget, ami egyébként szükséges is az ellenorsós, vagy az egyidejő párhuzamos megmunkálásoknál. A szerszámtartó elforgatott helyzetében a nagyteljesítményő marófej dolgozhat. Az építı modulokból más gépstruktúrák is építhetık.

A 6.5. ábra a G200 eszterga-maró megmunkáló központ munkaterének fényképeit szemlélteti. A baloldali képen egy lefejtı marószerszámos fogazat megmunkálás látható, továbbá a két revolverfej és azok szerszámozása, illetve az, hogy az alsó revolverfej szánján támasztó báb is dolgozik. Az ellenorsó itt a szegnyereg szerepét tölti be. A fıorsók házának tetejére szerelt, szembenálló és fekete színő hengeres házban elhelyezkedı egységek a szerszámok méret ellenırzését szolgálják fel-és leszerelhetı mérıkaros megoldással. Ilyenek pl. a Renishaw cég HPRA jelő mérıegységei. Az újabbak beépített merev karos megoldások, amelyeket kézzel (pl. HPPA típus), vagy automatikusan (pl. HPMA) lehet a méréshez munkahelyzetbe vinni. Vannak olyan


85

megoldások is, amelyek mind a szerszám, mind a munkadarab automatikus mérésére alkalmasak. A jobboldali fénykép két revolverfejes, párhuzamos esztergálási mőveletet mutat. A géphez rúdadagoló illeszthetı, pl. INDEX MBL típus. A gép(ek) részletesebb mőszaki adatai a gyártó cég honlapján elérhetık.

6.5. ábra

A G200 eszterga-maró megmunkáló központ munkatere [21]

c., Traub gyártmányú esztergagépek A Traub cég eszterga gépstruktúráiból két példát mutatunk be [21]. A 6.6. a ábra szerinti TNA 300 ferdeágyas egyetemes esztergagép mozgásviszonyai és elvi felépítése klasszikusnak mondható. A Z-X szánrendszerre álló és hajtott, illetve az axiális és radiális irányú szerszámokat a homlokfelületen befogó, 12 pozíciós tárcsa alakú revolverfej épül, amelynek bármely pozíciójába álló, vagy hajtott szerszám kerülhet. A szerszámok befogása VDI 40-es. A fıorsó C tengelyes hajtással is rendelkezhet, ahogyan Y tengely opció is építhetı a szerszám egységhez. A szegnyereg külön szánvezeték rendszeren helyezkedik el, tartományra állítása és rögzítése kézzel, a munkadarab megtámasztása hidraulikusan történik. A megmunkálható munkadarab hossz 450 mm, rúdanyag átmérı 42, vagy 65 mm lehet. A gyártó TNA 500 csúcseszterga gépén a 12 pozíciós revolverfej kúpos (Kronenrevolver), ami a szerszám ütközések elkerülését segíti, a fıorsó direkt hajtású, C tengelyes.

A 6.6.b ábra szerinti TNX 65/42 típusú eszterga-maró megmunkáló központ család ugyancsak az építıszekrény elv szerint épül fel, és különbözı változatokban építhetı ki a megrendeléstıl függıen. A gépre külön, nagyteljesítményő maróegység is építhetı. A 6.6.b ábra revolverfejeinek szerszámbefogói palástra és/vagy homlokra építettek lehetnek. Ez lehetıvé, és kétorsós gépnél szükségessé is teszi azt, hogy a fej palástján az egyes befogóhelyeken a szerszámtartók és a szerszámok kettızöttek legyenek, vagy egy tartóban két axiális irányú szerszám helyezkedjen el.


86

6.6.a ábra TNA 300 egyetemes esztergagép [21]

6.6.b ábra

TNX 65/42-300 eszterga-maró megmunkáló központ építıegységei [21]

Ezzel a szerszámok száma jelentısen megnövelhetı. A kétorsós gép például 2-4 revolverfejjel (összesen 80 szerszámmal) is rendelkezhet. A több revolverfej és a kétirányú szerszámhelyzetek szükségtelenné teszik a külön szerszámtár és szerszámcserélı alkalmazását. Itt is építhetı Y tengely opció a szerszám egységhez. A gépen külsı és belsı, vagy akár külsı-külsı felületek egyidejőleg is megmunkálhatók, ha a szerszámegységek nem ütköznek. Kisebb excentricitású darabok megmunkálása pl. a fıorsóba épített mechanizmussal lehetséges. A fıhajtómővek motorjainak illetve fıhajtómővének teljesítmény és nyomaték adatait a gyártók 100% ED és pl. 40%, vagy 60% ED értékre adják meg. Ugyanakkor a hajtott szerszámok, pl. a maróorsó motorjánál 25 % ED értékre vonatkozó adatok találhatók. A szánok elmozdulását, az orsók elfordulását leggyakrabban villamos digitális, útmérıkkel mérik. Az esztergagépek más gyártó berendezésekkel rendszerbe építhetık. Automatikus anyagellátásukat legtöbbször rúdadagolóval oldják meg, a kész munkadarabok eltávolítása gyakran munkadarab elkapóval történik. Az automatikus szerszámellátásról külön tárak és manipulátorok is gondoskodhatnak. d., Statikailag határozott fıorsó-csapágy rendszer rugalmas alakváltozása Ma számos esztergagép fıorsóját/fıorsóit a villanymotorok közvetlenül hajtják meg. Az ilyen egységek elnevezése orsómotor, vagy motororsó. A kialakítás szakmai indoka az, hogy sok CNC esztergagép fıorsója, a forgácsoló szerszámok forgácsoló képességének megfelelıen nagy fordulatszámú (4000-6000/7000 f/min) lehet, és közvetlenül is meghajtható. Ezzel párosul a munkadarab befogók nagy szorítási biztonságának igénye, ui. nagy fordulatszámoknál a tokmánypofákra ható röpítı erık a szorítóerıt csökkentik. A szükséges és leadott teljesítmények a korábbiakhoz képest


87

lényegesen nem nıttek, ugyanakkor a gépkihasználás és a termelékenység sok esetben jelentısen emelkedett. Az ilyen motorok egytengelyően épülhetnek a fıorsó csapágyazásának a végéhez, vagy igen gyakran a csapágyak közé. Ezért a fıorsót nem terheli sem fogaskerék erı, sem szíjerı, azaz tehermentesítettnek tekinthetı. A fıorsónál csak csavaró nyomatékokkal és a fıorsó-tokmány végén ébredı technológiai erıkkel kell számolni. A motor köpenyének hőtésérıl rendszerint külön hıcserélı gondoskodik. Hasonlóan vizsgálhatók pl. a síkköszörőgépek fıorsói is, amelyek egytengelyő (koaxiális) hajtással (motor-tengelykapcsoló-fıorsó) rendelkeznek

A 6.7.a ábra a fıorsó ferdehatásvonalú golyós csapágyazását és terhelését szemlélteti, amely pl. a késıbbi, 6.14. ábra szerinti fıorsó csapágyazásának felel meg. A csapágyazások jelölése a [24] katalógus szerint: elıl TU azaz Tandem-O (2+1), hátul DU azaz O (1+1) elrendezéső. A ferde hatásvonalú golyóscsapágyak hatásszöge 25º és 15º az újabb csapágyaknál 20º is lehet.

6.7. ábra Fıorsó-csapágy rendszer modellje


88

A fıorsó rugalmas alakváltozásának vizsgálatához az orsót helyettesítı rugalmas szál egyszerősített (linearizált) differenciál-egyenlete használható fel.

A csapágyazás mechanikai modelljének elıállításához a következıket feltételezzük:

• IE állandó, azaz állandó keresztmetszetet feltételezünk az orsó tengelyvonala mentén (I-az orsó keresztmetszetének másodrendő tehetetlenségi nyomatéka: d4·π/64 (mm4), E-rugalmassági modulus (210 GPa).

• Az orsó két helyen csapágyazott, a csapágyakban nem ébred reakciónyomaték • A csapágyelmozdulások függvényei lineárisak • A csapágyakak körszimmetrikusak • A terhelés statikus • Az orsóház merev.

Továbbiakban az orsó Q pontjának elmozdulását vizsgáljuk tehermentesített esetben a fıorsó-csapágy rendszer mechanikai modelljén keresztül. Az orsó alakváltozása a 6.7.b ábra alapján határozható meg. A nyírás és csavarás hatását az orsó alakváltozásánál nem vesszük figyelembe. A vizsgálatokhoz felhasznált statikai egyenletek:

.0

,0

,)(

)(0

BQxAx

QxAQxAB

QxBQxBA

FFFF

Fl

aFaFlFM

l

FalFFallFM

−+==

=→−==

+=→+−==

(6.1)

A 6.9.c ábra szerint az orsófej elmozdulását a szuperpozíció elvét alkalmazva határozzuk meg:

1. A “B” csapágyat merevnek tekintjük, ekkor írható, hogy:

QxAxAAxA Fcl

aFc

l

ax

l

ax

2

11

=== . (6.2)

2. Az “A” csapágyat merevnek tekintjük, ekkor írható, hogy:

QxBxBBxB Fcl

alFc

l

alx

l

alx

2

22

+=

+=

+= . (6.3)

3. Amikor mindkét csapágy merev írható, hogy:

QxFIE

alax

⋅+

=3

)(3

2

. (6.4)

A Q pont eredı elmozdulása:

QxQxQxBAQ FcFIE

alac

l

alc

l

axxxx =

⋅+

+

++

=++=3

)(321

222

, (6.5)


89

amelybıl az orsófej eredı rugóállandója:

IE

alac

l

alc

l

ac BAQx ⋅

++

++

=3

)(222

. (6.6)

A 6.10. ábra szerinti cQx(l) függvénybıl látható, hogy van egy optimális csapágytávolság (lopt), amelynél a Q pont elmozdulása minimális. Ez az érték a

0=∂

∂

l

cQx összefüggéssel határozható meg.

A függvénynek minimuma akkor van, ha 02

2

⟩∂

∂

l

cQx .

A számítások elvégezhetık analitikusan, vagy numerikusan.

A cQx(l) függvény minimuma az optimális csapágytávolságnál van. Ettıl kisebb csapágytávolságnál a cQx (mm/N) rugóállandó értéke gyorsan nı, azaz az orsó sQx (N/µm) merevsége csökken. Nagyobb csapágytávolságok a rúgómerevséget kevésbé befolyásolják, a végleges csapágytávolságra a konstrukciós környezet is hatással lehet, de a túlzott hosszméretnövelés több szempontból sem indokolt.

Példa: Határozzuk meg az alábbi adatokkal egy fıorsó optimális csapágytávolságát és ábrázoljuk a cQx(l) függvényt.

Adatok: a=120 mm, d=100 mm, cA=10-7 mm/N, cB=2·10-7 mm/N, E=2,1 105 N/mm2, I=d4·π/64. Az eredmény: lopt≈160 mm.

6.8. ábra

Az adott paraméterő csapágyazás cQx(l) függvénye

Az orsó merevségének biztosítására illetve növelésére az alábbi lehetıségek kínálkoznak:


90

• A csapágytávolságot lopt értékre tervezzük • Az orsó kinyúlását, azaz az “a” távolságot lehetı legkisebbre vesszük, amit a

konstrukciós lehetıségek határolnak be • Növeljük az orsó keresztmetszetét, amennyiben ez lehetséges • A rugóállandók értékét csökkentjük a csapágyazás módosításával.

A csapágyak elıfeszítése A csapágyakat a pontos futás- és gyártáspontosság érdekében játékmentesen, illetve elıfeszítetten építik be. A csapágyak típusa, mérete és elrendezése, valamint elıfeszítése a szükséges merevséget és pontosságot kell, hogy biztosítsa. A fıorsó rugalmas elıfeszítése lehet könnyő (L), közepes (M) és nehéz (H). Ezzel küszöbölik ki azt, hogy a technológiai terhelés hatására jelentısebb rugalmas deformáció lépjen fel. A beépítés és az elıfeszítés mértéke befolyásolja a csapágykatalógusban megadott maximális fordulatszámot a következı összefüggés szerint, amire a szerszámgép tervezıinek figyelnie kell: n=nmax·fr, ahol az fr az elıfeszítés tényezıje, amelynek értéke a csapágyazások távolságától is függ. A 6.13. ábra szerinti csapágyazás megengedett fordulatszáma például közepes (M), vagy könnyő (L) elıfeszítésnél és kis távolságoknál [24]:

elıl nm(M)=nmax·0,5, nm(L)=nmax·0,65, hátul nm(M)=nmax·0,6, nm(L)=nmax·0,75.

Az elıfeszítés pl. a csapágyak között lévı távtartó győrők különbözı hosszméretre köszörülésével hozható létre. A távtartókat elıször együtt síkköszörő gépen azonos hosszméretre köszörülik, majd a belsı győrő hosszméretét az egyes csapágyak győrőinek egymáshoz viszonyított terhelt és mért helyzetétıl függıen, az elıfeszítés nagyságának megfelelıen csökkentik. Ehhez a szükséges adatokat a csapágy gyártók külön terhelı berendezéseken határozzák meg. Továbbiakban példaként egy orsócsapágy egység, pl. a mellsı, rendelési kódjának megadását és magyarázatát ismertetjük a [24] alapján. FAG: RS 70. 20 E. 2RSD T. P4S. TBT.M ferdehatásvonalú csapágy, ahol:

RS nagysebességő csapágy acélgolyókkal, 70 közepes sorozat, 20 csapágy furatméret 20x5=100 mm, E hatásszög 25°, 2RSD kétoldalról tömített, zsírozott csapágy, T mőanyag kosár, vezetése a külsı csapágygyőrőben, P4S pontosság, TBT.M elıl 3 darabos univerzálisis csapágy szerelési egység Tandem-O

elrendezésben és közepes (M) elıfeszítéssel.


91

6.2.2 Az EPA 320-01 CNC esztergagép szerkezeti kialakítása, struktúrája Az EPA 320-01 egyetemes esztergagép az építésekor meglévı korszerő építési elveknek megfelelıen került kialakításra, a szerkezeti megoldások nagy része ma sem vesztett aktualitásából. Az „egyetemes” jelzı arra utalt, hogy a számjegyvezérléső egyetemes esztergagépek hasonló feladatokat látnak el, mint a hagyományosak, azzal a különbséggel, hogy ezeknél meridián metszetben tetszıleges kontúrok állíthatók elı. A gépépítésben ma igen széles körben alkalmazott gépcsalád és építıszekrény elv jól példázza, hogy ugyanazon tartóelemre többféle géptípus is építhetı. A gyártó háromféle géptípust ajánlott:

- 2 szános csúcseszterga, - 2 szános rövideszterga, - 2x2 szános rövideszterga,

továbbá ezeknek a gépeknek C tengelyes változatait. A „C” tengely jelentése: a z tengelyő fıorsó a forgácsoló fımozgás mellett a „C” tengelyként mellékmozgásokat (folytonos forgó és szakaszos osztó) végezhet, ami hajtott, forgó szerszámok alkalmazását teszi lehetıvé a mdb. komplex megmunkálása érdekében. Megfigyelhetı, hogy a csúcsesztergák strukturális változatai, a szegnyereg alkalmazása miatt kevésbé változatosak, mint a rövidesztergáké.

A 2 szános gépen az egyetemes jellegnek megfelelıen tengely (a felfogható legnagyobb munkadarab átmérı és hossz 160x650 mm) és tárcsaszerő (a felfogható munkadarab átmérı 450 mm, a megmunkálható hossz 250 mm) alkatrészeket munkálhattak meg. A munkadarabok anyaga acél, öntöttvas és könnyőfém. A gép nagy termelékenységő, elsısorban egyedi- és kis sorozatok elıállítására szolgál. Az EPA 320-01 CNC esztergagép egyszerősített szerkezeti vázlata a 6.9. ábrán látható. Az ábrán feltüntettük az egyes egységek betőszámos (alfanumerikus) kódolását az [6] irodalomnak megfelelıen.

1 Ágy

2 Orsóház, fıorsó

3 Fogaskerekes hajtómő egység

4 Mellékhajtások, szánrendszer

5 Revolverfej, szerszámozás

6 Szegnyereg

7 Tokmány

8 Forgácskihordó


92

6.9. ábra Az EPA 320-01 CNC esztergagép struktúrája

6.10. ábra

Az EPA 320-01 CNC esztergagép körvonalrajza

Az esztergagép 6.10. részletes nézeti ábráin, ahol az oldalnézetek felcseréltek (amerikai nézet), jól látszik a szerkezeti egységek tényleges elhelyezkedése, valamint egyes szerkezeti megoldások is kivehetık [17]. Tartóelem (ágy)

A tartóelem alapvetı feladatait (funkcióit) az egyetemes esztergagépnél ismertettük. Az EPA 320-01 gép tartóeleme Mechanite öntvénybıl (ötvözött szürkeöntvénybıl) készült. A Mechanite öntvényt nagyobb szilárdsága miatt elterjedten alkalmazzák, rugalmassági modulusa viszonylag nagy, E=(1,7-1,8)·105 N/mm (MPa). A dinamikus merevségre jellemzı rezgéscsillapító képessége ugyancsak jó. A szerszám revolverfejek 60° ferdeségő tartóelemeken és szánokon helyezkednek el, ahogyan ezt 6.9., 6.10., vagy a korábbi 6.4.-6.6. ábrák is mutatják. Ez a megoldás több elınnyel bír:

• a vezetékek burkolatán a forgács és a hőtı- kenıfolyadék gravitációs úton jut a munkatérben elhelyezett forgácskihordóra, amely egyben a hőtı- kenı folyadék tartály is,


93

• tértakarékos megoldás a szánvezetékeknek a munkadarabhoz képest hátoldali elhelyezésével,

• szabaddá teszi a munkateret a gép kezelıje, vagy automatikus munkadarabcsere számára, könnyő a hozzáférés a munkadarabok és szerszámok cseréjéhez.

A ferde helyzet kétféleképpen hozható létre:

• magát az alapöntvényt alakítják ki ennek megfelelıen, • a vízszintes síkban mozgatott alapszán ferde síkkal kialakított, vagy a vízszintes

síkban mozgatott szánra szerelnek ferde síkkal rendelkezı egységet (közdarabot), amelyre a keresztszán épül. (Megjegyzés: a csavarkötések számának növelése a gép merevségét csökkenti.)

Az ágy bázisfelületeit ma már úgy alakítják ki, hogy azokra minden építıegység beleértve a villamos és hidraulikus tápegységeket, a zárt burkolatrendszert, felfogható legyen. Ez a gép szállítását és rövid idın belüli üzembe helyezését segíti elı. Fıhajtómő, fıorsó CNC szerszámgépek, így az esztergagépek fıhajtómőve is alapvetıen háromféle kialakítású lehet.

• Az elektromechanikus fıhajtómőben a fokozat nélkül állítható fordulatszámú fımotorhoz kis fokozatszámú (z=2, 3, 4) fogaskerekes hajtómőegységet (3) kapcsolnak a nyomatékerısítés, a fordulatszám tartomány kiszélesítése és megfelelı elhelyezése céljából. A motor és a hajtómő, és/vagy a hajtómő és a motor között rendszerint Poly-V szíjhajtás található. A Poly-V szíjak száma teljesítménytıl és nyomatéktól függıen egy, vagy kettı (ritkábban három). A szíjszélesség kettéosztása, azaz a két szíj elınye és célja az, hogy a szíjak sajátfrekvenciáját a technológiai tartománytól elhangolják. Az EPA 320-01 gépen z=2 fokozatú hajtómővet kapcsoltak a motor és a fıorsó közé (6.11.a ábra).

• A fımotor és a fıorsó (2) között csak Poly-V szíjhajtás helyezkedik el. Más megoldásban a hajtás egytengelyő (koaxiális) (pl. köszörőgép, felsıfejes faipari marógép), ahol a hajtó motor és a hajtott orsó közötti kapcsolatot a szög és helyzethibákat kiegyenlítı rugalmas tengelykapcsoló biztosítja. A maximális fordulatszámot általában a tengelykapcsoló képességei határolják be (6.11.b ábra).

• A fımotor és fıorsó egybeépített, un. orsómotor (motororsó). Ez a megoldás a szerszámok forgácsoló képességének növekedésével nagysebességő (nagy fordulatszámú) megmunkálásánál terjedt el. Példaként említhetık az esztergagépek köztük nagypontosságú (szubmikronosos) esztergagépek, vagy a könnyőfém és ötvözeteik megmunkálását szolgáló fúró-maró megmunkáló központok (6.11.c ábra).


94

32 34 1 311

a. b. c.

6.11. ábra Forgó fımozgású, fokozatnélküli hajtómővek funkcióvázlatai

Az ábrák jelölései: 1-motor, 2-kis fokozatszámú fogaskerekes hajtómő, 3-fıorsó, 4-tengelykapcsoló. A fordulatszámok fokozatmentes állítása a villanymotor fordulatszámának szabályozásával történik. A kis fokozatszámú hajtómő a motor fordulatszám tartományának átváltására szolgál, ami álló hajtómőnél automatikusan (pl. hidraulikus munkahengerrel) történik. A fokozatos hajtómőbıl itt hiányoznak az olyan szerkezeti egységek, mint a sokfokozatú fogaskerekes hajtómő, az irányváltó, tengelykapcsoló, fék. Ezeket a feladatokat a 4/4-es hajtásszabályozású motor funkció összevonással ellátja. A megoldások többségében az öntött fıorsó ház és vele a fıorsó önálló szerkezeti egységként kerül felfogásra valamely bázisfelületre, ami gyakran az alapszán vezetékek, és/vagy a szegnyereg vezetékek bázisfelületeként is szolgál. A gördülı csapágyazású fıorsó szuperprecíz (SP), vagy ultraprecíz (UP) pontosságú csapágyazással készül, ma leggyakrabban ferde hatásvonalú golyóscsapágyazással. (Megjegyzés: a szubmikronos (mikron alatti) pontosságú esztergák fıorsó csapágyazása hidrosztatikus, vagy aerosztatikus, pontos helyzetüket szabályozókörök biztosítják.) Az eszterga megmunkáló központokon a fıorsó „C” tengelyes, ezáltal a fıorsó kettıs funkciót láthat el:

• forgó forgácsoló fımozgást valósít meg, amikor a C tengely hajtás külön kinematikai lánca szétkapcsolt (a C tengely hajtása lehet fımotorról/fıhajtómőrıl mőködtetett is), a hozzátartozó fék rögzített állapotú,

• mellékmozgást végez, amikor a C tengely feladata kettıs: egyrészt lassú, egyenletes, vagy változó körelıtolást valósít meg különbözı felületek esztergálásos, marásos megmunkálásához, amihez a C tengely hajtás rögzítését oldani kell, másrészt diszkrét osztásokat valósít meg (pl. fedélbe furatok megmunkálásához, hornyok készítéséhez), amikor az osztás után a féket a fıorsóval együtt rögzíteni kell. A megmunkálás álló és forgó (hajtott) szerszámokkal egyaránt végezhetı a technológiától függıen. Külön C tengelyes hajtásnál a fıhajtómő kikapcsol és a fımotor nem fékezett állapotú. A hajtást rendszerint csúszó, radiális kapcsolású, kishézagú, vagy hézagmentes csigahajtás valósítja meg.


95

A C tengelyes gép 3D-s megmunkálást is lehetıvé tesz. A többféle technológia és szerszámainak egy gépre való integrálása, a nagy mőveletkoncentráció célja a munkadarabok készre munkálása. Az EPA 320-01 esztergagép fıhajtómőve

A fıhajtómő adatai

Az egyenáramú fımotor teljesítménye: 15 kW. A fordulatszám tartomány: 50÷4000 f/perc. A fıorsót terhelı legnagyobb nyomaték és forgácsoló erı: 320 Nm és 6000 N. A 6.12. és a 6.14. ábrákon az esztergagép lábazati kétfokozatú fıhajtómőve és a fıorsó szerkezeti kialakítása látható. A hajtómővet az egyenáramú fımotor (DC motor) az 1 Poly-V szíjhajtáson keresztül hajtja meg, amely elnevezés sok V profillal rendelkezı, méretre öntött szíjat jelent. A fordulatszám fokozatmentes változtatása a motor kapocsfeszültségének és fluxusának változtatásával történik. Az 1 szíj szükséges feszítését a motorfelfogó talp billentésével oldották meg. A 2 tengelyre ható nagy feszítıerıt a 3 beálló görgıscsapágy veszi fel, a tengely másik végén mélyhornyú golyóscsapágy található. A kétfokozatú hajtómő 4 gyorsító és 5 lassító fogaskerék áttételei szolgálnak a motor fokozatmentesen állítható fordulatszám tartományának kiterjesztésére, a megfelelı fordulatszám tartomány beállítására, továbbá a nyomatékok növelésére. Az egyes fokozatok kapcsolásához a 6 tolótömböt a 7 hidraulikus henger váltja át a megfelelı helyzetbe. A 6 tolótömb a 8 bordás tengelyre ül fel. A tolótömb és egyúttal a henger véghelyzeteit a 9 érintés nélküli induktív szenzorok jelzik. A befeszülések elkerülését szolgálja a 10 toló-villát megvezetı 11 rúd. A 8 tengelyt egyik végén mélyhornyú golyóscsapágy támasztja meg, a kihajtó oldalon a 12 beálló görgıs csapágyazás veszi fel a fıorsóra hajtó 13 Poly-V szíj nagy feszítı erejét. A 13 szíj feszítése a 14 csavarral állítható be a hajtómőház függıleges irányú állításán keresztül. Beállításkor a hajtómővet a 15 csavarokkal (4 db.) oldják, majd rögzítik miközben az 1 Poly-V szíj laza állapotban van. A szerelt szíjtárcsák a nyomatékot nyírószegekkel, a tengelyek felé reteszkötéssel viszik át.

A hajtómő kenése szóró olajozású, az olajfürdıbe érı fogaskerék hordja fel a fogaskerekek és a csapágyak kenéséhez szükséges olajmennyiséget. Az olajszint felsı és alsó határa az olajállás mutatón keresztül, vizuálisan ellenırizhetı. A kétfokozatú hajtómő az esztergagép baloldali végére szerelt konzol függıleges bázissíkján foglal helyet, amelyen függıleges állítással a szíjfeszesség beállítható, majd helyzete rögzíthetı.

A 6.12. ábrákon feltüntettük a Poly-V szíj szerkezetét és különbözı fogas-szíj profilokat (trapéz, HTD, kétoldalas trapéz), amelyekrıl a következıkben lesz szó.


96

14

157

9

8

2

1

3

5

10

11

6

12

13

4

6.12. ábra Az EPA 320-01 CNC esztergagép fıhajtómővének 2 fokozatú lábazati hajtómőve

Takaró réteg

Heveder

Húzóelemek

Ékbordák

Szíjtárcsa

h

p

b

B

pb

s

h t rr

ra

bbs

h s

Heveder

Húzóelemek

Futófelület

Fog

a.,

HTD

pb

hs

ht ht

ht

hs

b.,

6.13.a ábra A Poly-V szíj keresztmetszete

6.13.b ábra

Fogasszíj profilok

A 6.13. ábra szerinti fıorsó egység az ágy 60°-os ferdeségő bázisfelületére épül. Az orsóházban a fıorsó öt darab zsírkenéső, ferde-hatásvonalú golyóscsapággyal csapágyazott. Elıl 2+1 axiális és radiális támasztást biztosító tandem „O” csapágyazás, hátul csak radiális megtámasztást biztosító 1+1 „O” elrendezéső csapágyazás található, ami a fıorsónak megfelelı futáspontosságot és merevséget biztosít. A nagy axiális technológiai terhelést elıl két darab, ferde-hatásvonalú golyóscsapágy veszi fel a fıorsó homlokoldalán. A csapágyazás közepesen (M) elıfeszített, amit a két távtartó győrőnek a különbözı méretre köszörülésével érnek el. A ferde-hatásvonalú golyóscsapágyak hatásszöge itt 25º. A fıorsó végének kialakítása az MSZ 5038/1-83 (megfelel az ISO 702/I.-1975 szabványnak) szerinti. Az külsı, A6 rövidkúpos végzıdéső fıorsó fej belül „Morse 6” kúppal rendelkezik. A fıorsó fordulatszámát a fıorsóról 1/1 hajtóviszonyú, fogas-szíjjal meghajtott forgó impulzusadó méri, amely a menetvágáshoz szükséges alapjeleket szolgáltatja.


97

A zsírzott fıorsót elıl és hátul labirint tömítések védik a külsı szennyezıdésektıl és zsír kijutásától. A fıorsó baloldali menetes végére kerül a tokmányt mőködtetı berendezés, a fıorsó furata a tokmánymőködtetı rudazatot fogadja be. A fıorsóra épülı elemek (szíjtárcsák) nyomatékátvitelét retesz kapcsolat biztosítja. A mai nagy fordulatszámú gépeken, a kiegyensúlyozottság céljából is, gyakran alkalmazzák a feszítıgyőrős kötéseket. A 6.13. ábra jobboldalán nagy torziós merevségő fémharmonika tengelykapcsolók vázlatait tüntettük fel. A felsı csavarszorításos megoldás kis nyomatékú helyen használatos, itt például a fogas-szíj tárcsával hajtott tengely és a forgó impulzusadó közötti egytengelyő kapcsolatot biztosítja. Az alsó szorítóhüvelyes fémharmonika tengelykapcsolót nagyobb nyomatékú helyeken használják, pl. köszörőgép motor-fıorsó közötti összekapcsolásra, vagy koaxiális elıtoló hajtásoknál a motor és a golyósorsó összekapcsolásra. Itt a fıorsó fordulatszámának és elfordulásának mérıhajtásánál a hajtott fogas-szíjtárcsa tengelyen való menesztését a 6.15 ábra szerinti feszítıgyőrős kötés valósítja meg.

6.14. ábra

Az EPA 320-01 CNC esztergagép fıorsója és a gépen használatos tengelykapcsolók Az elızıekhez hasonlóan ebben az esetben is felrajzolhatók a fıorsóra vonatkozó mechanikai modellek, amelyeket a 6.15. ábra szemléltet. A 6.15.a ábra a technológiai terhelésre, a 6.15.b ábra a szíj terhelésre vonatkozik. A fıorsó végének elmozdulása ekkor is a szuperpozíció elve alapján határozható meg. Mivel a technológiai terhelés és a szíjterhelés síkjai rendszerint nem esnek egybe, ezért a fıorsó végének elmozdulása a vetületekbıl határozható meg. A két hatás szélsı értékei:

szQQ

szQQ

xxx

xxx

−=

+=min

max

.


98

6.15. ábra A 6.14. ábra szerinti fıorsó mechanikai modellje

A fıhajtómő fordulatszám ábráját a 6.16.a ábra, a teljesítmény és nyomaték határgörbéket a 6.16.b ábra mutatja. A fordulatszámábrán a fogaskerék-párok hajtóviszonyait a kapcsolódó fogaskerekek fogszámainak, a Poly-V szíjhajtásokét a tárcsaátmérık hányadosával adtuk meg. A teljesítmény és nyomaték határgörbék ηm=0,92 mechanikai hatásfok figyelembevételével kerültek ábrázolásra. Egyes fordulatszámértékek kerekítettek, ezért ellenırzéskor kismértékő eltérések lehetségesek. Az I. és II. fordulatszám tartományokból a 160÷1250 f/perc értékek közösek, ez az un. túlfedett tartomány.

a. b.

6.16. ábra

Az EPA 320-01 esztergagép fıhajtómővének fordulatszámábrája, valamint teljesítmény és nyomaték határgörbéi


99

A fıhajtómő Sz összes, az Szf fokozatos hajtómő és az Szm motor szabályozhatósága:

Sz=80, Szf=3,22, Szm=24,8.

Meg kell jegyezni, hogy a mai esztergagépeken alkalmazott villamos motorok fordulatszám szabályozása hasonló. Elıfordulhat, hogy csak kapocsfeszültség szabályozást alkalmaznak (pl. szinkron motorok). A feltüntetett teljesítmény- és nyomaték határdiagramok állandó üzemmódra (S1, S6-S9) vonatkoznak, amikor a motort nem kapcsolják be-ki. Akkor, ha a motort szakaszos üzemmódban (S3-S5) is alkalmazzuk a folyamatos üzemmód mellett, gyakoriak a motorindítások és a fékezések (a be- és kikapcsolások), a teljesítmény és nyomaték határdiagramok nagyobb értékek felé tolódnak el, azaz nagyobb nyomaték és teljesítmény vehetı le a géprıl. A motor gyártók általában közlik az ajánlott a bi%-os (ED%) százalékos bekapcsolási idıt, és a tc ciklusidıt [10]. A motormelegedés egyik üzemmódban sem lépheti túl a megengedett határértéket. Elıtoló hajtómővek (EH) (mellékhajtómővek) A CNC esztergagépek elıtoló hajtásai különállóan irányított NC tengelyek. Minden egyes szánmozgatáshoz önálló szervomotoros hajtás tartozik, amelyek tulajdonságaikban lényegesen felülmúlják a hagyományos elıtoló hajtások tulajdonságait. A szánok egymással a vezérlésen, vagy un. elektronikus kinematikai láncokon keresztül állhatnak kapcsolatban. A szánok egyidejőleg pályavezérléssel mozgathatók [19], amikor az esztergált munkadaraboknál, a fıorsó forgástengelyén átmenı síkmetszetben (meridián metszetben), szinte tetszıleges profilú (kivéve az alámetszést) alkatrészek állíthatók elı. A mellékhajtás energiaforrása a helyzetszabályozott szervomotor, ami rendszerint viszonylag egyszerő hajtási láncon keresztül mőködteti a lineáris szánt. Megjegyzés: az elıtoló szán lehet forgó is, lásd C tengely. A „Mechatronikai rendszerek elıtoló, pozícionáló hajtásának tervezése” címő segédletben [18] az idevonatkozó részletesebb ismeretek megtalálhatók. A segédletben a motor és a mechanikai építıelemek tervezése, méretezése, kiválasztása, specifikálása és rendelése, továbbá megvalósított szerkezeti megoldások bemutatása található meg. A mozgás-átalakító leggyakrabban golyósorsó-anya pár, a golyósorsó meghajtása közvetlenül, vagy közvetetten fogas-szíj hajtással történhet, ami hézagmentesnek tekinthetı. A hajtás nagy technológiai sebesség igénynél közvetlen, egytengelyő (koaxiális), amikor a motor és a golyósorsó között nagy torziós merevségő, rugalmas tengelykapcsoló biztosítja a nyomaték átvitelt, valamint a tengelyhelyzet és a tengelyek közötti szöghibák kiegyenlítését. Az elıtoló hajtómővekkel megvalósítható sebességszabályozhatóság igen nagy kúszó, elıtoló és gyorsjárati sebességek egyaránt megvalósíthatók. A technikai fejlıdést jól példázza e téren az elıtolást/menetelıtolást megvalósító szerkezeti egységek történeti változása. Az elsı esztergagépeken az elıtolást és a menetelıtolást ugyanaz a csúszó kapcsolatú menetes orsó - anya pár valósította meg az egyetemes esztergagépeken (menetelıtolásra lényegesen ritkábban van szükség). Az orsókat különbözı menetemelkedésekhez cserélni kellett. Az orsó anya pár kopása


100

elsısorban a menetvágásoknál okozott problémát. Ezt úgy küszöbölték ki, hogy a normál elıtolás és a menetelıtolást céljára különbözı szerkezeti egységeket alkalmaztak. A szükséges értékek beállítását fogaskerekekkel oldották meg (menetváltó, szorzómő, alapmódosítás). Az elıtolásokat vonóorsón, a menetelıtolásokat kishézagú sikló menetes vezérorsó-anya páron keresztül vezették a szánszekrénybe. Ezáltal hosszú ideig pontos menetek voltak készíthetık, mivel a vezérorsót csak ritkán használták menetvágásra. A nagy élettartamú és pontosságú golyósorsó-anya párral a funkciókat ismét összevonták, mert a szerkezeti elemek (orsó, anya, golyók) edzett golyóscsapágy acélból készültek, továbbá az orsó-anya pár gyakran hézagtalanított és elıfeszített. A készített menetemelkedés nagyságát a vezérlés határozza meg. A szánelmozdulások mérése elektronikusan történik. Ma teljesen általánosnak tekinthetı a δ=(1, 2, 5) µm felbontású (növekményő) mérés, ami a legkisebb mért útegységet jelenti. Az EPA 320 esztergagép Z szánjának mozgatását (6.18. ábra) a szervomotor fogas-szíj hajtáson és golyósorsó-anya páron keresztül végzi. Az orsó jobboldali vége az orsó hossza miatt golyós csapágyazású, ami csak radiális megtámasztást biztosít, és így lehetıvé teszi a hıtágulásból származó orsó elmozdulást. A szervomotor hajtása az orsó axiális-radiális csapágyazású baloldali végéhez fogas-szíjhajtáson keresztül jut el, az orsóhoz a szíjtárcsa feszítıgyőrős kötéssel kapcsolódik, amelyre megoldási példákat a 6.17. ábra mutat. Az orsó ugyancsak baloldali végéhez a 6.14. ábránál bemutatott csavarszorításos, rugalmas tengelykapcsolón keresztül kapcsolódik a Z szán elmozdulását közvetetten mérı forgó impulzusadó (ROD: Rotations-Drehgeber).

a., b.,

6.17. ábra Szorítógyőrős (Ringspann) tengely-agy kötések

6.18. ábra

Az EPA 320-01 esztergagép Z szánjának hajtása


101

Menetvágás NC esztergagépen A fentiek kapcsán célszerő bemutatni a menetvágás kinematikai láncának egyszerősített vázlatát és kinematikai számítását NC esztergagépre is (6.19. ábra). Az NC gép menetvágásának kinematikája összevethetı a hagyományos esztergagépek menetvágására jellemzı egyszerősített kinematikai lánccal (5.23. ábra) azzal a különbséggel, hogy itt hiányzik a fıhajtómővet (fıorsót) és a mellékhajtómővet (a menetvágó kést mozgató elıtoló szánt) összekötı mechanikus kinematikai lánc. Helyette Elektronikus Kinematikai Lánc (EKL) szolgál a két mozgás között elıírt kinematikai kapcsolat megvalósítására, amelyet Mester-Szolga (Master-Slave) hajtásnak neveznek.

6.19. ábra Menetvágás egyszerősített kinematikai vázlata NC esztergagépen

A Z irányú szán mozgatásához szükséges alapjelet a forgó impulzusadó (ROD) és jelfeldolgozó rendszer szolgáltatja. A ROD meghajtása a fıorsóról történik k=1/1 hajtóviszonyú fogas szíjhajtáson keresztül. A forgó impulzusadó a fıorsó egy kitüntetett helyzeténél „0” impulzust ad ki minden körülfordulásnál, továbbá a fıorsó elfordulásának mértékével arányos impulzus-számról és a fıorsó forgási szögsebességével arányos impulzus sebességhez szolgáltat információkat. Az impulzusadó jelsorozatai teszik lehetıvé menetvágásnál (és hasonló mőveleteknél, pl. síkspirál megmunkálásnál x irányban) a fıorsó és az elıtoló z szán szinkron mőködését, a sebesség- és helyzetszabályozást, hogy a szán a megfelelı menetelıtolással haladjon, illetve a menetárokba visszataláljon. A különbözı pm menetemelkedések készítéséhez itt kvill, villamos hajtóviszonyt kell biztosítani ahhoz, hogy egy villamos impulzushoz egységnyi elmozdulás tartozzon, amit a helyzetszabályozó old meg. A menetvágás kinematikai egyenlete:

mvill

mvill

mvill

pCp

k

pkkford

⋅=⋅

=

=⋅⋅⋅

δν

δν ,1,

ahol k=1/1- hajtóviszony, ν - ROD impulzusszáma, kvill- villamos hajtóviszony beállítandó értéke, δ - a mérni kívánt elemi úthossz, pm- vágandó menetemelkedés, pv- az orsó menetemelkedése. A pm menettípustól függı értékei az 5.1.3 fejezetben szerepelnek.


102

Szánok és vezetékek

A szánok kialakítása lényegesen nem változott, ugyanakkor a vezetési pontosságot többféle megoldással növelték. A szánok csúszó vezetésénél öntöttvas-öntöttvas, edzett acél-öntöttvas, vagy az edzett acél-mőanyag (gyakran öntött mőanyag) anyagpárosítás használatos, ez utóbbiak az akadó csúszás elkerülésére is módot adnak és jó a rezgéscsillapításuk. A kombinált, csúszó és hézagtalanított-elıfeszített gördülı vezetéses megoldások a rezgéscsillapítási tulajdonságokat megtartva a vezetési, ezáltal a megmunkálási pontosságot növelik. A csúszó és hibrid vezetékek gyakran egymásra merıleges síkfelületekbıl állnak. Az EPA 320-01 esztergagép X szánjának mozgatását és a Z szán vezetékét együttesen a 6.20. ábra szemlélteti. A munkadarab tengelyvonala irányában mozgó Z szán kombinált vezetékrendszerénél a pontos vezetést a felsı, edzett és köszörült vezetéklécen futó gördülı kocsik biztosítják keskeny vezetéssel. Az X szán mozgatása a Z szánéhoz hasonló (6.21. ábra). Eltérés abban van, hogy az orsó baloldali végét a túlhatározottság elkerülésére az orsó rövidsége miatt nem csapágyazták (a hézagtalanított és elıfeszített orsó-anya pár ui. maga is csapágyazásként viselkedik. Az orsót hajtó szíjtárcsa a már bemutatott feszítıgyőrős kötéssel kapcsolódik az golyósorsóhoz, a forgó impulzusadó a golyósorsóhoz pedig a 6.14. ábra szerinti, csavarszorítású tengelykapcsolóval. A vezeték X irányban acél-öntött mőanyag csúszó és gördülı kombinációjú. A 6.20. és 6.21. ábrák jól mutatják az alapszán és a keresztszán öntvényeinek szakszerő kialakítását (eltolt és merev bordázat, stb.).

6.20. ábra X szán mozgatás, Z szánvezetés

Az X szánvezetés keskeny csúszó, edzett acél-öntött mőanyag kombinációjú, a hézagbeállítást mőanyag bevonatú ékes léccel oldották meg. A 6.19. ábra mutatja a Z szán mozgatás orsó-anya helyzetét, és az X szánra felfogott revolverfej körvonalát is.


103

6.21. ábra Z szánmozgatás, X szánvezetés

Munkadarab befogók és készülékek A CNC esztergagépek munkadarab befogás módjai alapvetıen nem különböznek a hagyományos megoldásoktól, ugyanakkor a megoldások illeszkednek a magasabb követelményekhez. A CNC esztergagépeken, ahol a fordulatszámok lényegesen nagyobbak (4000-5000 f/min), mint a hagyományos egyetemes esztergagépeken, a nagy szorítóerejő, vonóékes tokmányokat alkalmazzák. A síkspirál menetes tokmányok szorítóereje magas fordulatszámoknál ui. nem elegendı, mivel a pofákra ható röpítı erı a szorító erıt a fordulatszámmal quadratikusan csökkenti, és a fellépı forgácsoló erı a munkadarabot a pofákban elmozdítatná. Sok gyártó ma már megadja a hidraulikus mőködtetéső tokmány szorítóerejének változását a fordulatszám függvényében. A vonóékes mechanizmust a fıorsó furatában elhelyezkedı rúd, vagy csıtengely mőködteti, legtöbbször hidraulikus mőködtetéssel. A tokmánypofák elmozdulása átmérıben 10-12 mm tartományt fog át, a pofák lehetnek edzettek és puha pofák. Ez utóbbiak a pontosabb megmunkálást és a felület védelmét szolgálhatják, felszabályozásuk a befogási átmérıre történik. A pofákat a tokmány testben megvezetett alaptestekre fogják fel, a pofák pontos radiális helyzeteit az alaptesten síkfogazatok biztosítják. Más munkadarab átmérı befogásakor a rátét pofákat kézzel, azonos mértékben kell átállítani. A kézi csere elkerülésére alkalmazhatnak automatikus tokmánycserét, vagy az automatizált pofaállítási megoldásokat is, ezek azonban nem olcsó megoldások. A tokmánypofák zárását és nyitását lábpedálok segítségével végezhetik. Az EPA 320 esztergagépen alkalmazott vonóékes tokmány és mőködtetı szervei elvi vázlatának 6.22. ábra szerinti számozása: 1-tokmánytest, 2- pofa alaptest, 3-tokmánypofa, 4-fıorsó, 5-vonórúd, 6-mőködtetı hidraulikus henger, 7-forgó bevezetı fej, 8-induktív végállás kapcsolók.


104

6.22. ábra Vonóékes tokmány mőködésének elve

Szegnyereg

A CNC csúcseszterga gépek szegnyerge csak támasztó csúcs befogására szolgál. A furatoló szerszámok a szerszámtartó revolverfejbe kerülnek. A szegnyereg mőködtetés rendszerint hidraulikus, a szorítás és oldás lábpedálokkal történik. A szegnyereg az alsó vezetékrendszeren foglal helyet, tartományra állítása után kézzel, erızáróan rögzítik. A munkadarab megtámasztása ezután hidraulikus.

6.23. ábra

Hidraulikus mőködtetéső szegnyereg

A 6.23. ábra szerkezeti rajzából a szegnyereg szerkezeti kialakítása és funkcionális mőködése megérthetı. A szegnyeregbe helyezett és beszorított Morse kúpos végő csúcs kivétele a testen lévı meneten elhelyezkedı anya elfogatásával történik. A csúcs és a befogóhüvely elfordulás elleni biztosítása a csúcson lévı lelapoláson csavarkulccsal oldható meg.


105

Szerszám befogók és készülékek, funkcióbıvítés

CNC gépek szerszámbefogása lényegesen eltér a hagyományos egyetemes esztergagépekétıl, a leggyakoribb megoldás a revolveresztergáktól eredeztethetı. A CNC esztergagépeken általában 10-12 helyzetes revolverfejbe fogják az álló, és/vagy a hajtott a szerszámokat. Ez a szerszám szám a hagyományos megmunkálásokhoz elegendı. A 6.24. ábra szerinti revolverfejbe 2 db. esztergakést közvetlenül, a többi szerszámot (esztergakések, furatoló szerszámok) azonos befogó, tájoló és rögzítı felületekkel rendelkezı, szabványosított szerszámtartó testekbe fogják be, amelyek a revolverfej tárcsája furataiban foglalnak helyet. A szerszám befogó testek, a technológiától és a szerszámtól függıen eltérı kialakításúak, így radiális, axiális, kombinált késtartók és furatoló szerszámok befogására szolgáló egységek lehetnek. A szerszámok munkahelyzetbe forgatása a revolverfejjel egyirányú, automatikus.

6.24. ábra A revolverfejre épülı szerszámbefogó tárcsa (EPA 320-01)

Az eszterga megmunkáló központokon a nagy mőveletkoncentráció megvalósítására forgó (hajtott) szerszámokat is alkalmaznak, amelyek száma nagy lehet. Ezek alkalmazásához a fıorsó C tengelyes hajtása szükséges. A cél az, hogy a munkadarab lehetıleg készen kerüljön le a géprıl. A nagyszámú szerszámot háttértárakból a revolverfejbe manipulátorok (robotok) cserélik, vagy a már bemutatott megoldás szerint több revolverfejet alkalmaznak. A funkcióbıvítést számos, és már említett, eszköz revolverfejbe integrálása jelenti. A szerszámváltó revolverfejre felfogott


106

tárcsán a szerszámtartók, szerszámok befogása, a hőtı-kenı folyadéknak a forgácsolás helyére vezetése látható.

6.25. ábra Refolverfejek és szerszámozásuk (Sauter-Szimikron)

A 6.25. ábra a Sauter-Szimikron gyártású és forgalmazású revolverfej megoldásokat szemlélteti, amelybe álló és hajtott szerszámok egyaránt befoghatók. A baloldali megoldásban a szerszámbefogó egységek a revolverfej palástján helyezkednek el. A képen kivehetık a kétirányú (+/-) megmunkálást szolgáló szerszámtartók. A jobboldali un. korona revolverfej (Kronenrevolver) kialakítása és szerszámozása ütközésmentes váltást és megmunkálást tesz lehetıvé és kevésbé zavarja a szegnyerget. Alkalmazása pl. tengelyszerő munkadaraboknál kedvezı.

A 6.26. ábra a 6.24. ábra szerinti revolverfejbe, kézi szerszámbefogásra használatos, VDI DIN 69880 szerinti kialakítású hengeres-fogasléces tájoló-rögzítı szerkezetet mutat [6]. A befogó száron lévı síkfogazat és a csavarral rászorított szorítóelem ugyancsak síkfogazata olyan helyzető, hogy szorításkor a V profilok kapcsolódásakor fellépı erık a késtartót a fészekbe és a homlokfelületre egyaránt rászorítja. A szerszámtartó hengeres szára a revolverfej kettıs hengeres felületébe ül be (ez nem ábrázolt), így a mintegy 3x120°-os erıháromszög megfelelı helyzetet biztosít a tartónak. A késtartó stabil és irányított helyzetét hüvelyszerő tájolócsap (lásd a 6.19. ábrán) is biztosítja. A hőtı-kenı folyadék a revolverfej munkapozíciójában lévı szerszám éléhez rugalmas kapcsolaton és a szerszámtartó furatrendszerén keresztül jut el. A 6.27. ábra a C tengelyes, forgószerszámos eszterga központokon és cellákon használatos, a DIN 69893 kialakítása szerinti, rövidkúpos (HSK-HohlSchaftKegel-üreges kúpos csapos) szerszámbefogás elvét szemlélteti. A szerszámtartók nagyfordulatszámú, hajtott szerszámok (furatoló, maró, stb.) befogására szolgálnak. A kialakítás az automatikus szerszámcserélést is lehetıvé teszi. Az Fh behúzó erı hatására a rugalmas kúp alakváltozása lehetıvé teszi, az un. túlhatározott befogást, azaz a befogó test mind a kúpfelületén, mind a homlokfelületén felfekszik.


107

6.26. ábra Radiális késtartó befogása a 6.20. ábra szerinti

revolverfejbe [6]

6.27. ábra

A HSK típusú szerszámbefogás elve

Az alaptartó eltérı kiviteli alakjai különbözı megmunkáláshoz ajánlottak. Például az „A” típusú befogó (ISO/CD 12164-1) kúpjának végén két menesztı horony található, alkalmazását nagyobb nyomatékigényő gépeken (megmunkáló központok, marógépek, esztergagépek) ajánlják. A „B” típusnál (DIN 69893-2) a menesztı hornyok a fejrészen (homlokon) találhatók. Ez a típus nagy nyomatékigényő gépeken használatos (megmunkáló központok, nehéz üzemő gépek). A további befogó típusokat a nagysebességő (HSC-Hig Speed Cutting/nagy sebességő forgácsolás), forgószerszámos megmunkálásoknál alkalmazzák, pl. könnyőfém, fa, mőanyag megmunkálásánál, amikor menesztı hornyok nincsenek. A szerszámtartók fejrésze szerszám specifikus kialakítású. Bábok (lünetták) CNC esztergagépeken alkalmazott bábok a munkadarabot rendszerint görgıkkel támasztják meg, amelyek lehetnek önközpontosítók is, de a hagyományos csúszó sarus megoldások is alkalmazhatók. A gépeket zárt burkolattal látják el, amelyekben a vezérlı rendszerint beépített. A 6.28. ábra görgıs támasztású álló bábot mutat. Burkolat

A CNC esztergagépek többségét zárt burkolattal látják el (6.29. ábra), hogy a forgács és a hőtı-kenı folyadék ne kerülhessen ki a környezetbe. A forgács és hőtı-kenı folyadékgyőjtı tartálya egyben forgácskihordó is. A szőrt hőtıfolyadékot tápegység juttatja vissza a megmunkálási helyre. A korábbiakhoz képest nagyobb folyadékmennyiség a forgács leöblítését és a forgácskihordóba juttatását is segíti.


108

6.28. ábra Görgıs támasztású álló báb (Biglia)

6.29. ábra

Zárt burkolat CNC esztergagépeken (Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)

Hidraulikus, pneumatikus tápegységek

CNC esztergagépek hidraulikus tápegységei a következı feladatokat láthatják el:

• Az olaj hidraulikus tápegység a befogó készülékek mőködtetéséhez és a fogaskerekes hajtómő fokozatainak hidraulikus munkahengerrel történı automatikus váltásához, a tartományváltáshoz szolgál.

• A kenı hidraulika tápegység a szánvezetékek, golyósorsó-anya, orsó csapágyazási helyek kenését végzi, a kenés, pl. meghatározott idınként történik.

• A hőtı-kenı folyadékellátó rendszer tápegység a megmunkálási helyre juttatja a munkafolyadékot. A tápegység gyakran a gép munkatere alá önálló egységként telepített forgácskihordó egységben található, azzal egy egységet alkot. A folyadék lehet kis- és nagynyomású.

Pneumatikusan mőködtetett egységek lehetnek pl. az automatikus ajtómozgatások manipulátoros anyagkiszolgálásnál. A levegıt rendszerint üzemi hálózatról biztosítják a megfelelı elıkészítı egységeken keresztül. Villamos vezérlés

A villamos vezérlés az, amely a hardver egységeket mőködésbe hozza. A villamos vezérlıszekrény a gép hátoldalánál helyezkedik el, ami ma legtöbbször az ágy hátoldalára épített tartóelemeken foglal helyet. A vezérlıszekrényben találhatók a fıhajtás és a mellékhajtás tápegységei, a szabályozók és a végrehajtó elemek mőködtetéséhez szükséges villamos készülékek. A CNC vezérlés és kezelı felülete a gép homlokoldalán, a burkolatba épített. A gépi funkciók munkatér közeli kezelésére gyakran egy lengıkaron található kezelıpanel szolgál. Mérés és állapotfelügyelet

A CNC esztergagépeken és az esztergaközpontokon automatikus mérés, illetve állapot felügyelet valósítható meg. Pl. a revolverfejbe fogott mérıtapintóval mérik a


109

munkadarab méreteket, a burkolat alól kibillenthetı tapintóval a szerszámok méreteit (6.30. ábra). Állapot felügyeletet általában a cellaszintő gépeknél alkalmaznak, a gépek kezelı nélküli, vagy kezelı szegény üzemeltetése céljából. A megoldás lehet határérték, vagy optimáló szabályozás. A szánok elmozdulását CNC gépeken villamos mérıeszközök mérik. Kézi szánmozgatás, érintı fogásvétel villamos kézi kerékkel lehetséges (6.31. ábra).

6.30. ábra Szerszám méretellenırzés (Dainichi)

6.31. ábra

Villamos kézikerék (Haas) Automatikus szerszám és munkadarabcsere

Az eszterga megmunkáló központok és cellák automatikus munkadarab és szerszámellátásának egységei: pl. revolverfejek, szerszámtárak és –cserélık, manipulátorok, robotok. A téma részletesebb kifejtése megtalálható a [6] irodalomban. Gép telepítése, ellenırzése és karbantartása

A gépek telepítése gondos elıkészítést kíván. A szükséges eszközök és módok álljanak rendelkezésre a gép szállításakor, telepítésekor, pl. daru és emelıkötél-horog, vagy kézi mozgatásnál görgık és szabad útpálya. Megfelelı alapozás és környezeti tér biztosítása szükséges, amelyhez hozzátartoznak pl. az alábbiak:

• az alapozásnál az elıírt vastagságú és szilárdságú beton legyen az altalaj minıségét is figyelembe véve,

• a gép felállításhoz szintezı mőszer, szintezı elemek szükségesek, a gép felfeküdhet alátámasztó papucsokon is, a szintezés elıírt pontossága pl. 0,04 mm/1000 mm, vagy más érték,

• a gép körüljárható, karbantartható, az ajtók nyithatók legyenek, • a környezeti rezgésektıl való elszigetelés pl. csillapító mélyedésekkel, • nagyfrekvenciás zavarások kizárása, • megfelelı hımérséklet és páratartalom biztosítása, huzat elkerülése, • szükség esetén légkondicionált helyiségben történı elhelyezés, • energiaellátás: tápfeszültség és áramlevételi hely, automata megszakító,

megfelelı tápvezeték keresztmetszet biztosítása a gyártó elıírásának megfelelıen, levegıellátás csatlakoztatása,


110

• üzembe helyezés, mőbizonylatok megléte, mőködés ellenırzés, helyszíni beállítások elvégzése pl. üzemi nyomás, helyi szerelvényezés, próbaüzem, tesztdarab(ok) gyártása.

• a nyersanyagellátás, a késztermék eltávolítás zökkenımentesen, megfelelı szállítási utakon és eszközökkel történjen,

A karbantartási tervet idıciklusonként adják meg. Ilyenek lehetnek:

• Napi karbantartási feladatok: olajszint és olajnyomások ellenırzése a különbözı tápegységeknél, tokmány szorítóerı ellenırzés mérıcellával,

• Ellenırzés az elsı hónap után: gépbeállítás, szán egyenesség, olajcsere, • Ellenırzés 6 havonta: hidraulika olaj szennyezettség és csere, szíjfeszességek

ellenırzése és beállítása, burkolatok, vezetéktörlık állapotának ellenırzése, • Ellenırzés évente, 2 évente: zsírzás, olajozás, hőtıkör, fıorsó állapota,

pontossága.

Kenés: mindig a gyártó által elıírt és ugyanazt az olajminıséget, hőtıfolyadékot használjuk, a hőtıfolyadék mennyiségét ellenırizni és a hiányt pótolni kell. Az olajtartályokat a gyártó rendszerint átöblítetten, leeresztetten, tisztán szállítja le, a feltöltésrıl a felhasználónak kell gondoskodni. A gép üzemeltetéséhez fontos, hogy a gyorsan kopó és elhasználódó alkatrészekbıl, eszközökbıl raktári készlet legyen, mint pl. a fogas-szíj, Poly-V szíj, tömítések, fékbetétek, vezetéktörlık, elektromos alkatrészek, izzók, hőtı-kenı folyadék, kenıanyagok.


111

6.3 Az egyetemes és a CNC esztergagépek összehasonlítása A két kivitel közötti összevetés az eddig tanultak alapján megtehetı. A fejlıdés azonban egyes technikai megoldásokat rövid idı alatt módosíthatja, vagy akár el is vetheti és újakkal helyettesíti. Ezzel együtt az alapok és megoldások többsége nem igen változnak. Az összehasonlítást elsısorban a mechanikai megoldások szempontjából tesszük meg. Struktúra

Egyetemes esztergagépek: Közel azonos felépítéső gépek, szerszámmozgatással, vízszintes síkú bázisfelület- és vezetékrendszerrel. CNC esztergagépek: Változatos egyetemes és rövid eszterga struktúrák az NC technikából adódóan. Különbözı szerszám és munkadarab rendszerek, pl. több szánrendszer és szerszámtartó, egy vagy két fıorsó gyakran C tengellyel és hajtott szerszámok is az állók mellett. A gép struktúráját ma igen gyakran a célfeladatnak megfelelıen alakítják ki. Tartóelem

Egyetemes esztergagépek: Ágy jellegő, vízszintes síkú bázisfelület rendszerrel. Anyaga általában lemezgrafitos szürkeöntvény, zárt üregekben gyakran öntött maggal, forgács és hőtıfolyadék elvezetéshez bordás és ferde síkú kialakítás. CNC esztergagépek: A fentebb írtak itt is érvényesek. Továbbá a tartóelem kialakítása ferde ágyas, vagy ferde X szán kialakítású (általában 60º-os). Anyaga lemezgrafitos szürkeöntvény (GG), ötvözött szürkeöntvény (Mechanite), ritkábban vasbeton, mőanyagbeton. Precíziós, szubmikronos gépeknél pl. gránit. A tartóelemek alakját a funkciók meghatározzák, illetve befolyásolják. Vezetékrendszer

Egyetemes esztergagépek: Az alapszán vezeték rendszerint keskenyvezetéső csúszó prizmatikus-prizmatikus, vagy prizmatikus-lapos, egymásra merıleges lapos kialakítással, a szegnyereg vezeték prizmatikus-lapos. A keresztszán általában fecskefark vezetéső. Hézagbeállítás ékes lécekkel, visszafogó lécek után-munkálásával. Anyagpárosítás: GG.-GG. Az ágyvezetékek láng, vagy indukciós edzésőek (HRc=48-53) és köszörültek. Ellen felületek köszörült/hántolt. CNC esztergagépek: Az alapszán és a keresztszán lehet gördülı (kishézagú, vagy elıfeszített), ami ma gyakori, vagy egymásra merıleges felületekkel kialakított keskenyvezetéső csúszó, csúszó-gördülı (hibrid) vezetéső. Anyagpárosítás csúszó vezetékeknél: pl. öntött-öntött (GG-GG), edzett acél-öntött (GG), edzett acél-mőanyag. Hézagbeállítás pl. ékes léccel, mőanyag kiöntéssel, szerelt-ragasztott mőanyag lapokkal, utólagos megmunkálással. Öntött ellen felületek köszörültek/hántoltak, a mőanyagfelületek hántoltak. Egyes szánok lehetnek hidrosztatikus vezetésőek is. Szubmikronos esztergáknál hidrosztatikus, vagy aerosztatikus vezetékek.


112

Fıhajtómő

Egyetemes esztergagépek: Sokfokozatú (z=8-27), kézi kapcsolású. CNC esztergagépek: Fokozatnélküli motorral kombinált fokozatos (z=2-3), vagy fokozatnélküli motor/Poly-V szíj/fıorsó kinematikai láncú megoldás. Kisebb teljesítményeknél, pl. <20 kW, gyakori a motororsós kivitel, olykor két, C tengelyes fıorsó. A hajtás 4/4-es. A motorok adatait rendszerint két üzemmódban adják meg. Állandó üzemmódban (S1, S6-S9) a névleges teljesítmény és nyomaték vehetı le a motorról. Szakaszos üzemmódban (S3-S5), ami lényegében periodikus terheléső folyamatos üzemmódnak felel meg, a százalékos bekapcsolási idıt (bi%=tü/tc·100 %, más jelöléssel ED%) általában 40% és 60% értékben adják meg. Ekkor a motorról levehetı teljesítmény és nyomaték a névlegestıl nagyobb érték. Fıorsó

Egyetemes esztergagépek: A fıorsók kis fordulatszámú gördülı csapágyazásúak: kúpgörgıs, hengergörgıs-támcsapágyas, hengergörgı-mélyhornyú golyós csapágy, stb.). A fıorsó meghajtása legtöbbször ferdefogazatú fogaskerekes, gyakran csapágyak közötti, ritkábban lábazati hajtómőrıl szíjhajtással, a fıorsóval egybeépített kis fokozatszámú hajtómőre. CNC esztergagépek: Gördülı csapágyazású fıorsók: ma a leggyakoribb megoldás elıl és hátul ferde-hatásvonalú golyós elıl általában tandem „O” építésben. Feladattól függıen lehet elıl ferde-hatásvonalú golyós pl. páros építésben hátul hengergörgıs a nagy szíj feszítı erıkhöz, továbbá hengergörgıs és kétsoros Y golyós csapágyazás nagy radiális terhelésnél, kúpgörgıs kis fordulatszámoknál és nagy terhelésnél. Pontosság: P5, SP (fıorsó radiális ütése, ü=2-5 µm), UP (ü=1-3 µm). A fıorsót támasztó fedelek csavarozása (csavarszám, csavarméret, osztókör) külön megfontolást igényel a csavarszorító erıkbıl adódó ház deformációk miatt, ui. az a csapágyakra és azok élettartamára is hatással van. A munkadarab készre munkáláshoz gyakran két fıhajtómő és két, C tengelyes fıorsó szolgál. Csapágyak kenése zsírral, vagy különféle olajozási technikákkal. A fordulatszámok elérhetik a 4000-6000 f/min értékeket. Két fıorsós gépeknél a munkadarab átvétel automatikusan, szinkron fordulatszámok mellett történik az ellenorsóba, miközben a leszúró kés gondoskodik a darab rúdtól való elválasztásáról. A munkadarab átfogáshoz a második, az un. ellenorsó Z irányú mozgást is végez. Az ellenorsó szegnyeregként is használható. Szubmikronos gépeknél hidrosztatikus, vagy aerosztatikus fıorsó csapágyazások. Mellékhajtómő

Egyetemes esztergagépek: A fıhajtómővel kinematikailag összefüggı, a funkcióknak megfelelıen sok fogaskerekes. A két szán (alapszán, keresztszán) mozgatása csak külön-külön lehetséges, kúpesztergálás kézzel szupport-szánnal, vagy kúpvonalzóval. CNC esztergagépek: A fıhajtómőtıl kinematikailag függetlenek, NC tengelyenként (újabban csatornaként is nevezett minden irányított egység) önálló, szervomotoros hajtások. A hajtás lehet közvetlenül motor-rugalmas tengelykapcsoló-golyósorsó-anya párral, vagy közvetetten motor-fogasszíj-golyósorsó-anya párral. Rövid löketeknél elıfordul lineáris motoros hajtás is, vagy akár kiegészítésként a golyósorsós mozgatás mellett pl. technológiai, pozícionálási céllal.


113

Szánmozgatás

Egyetemes esztergagépek: Az alapszán elıtolása a vonóorsóról, fogaskerék-fogasléc kapcsolattal általában utazó hajtással. A menetelıtolás vezérorsóról. A keresztszán mozgatása csúszó orsó-anya párral. CNC esztergagépek: Hézagtalanított és valamilyen mértékben elıfeszített golyósorsó-anya párral kis elmozdulásoknál egyoldali axiális és radiális csapágyazással, hosszabb golyósorsóknál kétoldali csapágyazással, a motoroldalon axiális és radiális a másik oldalon radiális csapágyazással, ritkábban utazó hajtással hosszú szán-mozgásoknál. A golyósorsó-anya pár mind az elıtolást, mind a menetelıtolást szolgálja. Géptıl függıen lehet még lineáris motoros szánmozgatás, akár kiegészítı egységként pl. az X szánon. Pontos gépeknél a golyósorsó menetemelkedési hibái, vagy a hı-alakváltozás okozta eltérések szoftveresen folyamatosan korrigálhatók. Munkadarab készülékezés, Szegnyereg

Egyetemes esztergagépek: Síkspirálmenetes tokmány és szegnyereg, Síktárcsa és szegnyereg (forgó, vagy álló csúcs). Kétoldali csúcs (fıorsó és szegnyereg) paláston, vagy homlokon történı munkadarab menesztéssel pontos megmunkáláshoz. Álló báb és mozgó támasztó báb (lünetta) általában bronzsarus, csúszó támasztással. A tokmányban kemény, vagy puha pofák, utóbbi pontos munkadarab befogáshoz és megmunkáláshoz, vagy felületvédelemhez. A szegnyereg munkadarab forgó vagy álló csúccsal való megtámasztásra és kezdı furatoló szerszámok befogására szolgál. CNC esztergagépek: Általában nagy szorító-erejő, automatikus mőködtetéső, vonóékes tokmány csúcsesztergánál szegnyereggel, síktárcsa szegnyereggel. Kétoldali csúcs (fıorsó+szegnyereg) menesztés paláston, homlokon. Álló és mozgó báb (lünetta) gyakran gördülı támasztással. A tokmánypofák más mérettartományra kézzel állíthatók át, ritkán automatikusan. Az automatikus pofa nyitás-zárás mértéke kb. 10-12 mm. Feladatorientált egyedi tokmány és befogó kialakítások. Szegnyereg, vagy más néven támasztó csúcs csak a munkadarab csúccsal történı megtámasztására szolgál, mdb. tartományra állása automatikus, szorítás hidraulikus. Olykor a revolverfejen is lehet támasztó csúcs. Kétorsós gépeknél az ellenorsó támasztó csúcsot is hordozhat. Munkadarab, munkadarab adagolás és eltávolítás

Egyetemes esztergagépek: Munkadarab adagolás, befogás és eltávolítás kézi. Tengely és tárcsaszerő munkadarabok hengeres és sík felületeinek megmunkálása. Kúpesztergálás az elfordítható szupport-szánnal kézzel, vagy automatikusan kúpvonalzóval. CNC esztergagépek: Tengely és tárcsaszerő munkadarabok meridián metszetben tetszıleges kontúrral, pályavezérléssel kivéve az alámetszés esetét. Menetvágás mester-szolga (Master-Slave) elektronikus kinematikai lánccal (EKL). Összetett munkadarabok készre munkálása különbözı technológiákkal, esetenként felületi edzéssel. Munkadarab adagolás és befogás kézi, vagy elölrıl robotos, felülrıl robot-manipulátoros, automatikus munkadarab befogással (automatikus tokmánypofa nyitás-zárással). Rúdanyagból dolgozó gépeknél a rúdadagolás a revolverfejbe épített és beforgatott, hosszméretre beállított revolverfej ütközıjére történhet, vagy a


114

revolverfejbe épített megfogó Z irányú mozgásaival és szorítás-oldás funkcióival. Munkadarabok eltávolítása és továbbítása lehet kézi, nagyobb alkatrészeknél manipulátorral tároló-továbbító győjtıhelyre szállítással, vagy leszúráskor munkadarab elkapóval és megfelelı ejtı pályára történı juttatással történhet. Szerszámozás

Egyetemes esztergagépek: A 4 helyzetes késtartó, azaz a szerszám a kezelı és a munkadarab között helyezkedik el külsı-belsı felületek megmunkálásához szükséges eszterga szerszámok befogásához. A forgástengelybe esı kezdı furatolás a szegnyeregbe helyezett szerszámokkal, furat bıvítése a 4 helyzetes késtartóba fogott szerszámokkal. CNC esztergagépek: Változatos és kombinált szerszámozás külsı és belsı felületek [vagy lineáris szerszámegységekkel, vagy ezek kombinációjával. Álló és hajtott szerszámok befogása, utóbbi C-tengellyel, ami automatikus szerszámellátással párosulhat. Szerszámok befogása lehet a revolverfej homlokán, vagy palástján. Paláston való befogásnál összetett megmunkálási feladathoz a szerszámbefogókba befogott szerszámok a revolverfejen két irányban helyezkedhetnek el, ami a kétorsós megmunkálásoknál jelent elınyt. Több revolverfejes gépeknél az automatikus szerszámellátást (tárolás és cserélés) a revolverfejek kiváltják. Mérés, minıségellenırzés

Egyetemes esztergagépek: Közvetetten, mérıtárcsa segítségével (nóniusztárcsával) az alapszán pl. 0,2 mm, a keresztszán elmozdulás 0,05 mm pontosságú mérése lehetséges. CNC esztergagépek: Elmozdulások és elfordulások mérése: villamosan közvetlenül, vagy közvetetten digitális növekményes, kvázi-abszolút, vagy abszolút méréssel. Különbözı koordinátarendszerek összehangolása, szerszámok méretének meghatározása. Automatikus szerszámméret ellenırzés, korrekciók bevitele. Kézi üzemmódban villamos kézi kerékkel történı szánmozgatás a beállított felbontás szerint, érintı fogásvétel. Felbontás általában 1 µm, de lehet más érték is. Összetett diagnosztikai felügyeleti rendszer, pl. rezgésdiagnosztika, erı- és nyomatékmérés esetenként határérték, vagy optimáló szabályozás. Minıségellenırzı rendszer a gépképesség és a folyamatképesség vizsgálatokra. Hidraulikus és pneumatikus (fluidtechnikai) egységek

Egyetemes esztergagépek: Hőtı-kenı folyadék-ellátó rendszer, szánkenés idıszakosan kézzel, olajozó kannából. CNC esztergagépek: Hőtı-kenı folyadékellátó rendszer akár a szerszámokon keresztül is, kiegészítve a forgács eltávolítást is segítı nagymennyiségő öblítı folyadékellátással, szükség esetén két különbözı nyomásfokozattal. Hajtómő és készülék hidraulika, szánkenı hidraulika, csapágyak és golyósorsó-anya pár kenési rendszer, esetleg revolverfej(ek) idıszakos automatikus zsírozása, hálózati levegıellátás pl. ajtómőködtetéshez, kész munkadarab tisztításához, stb.. Forgácseltávolítás

Egyetemes esztergagépek: Kézi segédeszközzel a győjtıtálcáról.


115

CNC esztergagépek: Legtöbbször automatikus hőtı-kenı folyadékkal, öblítı-lemosó folyadékkal és forgácskihordóval, amely egyben a hőtı-kenı folyadék tartálya is. Forgácstörés megoldása pl. a munkadarab anyagának megválasztásával és technológiai módszerekkel lehetséges. Vezérlés

Egyetemes esztergagépek: kézi. CNC esztergagépek: CNC, elektronikus mérésekkel és folyamat felügyelettel. Részletesen a szerszámgépgyártók, vagy a vezérlésgyártók honlapján megtalálható szolgáltatásokkal és lehetıségekkel. Egyéb

Egyetemes esztergagépek: burkolat nélkül, munkatér megvilágítás konvencionális géplámpával, eseti karbantartás. CNC esztergagépek: zárt és védett nyitású (gépegységek nem mozognak) burkolattal, robotos kiszolgálásnál automatikus ajtómozgatással, hőtı-kenı folyadék permet elszívással, munkatér megvilágítás speciális lámpával a stroboszkóp jelenségbıl adódó veszély (a forgó test frekvenciája és a hálózatról mőködtetett lámpa frekvenciájának egyezésekor a forgó munkadarab állónak látszik) elkerülésére, ablaktörlı a munkatér figyelésére. Tervszerő és megelızı karbantartás fenntartása.


116

Irodalom [1] Spur, G.: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen, Carl

Hanser Verlag München Wien 1991. [2] Gépipari Tudományos Egyesület (GTE): Százéves a magyar

szerszámgépgyártás 1872-1972, 1972 Szerkesztı: Ulbrich, S. [3] Szerszámgépipari Mővek, Közlemények, SZIM Fejl. Inézete, Halásztelek, 1970 [4] Gáti, J.: A Budapesti Mőszaki Fıiskola Jubileumi Évkönyve, Bp. 2004. [5] Milberg, J.: Werkzeugmaschinen-Grundlagen, Zerspantechnik, Dynamik,

Baugruppen und Steuerungen, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992. [6] Tajnafıi, J.: Szerszámgéptervezés II., Nemzeti Tankönyvkiadó, 1993 [7] Horváth, Á - Pap, J.: Technikatörténet, Budapest, 1967 [8] Japan Machine Tool Builders’ Association (JMTBA): Guide to Japanese

Machine Tools 88/89 [9] Jakab, E.: Forgácsoló szerszámgépek fokozatos fıhajtómővei, Kézirat

(www.szgt.uni-miskolc.hu/oktat/segedl/html) [10] Jakab, E.: Forgácsoló szerszámgépek fokozatnélküli fıhajtómővei, Kézirat,

p.77 Miskolc 2004. (www.szgt.uni-miskolc.hu/oktat/segedl/html) [11] https://tech.thk.com/en/products/pdf/en_a01_480.pdf#1 [12] IKO: Linear Motion Technology, CAT-5507, http://www.ikont.com/ [13] http://www.boschrexroth.com/Online Katalog-Lineartechnik/ [14] Profilschienenführungen: http://www.boschrexroth.com/business_units... [15] Rexroth Bosch Group: Linear Motion Technology (DVD), 2006 [16] Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.: Papíralapú és elektronikus adattár [17] SZIM: Gépkönyv az EPA 320/01 esztergához, Bp. 1988 [18] Jakab, E. – Nagy, L.: Mechatronikai rendszerek elıtoló, pozícionáló hajtásának

tervezése, Oktatási segédlet, Miskolc, 2011 (http://www.bosch.uni-miskolc.hu/userfiles/docs/Mechatronikai_rendszerek11.pdf)

[19] Zsiga, Z. – Makó, I.: CNC szerszámgépek, célgépek, Miskolci Egyetem 2007, Készült a HEFOP-3.3.1-P-2004-09-0102/1.0 projekt keretében (http://www.gepesz.uni-miskolc.hu/hefop/)

[20] M. Weck – Ch. Brecher: Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung, 8. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006

[21] http://www.index (traub)-werke.de [22] Molnár, L: Gördülıpapucs megvezetés tervezési irányelvei OS., Miskolc, 1988. [23] Molnár L: Szerszámgépek vezetékei I. OS., Miskolc, 1988. [24] FAG/Schaeffler Technologies GmbH &. Co. KG: Hochgenauigkeitslager

Katalog, (www.fag.de)

[25] Takács, E.: Szerszámgépek III. Kézirat, Tankönyvkiadó, Budapest, 1972

[26] Szerszámgép prospektusok és katalógusok

Documents

szerszamgepek_esztergagepek1.pdf