22.01.2013 Views

szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...

szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...

szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Miskolci</strong> Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar<br />

<strong>Robert</strong> <strong>Bosch</strong> <strong>Mechatronikai</strong> <strong>Tanszék</strong><br />

SZERSZÁMGÉPEK<br />

(Esztergagépek)<br />

Írta<br />

Dr. Jakab Endre<br />

ny. egyetemi docens<br />

Miskolc, 2011


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Tartalomjegyzék<br />

1. SZERSZÁMGÉPEK FEJLİDÉSTÖRTÉNETE.................................................... 3<br />

1.1 Szerszámgépek fejlıdésének fı szakaszai ....................................................... 3<br />

1.1.1 Egyetemes (univerzális) <strong>szerszámgépek</strong> kialakulásának kora ................. 3<br />

1.1.2. Merev automatizálás kialakulásának kora................................................ 6<br />

1.1.3. Rugalmas automatizálás kora ................................................................... 7<br />

1.1.4. Követı és ütközıs programvezérléső gépek ............................................ 8<br />

1.2 A magyar szerszámgépipar .............................................................................. 9<br />

2. BEVEZETÉS A SZERSZÁMGÉPEK FOGALOMKÖRÉBE ............................. 16<br />

2.1 A gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat................ 17<br />

2.3 Relatív és elemi mozgások, koordinátarendszerek ........................................ 19<br />

2.4 Szerszámgépek rendszerezése........................................................................ 22<br />

3. KÖVETELMÉNYRENDSZEREK....................................................................... 27<br />

3.1 Követelmények .............................................................................................. 27<br />

4. ESZTERGAGÉPEK.............................................................................................. 28<br />

4.1 Alapozás......................................................................................................... 28<br />

4.2 Esztergálás megmunkálási modellje .............................................................. 29<br />

4.3 Esztergálás forgácsolási- és teljesítményviszonyai ....................................... 30<br />

5. EGYETEMES ESZTERGAGÉPEK Fİ ÉPÍTİEGYSÉGEI............................... 34<br />

5.1 Tartóelem ....................................................................................................... 35<br />

5.2 Fıhajtómő, fıorsó .......................................................................................... 38<br />

5.3 Elıtoló hajtómővek, mellékhajtómővek ........................................................ 38<br />

5.4 Esztergagépek további szerkezeti egységei ................................................... 54<br />

5.5 Szánok és vezetékek....................................................................................... 58<br />

5.5.1 Csúszó vezetékek.................................................................................... 60<br />

5.5.2 Gördülı vezetékek .................................................................................. 70<br />

6. CNC ESZTERGAGÉPEK..................................................................................... 78<br />

6.1 Számjegyvezérlés hatása a szerkezeti kialakításra ........................................ 78<br />

6.2 CNC esztergagépek felépítése ....................................................................... 79<br />

6.2.1 Esztergagép struktúrák............................................................................ 79<br />

6.2.2 Az EPA 320-01 CNC esztergagép szerkezeti kialakítása, struktúrája ... 91<br />

6.3 Az egyetemes és a CNC esztergagépek összehasonlítása............................ 111<br />

1


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

SZERSZÁMGÉPEK<br />

BEVEZETÉS<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> stratégiai fontossága sokoldalú kölcsönhatásából adódik. Minden<br />

termék, gép elıállítása valamilyen fokon és szinten közvetlenül, vagy közvetve a<br />

<strong>szerszámgépek</strong>hez kapcsolódik. Az alkalmazott <strong>szerszámgépek</strong> fejlettsége illetve a<br />

szerszámgépgyártás nagymértékben meghatározza egy ország termelési színvonalát és<br />

technikai kultúráját, mert elıfeltétele minden ipari termelésnek.<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> elnevezés a mindennapi szóhasználatban félreérthetı-, szerszámokat<br />

elıállító berendezés-, ami az angol Machine tool kifejezés német (Werkzeugmaschine)<br />

és magyar (Szerszámgépek) nyelvre történt helytelen fordításával magyarázható.<br />

Eredeti jelentésében „gépi szerszám”, azaz a szerszám gépi úton történı mozgatására<br />

utalt. Mivel ma a szakmai közéletben egyértelmő jelentéssel bír és meghonosodott a<br />

„<strong>szerszámgépek</strong>” elnevezés, továbbiakban ezt használjuk.<br />

A jegyzetben a forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> egyik legfontosabb és legszélesebb körben<br />

alkalmazott alapgépeit, az esztergagépeket tárgyaljuk. Természetesen a forgácsoló<br />

<strong>szerszámgépek</strong> palettája ettıl sokkal gazdagabb, de az itt közölt ismeretek egy része<br />

ott is hasznosítható. A fémforgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> mellett ott találjuk a faiparban<br />

alkalmazott <strong>szerszámgépek</strong>et, igen jelentıs a képlékenyalakító, vagy a sugaras<br />

megmunkálások gépekeinek részaránya, ami az utóbbi évtizedben dinamikusan<br />

növekedett. Itt kell megemlíteni a mőanyag alakítás gépeit is, amelyeken készült<br />

termékek mindennapi életünk részévé váltak. A <strong>szerszámgépek</strong> és robotok rokon<br />

vonásai alapján az ipari robotok is tárgyalhatók lennének a közös elvi alapok,<br />

tulajdonságok és hasonlóságok miatt.<br />

A történeti fejlıdés során fokozatosan nıtt az alkatrészgyártás tömegszerősége. Az<br />

egyeditıl a különbözı sorozatnagyságú (kis, közepes, nagy) gyártáson át eljutott a<br />

tömeggyártásig. A mechanizálást követı merev, követı- és, programvezérlés, valamint<br />

a rugalmas automatizálás, továbbá minden olyan felfedezés, amely a <strong>szerszámgépek</strong><br />

fejlesztésében szerepet kapott (villamos motorok, szerszámok, stb.), lényeges hatással<br />

volt a <strong>szerszámgépek</strong> fejlıdésére.<br />

A jegyzet nagyobb részt a hagyományos esztergagépekkel foglalkozik. Ennek oka az,<br />

hogy számos ilyen berendezés mőködik ma is, továbbá azokon szerzett és bemutatott<br />

ismeretek, szerkezetek jól hasznosíthatók más <strong>szerszámgépek</strong>en is. Természetesen<br />

kitérünk az NC esztergagépek bemutatására is.<br />

A jegyzet írásában felhasználtuk a hazai szerszámgépgyárak fejlesztési, konstrukciós<br />

és gyártási tapasztalatait és a Szerszámgépek <strong>Tanszék</strong>ének a <strong>szerszámgépek</strong> kutatás-<br />

és oktatás-fejlesztésben elért eredményeit. Az NC esztergagépek bemutatásának<br />

középpontjában a SZIM-ben gyártott EPA 320-01 típusú NC esztergagép áll, amely<br />

több mint 2 évtizeden át szolgálta az oktatást. A gép építési elvei és megoldásai ma is<br />

felhasználhatók. Az NC esztergagépek fejlesztése töretlen és egyre újabb megoldások<br />

jelennek meg. Erre mutatnak példákat a különbözı szerszámgépgyártók moduláris<br />

elven felépülı esztergagépei és. Ezúton is köszönjük a gyárak szakmai támogatását és<br />

a rendelkezésre bocsájtott anyagokat.<br />

2


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1. SZERSZÁMGÉPEK FEJLİDÉSTÖRTÉNETE<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> fejlıdése az emberiség általános fejlıdésétıl nem választható el,<br />

azzal szoros és sokoldalú kölcsönhatásban van. A szerszámok használatának és<br />

készítésének jelentısége közismert az emberiség kialakulásában. A történeti<br />

periodizálás is a termelés, a termelıeszközök jelentısebb változásaihoz kötött. Az<br />

emberiség célja mindig az igények, az anyagi szükségletek egyre teljesebb kielégítése<br />

volt, ami a fejlett országokban igen magas fokot ért el. Mindezt a technikai, gazdasági<br />

fejlıdés tette lehetıvé. Nem kell bizonyítani, hogy a technika mindennapjaink része<br />

lett függetlenül attól, hogy milyen mélységben ismerjük. A termelés a kezdeti,<br />

elszigetelt egyéni módról egyre inkább szélesebb körben valósult meg, ahogy hatása<br />

is. Ma a világmérető globalizálódás korát éljük, amely mindennapi életünk mellett<br />

befolyással van többek között a technikai kultúrára is. A <strong>szerszámgépek</strong>nek az ipari<br />

termelésre gyakorolt hatásáról szép mővet írt G. Spur [1]. A hazai<br />

szerszámgépgyártásról pl. a [2] és [3] mővekbıl tájékozódhat az érdeklıdı, továbbá<br />

felhasználtuk az [4-8] irodalmakat is.<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> fejlıdése az egyedi szők körő gyártásról a sokakat érintı sorozat és<br />

tömeggyártásra való áttérés, azaz a kézi termelésrıl a gépi termelésre, majd az<br />

automatizált gépi termelésre való áttérés története. A gépi termelés fejlıdése egyre<br />

szélesebb körő munkamegosztással és specializálódással járt, ami csökkentette a<br />

fizikai és pszichikai terhelést. A cél minél gyorsabban, pontosabban, olcsóbban<br />

termelni.<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> fejlıdésének fı szakaszai az ipari fejlıdés fı korszakaihoz köthetık.<br />

A történetileg korábban kialakult gépek, természetesen a jelenlegi mőszaki<br />

színvonalnak és kultúrának megfelelıen, ma is jelentıs helyet foglalnak el a<br />

termelésben.<br />

1.1 Szerszámgépek fejlıdésének fı szakaszai<br />

1.1.1 Egyetemes (univerzális) <strong>szerszámgépek</strong> kialakulásának kora<br />

Az egyetemes, vagy univerzális <strong>szerszámgépek</strong> kialakulásának kora a klasszikus,<br />

angliai ipari forradalomtól a XIX. század utolsó harmadáig számítható, amikorra<br />

kialakultak az egyetemes forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> fı típusai. Az elsı<br />

szerszámgépnek 1775-bıl John Wilkinson hengerfúró gépe tekinthetı, amellyel a<br />

gızgépek, ágyúk furatait készítették. Henry Maudslay esztergagépe 1797-ben készült<br />

el. Ezeken a <strong>szerszámgépek</strong>en azonos technológiával igen sokféle alkatrészt, egyedi és<br />

kissorozatban készítenek, amibıl az egyetemes elnevezés következik. Természetesen<br />

az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> fejlesztése, korszerősítése napjainkban is tart, és abba a<br />

CNC egyetemes gépeket is beleértjük.<br />

Az iparosodást az angol textilipar, a bányászat és szállítás igényei indították el. A<br />

fonó- és szövıgépek fejlesztése, mechanizálása, mőködtetése és nagyobb számban<br />

való elıállítása megfelelıen gyártott alkatrészeket, továbbá erıgépeket igényelt. Másik<br />

fontos tényezı a bányák üzemeltetése így a nyersanyag kitermelése és a víz kiemelése,<br />

a kitermelt anyag (szén, érc) szállítási igénye volt. A problémák megoldása döntıen az<br />

energia átalakító és közlı gızgépek feltalálásához, fejlesztéséhez, gyártásához és<br />

alkalmazásához kapcsolódott.<br />

3


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> fejlesztésének kezdeti mozgatórugói, a fentiekkel összefüggésben,<br />

elsısorban a gızgépek gyártásához kapcsolhatók. Az elsı <strong>szerszámgépek</strong>et a<br />

gızgépeket gyártó üzemek maguk számára állították elı, a szerszámgépgyártás csak<br />

késıbb vált külön iparággá. Az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> zömét Európa, a marógépet<br />

Amerika (1850-ben George S. Lincoln társaságnak készítette Pratt és Whitney cég)<br />

adta a világnak, majd kölcsönösen hatottak egymásra a további fejlesztésekben.<br />

Az igen jelentıs szerszámgépépítı Joseph Whitworth minıségi és formatervezett<br />

szerszámgépépítését, amely a XIX. század közepétıl számítható, egész Európa és<br />

Amerika is követte. A XIX. század második felében jelentısen elıretört a német<br />

szerszámgépipar és néhány évtized alatt ledolgozta Angliával szembeni hátrányát. A<br />

fejlıdés a német vámegyezséggel (1834) indult, majd a német birodalom<br />

megalakulásától (1871) a századfordulóig bontakozott ki teljesen. A német<br />

szerszámgépgyártás bölcsıje Szászország volt, amit a bányászat (1765 Freibergben<br />

megalapították a bányászati akadémiát) és a textilipar (Chemnitz) döntıen befolyásolt.<br />

A chemnitzi gépipar jelentıs alakjai közül kiemelkedett Gottlieb Haubold<br />

(szövıgépek, öntöde, gızgépek, stb). A német szerszámgépgyártás úttörıje, és egyik<br />

jeles személyisége Johann von Zimmermann volt, aki 1820-ban Magyarországon,<br />

Pápán született. 1848-ban Chemnitzben (Szászország) alapított gépgyára az európai<br />

szárazföldi kontinens egyik legjelentısebb szerszámgépgyára volt. Nevéhez több fém-<br />

és famegmunkáló szerszámgép megalkotása, szabadalmak, számos forgácsoló és hideg<br />

képlékeny alakító szerszámgép gyártása, a vésı- gyalu- és fúrógépek<br />

sorozatgyártásának megindítása főzıdik. Gépeibıl Magyarországon nagyobb számban<br />

a MÁV Jármőjavító üzemekben volt található. A német szerszámgépgyártás jelentıs<br />

alakjai a [1.1] mőben megtalálhatók. Technikai és kultúrtörténeti érdekességként<br />

említjük meg, hogy Johann Manhardt toronyóra terve szerinti óra található a<br />

kecskeméti Nagytemplom tornyában, ami halála után 1889-ben készült el.<br />

Az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong>en az egyes elıtoló mozgások egymásra merılegesek és<br />

koordinátánként sorban egymásután következnek. Bonyolultabb felületek elıállítása az<br />

elıtoló kinematikai láncok cserekerekekkel való összekötésével (pl. karusszel<br />

esztergagépen kúpesztergálás, egyetemes marógépen osztófej alkalmazásával<br />

spirálhorony marás), vagy speciális készülékek alkalmazásával (pl. az esztergagépek<br />

keresztszánjára épített kúpvonalzóval kúpesztergálás) történt.<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> mőködtetésére szolgáló energiát a mőhelyen kívül elhelyezett<br />

gızgépek közlımőveken (transzmissziós hajtásokon) keresztül szolgáltatták. A gépek<br />

elhelyezése a közlı tengelyeknek megfelelıen kötött volt az üzemen belül, a hajtást a<br />

gépek felé lapos-szíj hajtás közvetítette, a fordulatfokozatok váltása lépcsıs<br />

szíjtárcsákkal történt. A megoldás igen hosszú ideig uralkodó volt. A villamos<br />

motorok csak fokozatosan szorították ki a gızgép energiaforrást és a transzmissziós<br />

hajtástípust, véglegesen a második világháború után. A két világháború közötti idıbıl<br />

mutatnak példákat a MÁV Jármőjavító Üzemi Vállalat VI. gépmőhelye, Istvántelki<br />

Fımőhelyében és a Magyar Királyi Állami Mechanikai és Elektromos-ipari Szakiskola<br />

tanmőhelyében készült fényképek 1.1. és 1.2. ábrái [2], [4].<br />

4


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1.1. ábra:<br />

MÁV Jármőjavító Üzemi Vállalat VI. gépmőhelye, Istvántelki Fımőhely<br />

1.2. ábra<br />

Magyar Királyi Állami Mechanikai és Elektromos-ipari Szakiskola tanmőhelye<br />

(1928), elıl egy marógép és hajtása látható<br />

Összegezve:<br />

Az energiaforrás gızgép volt, ami transzmissziós hajtásokon keresztül mőködtette a<br />

gépeket.<br />

Az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong>en azonos technológiával igen sokféle alkatrészt, egyedi<br />

és kissorozatban készítettek.<br />

Az információkat (geometriai, kapcsolási, sorrendi, stb.) az ember szolgáltatta a gép<br />

kezelıszervein keresztül.<br />

5


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A mérést elıször közvetlenül, majd a pontossági igények növekedésével közvetett<br />

módon végezték a mikrométer mérési elvéhez hasonlóan. A mérési elv és gyakorlati<br />

megvalósítása ugyancsak H. Maudslay-hez köthetı 1829-ben. A kezdetben csak a<br />

munkadarabok mérésére szolgáló eszköz mérési elvét késıbb a gép kézi<br />

kezelıszerveihez építetten mérıtárcsás (nóniusz tárcsás) megoldással valósították meg.<br />

A szánok egyenes vonalú haladó mozgását ily módon közvetetten, az elmozdulással<br />

arányosan, forgó tárcsára felvitt mérıskálával mérik, amelyeknél a mérési pontosság,<br />

pl. 0,1, 0,05, 0,02 mm.<br />

Az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong>et az egyes korok mőszaki-technikai fejlıdésének<br />

megfelelıen tökéletesítették és a termelésnek ma is fontos eszközei.<br />

1.1.2. Merev automatizálás kialakulásának kora<br />

A merev automatizálás kora a XIX. század közepétıl a XX. század elsı negyedéig<br />

számítható, éles határok azonban nincsenek. Egyre több termék nagyobb mennyiségő<br />

elıállításának igénye vezetett el a nagysorozat - és tömeggyártásra alkalmas,<br />

mechanizált <strong>szerszámgépek</strong> megalkotásához. Az igények szükségessé, a technika<br />

lehetıvé tette az állandó és elıírt minıségő gyártást, a csereszabatos alkatrészek<br />

elıállítását. Húzó iparágak a hadipar, a kerékpár- és varrógépgyártás, majd a<br />

motorkerékpár gyártás és az autóipar.<br />

A merev automatizálás jellegzetes gépei a mechanikus automaták, célgépek és célgépi<br />

gyártósorok, amelyek a mai nemzetközivé vált termelésben is, a kornak megfelelı<br />

technikai színvonalon, igen jelentıs szerepet játszanak a termelésben. A mechanikus<br />

automaták sorát, a csavargyártást szolgáló, revolverfejes esztergagépek nyitották meg<br />

a XIX. század közepén Amerikában, ami elıször a fegyvergyártás céljait szolgálta. Ezt<br />

követték a többszános eszterga automaták, amelyek egyidejőleg több szerszámmal<br />

dolgoztak. A század utolsó harmadában kialakultak az automata revolveresztergák, az<br />

egy- és többorsós automata esztergagépek. A revolveresztergák a szerszámváltás elvét<br />

Samuel Colt ötlövető pisztolyától vették át. Az automaták természetesen számos más<br />

területen is megjelentek, így említhetık a köszörő, sajtoló, stb. automaták.<br />

A sokoldalú megmunkálást és sokféle mőveletelemet, technológiát igénylı<br />

munkadarabok nagysorozatú, illetve tömeggyártására alakították ki a célgépeket és<br />

célgépi gyártósorokat. Célgépek és célgépi gyártósorok gazdaságos elıállításához az<br />

építıszekrény rendszer szerint építkezı gépcsalád elve alapján fejlesztették ki az<br />

építıelemek és építıegységek típus- és paraméterváltozatait.<br />

Összegezve:<br />

A merev automatizálás gépein az alkatrészféleségek száma kicsi, szélsı esetben egy,<br />

ugyanakkor a gyártmány(ok) tömegszerősége nagy.<br />

Az energiát elıször gızgépek transzmissziós hajtáson keresztül szolgáltatták,<br />

amelyeket késıbb a villamos motorok váltottak fel, lehetıvé téve ezzel a korszerő<br />

gyártásszervezést. A villamos motoroknak (Ernst Werner Siemens 1881, Jedlik Ányos<br />

1867) az 1890-es évektıl kezdıdı szélesebb körő elterjedéshez kapcsolódott a<br />

gyorsacél szerszámok (Frederick Winslow Taylor és M. White, Párizsi Világkiállítás,<br />

1900) megjelenése, amelyek a <strong>szerszámgépek</strong> szerkezeti kialakítására lényeges<br />

hatással voltak. A nagy teljesítmények, nyomatékok és erık szükségessé tették a<br />

<strong>szerszámgépek</strong> méretezését, amely a XX. század elsı negyedétıl kezdıdıen<br />

számítható.<br />

6


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az információkat az ember, különbözı mechanikus, hidraulikus, villamos,<br />

pneumatikus, vagy vegyes irányító szerkezetekre, szervekre helyezte át, amelyek<br />

cseréje új gyártmánynál (munkadarabnál) viszonylag nagy költséggel és hosszú idıvel<br />

volt lehetséges, amibıl a merev automatizálás elnevezés adódott.<br />

A méretek megvalósítását, a mozgatás sebességét merev programhordozók (pl.<br />

vezértárcsák) biztosítják.<br />

1.1.3. Rugalmas automatizálás kora<br />

A rugalmas automatizálás kora 1949-52-tıl napjainkban is tart.<br />

A számjegyvezérléső <strong>szerszámgépek</strong> fejlesztését az amerikai légierı (Aire Force)<br />

közvetlen igényei indították el. Kezdete azzal a megbízással függött össze, amelyet az<br />

amerikai repülıgépipar 1949-ben adott John Pearson vállalkozásának (Pearson<br />

Corporation in Traverse City, Michigan) azzal, hogy olyan marógépet készítsen, amely<br />

a másoló marógépeken történı repülıgép alkatrészek gyártását termelékenyebben,<br />

pontosabban és automatikusan végzi. A feladatot végül is a MIT (Massachusetts<br />

Institute of Technology) bevonásával sikerült megoldani 1952 márciusában, amikor az<br />

elsı mőködıképes függıleges fıorsójú, számítógéppel irányított 3 tengelyes<br />

marógépet megépítették.<br />

A vezérlı számítógép az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer,<br />

1946) volt, ami 18000 elektroncsıvel, 30 tonna tömeggel, 800 kW<br />

teljesítményfelvétellel rendelkezett, 1000-5000 mővelet/sec sebességgel dolgozott, és<br />

amelynél átlagosan 15 percenként hibásodott meg egy elektroncsı.<br />

Az elektrotechnika-elektronika, információ-technológia, számítástechnika, és<br />

irányítástechnika fejlıdése és integrált alkalmazása tette lehetıvé a számjegyvezérléső<br />

(Numerical Control – NC), majd 1970-es évektıl a számítógépes számjegyvezérléső<br />

(Computer Numerical Control – CNC) <strong>szerszámgépek</strong> megjelenését, amelyeken az<br />

egyik munkadarab gyártásáról másikra való átállás szoftveresen, gyorsan és viszonylag<br />

kedvezı költséggel történik.<br />

Az elektroncsöves technikát (1. generáció) a tranzisztoros (2. generáció), majd az<br />

integrált áramkörös (3. generáció - 1959) technika váltotta fel. Ez utóbbi mőveleti<br />

sebessége már elérte az 1 millió/sec-ot.<br />

A mikroprocesszor (4. generáció) találmányi bejelentése 1971-ben történt meg (Texas<br />

Instruments), még ugyanebben az évben megjelent az Intel 4004 (CPU). Ezekben a<br />

nagy integráltságú LSI (Large Scale Integration) áramkörök gyors mőveleteket tettek<br />

lehetıvé, és a korszerő számítógépes számjegyvezérlés alapjául szolgálhattak.<br />

A számjegyvezérlés a <strong>szerszámgépek</strong> szerkezeti kialakítására jelentıs hatással volt,<br />

ahogy korábban a villamos motorok és a gyorsacél szerszámok megjelenése. Új<br />

struktúrájú gépek jelenhettek meg annak következtében, hogy megszőntek a<br />

mechanikus kinematikai láncok által okozott kötöttségek, mivel az egyes elıtoló<br />

szánok független hajtással rendelkeznek, és sem a fıhajtómővel sem egymással<br />

nincsenek mechanikai kinematikai láncon keresztül összekötve. Ugyanakkor a<br />

vezérlés lehetıvé teszi az egyes NC irányítású tengelyek (szánok, orsók) egyidejő<br />

(szimultán) mőködtetését. Az egyidejően irányított tengelyek (D-Dimensionkoordináták)<br />

számától függıen 2D-6D-s berendezések lehetnek (<strong>szerszámgépek</strong>en 5D,<br />

robotoknál 6D). Minél nagyobb az ilyen tengelyek száma, annál bonyolultabb felülető<br />

7


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

munkadarabok állíthatók elı. Egyes számjegyvezérléső gépen a villamosan irányított<br />

tengelyek száma igen nagy, akár 10-20 is lehet.<br />

A rugalmas automatizálás teremtette meg a robotok fejlesztésének és széleskörő<br />

alkalmazásának alapjait is. A mechatronika fogalma is elıször a robotok kapcsán<br />

jelent meg. A mai számjegyvezérléső gépek és berendezések minden olyan<br />

sajátossággal rendelkeznek, hogy mechatronikai berendezéseknek is tekinthetık.<br />

Összegezve:<br />

A számjegyvezérléső gépek kezdetben az egyedi- és kissorozatú gyártmányok<br />

gazdaságos és termelékeny elıállítására szolgáltak, amely napjainkra kiterjedt a<br />

közepes és nagysorozatok gyártására és a célgépek, automaták területére is. A<br />

megrendelık kívánsága szerint igen gyakran épülnek számjegyvezérléső gépek<br />

szőkített, szinte célgépi feladatokra (pl. szelepgyártás, armatúragyártás).<br />

A nagy mőveletkoncentrációt megvalósító gépeken az automatikus szerszámellátás<br />

megoldott a szükséges nagyszámú szerszám miatt, majd ezt követte az automatikus<br />

munkadarab ellátás. A számjegyvezérléső <strong>szerszámgépek</strong>et fejlettségük és<br />

rendszerbeépítésük alapján CNC gépnek, megmunkáló központnak (Machining Centre<br />

- MC), rugalmas gyártócellának (Flexible Manufacturing Cell - FMC) vagy rugalmas<br />

gyártórendszernek (Flexible Manufacturing System - FMS) nevezik. Az FMS<br />

rendszerek fejlesztésének korlátait a rendkívül összetett információ-anyagenergiaellátás<br />

nehézségei jelentették.<br />

A számjegyvezérléső <strong>szerszámgépek</strong>en az energiát villamos motorok biztosítják.<br />

Minden egyes mozgást, a fımozgást, illetve mellékmozgást (elıtoló mozgást), különkülön<br />

villanymotor biztosítja. Ugyanakkor a teljesítményhajtások (fıhajtómővek)<br />

motorjai és a kinematikai (elıtoló) hajtások szervomotorjai kialakításukban és<br />

tulajdonságaikban lényegesen eltérnek.<br />

Az információkat viszonylag kis költséggel és rövid idı alatt szoftveresen cserélik az<br />

új munkadarabok elıállításához.<br />

Az elmozdulás, elfordulás, sebesség, szögsebesség mérést közvetetten, vagy<br />

közvetlenül elektronikus mérıberendezések látják el, amelyek a helyzetszabályozás<br />

nélkülözhetetlen elemei.<br />

1.1.4. Követı és ütközıs programvezérléső gépek<br />

A merev automatizálásról a rugalmas automatizálásra való átmenet szerszámgépei a<br />

másológépek (követı vezérléső <strong>szerszámgépek</strong>) és az ütközıs programvezérléső gépek<br />

voltak, amelyeken közepes és nagyobb sorozatokat állítottak elı gazdaságosan.<br />

Másológépeken a mintaprogramot egy mesterdarab szolgáltatja, a másolás legtöbbször<br />

hidraulikus, vagy elektrohidraulikus úton történik.<br />

Ütközıs programvezérléső gépeken a munkaprogramot, illetve a megmunkálni kívánt<br />

méreteket ütközık és villamos helyzetkapcsolók segítségével állítják be.<br />

8


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1.2 A magyar szerszámgépipar<br />

A hazai szerszámgépgyártás kezdetei a kiegyezés (1867) utáni idıtıl (1872-tıl)<br />

számíthatók [2], [3]. A fejlıdés az angliaihoz hasonló módon, csak majdnem egy<br />

évszázadot késve történt. A szerszámgépgyártás elıször az ipar különbözı ágazatainak<br />

kiszolgálására alakult ki. Az általános gépgyártás szolgáló leányaként csak az I.<br />

világháború után jelent meg önálló iparágként. A legfontosabb húzó ágazatok a<br />

közlekedés, malomipar, mezıgazdasági gépipar, hadiipar, kohászat, hídépítés, de a<br />

faipari és építıipari igények sem voltak elhanyagolhatóak.<br />

A XIX. század utolsó negyedében három jelentısebb vállalat foglalkozott<br />

szerszámgépgyártással más gyártmányok elıállítása mellett. Az elsı <strong>szerszámgépek</strong><br />

döntıen a jól ismert megoldások alapján készültek, majd fokozatosan kialakult az<br />

önálló szerszámgéptervezés és gyártás.<br />

Az alábbiakban leírtak aktualitását az idı gyakran felülírja, ezért kiigazításra<br />

helyenként szükség lehet.<br />

A Gutjahr Müller Gépgyár és Vasöntöde, amelynek jogutódja a Vulkán Gépgyár és<br />

Vasöntöde Rt volt, 1872-ben alakult meg. A gyárat svájci iparosok alapították<br />

Budapesten malomipari gépek és berendezések gyártására, amely hamarosan osztrák<br />

tulajdonba került és 1929-ig mőködött. A cég szerszámgépgyártása jelentıs volt,<br />

palettájukon az esztergák különbözı változatai, fúró, fúró-maró, portálmaró,<br />

hosszgyalu gépek mellett sajtológépek is szerepeltek. Jelentısebb<br />

szerszámgépfejlesztéseik az elsı Erzsébet híd (1898-1903) láncelemeinek gyártásához<br />

kötıdtek. Megjegyzés: a Széchenyi híd 1849-ben, a Margit híd 1872-benkészült el, a<br />

Ferencz József híd, ma Szabadság híd építése 1894-1896 között zajlott.<br />

A Hirsch és Frank Gépgyár és Vasöntöde, amelyet 1882-ben alapítottak Budapesten,<br />

késıbb Salgótarjánban is rendelkezett telephellyel. Gyártottak esztergagépeket,<br />

marógépeket, gyalugépeket, fúrógépeket, sajtológépeket, gızkalapácsokat. A<br />

budapesti gyár 1949-tıl Budapesti Szerszámgépgyár, 1963-tól a SZIM<br />

(Szerszámgépipari Mővek) Budapesti Köszörőgépgyára néven üzemelt megszőntéig.<br />

A Fegyver és Gépgyár Rt. német közremőködéssel alakult 1889-ben illetve 1891-ben,<br />

profilja a fegyver- és lıszergyártás volt. Gyártási naplóik szerint több mint negyven<br />

fajta szerszámgépet gyártottak, köztük a fegyvergyártás speciális szerszámgépeit,<br />

esztergagépeket, fúrógépeket, marógépeket, szerszám köszörőket, kúpfogaskerék<br />

gyalugépeket, sajtológépeket. 1949-tıl Fémáru- és Szerszámgépgyár, 1963-tól a SZIM<br />

Esztergagépgyára, majd Budapesti Szerszámgépgyár volt megszőntéig.<br />

A szerszámgépgyártásban és <strong>szerszámgépek</strong> alkalmazásában jelentıs szerepet<br />

játszottak a MÁV Gépgyár, késıbb MÁVAG, a Ganz-MÁVAG, illetve a MÁV<br />

Jármőjavító Vállalatok, a Láng László Gépgyár és további kisebb vállalatok is.<br />

Megemlítjük, hogy a német szerszámgépgyártásnál említett Johann von<br />

Zimmermannak érdekeltségei voltak a MÁV-nál, és ott alkalmazták gépeit is.<br />

A Weiss-Manfréd Mőveket 1892-ben alapították, ahol 1929-ben kezdıdött meg a saját<br />

célú szerszámgépgyártás. A 30-as évek végén megalakult és önállósult<br />

Szerszámgépgyárban esztergagépeket, a VF és UF típusú marógépeket, fúrógépeket<br />

köztük a világszerte ismertté vált RF sugárfúrógépeket már exportálási céllal is<br />

9


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

gyártották. 1946-tól Csepeli Szerszámgépgyár, majd a Csepel Mővek<br />

Szerszámgépgyára néven vált ismert üzemmé, amelynek exportja jelentıs volt. 1989tól<br />

több átalakuláson ment át a vállalat, ma Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.<br />

néven üzemel, amely 1995-ben jött létre.<br />

Az önálló szerszámgépgyártás megteremtése Mo.-on a II. világháború után szélesedett<br />

ki. Legjelentısebb vállalatai a Csepel Vas- és Fémmővek Szerszámgépgyára, az 1963ban<br />

megalakult Szerszámgépipari Mővek (SZIM) vállalatai és a Diósgyıri Gépgyár<br />

voltak.<br />

Csepelen az elmúlt 60 évben, világméretben is jelentıs számú, több mint 40.000<br />

szerszámgépet állítottak elı. A háború után a termelési profil nem változott és<br />

kezdetben fıként a háborús jóvátételt szolgálta. Az új típusú gépek között síkeszterga,<br />

csımenetvágó, főrész, táblalemezolló, légpárnás köszörő gépek szerepeltek. Igen<br />

lényeges elırelépés volt a fúró - és marógépek különbözı változatainak, majd a<br />

programvezérléső marógépek kifejlesztése. 1958-ban kezdıdött meg a célgépi<br />

egységek, célgépek és célgépi gyártósorok elıállítása. 1960-tól számítható a<br />

nagypontosságú menetköszörő gépek és a csigakorongos fogaskerék köszörőgépek<br />

gyártási programba vétele licencek alapján, és a nagypontosságú gyártás feltételeinek<br />

megteremtése. Magyarország elsı számjegyvezérléső gépeinek elıállítása is a<br />

vállalathoz kötıdik. Az ETL 250 típusú síkasztalos, ütközıs programvezérléső<br />

esztergával kezdıdött rövideszterga család fejlesztésében sok közös egységet és<br />

elemet alkalmaztak. Az ERS-200 típusú szakaszvezérléső rövideszterga 1966-ban<br />

készült el, és 10 pozíciós torony revolverfejes szerszámtartóval rendelkezett. Ezt<br />

követte 1969-ben az ETS-200 síkasztalos rövideszterga, amelynek Unimeric 121<br />

vezérlése magyar, Vilati gyártmányú volt. Az elsı pályavezérléső (NC) tárcsaeszterga<br />

gép az ERI-250 volt (1965-66), amelyet az ERI-400 és ERI-320 típus követett. A<br />

Krupp céggel kooperációban készített elsı NC esztergák AEG, Grundig Masing és<br />

Sinumeric vezérléssel rendelkeztek. Magyarország így juthatott hozzá a korábban<br />

embargós vezérlésekhez, hajtásokhoz és szervomotorokhoz. Ez egy rendkívül<br />

eredményes korszak kezdetét is jelentette, amelyben az NC, CNC esztergagépek, fúró<br />

- maró megmunkáló központok játszották a fı szerepet. A hagyományos gépek<br />

gyártásának egy részét (pl. sugárfúró gépek) profiltisztításként a nyírbátori<br />

gyáregységbe helyezték át. Ma az Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft-nél<br />

• különbözı paraméterő, struktúrájú és sorozatnagyságú CNC esztergagépeket,<br />

gyártócellákat,<br />

• CNC fúró - maró megmunkáló-központokat,<br />

• egyedi tervezéső <strong>szerszámgépek</strong>et forgácsoló technológiák kivitelezésére<br />

állítanak elı, továbbá kooperációs gyártást és forgalmazást folytatnak.<br />

A területi összefüggés miatt itt kell megemlíteni a Csepeli Hiradástechnikai<br />

Gépgyárat, amelyben fúrógépeket, szikraforgácsoló gépeket, kiegyensúlyozó gépeket<br />

állítottak elı.<br />

A Szerszámgépipari Mővek 1963-ban jött létre, amely 8 különbözı gyárat, és egy<br />

fejlesztı intézetet egyesített.<br />

A SZIM Esztergagépgyára elıdjének gyártmányai a különféle esztergagépek (pl. a<br />

Diósgyıri Gépgyárból - DIGÉP átkerült MVE esztergagép, stb.), marógépek,<br />

10


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

főrészgépek voltak. Az 1963-ban alakult vállalat az esztergagépek gyártására<br />

szakosodott, ismert gépeik az EE gépcsaládba tartoztak. Késıbb teljes egészében<br />

áttértek az NC esztergagépek gyártására, amelyet a már megszőnt Budapesti<br />

Szerszámgépgyárban folytattak.<br />

A SZIM Budapesti Köszörőgépgyára elıdjénél elsısorban esztergagépek gyártása<br />

folyt. 1963-tól gyártott gépeik a különféle köszörőgépek (csúcsnélküli, optikai alak,<br />

rádiusz - és horony, szerszám) és esztergagépek voltak.<br />

A SZIM Kıbányai Gyára korábbi kisebb gyárak eredményeit vitte tovább, termékeik<br />

különféle esztergagépek voltak. Hozzájuk tartozott a Nagymarosi Gépgyár is, amely<br />

<strong>szerszámgépek</strong> felújításával, javításával foglalkozott.<br />

A SZIM Esztergomi Marógépgyára az 1919-ben alapított gyár utódvállalata volt.<br />

Különféle <strong>szerszámgépek</strong> gyártása után végül a marógépekre, majd az NC fúró - maró<br />

megmunkáló központokra szakosodott. Jelentıs sikereket a nagymérető, speciális<br />

megmunkáló központokkal (MZ gépcsalád) ért el. Helyén a 90-es évek végén a CNC<br />

Centrum Gépgyártó és Szolgáltató Kft., Esztergomi Szerszámgépgyár Kft., Esztergomi<br />

Marógépgyártó Kft. és az EMCO CNC Kft mőködtek. A CNC Centrum Gépgyártó és<br />

Szolgáltató Kft. fı profilja ma CNC marógépek gyártása, valamint <strong>szerszámgépek</strong><br />

szervizelése és felújítása. Az Esztergomi Szerszámgépgyár Kft. megvásárolta a SZIM<br />

Esztergomi Marógépgyár Rt. gyártási dokumentációját, ennek bázisán gyárt<br />

<strong>szerszámgépek</strong>et, továbbá vállalnak karbantartást és bérforgácsolást.<br />

A SZIM Székesfehérvári Köszörőgépgyára fı profilja a különbözı köszörőgépek,<br />

köztük az egyetemes palástköszörő gépek (KU típusok), továbbá más egyéb gépek<br />

elıállítása lett. A profilt megırizve és szélesítve ma SZIMFÉK ZRt. néven mőködnek<br />

tovább.<br />

A SZIM Gyıri Célgépgyára 1963-ban alakult, széleskörő gépgyártásában a célgépi<br />

egységek és célgépek képezték a legfontosabb területet. Utódvállalata a Hörmann<br />

Célgép Kft volt.<br />

A SZIM Kecskeméti Gyára <strong>szerszámgépek</strong> építıelemeinek (golyósorsók, eszterga<br />

revolverfejek) gyártására szakosodott. Ma Szimikron Kft. néven ismert, profiljukat<br />

lineáris vezetı rendszerek gyártásával, forgalmazásával bıvítették.<br />

A SZIM Karcagi Gépgyára legismertebb terméke a lézeres fejjel kombinált<br />

lemezkivágó-rezgıkivágó (nibbelı) gép volt. Az 1992-ben alakult MultiTec Kft.-ben<br />

ma finomlemez szerkezetek kis, közepes és nagy szériában való megmunkálása és<br />

gyártása folyik.<br />

A SZIM Fejlesztı Intézete (SZIMFI) feladata elsısorban a <strong>szerszámgépek</strong> kutatása,<br />

fejlesztése és azok laboratóriumi vizsgálata, minısítése volt. Az általuk gyártott<br />

berendezések közül kiemelkedik a sok újdonságot hordozó MC-403 háromorsós CNC<br />

megmunkáló központ, amelynek fejlesztésében a <strong>Miskolci</strong> Egyetem Szerszámgépek<br />

<strong>Tanszék</strong>e jelentıs szerepet vállalt.<br />

Az 1990 után alakult NCT Kft gyártási profiljába CNC esztergagépek, CNC fúró-maró<br />

megmunkáló központok, CNC köszörőgépek, illetve ezekhez szükséges különbözı<br />

egységek, CNC vezérlések, stb. tartoznak. Továbbá gyártanak hagyományos eszterga,<br />

maró- és köszörőgépeket, szikraforgácsoló gépeket, és különbözı szolgáltatásokat és<br />

szervizelést végeznek.<br />

A Diósgyıri Gépgyár (DIGÉP) Kelet-Magyarország legnagyobb szerszámgépgyártó<br />

vállalata volt, amit 1963-ban hoztak létre. Elıdjét 1915-ben alapították, majd 1948-ban<br />

11


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

vált önállóvá DIMÁVAG Gépgyár néven, ahol nehézgépeket gyártottak. A háború<br />

után itt fejlesztették ki és kezdték gyártani a jól bevált E-63 egyetemes<br />

esztergagépeket, amit késıbb a SZIM Esztergagépgyára vett át, majd fejlesztett és<br />

gyártott tovább MVE (280, 340) gépcsaládként. Más forgácsoló gépek gyártása<br />

(esztergák, célgépek, daraboló főrészek) fokozatosan megszőnt, és a hazai<br />

képlékenyalakító gépgyártás központja lett. Fı gyártmányaik: egyetemes sajtológépek<br />

(mechanikus, hidraulikus), sorjázó sajtók, táblalemezollók, lemezélhajlító gépek,<br />

kalapácsok közte az igen ismertté vált ellenütıs kalapácsok, dróthúzó, drótsodró és<br />

összecsapó gépek, stb. Napjainkra a gyártmánystruktúra átalakult, és részben<br />

megırizte a hagyományos DIGÉP termékeket, amelyeket ma a DIGÉP Hungary Kft.ben<br />

állítanak elı, mint pl. a kábelgépeket, képlékeny alakítógépeket, egyedi gépeket.<br />

Lemezmegmunkáló gépek további gyártói volt a miskolci MSN Gépgyártó Kft., a<br />

kisebb gépek kategóriájában a gyıri GÉFI. Mai jogutód a GÉFI-RAAB Kft., ahol<br />

szerszámgépgyártás és acélszerkezet gyártás folyik.<br />

Az ismertetésbıl nem hagyható ki a <strong>Miskolci</strong> Egyetem Gépészmérnöki Karának a<br />

fenti és további más vállalatok számára végzett kutatásban, fejlesztésben betöltött<br />

szerepének megemlítése. A Szerszámgépek <strong>Tanszék</strong>e <strong>szerszámgépek</strong> és részegységeik<br />

fejlesztı munkáiban a Kar szinte minden tanszéke részt vett, sokszor közösen oldva<br />

meg a nagy volumenő feladatokat.<br />

A magyar szerszámgépipar egykori színvonalát jelzi, hogy az 1980-as években, a világ<br />

szerszámgépgyártásában elıkelı helyet foglalt, el és a világ 15 legnagyobb<br />

szerszámgép exportır országa közé is bekerült. Az ezredfordulóra a magyar<br />

szerszámgépgyártás jelentısen megkarcsúsodott, de néhány új fejlesztés jelzi, hogy a<br />

régi hagyományok követhetık.<br />

A magyar szerszámgépgyártás gépeibıl mutatnak példákat az 1.3.-1.8. ábrák<br />

fényképei, amelyek egyben a három fejlıdési korszak gépeit is jellemzik.<br />

A képek sorrendben:<br />

1.3. ábra: RFh-75 sugárfúrógép Csepelen készült és egy gépcsalád egyik tagja,<br />

amelynek elıdei az RF sugárfúrógépek voltak. E jól bevált gépekbıl majd tízezer<br />

került eladásra világszerte, ma is számos helyen üzemelnek.<br />

1.4. ábra: E-63 egyetemes eszterga 1946-ban a Diósgyıri Gépgyárban került<br />

kifejlesztésre, amelynek irányítója a <strong>Miskolci</strong> Egyetem Szerszámgépek <strong>Tanszék</strong>ének<br />

elsı vezetıje, Kordoss József volt. A további fejlesztés és gyártás az 1949-ben<br />

alapított Fémárú- és Szerszámgépgyárba került át. Az MVE-280 néven továbbfutó<br />

gépbıl kezdetben évente 200-300 darabot állítottak elı.<br />

1.5. ábra: CD-3 körasztalos célgép villanymotor pajzsok elıállítására szolgált és a<br />

DINAMÓ gyár részére készült.<br />

1.6. ábra: a Hajtókar megmunkáló célgép a SZIM Gyıri Célgépgyárban készült<br />

kerékpár hajtókarokhoz. A gép csak egy az ott gyártott számos célgép közül, amelyek<br />

a motorgyártáshoz kapcsolódtak.<br />

1.7. ábra: ERI-250 NC rövid- vagy tárcsaeszterga a magyarországi számjegyvezérléső<br />

gépek gyártásának elsı példánya, amely a Csepeli Szerszámgépgyárban készült.<br />

12


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1.8. ábra: MC 403 CNC megmunkáló központ a SZIMFI sikerterméke volt, amely egy<br />

CNC gépcsalád egyik tagja volt. A gép koncepciói és tervei Tajnafıi József<br />

vezetésével a ME Szerszámgépek <strong>Tanszék</strong>én születtek meg, a gép fejlesztése a<br />

SZIMFI-vel közösen történt. A gép alkotóit Állami Díjjal tüntették ki.<br />

1.3. ábra<br />

RFh 75 sugárfúrógép<br />

1.4. ábra<br />

E-63 (MVE 280) egyetemes esztergagép<br />

13


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1.5. ábra<br />

CD-3 körasztalos célgép<br />

1.6. ábra<br />

Hajtókar megmunkáló célgép<br />

14


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1.7. ábra<br />

ERI-250 NC tárcsaeszterga gép<br />

1.8. ábra<br />

MC 403 háromorsós CNC megmunkáló központ<br />

15


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

2. BEVEZETÉS A SZERSZÁMGÉPEK FOGALOMKÖRÉBE<br />

Alábbiakban a <strong>szerszámgépek</strong> megértésére szolgáló fogalmakat és magyarázatokat<br />

adjuk meg. A <strong>szerszámgépek</strong> mőködésére jellemzı, egy lehetséges funkcionális<br />

modellt mutat a 2.1. ábra.<br />

2.1. ábra<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> mőködésére jellemzı modell<br />

A megmunkálást a következı jellemzık befolyásolják.<br />

A szerszámgép a reá jellemzı technológiákkal, szerszámaival és a szükséges<br />

segédanyaggal (pl. hőtı-kenı folyadék) viszonylag állandó feltételekkel szolgál a<br />

gyártáshoz. A gép jellemzıi közé tartoznak a mozgástani (kinematikai), teljesítmény<br />

(nyomaték, erı, szögsebesség, sebesség) jellemzık, az ütközésmentes munkatér, a<br />

statikus és dinamikus viselkedés, hıalakváltozások (hıdeformációk), a gép<br />

kinematikai és geometriai hibái, stb.<br />

A megmunkálás függ továbbá az alkalmazott technológiák és szerszámok olyan<br />

paramétereitıl, mint a forgácsolási paraméterek (forgácsolási sebesség, elıtolás,<br />

fogásmélység), a szerszám anyagától, geometriájától, élettartamától, valamint az<br />

alkalmazott hőtı-kenı folyadéktól, stb.<br />

A továbbiak a változó feltételrendszerbe tartoznak.<br />

A nyers munkadarab anyagminısége befolyásolja a forgácsolási paramétereket, a<br />

szerszámmal és a technológiával összefüggésben meghatározza a forgács alakját,<br />

kiinduló mérete a kész munkadarab méreteihez viszonyítva az anyagleválasztás<br />

folyamatát.<br />

A kész munkadarabra elıírt méret- helyzet- és alakpontossági, továbbá<br />

felületminıségi elıírásokat a munkadarab-készülék-gép-szerszám (MKGS)<br />

rendszerben kell teljesíteni, amelyben a gép kezelıjének fontos szerep jut.<br />

A gyártási folyamatban keletkezı hulladék lehet újrahasznosítható (forgács, hőtı-kenı<br />

folyadék), vagy nem, mint pl. az abrazív szemcsék.<br />

16


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A gazdaságosság minden gyártás alapvetı feltétele, amelynek teljesülése igen sok<br />

feltételtıl függ. Ezek közül is kiemelhetı a megfelelı termelékenység biztosítása,<br />

amelynek igen fontos része a gépkapacitások kihasználása, a gyártási idın belül a gépi<br />

fıidı minél nagyobb hányadának elérése.<br />

A feladatok, a gyártási program a nyers elıgyártmány, és a kész munkadarab<br />

geometriájának ismeretében határozhatók meg. A feladat megoldásához, a<br />

megmunkáláshoz a gép számára a következı információk szükségesek:<br />

• geometriai,<br />

• technológiai és kapcsolási,<br />

• idırendi.<br />

Az információk közlési módja a gép vezérlésétıl függ, így származhat a gép<br />

kezelıjétıl a kezelıszerveken keresztül (egyetemes <strong>szerszámgépek</strong>), merev<br />

programhordozóktól (mechanikus automaták, programvezérléső és másoló gépek),<br />

vagy szoftveresen (NC, CNC gépek). A kezelıi beavatkozásra minden gépen szükség<br />

van, amelynek módját alapvetıen a gép automatizáltsági foka határozza meg.<br />

2.1 A gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat<br />

A 2.2. ábra az egyes géptípusok és géprendszerek Q kapacitása (db/hó, vagy db/év) és<br />

a gyártható alkatrésztípusok száma (db) közötti összefüggést [2.1 Spur] szemlélteti.<br />

Látható, hogy azoknál a berendezéseknél, amelyeknél a gyártás tömegszerősége és<br />

termelékenysége nagy, ott a gyártás rugalmassága kicsi, illetve fordítva.<br />

2.2. ábra<br />

Gépkapacitás-alkatrésztípus szám-szerszámgép típus kapcsolat<br />

17


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

2.2 Szerszámgép fogalma<br />

A szerszámgép fogalma több szempont szerint adható meg.<br />

a., A szerszámgép olyan munkavégzı berendezés, amelyet meghatározott<br />

technológiai eljárással (és szerszámmal), a munkadarab és a szerszám között<br />

létrehozott relatív mozgásokkal a munkadarab geometriai alakjának célszerő<br />

megváltoztatására, kialakítására alkalmaznak. A munkadarab anyaga tetszıleges (fém,<br />

fa, mőanyag, stb.) lehet. A relatív mozgásokat célszerően elemi (haladó és forgó)<br />

mozgások hozzák létre. Az elemi mozgások irányai gyártási, korábban programozási<br />

célszerőségbıl a Descartes-i koordinátarendszer irányainak megfelelıen egymásra<br />

merılegesek. Természetesen ma már vannak ettıl eltérı megoldások is.<br />

b., A szerszámgép valamilyen technológia, vagy gyártmány (alkatrész)<br />

létrehozására szolgáló berendezés.<br />

A technológiát megvalósító gépek az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> és az azokból<br />

kifejlesztett speciális gépek. A gépeken többnyire egyfajta technológia és szerszámai<br />

használatosak.<br />

A gyártmány (alkatrész) megvalósítására szolgáló gépek elsısorban a célgépek,<br />

amelyeken többféle technológia és szerszám használatos. A célgépekrıl az alkatrészek<br />

rendszerint készen kerülnek le.<br />

Ma a technológiát megvalósító <strong>szerszámgépek</strong>en egyre többféle technológiát és<br />

szerszámot koncentrálnak (nagy mőveletkoncentrációjú gépek), hogy a gyártmány<br />

kész, vagy majdnem kész állapotban kerüljön le géprıl, ezért közelítenek a gyártmányt<br />

elıállító <strong>szerszámgépek</strong>hez. A <strong>szerszámgépek</strong> ilyen változatait nevezik megmunkáló<br />

központoknak (MC-Machining Centre) és rugalmas gyártócelláknak (FMC-Flexible<br />

Manufacturing Cell).<br />

c., A <strong>szerszámgépek</strong>et a diszkrét gyártás gépeinek is nevezik.<br />

Diszkrét gyártástechnológiák-nál a munkadarabok elıállításakor az egyes mőveletek<br />

lehetnek ugyan folytonosak, de a kész munkadarab elıállításáig a munkadarab és a<br />

szerszám kapcsolata, a többször és szakaszosan ismétlıdı technológiai lépések,<br />

egymástól térben és idıben elhatárolhatók, továbbá egyes lépések rendszerint nem<br />

cserélhetık fel.<br />

Folyamatos gyártástechnológiák alkalmazásakor a termék elıállítása folyamatos, pl.<br />

az olaj- és gázkitermelés, kémiai reaktorok termék elıállítása, dróthúzás.<br />

d., A szerszámgép a munkadarab és a szerszám közötti relatív mozgások során a<br />

munkadarab alakjának és mennyiségének célszerő megváltoztatására szolgál.<br />

18


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

2.3 Relatív és elemi mozgások, koordinátarendszerek<br />

A gépek rendszerezése elıtt a legáltalánosabb elveket ismertetjük.<br />

A <strong>szerszámgépek</strong>en a szerszám, illetve a munkadarab között szükséges relatív<br />

mozgásokat elemi mozgások hozzák létre, amelyek alapvetıen az egyenes vonalú<br />

(lineáris) haladó és a forgó (rotációs) mozgások. Az elemi mozgások határozottságát<br />

kényszerek (lineáris és forgó szánokkal) biztosítják azáltal, hogy a tér lehetséges hat<br />

szabadságfoka (2.3. ábra) közül ötöt megkötnek.<br />

A Descartes-i, derékszögő koordinátarendszerben a hat szabadságfokot az X, Y, Z<br />

tengely menti elmozdulások és a tengelyek körüli Rx, Ry, Rz szögelfordulások jelentik.<br />

A CNC gépek általános koordinátarendszerének és mozgásirányok kijelölésének is ez<br />

az alapja, amelyben a X, Y, Z elsıdleges lineáris koordináták, az U, V, W a<br />

másodlagos és a P, Q, R pedig a harmadlagos lineáris koordináták. A másodlagos és<br />

harmadlagos koordinátákra az azonos funkciójú, többszános rendszereknél van<br />

szükség.<br />

Az X,Y,Z tengelyek körüli elfordulásokat CNC gépeknél az A, B és C betők jelölik<br />

fúró-maró megmunkáló központoknál, robotoknál, esztergáknál. A C tengelyes<br />

esztergagépeknél a fıorsó a forgó forgácsoló fımozgás mellett forgó mellékmozgásokat<br />

is végezhet, ami folyamatos (nem feltétlenül egyenletes) elıtolás, vagy<br />

diszkrét osztás formájában valósul meg. Amennyiben a lineáris és a forgó NC<br />

tengelyekbıl több is van, akkor azt a betőkód mellé írt számmal jelzik. Pl. C1, C2, X1,<br />

X2, X3. A több fıorsó és a revolverfejek jelölése S1…SX.<br />

Forgó fımozgású CNC <strong>szerszámgépek</strong>nél, és a forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> zöme olyan,<br />

hogy a z tengely a fıorsó tengelyvonalába esik. Az egyes lineáris tengelyek pozitív<br />

irányát úgy kell felvenni, hogy a szerszám és a munkadarab egymástól távolodó<br />

mozgását jelentse (DIN 66217).<br />

A, Rx<br />

P, U, X<br />

R, W, Z<br />

C, Rz<br />

B, Ry<br />

2.3. ábra<br />

CNC gépek koordinátarendszere és jelölései, szabadságfokok<br />

19<br />

Szabadságfokok száma: 6<br />

Haladó mozgások: X, Y, Z<br />

U, V, W<br />

P, Q, R<br />

Forgó mozgások: Rx, Ry, Rz<br />

A, B, C<br />

Q, V ,Y


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

2.4. ábra<br />

NC esztergagép koordinátarendszere<br />

A 2.4. ábra példaként egy C tengelyes NC esztergagép DIN 66217 szerinti<br />

koordinátarendszerét tünteti fel, ahol a szerszámtartó elıl van.<br />

A 2.5. ábrán egyszabadságfokú mechanizmusok-, <strong>szerszámgépek</strong>en szánok (lineáris,<br />

forgó, forgó-haladó) egyszerősített szimbólumai láthatók.<br />

Az egyenes vonalú haladó (transzlációs) mozgású szán (2.5.a ábra) valamely<br />

koordinátatengely irányában mozog, és a szán egyes pontjai egymással párhuzamos<br />

egyenesek mentén mozdulnak el.<br />

Forgó mozgású, vagy más néven rotációs szánok (2.5.b ábra) pl. az orsók (fıorsók, C<br />

tengelyek) és a diszkrét osztású körasztalok. A forgó szánhoz kötött<br />

koordinátarendszer valamely koordinátatengely körül elfordul és a szán különbözı<br />

sugáron elhelyezkedı pontjai más és más sugarú körpályát futnak be.<br />

A haladó (transzlációs) körmozgású szánokat meghatározott területeken alkalmazzák.<br />

Példák hozhatók a sokszögesztergák körébıl. A négycsuklós, négytagú<br />

parallelogramma mechanizmus (2.5.c ábra) valamely forgattyúkarját meghajtva<br />

(pontosan gyártott mechanizmustagokat feltételezve) a mechanizmus középsı tagja<br />

haladó (transzlációs) körmozgást végez. A középsı taghoz kötött koordinátarendszer<br />

és a szán minden egyes pontja a forgattyúsugárral azonos nagyságú körpályán mozog,<br />

és nem fordul el. A transzlációs körmozgás természetesen más mechanizmusokkal is<br />

létrehozhatók, pl. két egymásba ágyazott forgó orsóval, amelyek nem egytengelyőek<br />

(nem koaxiálisak), mint pl. a Gellért féle sokszögeszterga.<br />

.<br />

a.,<br />

20<br />

b.,<br />

2.5. ábra<br />

Elemi mozgásokat megvalósító mechanizmusok<br />

Kétszabadságfokú szánok (mechanizmusok) az egyszabadságfokú szánokból<br />

képezhetık. Példaként említhetık a lineáris és forgó mozgást megvalósító szánok (pl.<br />

c.,


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

fúrógép, fúró-marómő fıorsó), a két forgómozgásból bolygó mozgást végzı szánok<br />

(pl. a munkadarab mozgatású sokszögesztergák).<br />

Az elemi mozgásokat megvalósító szánok egymáshoz, illetve a tartóelemhez való<br />

kapcsolása lehet soros és párhuzamos.<br />

A soros építés (2.6.a ábra) a leggyakoribb. Ekkor az elemi mozgású szánokat, sorban<br />

úgy építik a tartóelemre és egymásra, hogy a mozgások egymásra merılegesek és a<br />

Descartes-i koordinátarendszer irányaiba esık legyenek. Az ábrák jelölései az<br />

alábbiak.<br />

Az Es1-ben az elemi mozgás (E), szerszámot hordoz (s), elsırendő szán (1), azaz a<br />

szán közvetlenül a tartóelemre épül.<br />

Az Es2-ben az elemi mozgású (E) szán másodrendő (2), ui. az elsırendő szánra épül,<br />

továbbá ez is szerszámot (s) hordoz.<br />

Az Em1, Em2-ben az (E) lineáris és forgó szán munkadarabot hordoz (m), elsı, vagy<br />

másodrendően (1, 2).<br />

Az alakítási mechanizmusban (a), a származtató felület (származtató felülető<br />

szerszám) (Fsz), a munkadarab felület (származtatott felület) (F1=Fm).<br />

A 2.6.b ábra példaként egy vízszintes fıorsójú, osztott mozgású fúró-maró<br />

megmunkáló központ struktúráját mutatja, melynek kódolt leírásához a<br />

koordinátairányokat használtuk fel.<br />

Fsz<br />

Es2<br />

Es1<br />

a<br />

F1=Fm<br />

Em2<br />

Em1<br />

a., b.,<br />

2.6. ábra<br />

Soros építéső szerszámgép funkciómodellje (baloldalt)<br />

Vízszintes fıorsójú, osztott mozgású fúró-maró megmunkáló központ struktúrája<br />

A párhuzamos kinematikájú gépépítés egy új irányzat, amely bizonyos elınyök (nagy<br />

forgácsolási- elıtolási- és gyorsjárati sebességek) alapján az elmúlt idık<br />

gépfejlesztésének egyik területe lett. Ezeknek a gépeknek hátrányaként említhetı,<br />

hogy munkaterük nem minden része egyenértékő, ezért széleskörően nem terjedtek el.<br />

A vegyes struktúrák a párhuzamos és soros kinematikai építéső gépek elınyeit<br />

egyesítik. Mivel a tisztán párhuzamos kinematikájú gépek munkaterének tartományai<br />

nem egyenértékőek a szerszám hozzáférés szempontjából, ennek feloldására a vegyes<br />

struktúrák jelenthetnek megoldást.<br />

21<br />

Es2<br />

Es1<br />

Em2<br />

Em1


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> telepítésétıl függıen lehetnek alapozáshoz vagy munkadarabhoz<br />

(mobil) kötöttek. Az alapozáshoz kötött <strong>szerszámgépek</strong> jellemzıje, hogy a gép<br />

tartószerkezete a talajra, állandó helyre telepített, és az alkatrészeket viszik a gépre<br />

megmunkálás céljából. A legtöbb szerszámgép ilyen építéső. Az elızı fejezetekben<br />

bemutatott példákban alapozáshoz kötött <strong>szerszámgépek</strong>et láthattunk.<br />

A munkadarabhoz kötött (mobil) <strong>szerszámgépek</strong> elhelyezését a megmunkálási feladat<br />

határozza meg, ebbıl adódóan ezek mindig célgépek. A mobil <strong>szerszámgépek</strong><br />

kialakítása egyedi és feladatfüggı, építésük legfontosabb kiindulópontja a megfelelı<br />

bázisok megkeresése. Megmunkáláskor a gépnek a munkadarabhoz, vagy annak<br />

környezetéhez viszonyított helyzetét kötötté kell tenni. Alkalmazásukat a következık<br />

indokolják.<br />

A megmunkálandó alkatrészek egy része igen nagymérető, és csak a helyszínen, vagy<br />

a szerkezetekbe építés után munkálható meg. Ekkor a megmunkáló berendezést<br />

telepítik az alkatrészre, vagy az alkatrészhez. Példák hozhatók az atomerımővek és a<br />

vegyipar berendezéseinek körébıl, vagy említhetık a gép- és szerkezetgyártás<br />

nagymérető hegesztett szerkezetei (pl. vasúti kocsik). E csoportba besorolhatók a<br />

tisztán szerszámmozgatású <strong>szerszámgépek</strong> is, amelyek alapozáshoz kötöttek és a<br />

munkadarab álló helyzető.<br />

A mobil <strong>szerszámgépek</strong> alkalmazásának másik, egyre növekvı területe a gazdaságos<br />

és célszerő sorozatgyártáshoz, felújításokhoz kötıdik, függetlenül az alkatrészek<br />

méretétıl.<br />

2.4 Szerszámgépek rendszerezése<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> rendszerezése többféle szempont alapján végezhetı el.<br />

Leggyakoribb az alakítási technológiák jellege, a szerszám és munkadarab közötti<br />

kölcsönhatás szerinti bemutatás. A fémmegmunkálás technológiai eljárásainak<br />

rendszerezése pl. a DIN 8580 (Deutsches Institut für Normung-Német Szabványügyi<br />

Intézet) szabványban található meg, amelyek kiinduló osztályozása szerint a következı<br />

csoportosítás tehetı:<br />

• Anyagalakító, anyagszétválasztó (képlékenyalakító gépek) (pl. DIN 8582-8588)<br />

• Anyagleválasztó (forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong>) (pl. DIN 8589-8590)<br />

• Anyagegyesítı (hegesztı, forrasztó stb. berendezések)<br />

• Bevonatoló (pl. galvanizáló berendezések)<br />

• Anyagtulajdonság változtató (hıkezelés berendezései)<br />

A fenti eljárások kiegészíthetık a következıkkel:<br />

• Anyagépítı (pl. a gyors prototípus technológiák berendezései)<br />

• Nagy energiasőrőségő (meleg: lézer, plazma, autogén, szikraforgácsolás<br />

és a hideg: vízsugaras) sugaras megmunkálások gépei.<br />

A nagy energiasőrőségő sugaras megmunkálások gépeinek szerszáma különbözı<br />

fizikai tulajdonságokkal bíró sugárnyaláb, amely a rá merıleges keresztmetszetben kör<br />

keresztmetszetőnek tekinthetı. A fenti osztályozás alapján fedések is lehetnek, pl. a<br />

sugaras megmunkáló gépeket tekinthetjük anyagszétválasztó gépeknek is.<br />

22


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Továbbiakban részletesen csak az anyagleválasztó, forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong>kel<br />

foglalkozunk.<br />

2.4.1 Anyagleválasztó eljárásokat megvalósító forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong><br />

A forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong>, pl. az alábbi szempontok szerint csoportosíthatók.<br />

Csoportosítás a szerszám milyensége alapján.<br />

Geometriailag határozott élgeometriájú szerszámokkal dolgozó <strong>szerszámgépek</strong>:<br />

Forgó fımozgású:<br />

• esztergagépek /egyélő, kétélő/,<br />

• fúrógépek /két- és többélő/,<br />

• marógépek /többélő/,<br />

• főrészgépek /többélő/ (forgó és haladó fımozgású), stb.<br />

Egyenesvonalú haladó fımozgású<br />

• vésı- és gyalugépek /egyélő/,<br />

• üregelı gépek /többélő/, stb.<br />

A geometriailag határozatlan élgeometriájú szerszámokkal való megmunkálás gépei:<br />

• köszörőgépek (merev szerszámmal, forgó fımozgású),<br />

• hónológépek, dörzsköszörőgépek,<br />

• tükörsímítı (leppelı) gépek,<br />

• szalagköszörő gépek (rugalmas szerszámmal), stb.<br />

Csoportosítás cél szerint<br />

Technológiát megvalósító <strong>szerszámgépek</strong> az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong>, mivel egyféle<br />

technológia és szerszámaival történik a megmunkálás.<br />

Gyártmányt megvalósító <strong>szerszámgépek</strong> a célgépek, automaták, amelyek többféle<br />

technológiát is alkalmaznak, és rendszerint készgyártmányt bocsátanak ki. Ma már<br />

ilyennek tekinthetık egyes, célfeladatot ellátó, CNC <strong>szerszámgépek</strong> is.<br />

Csoportosítás a munkadarabok alakja alapján<br />

Forgásszimmetrikus alkatrészek (hengeres felületek) elıállítására szolgáló<br />

<strong>szerszámgépek</strong> (pl. esztergagépek, egyetemes palástköszörő gépek, hengerköszörő<br />

gépek, furatmegmunkáló gépek).<br />

Síkfelületek elıállítására szolgáló <strong>szerszámgépek</strong> (pl. marógépek, síkköszörők,<br />

vésıgépek, gyalugépek (hossz- és haránt).<br />

Összetett, bonyolult felületek elıállítására szolgáló <strong>szerszámgépek</strong>, pl. a fogazó-gépek,<br />

menetgyártó gépek, beszúró és profilozó gépek, üregelı gépek, 2D-5D-s CNC<br />

<strong>szerszámgépek</strong>.<br />

23


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Csoportosítás a forgácsoló fımozgást végzı egység alapján<br />

A forgácsoló fımozgást a szerszám végzi (pl.: fúrógépek, marógépek /forgó<br />

fımozgás/, harántgyalugépek /egyenesvonalú haladó fımozgás/).<br />

A forgácsoló fımozgást a munkadarab végzi (pl.: esztergagépek, hosszgyalu gépek).<br />

Csoportosítás a forgácsoló fımozgás jellege alapján.<br />

Forgó fımozgású <strong>szerszámgépek</strong> (pl. esztergagépek, marógépek).<br />

Egyenes vonalú haladó fımozgású <strong>szerszámgépek</strong> (pl. vésıgépek, gyalugépek).<br />

A forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> többsége forgó fımozgással dolgozik. Ennek oka az,<br />

hogy csak forgó fımozgású <strong>szerszámgépek</strong>en használható ki a szerszámok nagy<br />

forgácsoló képessége. Haladó fımozgásnál a dinamikai határok szabnak korlátot.<br />

Csoportosítás a gép mőködtetése szerint.<br />

Kézi mőködtetésőek, pl. hagyományos egyetemes gépek.<br />

Automatikus mőködtetésőek, pl. mechanikus automaták, célgépek, számjegyvezérléső<br />

<strong>szerszámgépek</strong>.<br />

Csoportosítási szempontok egy adott szerszámgép típuson belül<br />

• a gyártási eljárás (a szerszám) típusa,<br />

• a forgácsoló fımozgás típusa, száma, kinematikája,<br />

• a fıorsó térbeli helyzete (vízszintes, függıleges, más),<br />

• a munkadarabok típusa, a megmunkált felületek geometriája,<br />

• a munkadarabok mérete,<br />

• a gép, a megmunkálás pontossága,<br />

• az elıállítandó darabszám,<br />

• a mellék, illetve elıtoló mozgások, szánok típusa, száma, kinematikája,<br />

a gép struktúrája,<br />

• a gép tartószerkezetének alakja,<br />

• a gyártás rugalmassági foka,<br />

• az automatizálás típusa,<br />

• a mőveletkoncentráció foka, stb. alapján.<br />

Rendszerezési példa az esztergagépek körébıl<br />

Az esztergáláshoz alapesetben egy forgó fımozgás, és két egymásra merıleges elıtoló<br />

mozgás szükséges. Az elıtolási irányok a fımozgás sebességének irányára<br />

merılegesek. Az esztergálás egyélő, határozott élgeometriájú szerszámmal történik.<br />

A forgácsoló fımozgás kör alakú forgácsoló mozgás, amelyet rendszerint a<br />

munkadarab végez, de elıfordulnak szerszám fımozgással dolgozó esztergák (pl.<br />

hosszesztergák, faipari esztergák) is.<br />

24


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A fımozgás (fıorsó) száma általában egy, de a forgószerszámos, nagy<br />

mőveletkoncentrációt megvalósító CNC gépek körében gyakori a kétorsós esztergagép<br />

változat is, de lehet több orsó is. A fımozgás végrehajtó szerve a fıorsó.<br />

A fıorsó térbeli helyzete rendszerint vízszintes. Függıleges fıorsójú esztergákat<br />

(karusszel esztergagépek) nagymérető tárcsaszerő alkatrészeknél (a körasztal típusú<br />

fıorsó alul, a szerszámozás felül és oldalt helyezkedik el). Speciális esetekben az<br />

eszterga fıorsó felül, a szerszámozás alul és oldalt helyezkedik el.<br />

A munkadarabok rendszerint forgás-szimmetrikusak, tengely és tárcsaszerőek<br />

lehetnek. A felületek geometriája egyszerő, vagy bonyolult (pl. menet, hátraesztergált<br />

felület) lehet. CNC eszterga megmunkáló központoknál a megmunkált alkatrész alakja<br />

igen különbözı lehet (nem csak forgás-szimmetrikus), mivel az esztergáláson kívül<br />

más technológiákkal és szerszámaikkal történik a megmunkálás a készremunklőáléás<br />

érdekében .<br />

A munkadarabok mérete kicsi, közepes és nagy lehet. A megmunkált átmérık néhány<br />

tized millimétertıl akár 25 méterig is terjedhetnek, ami a gépek nagyságrendi<br />

változatait befolyásolja. A gépek nagyságrendi méretsorát rendszerint geometriai sor<br />

szerint alakítják ki.<br />

A megmunkálás pontossága normál, fokozott, nagypontosságú, szubmikronos.<br />

Az elıállítandó darabszám szerint a gyártás lehet egyedi, kissorozatú, közepes<br />

sorozatú, nagysorozatú, illetve tömeggyártás. A besorolás viszonylagos, az alkatrészek<br />

típusától, méretétıl is függ.<br />

A mellékmozgásokat (elıtoló mozgásokat) végzı szánok többsége egyenes vonalú<br />

haladó mozgást végez, számuk alapesetben kettı, de lehet ennél több is különálló<br />

egységként. Más esetben az elıtoló mozgás lehet forgó is, például pl. a régebbi<br />

dobrevolver-esztergákon, ahol a szerszám végzi az elıtoló mozgást. A modern, CNC<br />

eszterga megmunkáló központokon, C tengelyes kivitelnél az elıtoló mozgást a<br />

fıorsóba fogott munkadarab is végezheti. A mellékmozgás a fıhajtómővel (fıorsóval)<br />

kinematikailag összefüggı, arról levezetett (egyetemes esztergagépek), vagy attól<br />

kinematikailag független (CNC esztergagép) lehet. Egyes megoldásokban a fıorsó<br />

egység is végezhet lineáris pozícionáló, vagy elıtoló mozgást.<br />

Az esztergagép alap struktúrákat az elemi mozgásoknak a munkadarab és a szerszám<br />

közötti megosztása és az egymásra épülési sorrendváltozatok alapján képezzük. Ennek<br />

elsısorban számjegyvezérléső <strong>szerszámgépek</strong>nél van jelentısége. Az alapeseteken,<br />

amikor a szánok két koordináta irányú mozgást végeznek, túl azonban számos egyedi<br />

struktúrájú gép építhetı, pl. akár 9-11 lineáris mozgással, amelyek forgó vagy lineáris<br />

szerszámegységeket (ritkábban munkadarab egységet is) mozgatnak, 2 fıorsóval, 2 C<br />

tengellyel.<br />

Az esztergagépek tartószerkezete ágy típusú, függıleges fıorsójú karusszel<br />

esztergáknál konzolos, vagy keretállványos.<br />

Az automatizálás szintje szerint megkülönböztetünk kézi irányítású, mechanikus<br />

vezérléső, követı vezérléső, ütközıs programvezérléső és számjegyvezérléső<br />

esztergagépeket.<br />

25


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A gyártás rugalmassága az automatizálás szintjétıl függ. A számjegyvezérléső<br />

gépeket, megmunkáló központokat a rugalmas automatizálás jellemzi.<br />

A gyártás tömegszerősége szerint az egyetemes esztergákon és NC, CNC esztergákon<br />

sokféle munkadarab kezdetben egyedi- és kissorozatban, de ma már nagysorozatban,<br />

másoló esztergákon kevésféle munkadarab közepes- és nagysorozatban, az eszterga<br />

automatákon egy-egy alkatrész nagysorozatban, vagy tömeggyártásban állítható elı.<br />

A mőveletkoncentráció foka szerint magasabb fokú mőveletkoncentrációt megvalósító<br />

gépek a többszános (több revolverfejes), többorsós CNC esztergagépek és CNC<br />

esztergaközpontok. A gépeken többféle technológiai mőveletet és szerszámait<br />

koncentrálják. A CNC esztergaközpontokon álló és forgó szerszámos (pl. furatoló<br />

szerszámok, menetfúró, maró, főrésztárcsa) megmunkálás egyaránt lehetséges.<br />

Számos gépen egyidejőleg több megmunkálás is végezhetı. A két fıorsós gépeken a<br />

befogott munkadarab nyers vége, a másik fıorsóba való átfogással, pl. rúdból történı<br />

leszúrás után munkálható meg.<br />

Az áttekintés hasonlóan végezhetı el más forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong>nél is.<br />

26


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

3. KÖVETELMÉNYRENDSZEREK<br />

A technikai fejlıdést, a gépek fejlıdését minden korban a követelmények és az adott<br />

kor mőszaki gazdasági lehetıségei határozzák meg. A téma részletes tárgyalása szinte<br />

minden <strong>szerszámgépek</strong>kel foglalkozó szakirodalomban megtalálható, ugyanakkor<br />

azok tárgyalásmódban, kifejtésben lényegesen különböznek. Tajnafıi J.<br />

Szerszámgéptervezés II. címő jegyzetében [6] jól rendszerezetten és áttekinthetıen<br />

ismerteti a követelményrendszereket. Azokban foglaltakat csak annyiban mutatjuk be,<br />

amennyi az anyag folyamatos tárgyalásához szükséges.<br />

3.1 Követelmények<br />

A követelmények az alábbi négy csoportba sorolhatók.<br />

1. Funkcionális követelmények<br />

A funkcionális követelményeket a feladatból levezethetı célkitőzések és<br />

követelmények határozzák meg. A funkciók tehát a feladathoz rendeltek.<br />

2. Szerszámgépek általános követelményei a termelés mennyiségi, minıségi, és<br />

gazdasági jellemzıi (TMG), amelyek egy gép fejlesztésének középpontjában állnak:<br />

• termelékenység (T), növelésének fı területei: a paraméterek gyorsítása,<br />

növelése (pl. vc, a, f, vf, vgy), idıpárhuzamosítások a fı,-mellék,- elıkészületi és<br />

veszteségidıkön belül, vagy vegyes idıpárhuzamosítások.<br />

• pontosság, vagy minıség (M), amelynek biztosításához a geometriai és<br />

kinematikai pontatlanságok, a statikus terhelések és dinamikus hatások,<br />

hıhatások, szennyezıdések okozta hibákat kell figyelembe venni és korlátok<br />

között tartani.<br />

• gazdaságosság (G), amelyhez az egységes elemek és struktúrák, építıszekrény<br />

rendszerek és a funkció-összevonás alkalmazása járul hozzá.<br />

3. Adott korra jellemzı és kiemelt követelmények a fejlesztési stratégiát nagymértékben<br />

befolyásolják, mint például a:<br />

• rugalmas automatizálás,<br />

• nagyfokú gépkihasználás,<br />

• megbízhatóság, biztonság,<br />

• fokozott pontosság,<br />

• minıségbiztosítás és ellenırzés,<br />

• környezetvédelem, stb.<br />

4. Minden gépre jellemzı követelmények<br />

Ezek egy részét szabvány, elıírás, és célszerőség határozza meg, mint például a:<br />

• kis súly, kedvezı erıjáték, gyártási követelmények, kis helyszükséglet,<br />

• kedvezı élettartam, ergonómiai követelmények, iparjogvédelem, egyéb<br />

(szállítás, karbantartás, szerviz), stb.<br />

27


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

4. ESZTERGAGÉPEK<br />

4.1 Alapozás<br />

A legszélesebb körben alkalmazott és legismertebb <strong>szerszámgépek</strong> az esztergagépek,<br />

amelyek döntıen forgásszimmetrikus, tengely- és/vagy tárcsaszerő alkatrészek<br />

elıállítására szolgálnak. Az esztergagépek kiemelkedı szerepe abból adódik, hogy<br />

azokon igen gazdaságosan, nagy termelékenységgel és pontosan állíthatók elı<br />

forgásszimmetrikus alkatrészek. Az ilyen munkadarabok elıállításához kevés számú<br />

mozgás, ezért viszonylag egyszerő szerkezető gép szükséges. A mozgások:<br />

• egy forgácsoló fımozgás (kör alakú forgácsoló mozgás), amely forgó, és<br />

amelyet általában a munkadarab végez. A forgácsoló fımozgást egyszeri<br />

forgácsleválasztó mozgásként értelmezik a munkadarab és a szerszám között,<br />

elıtoló mozgás nélkül (DIN 6580).<br />

• két egyenes vonalú haladó elıtoló mozgás (mellékmozgás), amelyeknek az<br />

iránya egymásra merıleges. A mellékmozgásokat végezheti a szerszám, a<br />

munkadarab, vagy osztottan mindkettı.<br />

Az egyetemes esztergagépeken a leggyakrabban használt szerszám az egyélő<br />

esztergakés és a forgástengellyel azonos tengelyő furatok megmunkálására szolgáló<br />

furatoló szerszámok. Külsı felületek megmunkálásakor általában 4-5 szerszámra<br />

(nagyoló és simító esztergakés, beszúró-leszúró kés, menetmegmunkáló kés), belsı<br />

felületek megmunkálásakor ennél több, 5-7 (központfúró, fúró, nagyoló és simító furat<br />

esztergakés, beszúró kés, menetmegmunkáló kés) szerszámra lehet szükség, álló<br />

szerszámos megmunkálásnál. A teljes szerszámszükséglet összesen 10-12 darab.<br />

Ebbıl adódik, hogy az esztergagépek revolverfejének pozíciószáma (a szerszámok<br />

száma) álló szerszámos megmunkálásnál általában 10-12 db. Ez a szám az álló és<br />

forgó szerszámokat befogó revolverfejekre is jellemzı<br />

Forgó (hajtott) szerszámok alkalmazásakor a szerszámok száma igen nagy lehet. A<br />

revolverfejbe befogott, és forgó mozgást végzı szerszámegységeknél gyakran<br />

szükséges az automatikus szerszámcsere, vagy több szerszámbefogó egység<br />

alkalmazása a széleskörő megmunkálási feladatok (marás, főrészelés, stb.) miatt.<br />

Ekkor azonban a fıorsó is kettıs funkciót kell, hogy ellásson: egyrészt forgácsoló<br />

fımozgást kell megvalósítania, másrészt mellékmozgást (C tengelyként), ami lehet<br />

egyenletes, vagy változó folytonos forgó elıtoló mozgás, vagy szakaszos osztómozgás<br />

pl. furatok készítése céljából.<br />

A pontosan, jó felületi minıséggel elıállított külsı és belsı hengeres felületek között,<br />

a csap és a furat illesztésekor, egy keresztmetszetet vizsgálva alapvetıen csak az<br />

átmérıkre kell ügyelni. A tervezık a fenti okok miatt, ahol csak lehet, forgástestekbıl<br />

építkeznek. Megjegyzés: A szubmikronos (mikron alatti) pontosságú esztergagépeken<br />

a megmunkálási pontosság a 0,1 µm-t is elérheti, és a felületi érdességek átlagos<br />

értékei ettıl eggyel kisebb nagyságrendbe esnek.<br />

A vízszintes fıorsóval rendelkezı, tengely és tárcsaszerő alkatrészek elıállítására<br />

szolgáló gépek az egyetemes esztergagépek.<br />

A csak tárcsaszerő alkatrészek elıállítására szolgáló esztergagépeket tárcsa- vagy<br />

rövidesztergáknak nevezik, míg az elsısorban tengelyszerő alkatrészt elıállító gépeket<br />

28


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

pl. tengelyeszterga, hengereszterga elnevezéssel illetik. A forgásszimmetrikus<br />

alkatrészek nagyobb részét (pl. 60-65 %) a tárcsaszerő alkatrészek teszik ki.<br />

Az esztergagépeknek számos változatát ismerjük, az alábbi felsorolás jól példázza az<br />

azok gazdag családját:<br />

• egyetemes esztergagépek (csúcsesztergák),<br />

• tárcsa, vagy rövidesztergák<br />

• revolveresztergák,<br />

• hengeresztergák és fejesztergák,<br />

• rúdesztergák, egy- és többorsós eszterga automaták<br />

• karusszel esztergák (függıleges tengely, nagy mdb. átmérık),<br />

• másolóesztergák, alakesztergák,<br />

• beszúró esztergák,<br />

• hátraesztergák,<br />

• menetesztergák,<br />

• sokszögesztergák (epi- és hipociklois)<br />

• különleges esztergák (csúcsnélküli hántológép, győrős eszterga),<br />

• NC, CNC esztergák,<br />

• eszterga megmunkáló központok, stb.<br />

4.2 Esztergálás megmunkálási modellje<br />

A 4.1. ábra a hossz- és keresztesztergálásra jellemzı mozgásokat tünteti fel, ahol az<br />

egyes jelölések:<br />

• n c , ω c - a fıorsó fordulatszáma (f/min), illetve szögsebessége (1 rad/sec), (c –<br />

cutting, n-number of rev.)<br />

• v c - forgácsoló sebesség (fımozgás sebessége), amely a szerszám forgácsolóél<br />

egy pontjának sebessége (m/min, köszörülésnél m/sec, v-velocity) a<br />

munkadarab koordináta-rendszerében,<br />

• vfz , vfx (m/min, vagy mm/min) a vf = n cf<br />

összefüggésbıl számított<br />

koordinátairányú elıtoló sebességek, ahol f az elıtolás (mm/fordulat, vagy<br />

mm/löket), (f – feed),<br />

• „a” – fogásméret (mm), amely lehet fogásmélység, vagy fogásszélesség, (a -<br />

arrow for…).<br />

Látható, hogy a szabványos jelölések az angol elnevezések kezdıbetőibıl keletkeztek.<br />

Hosszesztergálásnál a fogásméret vétel a keresztszánnal, az elıtolás a hossz-szánnal<br />

(alapszánnal) történik.<br />

Kereszt- vagy síkesztergálásnál a fogásméret vétel a hossz-szánnal, az elıtolás a<br />

keresztszánnal történik.<br />

Látható, hogy a kétféle megmunkálásnál az elıtoló és fogásvételi mozgások, azaz a<br />

szánok funkciói felcserélıdnek. Az ábrákon feltüntettük egy CNC esztergagép<br />

koordinátarendszerét is.<br />

29


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A jobbos és balos kések alkalmazása az esztergálás irányától, a szerszámnak a<br />

munkadarabhoz viszonyított helyzetétıl és a szerszám homloklapjának helyzetétıl<br />

függ.<br />

Külsı felületek hossz- és keresztesztergálásakor, az ábra szerinti megmunkálási<br />

modelleknél, jobbos esztergakéseket használnak. Keresztesztergáláskor a késszár<br />

tengelyirányú helyzeténél az esztergakés lehet balos is. Ha szerszám a munkadarab<br />

átellenes oldalán helyezkedne el, ahogy ez a CNC esztergagépek nagy részénél van,<br />

akkor legtöbbször balos esztergakések szükséges. Furatok megmunkálásakor a<br />

furatkések jobbos és balosak egyaránt lehetnek, mivel a fıorsó forgásiránya<br />

változtatható. Semleges helyzető szerszámnak azt tekintjük, amelynek mindkét oldalán<br />

van vágó él, azaz balról jobbra, illetve jobbról balra egyaránt végezhetı a<br />

megmunkálás, illetve bonyolult kontúrok megmunkálása végezhetı el.<br />

Mc<br />

nc<br />

(ωc)<br />

a a<br />

vfz vfx<br />

x x<br />

z<br />

30<br />

Mc<br />

nc<br />

(ωc)<br />

a. b.<br />

4.1. ábra<br />

Hossz- és keresztesztergálás<br />

4.3 Esztergálás forgácsolási- és teljesítményviszonyai<br />

A további magyarázatokhoz, a fı- és mellékhajtások közötti kinematikai és<br />

teljesítményviszonyok bemutatására az esztergálás mozgás- és erıviszonyait célszerő<br />

alapul venni.<br />

A 4.2. ábra a hosszesztergálásnál fellépı, a szerszámra ható F eredı forgácsoló erıt, és<br />

a v sebességet, valamint azok összetevıit szemlélteti a munkadarab<br />

koordinátarendszerében. A 4.2. ábrán alkalmazott jelölések:<br />

• F c - forgácsoló erı a fımozgás irányába esik,<br />

• F f - elıtoló erı az elıtolás hatásvonalába esik,<br />

• F p - fogásméret vétel irányú, passzív erı, ami az elızıekre merıleges irányú,<br />

• F - eredı forgácsoló erı,<br />

• v c - forgácsoló sebesség,<br />

• v fz -z irányú elıtolási sebesség,<br />

• v - eredı sebesség.<br />

z


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az Fp fogásméret vétel irányú erıhöz (mélyítı irányú erıhöz) a forgácsolás alatt<br />

szánmozgás nem kötıdik, ezért passzívnak tekintjük.<br />

A fenti térbeli erı- és sebességvektorok skaláris szorzatából a megmunkáláshoz<br />

szükséges P összes hasznos mechanikai teljesítmény és annak összetevıi<br />

meghatározhatók.<br />

v<br />

v fz<br />

F p<br />

F c<br />

v c<br />

31<br />

F f<br />

4.2. ábra<br />

Forgácsolási alapmodell<br />

F<br />

⎡Fc<br />

⎤ ⎡v<br />

c ⎤<br />

r r ⎢ ⎥<br />

P = F ⋅ v = ⋅<br />

⎢ ⎥<br />

⎢<br />

Ff<br />

⎥<br />

v<br />

⎢ f , azaz kifejtve:<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎣F<br />

⎥ p ⎦ ⎢⎣<br />

0 ⎥⎦<br />

(4.1)<br />

P = F v + F v + F ⋅ 0 = F v + F v = P + P . (4.2)<br />

c<br />

c<br />

f<br />

f<br />

p<br />

c<br />

c<br />

f<br />

Az összefüggésekbe a sebességeket m/sec, az erıket N mértékegységben kell<br />

behelyettesíteni, a teljesítmény mértékegysége watt (Nm/sec=W).<br />

A Pc (fı)forgácsolási hasznos teljesítmény felírható a fıorsót terhelı Mc nyomaték és a<br />

fıorsó nc fordulatszámának szorzatával is:<br />

P<br />

c<br />

f<br />

2π<br />

Mcn<br />

c<br />

= Mcωc<br />

= Mcn<br />

c ≈ . (4.3)<br />

60 9,<br />

55<br />

Az egyenletek mind az egyenes vonalú, mind a forgó fımozgás teljesítményének<br />

meghatározására alkalmasak különbözı megmunkálási technológiáknál (esztergálás,<br />

fúrás, marás, stb.). A legnagyobb forgácsolási teljesítmény, vagy nyomaték<br />

meghatározása nagyoló megmunkálás feltételezése mellett történik, azaz a legnagyobb<br />

leválasztható forgácskeresztmetszetet és a legnagyobb megmunkálási átmérıt<br />

(szerszám vagy munkadarab) figyelembe véve. A méretezési, vagy un. nkr kritikus<br />

fordulatszám megválasztását a különféle munkadarab- és szerszámanyagok, illetve a<br />

technológia befolyásolja. Azaz a méretezés fordulatszámát nem a ritkán elıforduló<br />

esetre (nagyolás Mcmax nyomatékkal a legkisebb forgácsoló sebességő szerszámnál)<br />

kell meghatározni.<br />

c<br />

f


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A méretezés fordulatszáma a kialakult gyakorlat szerint a (4.4) összefüggéssel<br />

határozható meg:<br />

n = n Sz , (4.4)<br />

kr<br />

4<br />

1<br />

ahol az Sz a fokozatos fıhajtómő szabályozhatósága, amelynek értékét a legnagyobb<br />

(nmax) és a legkisebb (nmin) fordulatszámok hányadosa adja. A kritikus fordulatszám<br />

közelítıen úgy is meghatározható, mint a legkisebb fordulatszámtól számított<br />

z<br />

( + 1).<br />

fordulatszám.<br />

4<br />

Például egy 12 fokozatú hajtómőnél nkr=n4, azaz a legkisebbtıl számított negyedik<br />

fordulattal méretezünk. Fokozatnélküli hajtómőveknél a méretezési fordulatszám az<br />

un. névleges fordulatszám.<br />

A Pf elıtolási hasznos teljesítmény: Pf = Ff vf<br />

.<br />

Forgó elıtolásnál, körelıtolásnál (palástköszörő gép) az elıtoló teljesítmény:<br />

Mf nf<br />

Pf = M f ωf ≈ .<br />

9,55<br />

32<br />

(4.5)<br />

Figyelembe véve, hogy Fc>Ff (Ff≈(0,1÷0,4)Fc) és hogy a vc>>vf (pl. vc≈20÷450 m/min,<br />

illetve vf≈0,2÷1 m/min értékekkel) az adódik, hogy a forgácsolási teljesítmény<br />

nagyságrendekkel nagyobb, mint az elıtoló teljesítmény.<br />

A fıhajtómő és a mellékhajtómő közötti kinematikai eltéréseket tovább növeli, hogy a<br />

mellékhajtómőveknek olykor kúszómeneti (2÷10x10 -3 m/min) és gyorsjárati (10÷20<br />

m/min, vagy ennél is nagyobb) sebességeket is biztosítani kell a nagy pozícionálási<br />

pontosság és a kis mellékidık érdekében. A fıhajtómővek fordulatszám- vagy<br />

sebesség szabályozhatóságát az elıtoló hajtómővek sebesség szabályozhatóságával<br />

összevetve, az utóbbi akár két nagyságrenddel is nagyobb lehet. Mindez a<br />

mellékhajtómőnek a fıhajtómőtıl lényegesen eltérı kinematikai, mechanikai,<br />

szilárdsági tervezését és kialakítását követeli meg.<br />

• A fıhajtómővek teljesítmény hajtómővek, amelyekre a nagy teljesítmény (Pc) és<br />

a viszonylag kis fordulatszám szabályozhatóság (Szn=100-200) jellemzı.<br />

• Az elıtoló (mellék) hajtómővek kinematikai hajtómővek, amelyekre a kis<br />

teljesítmény (Pf) és a nagy sebesség szabályozhatóság (Szv=10 3 -10 4 ) jellemzı.<br />

Azoknál a <strong>szerszámgépek</strong>nél, amelyeknél a mellékhajtómő a fıhajtómővel<br />

kinematikailag összefügg-, fıhajtásról levezetett mechanikus kinematikai lánc<br />

biztosítja az elıtolást-, a fımotort az összes szükséges teljesítmény alapján kell<br />

kiválasztani. Ilyen gépek, pl. a hagyományos esztergagépek, a fúrógépek. A<br />

kinematikailag független fı- és mellékhajtással rendelkezı gépeknél, mint pl. az<br />

egyetemes marógépeknél, köszörőgépeknél, vagy a CNC gépeknél a motorok<br />

teljesítményét a fı- és mellékhajtásokhoz külön- külön kell meghatározni.<br />

A hajtómővek, ηmech mechanikai hatásfokának figyelembevételével számítható ki a<br />

motor tengelyén szükséges teljesítmény, ami alapján a villamos motor katalógusból<br />

kiválasztható. A fı- és mellékhajtáshoz szükséges motorteljesítmények:


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

P<br />

=<br />

P<br />

c<br />

csz<br />

ηmech<br />

,<br />

P<br />

P<br />

f<br />

fsz = . (4.6)<br />

ηmech<br />

A hajtómő és a motor hatásfokával a bemenı villamos teljesítményszükségletek:<br />

P<br />

cv<br />

=<br />

η<br />

Pc<br />

η<br />

mech<br />

vill<br />

,<br />

P<br />

P<br />

f<br />

fv = . (4.7)<br />

ηmechηvill<br />

Az összes bemenı villamos teljesítmény kinematikailag összefüggı hajtásoknál:<br />

P P + P<br />

šv<br />

= . (4.8)<br />

cv<br />

fv<br />

Az egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> fıhajtómőveinek mechanikai hatásfoka nagyobb<br />

mértékben a terhelés, kisebb mértékben a fordulatszám függvényében változik:<br />

mech<br />

≈ 0,<br />

75 ÷ 0,<br />

95<br />

η . (4.9)<br />

A szerszámgép összes villamos teljesítményigényét kVA-ben (kW-ban) kell megadni.<br />

A mechanikai veszteségek keletkezésének forrásai a hajtómő kinematikai- és kényszer<br />

párjaiban (fogaskerékhajtás, csapágyazás) fellépı súrlódási veszteségek, lég- és<br />

folyadék ellenállásból adódó veszteségek, kisebb részben rugalmas deformációs<br />

veszteségek. Megjegyezzük, hogy az üresjárati hatásfok mindig rosszabb, mint a<br />

terhelés alatti. A villamos motor hatásfokát, ami nagyobb névleges teljesítményeknél<br />

jobb, a mechanikai, légellenállási és nagyobbrészt a villamos veszteségek határozzák<br />

meg. Szokásos értékei, pl. aszinkron gépeknél:<br />

vill<br />

≈ 0,<br />

75 ÷ 0,<br />

9<br />

η . (4.10)<br />

A szerszámgép fıhajtómővek teljesítményének, és azt meghatározó komponenseknek<br />

értékei a technológia típusával és szerszámaival illetve azok megengedett<br />

paramétereivel, a mechanikus építıelemekkel, készülékekkel függ össze. A XIX.<br />

század végén és a XX. század elején például a villamos motorok megjelenése, majd a<br />

gyorsacél szerszámok alkalmazása a <strong>szerszámgépek</strong> építését, így a fıhajtómővek<br />

kialakítását is nagymértékben befolyásolták. Ezekkel összefüggésben a <strong>szerszámgépek</strong><br />

forgácsolási és teljesítmény paraméterei jelentısen megnıttek.<br />

A hagyományos egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> fordulatszámai általában nem lépték túl az<br />

1500÷2000 f/perc értéket. Az esztergagépeknél alkalmazott gyorsacél szerszám mellett<br />

a leggyakrabban használt munkadarab befogó készülék, a kézi mőködtetéső síkspirálmenetes<br />

tokmány szerkezete is korlátot szabott a fordulatszám növelésének. A<br />

fordulatszám növelésével ui. a megfogó pofák szorítóereje a pofákra ható röpítı erı<br />

növekedése miatt csökken (Fc=mrω 2 ), egy pofa tömege 0,5-0,6 kg.<br />

Még nagyobb változást hozott a forgácsoló szerszámok vágósebességének további<br />

jelentıs növekedése (keményfém, bevonatos keményfém, stb.), továbbá a fokozat<br />

nélkül állítható fordulatszámú motorok alkalmazása. Az elmúlt száz év alatt a<br />

határozott vágó élő, és különbözı anyagú szerszámok vágósebessége 8-10 m/perc-rıl<br />

1000 m/perc fölé nıtt eltérı anyagok megmunkálását alapul véve.<br />

Ennek ellenére a fıhajtómővek teljesítménye nem nıtt lényegesen, mivel a nagyobb<br />

vágósebesség kisebb forgácskeresztmetszettel párosult.<br />

33


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5. EGYETEMES ESZTERGAGÉPEK Fİ ÉPÍTİEGYSÉGEI<br />

A <strong>szerszámgépek</strong> fı építıegységeinek bemutatását az egyetemes esztergagép<br />

egyszerősített szerkezeti vázlatán mutatjuk be (5.1. ábra), amelynek jelölései:<br />

• TA - tartóelem, amelyre minden további egység épül.<br />

• Zs1 - alapszán, amely szerszámot (s) mozgat és elsırendő (1), mivel a<br />

tartóelemre épül (gépi vagy kézi mozgatású),<br />

• Xs2 - keresztszán, amely szerszámot (s) mozgat és másodrendő (2), mivel az<br />

elsırendő szánra épül (gépi vagy kézi mozgatású). Hátsó bázisfelületére<br />

kúpvonalzó készülék szerelhetı.<br />

• Rys3 - forgó szán (Rotation) (zsámoly), amely a függıleges tengely (y) körül<br />

kézzel elforgatható, szerszámot (s) mozgat, és harmadrendő (3) szán (kézi<br />

kúpesztergáláshoz),<br />

• ZXs4 - kézi mőködtetéső szupport szán, amely szerszámot (s) mozgat és<br />

negyedrendő (4) (kézi kúpesztergáláshoz),<br />

• Rys5 - 4 helyzetes késtartó, amely függıleges tengely (y) körül elfordítható,<br />

szerszámot (s) mozgat, és ötödrendő (5) (a szerszámtartó kézi elfordítású és<br />

rögzítéső),<br />

• Ovm1 – vízszintes fıorsó (v), munkadarabot hordoz (m), elsırendő szán (1), ami<br />

lényegében a fıorsó csapágyazása,<br />

• Nvcm1 – vízszintes szegnyereg (v), csúccsal támaszt (c), munkadarabot (m), és<br />

elsırendő szánnal (1), ami a szegnyereg hüvely.<br />

Ovm1<br />

Xs2 Rys5 Rys3 ZXs4<br />

Zs1<br />

5.1. ábra<br />

Egyetemes esztergagép egyszerősített szerkezeti vázlata<br />

34<br />

Nvcm1<br />

TA


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az 5.2.a ábra az E3N esztergagép, az 5.2.b ábra az MVE 280 esztergagép fényképét<br />

mutatja, amelyen a fent ismertetett építıegységek jól felismerhetık.<br />

Fokozatos fıhajtómő<br />

Tartóelem-Ágy<br />

5.1 Tartóelem<br />

Síktátcsa<br />

Mellékhajtómő<br />

Norton szekrény<br />

a.,<br />

Késtartó<br />

Vonóorsó<br />

Vezérorsó<br />

b.,<br />

5.2. ábra<br />

Egyetemes esztergagépek<br />

A tartóelemek a gép alakját leginkább meghatározó egységek. Kialakításuk igazodik a<br />

munkadarab alakjához, funkciójához, a ráépülı elemek változataihoz, a munkadarabok<br />

35<br />

Szánszekrény<br />

Alapszán<br />

Mozgó báb<br />

Kézi szán<br />

Forgózsámoly<br />

Keresztszán<br />

Szegnyereg<br />

Álló báb


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

méretéhez, a kiegészítı egységekhez. Gyártás- és szereléshelyes kialakítása alapvetı<br />

feltétele a jó konstrukciónak. Egy géptípus elsısorban a tartóelem alakjáról ismerhetı<br />

meg.<br />

A tartóelem alapvetı feladatai (funkciói):<br />

• az adott típusú gép fı építıegységeinek hordozása, a mozgatott, illetve további<br />

egységek egymáshoz viszonyított helyzeteinek és irányainak biztosítása a<br />

megfelelı bázisfelületeken keresztül,<br />

• a forgácsoló erık felvétele és adott esetben levezetése a talajra,<br />

• a pontossági igényeknek megfelelı statikus (húzó-nyomó, hajlító és csavaró,<br />

illetve összetett igénybevételeknek megfelelı) merevség,<br />

• rezgéscsillapítás, hıstabilitás, hıelvezetés, termo-szimmetrikus kialakítás,<br />

• egyéb, pl. forgácselvezetés, hőtıfolyadék elvezetés, stb.),<br />

• további szerkezeti egységek hordozása, (ma egy esztergagép minden egységet<br />

magán hordoz, és a telepítés után azonnal üzembe helyezhetı).<br />

Az egyetemes esztergagépek tartóeleme (ágya) általában lemezgrafitos<br />

szürkeöntvénybıl (pl. GG-250, GG-300…) készül. Az öntöttvas tartóelemek<br />

merevségére jellemzı rugalmassági modulus viszonylag kicsi E=(8-9) 10 4 N/mm 2 ,<br />

ezért 2-2,5-szer nagyobb falvastagságok szükségesek, mint pl. szerkezeti acélból<br />

hegesztett szerkezeteknél. Ezzel szemben a dinamikus merevségre jellemzı<br />

rezgéscsillapító képességük jó a lemezgrafitos szerkezet miatt. Megfelelı<br />

sorozatnagyságoknál az öntöttvas tartószerkezetek gazdaságosabban készíthetık a<br />

hegesztettnél, az öntési technológia jól kiforrott. Jól forgácsolható anyag, amelynek<br />

csúszási tulajdonságai is kedvezıek.<br />

Megjegyzés: állványszerő tartóelemeknél a gömbgrafitos szürkeöntvényeket (pl.<br />

GGG-500, GGG-600…) alkalmazzák, mivel szilárdságuk, rugalmassági modulusuk<br />

nagyobb, E=(1,7-1,8)·10 5 N/mm 2 , amire az állványok összetett és nagyobb<br />

igénybevétele miatt szükség is van. Ugyancsak jól önthetık, kopásállóbbak, mint a<br />

lemezgrafitosak, rezgéscsillapító képességük azoktól viszont rosszabb.<br />

Szerkezeti acélból hegesztett tartóelemeket egyedi és kissorozat gyártmányoknál,<br />

illetve nagy méretek esetén készítenek. Az acél nagyobb teherbírása miatt kisebb<br />

falvastagságokkal készíthetı a szerkezet, a merevség bordázatokkal, zárt elemekkel<br />

növelhetı. Rugalmassági modulusa nagy E=2,1x10 5 N/mm 2 . Hátránya a rossz<br />

csillapítóképesség, amely kiegészítı szerkezeti megoldásokkal (súrlódó lemezek,<br />

beton és mőanyagbeton kiöntés) javítható. Kiegészítı technológiája a<br />

feszültségmentesítı hıkezelés (hegesztés és nagyoló megmunkálások után), amelyhez<br />

nagy szerkezeti elemeknél nagymérető kemencék szükségesek. Ennek elkerülésére a<br />

nagymérető szerkezeteket, ahol lehet több részbıl, kötésekkel alakítják ki.<br />

Az esztergagépek tartóeleme ágy típusú: TA - Ag.<br />

Példaként az EEN 400 egyetemes esztergagép tartószerkezetét mutatjuk be. Az ágyat<br />

különálló öntött talpakra szerelték, az öntvény és a vezetékek kialakítását az 5.3. ábra<br />

szemlélteti. A vízszintes alapszán vezetékrendszer kívül helyezkedik el, kialakítása<br />

prizmatikus - prizmatikus. A szegnyereg vezetékrendszer belül helyezkedik el,<br />

kialakítása prizmatikus - lapos. Az ágyöntvény közepe bordázott, üreges, a forgács és<br />

a hőtı-kenı folyadék ezeken keresztül jut az alsó talpak felsı peremére szerelt tálcára.<br />

36


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.3. ábra<br />

EEN 400 esztergagép tartószerkezete és ágykeresztmetszete<br />

Az 5.4. ábra az ERI 250 NC tárcsaeszterga gép (Magyarország elsı NC esztergagépe-<br />

Csepeli Szerszámgépgyár) ágyának keresztmetszetét szemlélteti. A forgács és a hőtıkenıfolyadék<br />

elvezetése az öntvény bordázatai között lévı üregen keresztül<br />

megoldott. Az ágy merevségének és a rezgéscsillapítás növelésére a vezetékek alatt<br />

zárt üregeket alakítottak ki, amelyekben az öntımagot bennhagyták. A csúszó alapszán<br />

vezeték rendszer klasszikusnak mondható megoldása prizmatikus - lapos.<br />

5.4. ábra<br />

ERI 250 NC tárcsaeszterga ágykeresztmetszete<br />

37


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.2 Fıhajtómő, fıorsó<br />

A fıhajtómővek teljesítményhajtások, amelyek fı feladata:<br />

• a forgácsoló fımozgás, a forgácsoló teljesítmény biztosítása<br />

P (F v ),P (M ω ) ), amelyet a munkadarab, vagy szerszám valósít meg.<br />

( c c c c c c<br />

A hagyományos egyetemes <strong>szerszámgépek</strong> fıhajtómővei nagy fokozatszámúak (z=8-<br />

27) voltak, a fokozatszám a fordulatszámokra utal [9]. A fordulatszámsorokat<br />

geometriai sorokként alakították ki, a szerszámok vágó élén megengedett százalékos<br />

sebességesés értékének (a fokozati tényezıknek) megfelelıen.<br />

A korszerő CNC esztergák és más <strong>szerszámgépek</strong> fıhajtómőve ma fokozat nélkül<br />

szabályozható elektromechanikus, ahol a fokozat nélküliséget a fordulatszám<br />

szabályozott villamos motor biztosítja [10], lásd 6. fejezet.<br />

A fımozgás kinematikai láncában a végrehajtó elem (aktuátor) a fıorsó (Ovm1),<br />

amelynek feladata:<br />

• a forgácsoló teljesítmény kivezetése, a forgácsoló erık felvétele,<br />

• a nagy gyártási és szerelési pontosság révén az elıírt futáspontosság biztosítása,<br />

mivel a fıorsó hibái a munkadarabokon közvetlenül megjelennek,<br />

• nagy statikus- dinamikus merevség és hıstabilitás biztosítása,<br />

• a munkadarab, vagy a szerszám és készülék megfelelı pontosságú felfogása,<br />

• ráépülı funkcionális egységek felfogásához szükséges felületek hordozása,<br />

A fıorsó kialakítását, csapágyazását lényegesen befolyásolja az, hogy munkadarabot,<br />

vagy szerszámot mozgat.<br />

Munkadarabot mozgató fıorsóknál nagy munkadarab súlynál (készülék súlynál) nagy<br />

statikus deformációkkal kell számolni, és a munkadarab adagoló és befogó készülékek<br />

felfogásához szükséges felületeket kell kialakítani.<br />

Szerszámot mozgató fıorsóknál többek között a nagy fıorsó fordulatra, a dinamikus<br />

hatásokra kell tekintettel lenni, amely hatások a felület minıségében mutatkoznak<br />

meg. Továbbá a szerszámbefogáshoz szükséges felületeket kell kialakítani. A fıorsó<br />

csapágyazások többsége (96-98 %) gördülı, hézagmentesített és elıfeszített. Az<br />

elıfeszítés mértékének jelölése: L-könnyő, M-közepes, H-nagymértékő.<br />

A fokozatos és fokozatnélküli fıhajtómővek kinematikai tervezése külön<br />

segédletekben is [9], [10] megtalálhatók.<br />

5.3 Elıtoló hajtómővek, mellékhajtómővek<br />

Az elıtoló hajtómővek, vagy gyakori elnevezése szerint mellékhajtómővek<br />

kinematikai hajtások, amelyeknek legfontosabb feladatai:<br />

• az elıtoló- és más mellékmozgásokhoz a nagy sebességszabályozhatóság<br />

biztosítása,<br />

• a különbözı kinematikai feladatok megoldása (irányváltás, mozgás<br />

szétágaztatás, összegzés, stb),<br />

38


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

• statikus és dinamikus követelmények kielégítése, megfelelı erık, nyomatékok<br />

biztosítása még kis sebességeknél és fordulatszámoknál is,<br />

• akadó csúszás kiküszöbölése, minél kisebb tömeg mozgatása, stb.<br />

Egyetemes esztergagépeknél az elıtoló mozgást a vonóorsóról vezetik le. Az alapszán<br />

és az un. szánszekrény a fıorsó tengelyével párhuzamos irányú (z irányú) mozgatását<br />

fogaskerék-fogasléc kapcsolattal, utazó hajtással valósítja meg. A fogasléc az<br />

esztergagép ágyának homlokoldalára rögzítetten, a vezeték alatt helyezkedik el,<br />

amihez a szánszekrénybıl kinyúló, hajtott fogaskerék kapcsolódik. E fogaskerékre a<br />

hajtást csiga-csigakerék, vagy kúpkerék hajtáson keresztül viszik a 90°-os iránytörés<br />

miatt. A keresztirányú mozgásokat menetes orsó-anya pár valósítja meg, az anya a<br />

keresztszánon rögzített.<br />

A szánok kézi mozgatása kézi kerekekkel, a szánelmozdulások mérése közvetetten,<br />

mérıtárcsák (Nóniusz, vagy Vernier tárcsák) segítségével történik. Egyetemes<br />

esztergagépen az alapszán elmozdulásánál pl. 0,2 mm (fogaskerék-fogasléc kapcsolat),<br />

a keresztszán elmozdulásnál 0,05 mm (orsó-anya kapcsolat) lehet a skálabeosztás.<br />

Orsó - anya sorrendő hajtásnál az osztáspontosság meghatározásához, a közvetett<br />

mérés elvének és elınyének bemutatásához az 5.5. ábra szolgál alapul. Az álló tárcsán<br />

lévı bázis „0” jelhez képest a forgó tárcsára vitt osztások jelzik a szánelmozdulást.<br />

5.5. ábra<br />

A közvetett mérés elve menetes orsó-anya/mérıtárcsa alkalmazásával<br />

A szán elmozdulását (s) közvetetten mérjük a mérıtárcsa (D) kerületére felvitt skálán,<br />

amelynek osztásai (o) T mm távolságra vannak egymástól. A referencia pont (0) áll. A<br />

D tárcsaátmérı meghatározása a megkívánt o osztáspontosság, és a felvitt osztások T<br />

távolságának függvényében:<br />

po<br />

T ⋅ po<br />

o = → D =<br />

D ⋅π<br />

/ T π ⋅ o<br />

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

39<br />

(5.1)<br />

T ⋅ po<br />

3⋅<br />

5 30<br />

D = =<br />

= = 95,<br />

5mm<br />

. (5.2)<br />

π ⋅ o 3,<br />

1415 ⋅ 0,<br />

05 0,<br />

314<br />

Az alapszán mozgatása fogaskerék-fogasléc párral történik. Az 5.6. ábra szerint a<br />

nóniusz tárcsát is tartalmazó kerék (kézi, gépi mozgatás) egy lassító k hajtóviszonyon<br />

keresztül hajtja meg a nyeles fogaskereket, ami az ágyhoz rögzített fogasléccel<br />

kapcsolódik. Látható, hogy itt lényegében a fogaskerék osztókör átmérıjének


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

kinagyítása (d


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

amelyet hagyományosan mechanikus kinematikai láncokkal valósítanak meg például<br />

esztergagépen (5.7.a ábra).<br />

A technológiai függvénykapcsolatok nem igényelnek pontos összhangot a fı- és<br />

mellékmozgások között (pl. marógép, 5.7.b ábra). Technológiai függvénykapcsolatra<br />

természetesen a kinematikai függvénykapcsolatú gépek is alkalmasak, amire példa az<br />

esztergagépek elıtoló lánca.<br />

a., b.,<br />

5.7. ábra<br />

Kinematikai és technológiai függvénykapcsolatú mellékhajtások<br />

Az egyetemes esztergagép mellékhajtásának egy lehetséges funkcióvázlatát az 5.8.a<br />

ábra, az egyes egységek jelképi jelöléseit az 5.8.b ábra szemlélteti.<br />

5.8.a ábra<br />

Egyetemes esztergagép mellékhajtásának funkcióvázlata<br />

5.8.b ábra<br />

Szerkezeti egységek jelképi jelölése<br />

41


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A mellékhajtómő egyes szerkezeti egységei:<br />

1 Meredek menetváltó, vagy menetemelkedés sokszorozó (pl. több bekezdéső<br />

csigákhoz)<br />

2 Irányváltó<br />

3 Cserekerekek (különbözı menettípusok elıállításához)<br />

4 Szorzómő (különbözı szorzó hajtóviszony értékkel)<br />

5 Menettípus beállítás (metrikus és modul, illetve zoll és DP menetekhez)<br />

6 Alapmódosítások (alap elıtolás sor megvalósításához)<br />

7 Mozgás szétágaztatás (a vezérorsó, vagy a vonóorsó felé)<br />

8 Irányváltó<br />

9 Biztonsági tengelykapcsoló (túlterhelés elleni védelem)<br />

10 Hajtás irányváltoztatás (pl. csigahajtással, kúpkerék hajtással)<br />

11 Mozgás szétágaztatás (a hossz-szán, vagy a keresztszán felé)<br />

Továbbiakban az egyes egységek feladatait és szerkezeteinek kinematikai vázlatait<br />

tekintjük át.<br />

A meredek menetváltó (1) feladata nagy emelkedéső menetek (pl. több bekezdéső<br />

csiga) készítéséhez szükséges nagyobb elıtolás megvalósítása. Ehhez a hajtást a<br />

fıorsó magasabb fordulatú tengelyérıl veszik le, így megvalósítható a nagyobb<br />

menetemelkedés (5.9. ábra).<br />

5.9. ábra<br />

Meredek menetváltó és irányváltó<br />

A felírt fogszámokból látható, hogy a fıorsóról az elıtoló hajtómőbe levezetett hajtás<br />

fordulatszáma a fele, mint az elıtte lévı tengelyrıl levezetett hajtásnál. Így ezen a<br />

kinematikai láncon a fıorsó egy fordulatára az elıtolás (menetelıtolás) értéke<br />

megkétszerezıdik.<br />

A síkba terített kinematikai vázlaton az irányváltó mőködése is követhetı. Az<br />

irányváltóban található z7 fogaskerék balra tolt helyzetében a szaggatott vonallal jelzett<br />

módon kapcsolódik a z8 hajtó fogaskerékkel, természetesen megfelelı térbeli<br />

tengelyhelyzetek mellett. Az 5.9.a ábra ezen két egysége a fıhajtómő része. Az egyes<br />

kapcsolások a hajtómő álló helyzetében lehetségesek.<br />

42


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az irányváltó (2) a mellékhajtás forgásirányának megváltoztatására szolgál.<br />

Különbözı kinematikai megoldások az 5.10. ábrákon láthatók. A cél elsısorban nem a<br />

mozgás nagyságok, hanem a forgásirányok megváltoztatása. Az 5.10.a ábra szerinti<br />

homlok fogaskerekes megoldásban a z0 fordítókerék gondoskodik arról, hogy a kihajtó<br />

oldalon a behajtó oldallal azonos forgásirány legyen. Az 5.10.b ábrán az I.-III.<br />

tengelyek 120°-os elrendezése, és a kapcsoló fogaskerék axiális helyzetei biztosítják a<br />

megfelelı kapcsolatokat, és a különbözı irányú, de azonos nagyságú fordulatokat.<br />

Az 5.10.c ábra egy kúpkerekes irányváltót szemléltet. A kúpkerekek az I. tengelyen<br />

csapágyazottan, lazán ülnek fel. A Tk tengelykapcsoló, amely pl. siklóretesszel<br />

kapcsolódik az I. tengelyhez, jobboldali kapcsolt állásában a behajtó (pl. óramutató<br />

járásával azonos) fordulattal ellentétes irányú fordulatot vezeti ki, míg baloldali<br />

kapcsoló állásban a behajtó fordulatiránnyal egyezıt.<br />

Bármely megoldásban a kapcsolás csak álló helyzetben végezhetı el. Természetesen<br />

elektromágneses tengelykapcsolók használatával forgás közben is elvégezhetı az<br />

irányváltás.<br />

a., b., c.,<br />

5.10. ábra<br />

Irányváltó szerkezetek kinematikai vázlatai<br />

A cserekerekek (3) feladata: a különbözı típusú menetek készítéséhez szükséges<br />

egyedi hajtóviszonyok (módosítások) beállítása, amelyek az elıtolás sorban nincsenek<br />

meg, valamint a hajtás továbbítása az elıtoló hajtómő felé. Így pl. a modulmenetek π<br />

értékő szorzótényezıjét (k=1/2 és k=(37/53)(54/24) hajtóviszonyok szorzatával), vagy<br />

a zoll (Witworth) menetek vágásához szükséges 25,4 (mm) szorzótényezıt lehet<br />

beállítani metrikus menetemelkedéső vezérorsónál. A különbözı átmérıjő<br />

fogaskerekek miatt a tengelytávolságok és fogaskerék kapcsolódások beállítására az<br />

un. cserekerék olló szolgál. A fogaskerekek itt sikló csapágyazásúak, cseréjük,<br />

beállításuk és a villa rögzítése nagy gondosságot igényel.<br />

43


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

z1<br />

z2<br />

z3<br />

z4<br />

I.<br />

nbe<br />

n<br />

II.<br />

n<br />

44<br />

nbe<br />

I.<br />

II.<br />

nbe<br />

5.11. ábra<br />

Kétlépcsıs, cserekerekes hajtómőegység<br />

A cserekerekek két állandó tengelytávolságú tengely között létesítenek kapcsolatot. Az<br />

5.11. ábra két cserekerék párból álló (kétlépcsıs) hajtómő egységet ábrázol a<br />

következı egyszerősítésekkel. A köztes kerekeknek a cserekerék ollóban történı<br />

állítását csak kettıs nyíllal jelöltük. Ez egyrészt arra utal, hogy a két fogaskereket<br />

hordozó csapágyazás a villa hornyában eltolható, továbbá a cserekerék olló a II.<br />

tengely körül el is fordítható. Így a fogaskerekek helyes kapcsolódása létrehozható. A<br />

megoldást a beállítás gyengeségei miatt kinematikai hajtásokban alkalmazzák.<br />

Az elıtoló hajtómő<br />

Az eszterga elıtoló hajtómővek sokfokozatúak (20-70), és nagy szabályozhatósággal<br />

rendelkeznek (Sz=30-200) elsısorban a sokféle menetemelkedés és azok nagy<br />

tartománya miatt. Az elıtolásokhoz ez nem feltétlenül volna szükséges.<br />

A szorzómő (4) feladata az, hogy egy adott elıtolás alapsort kiszélesítsen, ezzel<br />

biztosítva az elıtolás értékek nagy tartományát. A szorzómő rendszerint három-, vagy<br />

négyfokozatú. Ez utóbbi esetben a hajtóviszonyok értéke: 2/1, 1/1, 1/2/, 1/4. A<br />

szorzómő lehet pl. toló-tömbös, vagy csúszó reteszes kivitelő.<br />

Ehelyütt a teljesség érdekében megrajzoljuk mind a két, három- és négyfokozatú elemi<br />

hajtómő, mint lehetséges szorzómő kinematikai vázlatát, valamint az egylépcsıs<br />

hajtást, amit azért építenek be a kinematika láncba, hogy hajtás továbbvezetést, vagy<br />

állandó hajtóviszonyt valósítsanak meg. Természetesen ez nemcsak homlok<br />

fogaskerekes hajtással, hanem csigahajtással, kúpkerék hajtással is megoldható.<br />

(Megjegyzés: szíjhajtásnál a k hajtóviszony a tárcsa átmérıkkel fejezhetı ki:<br />

k=Dhajtó/Dhajtott.) A tagok arányos átviteléhez feltételezzük, hogy a fogaskerekek<br />

tökéletesen merevek, és nincsenek tranziens jelenségek (gyorsítás, lassítás).<br />

Az 5.12.-5.15. ábrákon látható egységek balról jobbra: a kinematikai vázlat,<br />

fordulatszám ábra, kinematikai összefüggések. A logaritmikus fordulatszámábrák a<br />

„0” fordulattól szemléltetik a különbözı fordulatszámokat, azokon jól követhetık a<br />

hajtóviszonyok és a szabályozhatóságok.<br />

z1 z3<br />

z2 z4<br />

n


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A kinematikai vázlatokon alkalmazott jelek: x a tengely-agy kötés pl. fészkes reteszes,<br />

a tengely feletti vonal a fogaskerék tömb tengelyirányú (axiális) eltolhatóságát jelzi,<br />

ami megvalósítható siklóretesszel, bordás tengely-agy kötéssel, vagy Fortuna profilos<br />

kapcsolattal (köszörülhetı sokszög kapcsolat). A fogaskerekek ekkor kettıs funkciót<br />

látnak el: mozgást továbbító és tengelykapcsoló funkciót egyaránt megvalósítanak.<br />

nbe<br />

nbe<br />

n1<br />

z2<br />

z3<br />

z1<br />

z4<br />

n2<br />

z1<br />

I.<br />

z5<br />

z2<br />

II.<br />

z6<br />

z3<br />

z2<br />

k<br />

n2<br />

n1<br />

I.<br />

II.<br />

45<br />

ω1<br />

i = = =<br />

ω2<br />

ω2<br />

k = = =<br />

ω1<br />

k = 1<br />

i<br />

5.12. ábra<br />

Egylépcsıs homlok fogaskerekes hajtás<br />

z1<br />

n<br />

I.<br />

II.<br />

z4<br />

n<br />

lgnbe<br />

lgn1<br />

lgn2<br />

k1<br />

n1<br />

nbe<br />

k2<br />

n2<br />

lg?<br />

lgSz<br />

5.13. ábra<br />

Kétfokozatú elemi hajtómő<br />

I.<br />

II.<br />

lgnbe<br />

lgn1<br />

lgn2<br />

lgn3<br />

k2<br />

n1<br />

k1<br />

n2<br />

nbe<br />

k3<br />

n3<br />

lg?<br />

lgSz<br />

5.14. ábra<br />

Háromfokozatú elemi hajtómő<br />

n1<br />

n2<br />

n2<br />

n1<br />

nbe<br />

z2<br />

z1<br />

nbe<br />

z1<br />

z2<br />

k1<br />

k2<br />

k1<br />

k2<br />

k3<br />

n<br />

n


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.15. ábra<br />

Négyfokozatú (2+2) elemi hajtómő<br />

A menettípus beállító egység (5) a hajtást egyenes, vagy reciprok kinematikai láncon<br />

keresztül továbbítja annak megfelelıen, hogy metrikus és modul, vagy zoll és<br />

diametral pitch menetet kell vágni. Mindezt pl. egy külsı-külsı/külsı-belsı<br />

fogazatkapcsolású, tolókerekes kapcsolóval lehet megoldani (5.16.a. ábra).<br />

A mozgás szétágaztatás (7) megoldása hasonló a menettípus beállító szerkezethez<br />

(5.16.b. ábra). Látható, hogy az elıtoló hajtómő mozgás-szétágaztató egysége, vagy a<br />

vezérorsóra, vagy a vonóorsóra vezeti a hajtást. Ez utóbbi esetben a vezérorsóhoz<br />

kapcsolódó két félbıl álló anya, közismert nevén lakatanya, szétnyitott állapotú.<br />

a.,<br />

b.,<br />

5.16. ábra<br />

Menettípus beállító, és mozgás szétágaztató egység<br />

46


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az alapmódosításokat (6), vagy másként az elıtolás alapértékeket különbözı típusú<br />

hajtómő egységekkel lehet megvalósítani. Ilyenek egység pl. a csúszó reteszes<br />

hajtómőegység (5.17.a ábra), ahol a retesz elmozdításával hozhatók létre a különbözı<br />

hajtóviszonyok, vagy a Meander rendszerő hajtás (sorba kapcsolt fogaskerekes).<br />

További megoldás a lengıkerekes Norton hajtás (5.17.b ábra), amely hajtást kis<br />

méretek, nagy hajtóviszony tartomány jellemzi. A fokozatok szokásos száma z=6-12,<br />

és az elérhetı szabályozhatóság Sz=4-6. A Norton hajtást onnan lehet felismerni, hogy<br />

az egyes kapcsolóállások biztosítására szolgáló egység külsı rögzítı csapja egy ferde<br />

furatsor valamely furatába kapcsolódik. Az egyes fokozatok kapcsolásához a csapot ki<br />

kell húzni, a K kart ki kell billenteni, és a megfelelı fokozathoz (alapmódosításhoz),<br />

axiális irányban, el kell mozdítani. Ezután a kart vissza kell billenteni, a csapot az új<br />

hajtóviszonynak megfelelı furatban rögzíteni, ezzel az új fogaskerék kapcsolat és<br />

alapmódosítás biztosított.<br />

nbe<br />

z11 ...<br />

z12 ...<br />

z1<br />

z2<br />

nki<br />

n1<br />

n2<br />

n3<br />

n4<br />

n5<br />

n6<br />

= nbe<br />

k1<br />

k2<br />

k3<br />

k4<br />

k5<br />

k6<br />

a., b.,<br />

5.17. ábra<br />

Alapmódosítás hajtómővek<br />

Az 5.18. ábra egy esztergagép elıtoló hajtómő kinematikai vázlatát mutatja, amelyben<br />

az elızıekben felrajzolt szerkezeti egységek felismerhetık. A kék ágon a zoll,<br />

diametral pitch, a piros ágon a metrikus és modulmenetek vágása történik. A<br />

háromfokozatú szorzómőre a cserekerekek felıl érkezı és az 5.11. ábrán látható<br />

hajtást a baloldalon nyíl jelöli.<br />

5.18. ábra:<br />

Elıtoló hajtómő kinematikai vázlata<br />

47<br />

zoll,<br />

metrikus


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A 8 irányváltó mind az alapszán, mind a keresztszán mozgásirányát megváltoztathatja.<br />

Ez a gépet kezelı személy közvetlen közelében van, megoldások az 5.9. és 5.10.<br />

ábrákon is láthatók.<br />

A 9 biztonsági tengelykapcsoló védi meg a szerkezeteket (pl. a mellékhajtómővet) a<br />

túlterheléstıl, ami egy ütközésnél léphet fel. Az alapvetı megoldásoknak két fontos<br />

eleme van: a nyomatékérzékelés, majd a szétkapcsolás megoldása, amit valamilyen T<br />

tengelykapcsolóval, és/vagy F fogazattal oldhatunk meg (5.20.b ábra).<br />

Nyomatékérzékelés T T F F<br />

Szétkapcsolás T F T F<br />

A hajtás irányváltoztatásának (10) célja a 90°-os iránytörés, amit pl. csigahajtással,<br />

kúpkerék hajtással valósítanak meg. Az 5.8.a ábrából látszik ennek indoka, ezért külön<br />

nem magyarázzuk.<br />

A mozgás szétágaztatás (11) egysége szolgál az alapszán, vagy a keresztszán<br />

elıtolásának kapcsolásához (5.19. ábra). Az 5.19.a ábra általánosan, három<br />

koordinátára szemlélteti a mozgás szétágaztatást. Itt az egyes irányok mozgásai<br />

elektromágneses tengelykapcsolókkal kapcsolhatók. Látható, hogy a z tengelyhez<br />

fordító fogaskereket kellett elhelyezni azért, hogy azonos behajtó fordulat iránynál,<br />

azzal ellentétes, de egyforma forgásirányok adódjanak minden egyes tengelyen. A<br />

hajtó fogaskerekek a tengelyen lazán (csapágyazottan) ülnek fel, nyomatékot csak az<br />

továbbít, amelynek elektromágneses tengelykapcsolója gerjesztést kap.<br />

Az 5.19.b ábra mozgás összegzésre mutat egy egyszerő példát, amelyet ott<br />

alkalmaznak, ahol nagyon különbözı mozgatási sebességekre (pl. elıtolás,<br />

gyorsmenet), vagy azok összegzésére van szükség. Mozgásösszegzı szerkezet<br />

elsısorban nem esztergagépi alkalmazásokra jellemzı, de a teljesség kedvéért itt<br />

megemlítjük. Mozgásösszegzı szerkezet lehet bolygómő, vagy más berendezés is,<br />

amelyek két-szabadságfokú mechanizmusok. Elképzelhetı például egy menetes<br />

orsóval mozgatott szán is, ahol az orsó csapágyázásának házát külön még egy<br />

hidraulikus vagy pneumatikus henger mozgathatja, ezzel a szán gyorsjáratát<br />

megvalósítva. A mozgás összegzı bolygómőves szerkezetek pl. fogazó gépeknél<br />

találhatók.<br />

48<br />

Mf<br />

Mgy<br />

Tkf<br />

Tkgy<br />

Mozgásösszegzı<br />

a., b.,<br />

5.19. ábra<br />

Mozgás szétágaztatás, mozgásösszegzés funkcióvázlata<br />

Elıtolás<br />

Gyorsjárat


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A szánszekrény (lakatszekrény)<br />

A szánszekrényhez kapcsolt alapszán utazó hajtása gépi, vagy kézi úton mőködtethetı.<br />

A szánszekrény és az alapszán gépi mozgatása, vagy a vonóorsóról, vagy a<br />

vezérorsóról vezethetı le.<br />

Az 5.20.a ábra az MVE 340 típusú egyetemes esztergagép szánszekrényébe épülı<br />

kinematikai vázlatot szemléltet.<br />

A vonóorsó a szánszekrényhez csapágyazással kapcsolódó csúszó fogaskeréken<br />

keresztül hajtja meg a különbözı elıtoló kinematikai láncokat.<br />

A z1-z6 fogaskerekek az irányváltás kerekei, amelyek csak a forgásirányt változtatják<br />

meg, a mozgásnagyságot nem.<br />

Az I. tengelyen továbbított hajtás a túlterhelés elleni biztonsági védelmet szolgáló<br />

csigahajtáson keresztül jut el a II. tengelyre. Ennek a nyomatékhatárolónak a mőködési<br />

elvét az 5.20.b ábra szemlélteti.<br />

Az alapszán gépi mozgatása a II. tengelyrıl a z11-z10-z9-z8 fogaskerekeken keresztül jut<br />

a z14 nyeles fogaskerékre, ami a gépágyhoz rögzített álló fogaslécen legördül. A<br />

vonóorsóról levezetett elıtoló mozgásoknál a vezérorsóhoz kapcsolódó két fél anya<br />

nyitott állapotú (az anya-feleket fecskefarok vezetékben vezetik meg). Azt a reteszelı<br />

berendezés biztosítja, hogy hosszelıtolásnál az álló vezérorsóra az anya feleket ne<br />

lehessen rázárni (VIII. és IX. tengelyek).<br />

Az alapszán kézi mozgatása az V. tengelyen keresztül, a z7-z8 fogaskerékpáron<br />

keresztül jut el a z14 nyeles fogaskerékre, amelynek fogszáma és modulja a példa<br />

szerinti gépnél: z14=12, m=3 mm.<br />

5.20.a ábra<br />

Szánszekrény kinematikai vázlata (MVE 340)<br />

49


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A keresztszán gépi mozgatása a II. tengelyrıl a z11-z12-z13 fogaskerekeken keresztül jut<br />

a keresztszánt mozgató menetes orsóra, amelynek menetemelkedése például: pker=5<br />

mm. A z12 fogaskerék a lakatszekrény tetején foglal helyet, és így kapcsolódik a felette<br />

lévı VII. tengelyre (menetes orsó tengelyére) ülı z13 fogaskerékkel.<br />

A keresztszán kézi mozgatása közvetlenül a VII. tengelyen lévı kar forgatásával<br />

történik.<br />

Menetvágáskor a vezérorsó kap hajtást, a vonóorsó áll. Egy kézi mőködtetéső csaposvezérpályás<br />

mechanizmus segítségével, a két fél anya összezár a vezérorsóra, innen<br />

kapta a lakatanya elnevezést, ahogyan a szánszekrény a lakatszekrény elnevezést is. A<br />

menetes orsó menetemelkedése lehet például: pv=12 mm, vagy 2 menet/zoll.<br />

Bukócsigás nyomatékhatároló megoldás TF (Tengelykapcsoló-Fogazat) az 5.20.b<br />

ábra szerinti megoldás mutat. A mozgás a jelölt kinematikai láncon keresztül jut a<br />

csigára, amely az esztergagép ágy oldalán lévı fogasléccel kapcsolódó a nyeles<br />

fogaskereket hajtja meg a további kinematikai láncon keresztül. Ezzel a szánszekrény<br />

un. utazó hajtását valósítja meg. A nyomaték megengedett határon túli növekedését a<br />

homlokkörmös tengelykapcsoló érzékeli és határolja le. A hajtó tengellyel való<br />

siklóreteszes kapcsolat túlterhelésnél lehetıvé teszi a tengelykapcsoló baloldali felének<br />

tengelyirányú, balra mozdulását. A kapcsoló fél elmozdulása a kettıs csuklós karos<br />

mechanizmust balra kibillenti. Ezzel a hajtó tengely baloldali végén lévı csapágyazás<br />

alátámasztása megszőnik, és a csapágyazott tengely a csigával együtt lebillen, a<br />

fogazatok szétkapcsolódnak.<br />

Megjegyezzük, hogy gyakori a súrlódó tárcsás (erızáró) tengelykapcsolós<br />

nyomatékhatároló megoldás is, amelynek jele: TT. Ennél a határerıt pl. csavarokkal<br />

elıfeszíthetı rugók, tányérrugók biztosítják.<br />

Menetvágás egyetemes esztergagépen<br />

5.20.b ábra<br />

Bukócsigás biztonsági tengelykapcsoló<br />

A kinematikai hajtást alapvetıen az ilyen, és hasonló feladatok követelik meg, ahol a<br />

fıorsó egy fordulatára mindig azonos elıtolás értéket kell biztosítani. Az 5.21. ábra<br />

egyszerősített kinematikai vázlaton szemlélteti a viszonyokat, és ezen mutatjuk be a<br />

különbözı menettípusok készítéséhez szükséges beállításokat, a beállítandó<br />

hajtóviszonyokat. Az 5.21. ábra jelölései:<br />

50


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

pv (mm) a vezérorsó menetemelkedése,<br />

pm (mm) a munkadarabra vágandó menet emelkedése,<br />

C (-) a mellékhajtómő állandó, összes hajtóviszonya,<br />

kö (-) a mellékhajtómő változó (beállítható) összes hajtóviszonya.<br />

C, kö<br />

Fo.<br />

Vezérorsó<br />

51<br />

pm<br />

Szán<br />

pv<br />

1 ford.<br />

5.21. ábra<br />

Menetvágás egyszerősített kinematikai vázlata egyetemes esztergagépen<br />

A gépészeti gyakorlatban elıforduló menettípusok és menetemelkedések metrikus<br />

rendszerben:<br />

• Metrikus: = p (mm)<br />

,<br />

pm m<br />

• Modul: = m ⋅π<br />

(mm)<br />

25, 4<br />

• Zoll (Withworth): pm<br />

= ( mm)<br />

,<br />

W<br />

25,<br />

4<br />

• Diametral Pitch: pm<br />

= π ( mm)<br />

.<br />

D<br />

Jelölések és magyarázatok:<br />

• Metrikus: menet (pm),<br />

p m<br />

m<br />

P<br />

• Modul: modulmenetet csigákra (munkadarab és szerszám is lehet) kell<br />

készíteni, a modul a csigakerék osztókör átmérıjének egy fogra jutó hossza.<br />

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

• DP: csigákon fordul elı, és angolszász (zollos) rendszerben, csigagyártásnál<br />

használják a modul helyett, ahol a 25,4/DP az egyenértékő modul.<br />

A menetvágáskor a fıorsó egy fordulatára készül el egy menetemelkedés a<br />

munkadarabon.<br />

Metrikus menetre, figyelembe véve a hajtási láncba épített „C” állandó<br />

hajtóviszonyokat és azt, hogy a vezérorsó menetemelkedése pv=állandó, írható:


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1 ford ⋅C<br />

⋅ k<br />

k<br />

ö<br />

1 p<br />

=<br />

C p<br />

Modul menetre:<br />

p<br />

m<br />

= m ⋅π<br />

m<br />

v<br />

ö<br />

⋅ p<br />

v<br />

=<br />

= C ⋅ p<br />

1<br />

p<br />

m<br />

m<br />

,<br />

. (5.5)<br />

kö<br />

= C1<br />

⋅ m ⋅π<br />

= C2<br />

⋅ m<br />

D<br />

D ⋅π = z ⋅t<br />

→ t = π = m ⋅π<br />

= pm<br />

, ahol C 2<br />

z<br />

= C1<br />

⋅π<br />

(5.6)<br />

Zoll menetre:<br />

p<br />

m<br />

=<br />

25,<br />

4 /<br />

W<br />

m<br />

1<br />

kö<br />

= C1<br />

⋅ 25,<br />

4 / Wm<br />

= C3<br />

⋅ ,<br />

Wm<br />

ahol C = C ⋅ 25,<br />

4.<br />

(5.7)<br />

Diametral Pitch menetre:<br />

p<br />

k<br />

ö<br />

m<br />

3<br />

25,<br />

4<br />

= π<br />

D<br />

p<br />

p<br />

1<br />

25,<br />

4<br />

1<br />

= C1<br />

⋅ ⋅π<br />

= C3<br />

⋅π<br />

⋅ = C<br />

D<br />

D<br />

p<br />

4<br />

1<br />

D<br />

p<br />

"<br />

D"<br />

⋅π<br />

= z ⋅C<br />

p<br />

"<br />

→ C p =<br />

π π<br />

"<br />

= = m"<br />

⋅π<br />

= pm<br />

z D p<br />

D"<br />

π<br />

= .<br />

D p<br />

(5.8)<br />

Látható, hogy a kö tekintetében a Metrikus és Modul menetnél egyenes arányosság,<br />

míg a Zoll és a DP meneteknél fordított arányosság áll fenn, amit az 5.16. ábrák is<br />

tükröznek.<br />

Csúszó orsó-anya párok hézagmentesítése<br />

A pontos menetvágáshoz hozzátartozik a kishézagú, vagy hézagmentes sikló<br />

vezérorsó-anya kapcsolat. Az orsók anyaga kopásálló, nagyszilárdságú acél, pl. C45,<br />

Cr80. A jó siklási tulajdonságok biztosítására az anyák anyaga lehet öntöttvas (GG-<br />

250, GG-300), vagy Bzö12 bronzöntvény. Az orsó-anya kishézagú kapcsolatát az anya<br />

kettéosztásával és egymáshoz képesti axiális elmozdításával hozzák létre.<br />

Az egyik közismert megoldás az 5.22.a ábra szerinti, A 2 rögzített anyarészhez képest<br />

az 1 mozgatható anyarész, a rögzítés feloldása után, a 3 állítható ék segítségével<br />

elmozdítható balra egészen a hézagmentes állapotig. Majd ezután az 1 anyarészt ismét<br />

rögzítik.<br />

Az 5.22.b megoldásban a 2. anya, azaz az orsó-anya kishézagú állapota a 3. állító<br />

anya-hüvely segítségével állítható be. Megjegyzés: az ábrán a szeg kapcsolódása a<br />

menetes hüvelyhez az anya elfordulásának megakadályozására a c., ábráéhoz hasonló.<br />

52


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

a., b., c.,<br />

5.22. ábra<br />

Kishézagú menetes orsó-anya kapcsolatok [25]<br />

Az 5.22.c megoldásban a hézagmentes állapotot a 3 jelő rugó feszítése folyamatosan<br />

biztosítja, míg az a., és b., megoldásokban a kopások miatt az elempárokat egy idı<br />

után újra állítani kell.<br />

Elıtolás cserekerekeinek beállítása<br />

A fıorsó és a vonóorsó közötti elıtolás kinematikai láncában a következı<br />

hajtóviszonyok adják ki a kö eredı hajtóviszonyt, amit az elıtoló hajtómőben<br />

beállítandó eredı hajtóviszony (keh) és a szánszekrényben található állandó<br />

hajtóviszony (ksz) határoz meg:<br />

kö=keh·ksz=(ko·kcs·C1·klépcs·kszorz·kev) ksz, ahol<br />

ko a fıorsó házban lévı elıtoló hajtómő rész állandó hajtóviszonya,<br />

kcs fıhajtómő és elıtoló hajtómő közötti cserekerekek hajtóviszonya,<br />

C1 elıtoló szekrény állandó hajtóviszonya,<br />

klépcs elıtoló szekrény lépcsıs hajtómő részének változtatható hajtóviszonyai<br />

(Norton, Meander hajtás, stb.),<br />

kszorz elıtoló szekrényben lévı szorzómő (sokszorozómő) hajtóviszonya,<br />

kev elıtoló szekrényben lévı változtatható hajtóviszony,<br />

ksz szánszekrény állandó hajtóviszonya.<br />

Az 5.20.a ábra szerint felírható az elıtoláshoz a mellékhajtómőben beállítandó<br />

hajtóviszony. Példa adatok (MVE 340):<br />

z nyeles fogaskerék fogszáma, z=20<br />

m (mm) fogaskerék modul, m=2 mm<br />

Dz14 (mm) fogaskerék átmérı, Dz14=m·z=2·20=40 mm<br />

Kz14 (mm) fogaskerék kerülete, Kz14= Dz14·π=112 mm<br />

f (mm/ford) elıtolás értéke, f=0,2 mm/ford.<br />

A számítást a fıorsó egy (1) fordulatára viszonyítva végezzük el, itt eltekintve az<br />

állandó hajtóviszony értékektıl:<br />

1 kö Kz14=1·kö Dz14·π=f, amelybıl<br />

kö=f/Dz14·π=0,2/112=1/560.<br />

53


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A kö kis értékében a szánszekrénybe épített állandó hajtás elempárok eredı ksz<br />

hajtóviszonya a meghatározó. Az adott esztergagép szánszekrényében például a<br />

csigahajtás hajtóviszonya kcs=1/48, a nyeles kerékre kihajtó fogaskerékpár<br />

hajtóviszonya kfk=1/2,8, a kettı együttes értéke 1/134,4.<br />

5.4 Esztergagépek további szerkezeti egységei<br />

Munkadarab befogók és készülékek<br />

A munkadarabok esztergagépen való befogásának módját az alkatrészek alakja, a<br />

megkívánt pontosság, a megmunkáláskor fellépı erık, nyomatékok határozzák meg.<br />

Alábbiakban jellegzetes munkadarab készülékezést sorolunk fel:<br />

• tokmány (síkspirálmenetes) tárcsaszerő munkadarabokhoz,<br />

• tokmány (síktárcsa) és forgócsúcs, szükség esetén mozgó, vagy álló báb<br />

tengelyekhez,<br />

• tokmány (síktárcsa) és álló báb tengelyekhez,<br />

• fıorsóba fogott csúcs és a szegnyeregbe fogott csúcs (forgó, álló) tengelyekhez,<br />

menesztés külsı átmérın (menesztı szívvel), vagy homlokon körmökkel,<br />

esetenként támasztás bábbal pontosabb megmunkálásokhoz,<br />

• síktárcsa (általában négypofás) nem hengerszimmetrikus végő, vagy nagy<br />

átmérıjő, tárcsaszerő munkadarabok befogásához, amelynél a pofák menetes<br />

orsóval külön-külön állíthatók.<br />

• síktárcsa és csúcs<br />

• szorítópatron rúdanyagokhoz.<br />

5.23.a ábra<br />

Hárompofás, centrálisan állítható<br />

síkspirálmenetes tokmány<br />

tokmánykulccsal és pofával<br />

54<br />

5.23.b ábra<br />

Négypofás síktárcsa, a pofák egyenként<br />

kézzel, orsó-anya párral állíthatók<br />

Az egyetemes esztergagépeken leggyakrabban alkalmazott munkadarab befogó<br />

készülék a hárompofás síkspirál menetes tokmány (5.23.a ábra). A tokmánypofák<br />

lehetnek edzettek és puhák. Puha pofákat egyrészt felületi sérülésre érzékeny anyagok,<br />

másrészt pontosabb megmunkáláshoz alkalmaznak. Nagyobb pontossági igénynél a<br />

tokmányba fogott puha pofákat a munkadarab befogási átmérı méretre esztergálják.


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A kézi mőködtetéső síkspirál menetes tokmányokat csak kisebb fordulatú<br />

esztergagépeken használják, amilyenen az egyetemes gépek. Ennek egyik oka az, hogy<br />

kézi mőködtetésnél, a tokmány belsı súrlódásaiból adódó kis hatásfoka miatt,<br />

viszonylag kis pofánkénti szorítóerık valósíthatók meg. Továbbá nagy<br />

fordulatszámoknál a külpontosan elhelyezkedı tokmánypofákra (m=0,5-0,6 kg)<br />

jelentıs röpítı erı (Fc=mrω 2 ) hat, ami csökkenti a szorító erıt, és ez forgácsoláskor a<br />

munkadarab tokmányban való elmozdulásához, elfordulásához vezethet.<br />

A síktárcsát nagy átmérıjő, vagy nem teljesen forgásszimmetrikus munkadarabok<br />

forgásszimmetrikus felületeinek megmunkálásakor használják. A négy pofa egyenként<br />

orsó-anya párral állítható radiális irányban (5.23.b ábra)<br />

A szegnyereg (Nvm1) (5.24. ábra) fı feladatai:<br />

• a forgó támasztócsúcs befogása tengelyek megmunkálásához,<br />

• az álló, furatoló szerszámok (központfúró, fúrók) befogása a munkadarab<br />

forgástengelyébe esı furatoláshoz.<br />

A szegnyereg az esztergagép ágyán kialakított, külön prizmatikus-lapos csúszó<br />

vezetékrendszeren kézzel a tengelyszerő alkatrész mérettartományára állítható, majd<br />

rögzíthetı. A csúccsal való megtámasztás, vagy a fúrás menetes orsó-anya pár<br />

segítségével, a szegnyereg hüvely elıtolásával történik kézikerék segítségével. A<br />

munkadarab megtámasztása után a hüvelyt erızáróan rögzítik. A szegnyereg hüvely<br />

Morse kúpos (önzáró). A Morse kúpos központosítású test (szerszám, átalakító hüvely,<br />

forgó csúcs) kiütése a hüvely teljes hátrahúzásával és a menetes orsó végén való<br />

ütköztetéssel történik. Megjegyzés: a nagy fúró-elıtoló erı (Ff ~0,9·Fc) a szerszámot a<br />

Morse kúpba szorítja, és ez legtöbbször elegendı lenne a nyomatékátvitelhez.<br />

Azonban furatoló szerszám biztonságos nyomatékátvitelét biztosító menesztését a<br />

szegnyereg hüvelybe munkált horony, és az abba kapcsolódó menesztı toll biztosítja,<br />

ami a Morse kúp végén található. (Megjegyzés: NC esztergagépeknél a szegnyereg<br />

feladata csak a munkadarab csúccsal való megtámasztása, mőködtetése /elmozdulás,<br />

erı/ gépi úton történik.)<br />

A szerszám befogás történhet közvetlenül, vagy átalakító hüvelyek segítségével<br />

közvetetten Morse kúpos szerszámoknál. Hengeres szárú szerszámok befogása<br />

közvetetten, Morse kúpos csatlakozású szorítópofás (amerikáner), vagy<br />

szorítópatronos szerszámbefogón keresztül végezhetı el.<br />

Az EEN 320 esztergagép szegnyergének szerkezetét és külsı képét az 5.24. ábra<br />

szemlélteti.<br />

A bábok (lünetták) feladata a tokmányba (síktárcsába) fogott tengelyszerő alkatrészek<br />

hengeres felületen való megtámasztása. A megtámasztást rendszerint bronzsaruk látják<br />

el, nagyobb gépeken görgık. A munkadarabok kiállítása a külsı átmérın mérhetı<br />

minimális ütésre történik.<br />

A mozgó bábot (5.25.a ábra) az alapszán, fıorsó felıli oldalán található bázisfelületére<br />

szerelik fel, és a munkadarabot forgácsolás közbeni kihajlás ellen támasztják meg az<br />

esztergakés környezetében. A felsı támasz a fıforgácsoló erıt, a hátsó támasz a<br />

passzív erıt veszi fel.<br />

55


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.24. ábra<br />

EEN 320/400 esztergagép szegnyergének szerkezeti rajza<br />

Az EE és EP esztergagépek szegnyerge (fénykép)<br />

Az álló bábot (5.25.b ábra) a szegnyereg vezetékére szerelik fel. Az ábra fényképén jól<br />

látható a vezeték prizmatikus-lapos felületeihez csatlakozás, illetve a kaloda zárásanyitása<br />

és rögzítése, amelyben a támaszok 120°-ra helyezkednek el egymáshoz képest.<br />

Az álló báb feladata a tengelyszerő alkatrész megtámasztása a szegnyereg elıtt, pl.<br />

csúcsfurat készítéséhez, furatmegmunkáláshoz, vagy a tengely végének keresztesztergálásakor.<br />

A fényképen jól kivehetı:<br />

• egy síktárcsába fogott és csúccsal megtámasztott, nagytömegő tengelynek álló<br />

bábbal való megtámasztása a megmunkálás (és a csúcs) közelében a pontos<br />

végmegmunkáláshoz,<br />

• a már megmunkált felületen történı bronzsarus megtámasztás,<br />

• a munkadarab és a támasztó bronzsaru közti kenés a jó siklási tulajdonságok<br />

biztosítására,<br />

• a keresztszán hátsó, T hornyos felülete a gépi kúpesztergáló készülék<br />

felfogásához.<br />

56


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

a., b.,<br />

5.25. ábra<br />

Mozgó és álló báb bronzsarus megtámasztással (EEN 320 esztergagép)<br />

4 helyzetes késtartó<br />

Az egyetemes esztergagépek legismertebb szerszámbefogói a négyhelyzetes késtartók<br />

(5.26. ábra), amellyel az elıre befogott esztergaszerszámok gyorsan munkahelyzetbe<br />

válthatók. A befogott szerszámok külsı és furat esztergakések.<br />

A jobboldali ábra szemlélteti a késtartó szerkezetét és a gyors szerszámváltás<br />

lehetıségét. A 107 kart az óramutató járásával ellentétes irányba mintegy 90°-kal<br />

fordítva a karhoz reteszes kötéssel csatlakozó 106 hüvely ugyancsak elfordul. A kar<br />

elfordítása után a 106 persely a 104 csap fejébe kapaszkodva a késtartó fejet elfordítja<br />

a 101 álló csap körül a kívánt helyzetbe. A lehetséges 4x90°-os helyzetet a 103<br />

elıtájoló csap jelöli ki, amelynek elıfeszítését a 109 rugó biztosítja. A 104 csap<br />

biztosítja a pontos tájolást, amelyet a 110 rugó ellenében a 107 kar visszaforgatásakor<br />

a 106 persely a 23 tájoló tárcsába nyom. A kart szorításig elfordítva a késtartó rögzített<br />

helyzetbe kerül.<br />

5.26. ábra<br />

4 helyzetes késtartó (EE 500 és EE 400 esztergagép)<br />

A kúpvonalzó a keresztszán hátsó késtartójára épül, kúpfelület gépi úton történı<br />

készítésére szolgál. A hossz-szán elıtoló mozgásához a beállítástól függı keresztszán<br />

elmozdulást hoz létre, ekkor a keresztszán orsó-anya kapcsolata oldott.<br />

A hidraulikus tápegység a hagyományos, egyetemes esztergagépeknél a hőtı-kenı<br />

folyadék ellátást biztosítja.<br />

57


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.5 Szánok és vezetékek<br />

Az egyes vezetéső szánokat, rendszerint térbeli, változó irányú és nagyságú<br />

erırendszer terheli, amely a vezetékeken keresztül esetleg másik<br />

szánra/vezetékrendszerre, végül a gép tartóelemére (ágy, állvány) jut. A<br />

vezetékrendszer bekövetkezı rugalmas alakváltozása, stabilitása közvetlenül<br />

befolyásolja a megmunkált felületek alak-, méret-, és helyzetpontosságát, valamint<br />

felületi minıségét.<br />

Az egyenes vezetékeket, a geometriai kialakítás alapján, általában síkokból felépülı és<br />

hengeres vezetékekre bontják. Ezek mindegyike lehet csúszó-, vagy gördülıvezeték. A<br />

vezetékeknek, csapágyazásoknak a nagy megmunkálási és geometriai pontosság,<br />

pontos helyzetben tartás, terhelés alatt a kívánt pozíció biztosítására nagy<br />

teljesítményeknél az alábbi követelményeket kell kielégíteniük:<br />

• szán elıírt pontosságú egyenesbe vezetése (forgó szánnál a futáspontosság)<br />

még nagy terhelésnél is, az elemek nagy geometriai pontossága,<br />

• kismértékő súrlódás és kopás, kopás után-állítás lehetısége,<br />

• nagy statikus- és hımerevség, jó rezgéscsillapítás,<br />

• az elıtoló erı lehetıleg a vezetés síkjához közel essen,<br />

• játékmentes, vagy kis játékú vezetés.<br />

Követelmény továbbá, hogy mozgás közben ne lépjen fel olyan, nem kívánatos<br />

jelenség, mint beékelıdés, kisiklás, akadozó csúszás stb., illetve könnyő legyen a<br />

futás, és az elıírásnak megfelelı pozícionálási pontosság legyen elérhetı.<br />

Törekedni kell kis gyártási, elıállítási költségekre, azaz a feladathoz szükséges<br />

legkedvezıbb anyag- és elıállítási költségő (nem drágább és nem olcsóbb)<br />

vezetékrendszerre és a könnyő szerelhetıségre.<br />

Az alacsony üzemi költségek érdekében fontos az üzembiztos és hosszú élettartam,<br />

megfelelı kenés és szennyezıdésre érzéketlenség, vagy azzal szembeni védelem,<br />

karbantartásszegény megoldások, túlterhelhetıség biztosítása. A követelmények<br />

teljesítéséhez fontos:<br />

• Az erık és nyomatékok lehetı legrövidebb kinematikai láncon (karon) való<br />

elvezetése a tartóelemre (talajra).<br />

• Osztott mozgások megvalósítása a kontakt deformációk által okozott hatás<br />

csökkentésére.<br />

• Nagy vezetékfelületek, kis terhelések a pontosság biztosításához.<br />

• Minél kisebb tömeg mozgatása.<br />

• A szánmozgatás erıhatásának vonala közel legyen a vezetékek síkjához.<br />

• Aerosztatikus és hidrosztatikus nagypontosságú vezetés szubmikronos<br />

gépeknél, mérıgépeknél.<br />

A gyártási pontosságot lényegesen befolyásolja a gép és a vezetékrendszer<br />

konstrukciója. Alapvetı, hogy a vezetékek gyártása megfelelıen pontos, kopásuk<br />

minimális legyen, továbbá a statikus terhelésre és a hıhatásokra bekövetkezı<br />

alakváltozás kicsi legyen. A statikus deformációk csökkentésének érdekében merev<br />

konstrukciót, elıfeszített vezetékrendszert kell alkalmazni, és ma már lehetıség van a<br />

deformációk, alakváltozások vezérlésen keresztüli kompenzálására is.<br />

58


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A szánvezetékek hosszát és szélességét a befeszülés nélküli kialakítás jellemzi. A<br />

szánvezetékek síkjához közelesı elıtoló erı kis billentı nyomatékot idéz elı, és ezért<br />

nem növeli a szánvezetékeket terhelı erıket.<br />

Az elıtolást megvalósító hossz- és keresztszán, külön-külön, egyszabadságfokú,<br />

egyenes vonalú haladó mozgást valósít meg. Az egyszabadságfokú mozgás lehetıségét<br />

a szánvezetékek azáltal biztosítják, hogy a tér lehetséges 6 szabadságfoka közül 5-öt<br />

kényszerekkel megkötnek. A szánok az elıtoló és fogásméret beállító mozgásokon<br />

kívül végezhetnek még beállító, ráálló, eltávolodó, korrigáló mozgásokat is, ezért az<br />

elıtoló mozgást megvalósító szánt mellékmozgásokat megvalósító szánnak is nevezik.<br />

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

• szánmozgatás orsó-anya elempárjának szánhoz kapcsolódó része (anya),<br />

• szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó egyik része (2.),<br />

• szántest,<br />

• szán felfogó felülete.<br />

5.27. ábra<br />

Asztal és szán részei, ha a szán a kinematikai lánc utolsó tagja<br />

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

• a felsı szánmozgatás elempárjának a szán felsı részére épülı eleme (orsócsapágyazás-hajtás),<br />

• a felsı szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó része, pl. vezetéklécek (I/1.),<br />

• szántest (II.),<br />

• a szánmozgatás orsó-anya elempárjának a szánhoz kapcsolódó része (anya II.),<br />

• az alsó szánvezeték rendszer szánhoz kapcsolódó része (II/2.).<br />

5.28. ábra<br />

Szánok részei, ha a szán a kinematikai lánc közbensı tagja<br />

59


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Vezetési megoldások<br />

A vezetési módok egyaránt érvényesek egyenes vonalú haladó és forgó mozgású<br />

szerkezetekre. A vezeték típusok az alábbiak lehetnek, amelyek közül kissé<br />

részletesebben a kiemeltekkel foglalkozunk:<br />

• csúszó és hidrodinamikus,<br />

• gördülı,<br />

• hibrid lineáris vezetés (csúszó és gördülı kombinációja)<br />

• hidrosztatikus, aerosztatikus nagypontosságú berendezéseknél.<br />

Az elemi mozgásokat legtöbbször egy-szabadságfokú, zárt vezetékekkel biztosítják. A<br />

tér lehetséges 6 szabadságfoka közül ekkor 5 szabadságfokot kényszerekkel<br />

megkötnek.<br />

Léteznek nyitott, két szabadságfokú vezetékek is. Ilyen megoldásokat használnak<br />

nagytömegő (nagysúlyú) vízszintes szánok mozgatásánál, ahol a forgácsoló erık az<br />

asztalt nem képesek megemelni, pl. hosszgyalugépeknél, síkköszörő gépeknél.<br />

Az elemi mozgásokat lineáris vagy forgó szánok végzik. A szánok igen széles<br />

értelemben szolgálhatnak Szerszám, és/vagy Munkadarab mozgatására.<br />

5.5.1 Csúszó vezetékek<br />

A különbözı <strong>szerszámgépek</strong>nél a vezetéktípusok eltérı arányban részesednek, ami a<br />

kor technikai színvonalától függıen is változik. Egyes adatok szerint pl. az<br />

esztergagépeknél a csúszó vezetékek aránya 30% körüli, majd kétszer ennyi a gördülı<br />

és 10 % alatti a hibrid és hidrosztatikus vezetékek aránya. Ezzel szemben fúró-maró<br />

megmunkáló gépeknél, központoknál 90 % feletti a gördülı vezetékek aránya.<br />

Köszörőgépeknél pl. a csúszó és gördülı vezetékek aránya viszonylag kicsi, a pontos<br />

gépeknél a hidrosztatikus vezetékek terjedtek el.<br />

A csúszó vezetékek kenése lehet alkalmankénti, idıszakos automatikus, vagy<br />

folyamatos. A súrlódási viszonyok változását jól jellemzik a Stribeck görbék, amelyek<br />

a súrlódó erı (nyomaték), vagy a µ súrlódási tényezı alakulást mutatja az egymáshoz<br />

képest elmozduló elemek sebességének függvényében. Csúszó vezetékeknél a<br />

következı szakaszok különböztethetık meg az 5.29. ábra szerinti Stribeck-féle<br />

diagram alapján:<br />

• nyugalmi állapot (súrlódási tényezıje µ0), a csúszó felületek egymáshoz képest<br />

nyugalomban vannak,<br />

• fémes súrlódás, amikor a csúszó felületek között még nincs kenıanyag,<br />

• vegyes súrlódás (kb. 2-5 µm hézag), amikor a csúszó felületek közötti terhelést<br />

részben a kiálló érdesség-csúcsok, részben a folyadék nyomása viseli,<br />

• folyadéksúrlódás, és hidrodinamikus állapot (súrlódási tényezıje µ), amikor az<br />

ellenállást csak a folyadék belsı súrlódása jelenti, amelynek értéke növekvı<br />

sebességnél ugyancsak nı.<br />

A csúszó vezetékek elınye, hogy nagy a csillapítási tényezıjük, ennek következtében<br />

jól viselik a dinamikus igénybevételeket. Viszonylag egyszerő kialakításúak, és<br />

60


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

korszerő technológiával viszonylag pontosan gyárthatók. Elıállításuk kisebb<br />

költséggel lehetséges.<br />

µ<br />

µo<br />

µ<br />

Nyugalmi állapot<br />

Fémes súrlódás<br />

Vegyes súrlódás<br />

Folyadék súrlódás<br />

Hidrodinamikus állapot<br />

61<br />

Csúszási sebesség v (m/min)<br />

5.29. ábra<br />

Csúszó vezetés Stribeck-féle diagramja<br />

A csúszó vezetékek hátránya, hogy a szükséges hézagok miatt kevésbé pontosak,<br />

ami a terheléstıl is függ, továbbá rendszeres karbantartást, beállítást igényelnek.<br />

Továbbá kúszó, kis sebességeknél (vk


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

prizmatikus, fecskefarok, fecskefarok-lapos, lapos-hengeres, hengeres-hengeres<br />

felületekbıl.<br />

A vezetékeket úgy kell kialakítani, hogy annak nagyobb teherviselı felületei lehetıleg<br />

a terhelésre merılegesek legyenek. A csúszó vezeték felületek ajánlott terhelése:<br />

• nagy pontosságú vezetékeknél σmeg ≤ 3·10 5 Pa,<br />

• közepes pontossági igényeknél σmeg ≤ 7·10 5 Pa,<br />

• alárendeltebb helyeken σmeg ≤ 20·10 5 Pa.<br />

Az 5.30.a ábra sík vezeték felületet mutat.<br />

Az 5.30.b ábrán látható, hogy a prizmatikus vezeték lehet szimmetrikus, és<br />

aszimmetrikus pozitív irányban kiemelkedı, vagy annak fordítottja, azaz negatív. Az<br />

aszimmetrikus kialakításnál a kisebb szöggel hajló és nagyobb felületre ható terhelések<br />

következtében a vezetékek kopása kisebb, és az ebbıl keletkezett elmozdulások a<br />

megmunkálások pontosságát kevésbé befolyásolják. A keletkezı kopások a szerszám<br />

és munkadarab között elmozdulást tekintve lehetıleg érintıirányúak (tangenciálisak)<br />

legyenek a minél kisebb gyártási hiba érdekében. Példaként említhetı az<br />

esztergakéseknek a vezetékek kopásából adódó, függıleges (illetve vízszintes) irányú<br />

helyzetváltozása és annak a megmunkálandó átmérıre gyakorolt, elhanyagolható<br />

hatására.<br />

Az 5.30.c ábra szerinti fecskefark vezeték síkjai által bezárt szög általában 55°.<br />

Az egyik széles körben alkalmazott, statikusan határozott csúszó vezeték-rendszert<br />

egymásra merıleges síkfelületekbıl képezik az 5.31. ábra szerint. Az egymásra<br />

merıleges síkfelületekkel kialakított lapos vezetékeket pl. nagyterheléső szánok<br />

vezetésére használják. A vezetékfelületek hézagbeállítása, illetve a vezetékek<br />

kopásának kompenzálása után állító léccel lehetséges, ami a szánhoz kötött. A széles<br />

vezetéső kialakításból adódóan viszonylag hosszú szánvezetés szükséges a<br />

befeszülések elkerülésére. Az ilyen vezetékrendszer alapvetıen az F1 és F2 erık<br />

felvételére szolgál, ahol az F1> F2.<br />

Az ábra jelölései: 1-Tartóelem, 2-Szántest és felfogó felülete, 3-T hornyok, 4-Anya a<br />

szánon, 5-Orsó a tartóelemen, 6-Anya felfogó csavarok és illesztı szegek, 7-<br />

Visszafogó lécek, 8- Visszafogó lécek csavarjai, 9-Hézagbeállító léc, 10-Hézagbeállító<br />

lécet állító csavarsor. Az egyes vezetı felületek funkciója:<br />

• 11-Teherviselı felületek,<br />

• 12-Irányító felületek,<br />

• 13-Visszafogó felületek.<br />

A 7 visszafogó lécek akadályozzák meg a szán felemelkedését, ill. felbillenését. A 9<br />

hézagbeállító léc feladata az, hogy megfelelı hézagot és vezetési pontosságot,<br />

valamint kopás után állítást biztosítson. A hézagok egyben a kenıanyag befogadását is<br />

szolgálják, ami a mőködés szempontjából nélkülözhetetlen. Vízszintes síkoknál a<br />

hézagot az alsó visszafogó lécek és a vezeték alsó felülete közti hézag kimérésével és a<br />

lécek felfekvı (álló és csúszó) felületeinek megmunkálásával szabályozzák be.<br />

Megjegyzés: A 12 felületek közti kapcsolódásnak a jelentısége abban áll, hogy az itt<br />

lévı hézag jelentısen befolyásolhatja a megvalósítandó méret pontosságát, különösen<br />

tőrt munkadarab méreteknél. A mai esztergáknál gyakran találni ferde ágyas<br />

62


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

kiviteleket, ahol a szán súlyából adódóan a 12 keskeny felületen való felfekvés áll elı.<br />

Ezért a munkadarab átmérıjének pontosságára nagy befolyással van a keskeny irányító<br />

felület, az ott lévı hézag, illetve a kopás. Ezért a tengelyirányú, z szán vezetéknél<br />

gyakran építenek hibrid vezetéket, ahol az irányító felületeknél hézagmentes és<br />

elıfeszített gördülı vezetést alkalmaznak edzett köszörült lécen történı keskeny<br />

vezetéssel. Így a munkadarab átmérı mérete igen pontosan beállítható.<br />

5.31. ábra<br />

Egymásra merıleges síkfelületekbıl kialakított széles csúszó vezetékrendszer<br />

A szabványos mérető és kiosztású T hornyok általában munkadarab készülékek<br />

felfogását szolgálják. A tájolást szolgáló hornyok oldala a szánmozgás irányával<br />

biztosan párhuzamos, ami annak köszönhetı, hogy megmunkálásuk legtöbbször<br />

magán a gépen történik.<br />

A hézagbeállítás különbözı lehetséges módozatait az 5.32. ábra szemlélteti.<br />

A párhuzamos oldalú 1 jelő hézagbeállító lécek (5.32.a ábra) oldalirányban a 2 jelő<br />

csavarokkal állíthatók, amelyeknek az elfordulás elleni biztosítását meg kell oldani. A<br />

léc hosszirányú elmozdulását pl. kúpos csavar-fészek kapcsolattal lehet<br />

megakadályozni. A helyi deformáció megakadályozására a lécet megfelelıen merevre<br />

kell készíteni.<br />

Az elızıtıl kedvezıbb az 1:60 - 1:100 lejtéső ék alakú lécek (5.32.b ábra)<br />

alkalmazása, mert ezek egyenletesen fekszenek fel a terhelést átadó felületen. Az 1<br />

jelő ékes lécet pl. a 2. csavarsorokkal lehet beállítani, amelyeket beállítás után az<br />

elfordulás ellen biztosítanak.<br />

Ha a szánöntvény felületén nehéz az ékes felület elkészítése, egyszerőbb megoldás a<br />

kettıs 1-3 ékes lécek (5.32.c ábra) egymáshoz viszonyított elmozdításával történı<br />

hézag beállítás, amely a 2 csavarsorral végezhetı el. A 3 lécet a 4 csavarok rögzítik a<br />

szánhoz. Ugyanakkor az elemek és a felületi kapcsolódások számának növelése az<br />

érintkezési (kontakt) gyengeséget növeli, továbbá ezen az oldalon a visszafogó léc<br />

felfogó csavarjainak távolsága megnı. A lécek állításának más megoldásai is<br />

lehetségesek.<br />

63


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

b.,<br />

5.32. ábra<br />

Hézag beállítási módok csúszó vezetékeknél<br />

A keskeny vezetéső szánmegoldás elvi vázlatát és gyakorlati megoldását mutatja az<br />

5.33. ábra. Pontosabb vezetésre, rövidebb szánkialakításra, a befeszülés elkerülésére a<br />

keskeny vezetéső megoldásokat használják. A keskenyvezetéső megoldás elınye az,<br />

hogy:<br />

• a megmunkált párhuzamos felületek egy felfogásban pontosan elkészíthetık,<br />

• rövidebb szánok alkalmazhatók a befeszülés veszélye nélkül,<br />

• termo-szimmetrikus alakváltozást biztosító megoldások készíthetık.<br />

Az 5.33.a ábra egyes részletei az 5.31. ábra alapján megérthetık. Az ipari<br />

megoldásban (alsó ábra) az esztergagép X szánjánál csúszó felületek között edzett és<br />

köszörült acél-mőanyag felületkapcsolódás található, ami az ékes lécre is vonatkozik.<br />

A Z szán vezetése hasonló lehet. A szán mozgatása orsó-anya kapcsolattal történik.<br />

5.33.a ábra<br />

Sík felületekkel kialakított keskeny csúszó vezetékrendszer elvi megoldása<br />

esztergagép X szánjánál<br />

64<br />

2<br />

1


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.33.b ábra<br />

Sík felületekkel kialakított keskeny csúszó vezetékrendszer gyakorlati<br />

megoldása esztergagép X szánjánál (Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

A prizmatikus vezetékek funkció összevonással két funkciót valósítanak meg: egyrészt<br />

keskeny vezetést is biztosító irányító felületek, másrészt teherviselı felületek.<br />

Kialakításuk lehet szimmetrikus vagy aszimmetrikus, és készülhetnek pozitív ,<br />

vagy negatív kivitelben. A prizma ékszöge 90º, de ez az érték a vízszintes síkhoz<br />

képest különbözı dıléső síkokból is kiadódhat. Például egy vezetékrendszer<br />

prizmatikus vezetékének vízszintessel bezárt oldalszögei 30° és 60° lehet, mint például<br />

esztergagépeknél, vagy 2x45°, ahol említhetık gyalugépek szánvezeték rendszerei. A<br />

prizmatikus vezetéket gyakran lapos vezetékkel kombinálják, mint amilyenek az<br />

esztergagépek (pozitív prizma), vagy köszörőgépek (negatív prizma) szánvezeték<br />

rendszerei. Kopás esetén ezek a prizmatikus vezetékek bizonyos mértékig<br />

automatikusan beállnak, arra merıleges irányban bekövetkezı méretváltozás<br />

elhanyagolható.<br />

Az 5.34. ábra egyetemes esztergagépek bevált ágy-alapszán és szegnyereg-állóbáb<br />

rendszerének kapcsolatait és kialakítását szemlélteti. Az alapszán vezetékei között<br />

helyezkedik el egyetemes esztergagépeknél a szegnyereg vezeték, amely ugyancsak<br />

prizmatikus-lapos kialakítású. Ennek felületei hasonló funkciójúak, mint az alapszáné.<br />

A szegnyereg vezeték prizmatikus felületei lényegesen kisebbek, mint az alapszáné a<br />

kisebb terhelés miatt.<br />

Az alapszán, amelyhez a szánszekrény is csatlakozik, az ágy prizmatikus-lapos<br />

vezetékrendszerén (1) megvezetett. A prizmatikus vezetékrendszer felületei 30° és 60°<br />

szöget zárnak be a vízszintessel, azaz egymással 90°-ot. A teherviselı felületek a lapos<br />

és prizmatikus, az irányító felület prizmatikus (keskeny vezetés elve), a visszafogó<br />

felületek laposak. Az alapszánt hosszelıtoláskor a szánszekrénybıl kinyúló (nem<br />

ábrázolt) fogaskerék hajtja meg, amely a tartóelemhez rögzített álló fogaslécen<br />

legördül. A hajtás ekkor a vonóorsóról levezetett. A szánszekrény az alapszánhoz<br />

65


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

csavarozással és illesztı szegekkel rögzített. Az alapszán felsı része a keresztszán<br />

vezetéséhez szolgál.<br />

Prizmatikus-lapos vezeték kombinációnál a kopás utáni hézag beállítása az alsó<br />

visszafogó lécek beköszörülésével történik. A szánkenı olaj csúszó felületek közé<br />

juttatását a vezetékfelületek között beállított hézag és a hántolt felületen lévı<br />

bemunkálások segíti.<br />

A kisebb mérető prizmatikus-lapos vezetékrendszer (2) egyrészt a szegnyereg<br />

felfogásához szolgál. A szegnyerget a vezetékrendszer a csúccsal megtámasztandó,<br />

vagy a furatolni szükséges munkadarab tartományára kell állítani, és megvezetni.<br />

Ezután a szegnyereg házat erızáró kötéssel a vezetékeken rögzítik. A csúccsal való<br />

megtámasztáshoz, vagy a furatoláshoz szükséges beállítás kézzel, a szegnyereg hüvely<br />

elıtolásával végezhetı el. A prizmatikus vezetékrendszer itt 2x45°-os kialakítású. A<br />

vezetékrendszer további feladata az állóbáb felfogása, ami a tengelyszerő alkatrészek<br />

végfelületi megmunkálásához a központosító támasztást biztosítja, ami pl.<br />

központfurat készítéséhez, oldalazáshoz szükséges.<br />

Szánszekrény<br />

Alapszán<br />

1<br />

2<br />

Fogasléc<br />

66<br />

Szegnyereg<br />

Keresztszán vezeték<br />

Ágy<br />

1 - Alapszán vezetékrendszer 2 - Szegnyereg és állóbáb vezetékrendszer<br />

5.34. ábra<br />

Egyetemes esztergagép ágy-alapszán és szegnyereg vezeték rendszere<br />

a., b.,<br />

5.35. ábra<br />

Prizmatikus felületekkel kialakított csúszó vezetékek<br />

A kiálló kétprizmás vezetékeket nagy súlyterheléső gépeken, pl. gyalugépeknél<br />

alkalmazzák. A túlhatározottság elkerülésére az egyik prizma felületeit utánmunkálják<br />

2<br />

1


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

(5.35.a ábra), vagy az egyik prizmatikus vezetéket beállóra, és utána rögzíthetıre<br />

készítik (5.35.b ábra).<br />

A fecskefark alakú vezetékek síklapjai által bezárt szög 55°. Ezeket a vezetékeket<br />

kisterheléső, alárendeltebb és keskenyebb szánok vezetésére használják.<br />

Az 5.36.a ábra szerint a 4 tartóelem és a rajta vezetett 1 szán vezetıfelületei közötti<br />

hézagot a 2 jelő ékes léccel állítják be a 3 csavarokkal. A szánt az 5 orsó-anya pár<br />

mozgatja. Látható, hogy a vízszintes csúszó felületpár felsı részen kapcsolódik, alul<br />

hézagnak kell lenni a túlhatározottság elkerülésére. Természetesen a felfekvés lehet<br />

alul is, de akkor felül kell hézagnak lennie.<br />

Az 5.36.b ábra szerint a megfelelı hézagot a 2 léccel és a 3 csavarsorral állítják be. Itt<br />

a lécet a vezetés irányában meg kell fogni valamilyen módon, pl. a már említett kúpos<br />

csavar-fészek kapcsolattal.<br />

Az 5.36.c ábra megoldása az elızıhöz hasonló, de a hézag beállítása után a 2 lécet az<br />

1 szánhoz rögzítik az 5 csavarsorral.<br />

Az 5.36.d ábra megoldásában a kétoldali ékes léccel (2) történik a hézag beállítása,<br />

amelyet a 3 csavarsorral állítanak be, a léc helyzetét ezután rögzítik.<br />

5.36. ábra<br />

Fecskefark vezetékek<br />

Csúszó vezetékek anyaga feladattól, gép pontosságtól függıen eltérı lehet. Egyre<br />

kevesebb az öntöttvas-öntöttvas felületpárosítás és ma már igen jelentıs számban<br />

találhatók edzett köszörült acél-mőanyag és öntöttvas-mőanyag felületpárokkal<br />

kialakított csúszó vezetékek, amelynek aránya akár a 60%-ot is elérheti. Ennek oka a<br />

több elınyös tulajdonság, mint pl. a kismértékő kopás, szennyezıdésekkel szembeni<br />

érzéketlenség, kenés nélkül is üzemeltethetık, kis súrlódási tényezı, jó rezgéscsillapító<br />

képesség, hátránya a mőanyag idıbeli méretváltozása lehet. Emellett kisebb mértékben<br />

alkalmaznak még acél-öntöttvas, acél-acél, acél-bronz vezetékpárokat is.<br />

Alárendeltebb helyeken a csúszó vezetékek anyaga GG-150 és GG-200, nagyobb<br />

követelményeknél GG-250 és GG-300, azonos anyagpárosítással. A perlites modifikált<br />

kéregöntéső öntöttvasat indukciósan, vagy lángedzéssel 48-54 HRc értékre edzik,<br />

hogy kopásállóbb legyen. A hosszabb és edzett szánvezetéket ágy-köszörőgépen<br />

munkálják meg. Az eszterga ágyat legalább olyan elıfeszítés után köszörülik készre,<br />

amely hasonló deformációt hoz létre, mint a ráépülı egységek súlya. Az ágyvezetékre<br />

épülı szán vezetékfelületeit a kenés és a kenıanyag megtartása érdekében hántolják.<br />

Igényesebb esetben különbözı keménységő acél-öntöttvas anyagpárokat alkalmaznak,<br />

az acéllécek anyaga pl. BC3, Cr5, 16MnCr5, amelyeket 62-64 HRc-re edzenek és<br />

67


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

köszörülnek. A vezetékek közti súrlódási tényezı értéke kb. µ≈0,1. Az öntvénybıl<br />

kialakított és költségesen után munkálható (felújítható) hosszú vezetékek és gépágyak<br />

helyett sokszor elınyösebbek a keményebb, kopásállóbb anyagú lécek alkalmazása,<br />

amelyeket az öntvény megmunkált bázisfelületére szerelnek.<br />

Jó siklási tulajdonságok, kisebb hézagok érdekében mőanyag-öntöttvas, mőanyag-acél<br />

anyagpárosítást is használnak. A súrlódási tényezı értéke kb. µ≈0,05-0,15. A mőanyag<br />

vezeték lehet szerelt és megmunkált, vagy öntött, hátránya a rossz hıvezetı képesség<br />

és a mőanyag idıbeli méretváltozása. A mőanyag vezetékek elınyös tulajdonságai:<br />

• kismértékő kopás,<br />

• szennyezıdésekkel szembeni érzéketlenség,<br />

• kenés nélkül is üzemeltethetık, kis súrlódási tényezı, jó rezgéscsillapító<br />

képesség.<br />

Kedvezı vezetési és rezgéscsillapítási tulajdonságaik, és a gépágyak és vezetékek<br />

vízszintestıl eltérı helyzete miatt a hibrid (csúszó+gördülı) vezetékek pl.<br />

esztergagépeken kaptak alkalmazást.<br />

Az 5.37.a ábra (Az EEN típusú esztergagép alapszánja) szánrendszerén az alapvezeték<br />

prizmatikus-prizmatikus, a keresztszáné fecskefarok. Az alapszán baloldalán lévı 2<br />

darab menetes furat a mozgó báb felfogására szolgál. A mozgó báb a karcsú<br />

tengelyszerő munkadarabot támasztja meg kihajlás ellen megmunkáláskor. A baloldali<br />

és jobboldali 2x2 furat a szánszekrénynek az alapszánhoz való felfogásához szükséges.<br />

Az 5.37.b ábra (Az E3N típusú esztergagép ágyának keresztmetszete) szerinti<br />

kialakítás az egyetemes esztergák gyakori megoldása. A külsı prizmatikus-lapos<br />

vezetékrendszer az alapszánt, a belsı lapos-prizmatikus vezetékrendszer a szegnyerget<br />

vezeti, ami egyben az állóbáb felfogó felületeiként szolgál.<br />

Az 5.37.c, d ábra fényképei az MVE 280 típusú esztergagép szánvezeték rendszereit<br />

mutatják. Látható, hogy a fecskefark vezetéknél az alsó felületek csúsznak egymáson,<br />

a felsı felületek között hézag van.<br />

Az ellendarab, azaz a szán felületeit a kenés és a kenıanyag megtartása érdekében acél<br />

kaparószerszámmal hántolják. A kézi hántolással kis bemélyedéseket hoznak létre a<br />

kenıanyag befogadására és megtartására. A hántolást az egy □”-ra (négyzet zollra)<br />

jutó bemélyedések számával jellemzik, például 17 (a 22 például már igen sőrő, és ezért<br />

igen nagy odafigyeléssel készíthetı el). A hántolás eredményét kék festékezéssel,<br />

tusírozással ellenırzik. Az 5.38.a ábra egy öntöttvas hántolt csúszó felületeit mutatja,<br />

amelybe hántolt mőanyag vezetéső szán kerül. Ennek megmunkálását mutatja az<br />

5.38.b ábra, a megmunkáló szerszámot pedig az 5.38.c.<br />

68


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

a., b.,<br />

c., d.,<br />

5.37. ábra<br />

Esztergagépek szánvezeték rendszerei<br />

a., b., c.,<br />

5.38. ábra<br />

Csúszó vezetékek hántolása és tusírozása, és a hántoló szerszám<br />

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

69


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.5.2 Gördülı vezetékek<br />

Korszerő, nagypontosságú <strong>szerszámgépek</strong>nél alkalmazzák. A gördülıvezetékek<br />

elınyei:<br />

• kis gördülési ellenállás, aminek következtében kis elıtoló erı szükséges,<br />

• kis elıtolási sebességeknél nem lép fel az akadozó csúszás (stick-slip),<br />

• elıfeszített beépítésben játékmentes vezetést és nagy pontosságot biztosít,<br />

• kevés kenıanyagot igényel.<br />

Hátránya a gördülı testek visszavezetésébıl adódó rezgésveszély. A gördülıtestek és a<br />

futópályák nagy gyártási pontosságot igényelnek. A maximális felületi egyenetlenség<br />

kisebb, mint 1 µm/1 m, a futópálya keménysége legalább 60-64 HRc, amelyet a<br />

szennyezıdéstıl és forgácstól igen gondosan védeni kell. Vezetékvédelemre a merev<br />

teleszkópos burkolatok, vagy a harmonikaszerő rugalmas védelmek szolgálnak, mint<br />

az elıtoló orsóknál is.<br />

A gördülı vezetékeknek, mint a csúszó vezetékeknek is, két típusa lehet:<br />

• nyitott,<br />

• zárt.<br />

Nyitott vezetékeknél (5.39.a ábra) az egyenesbe vezetett elem, a szán csak vízszintes<br />

helyzetben építhetı be. A kényszerkapcsolatot a mozgatott elem súlya hozza létre. Az<br />

ilyen szánokra csak olyan erık hathatnak, amelyek a mozgatott elemet nem billentik ki<br />

és nem emelik meg (még akkor sem, ha az F erı az L szakaszon kívül hat). A kosárba<br />

foglalt gördülı testek, amelyek golyók, vagy görgık lehetnek, vízszintes síkon, vagy<br />

prizmatikus vezeték felületeken futhatnak. Síkoknál oldalirányú megtámasztás, és<br />

vezetés is kell. Prizmatikus felületeknél a gördülıtestek szögben megdönthetı<br />

kosárban foglalnak helyet. A nyitott vezetékek elınye, hogy könnyen szerelhetık.<br />

A gördülıvezetékek az elmozdulási tartománytól függıen lehetnek:<br />

• korlátozott, vagy<br />

• korlátlan elmozdulási úttal rendelkezı vezetékek.<br />

Az 5.39. ábrán látható, hogy a szán a gördülıelemekrıl egy adott lökethossz után<br />

lefutna, tehát a vezetés véges. Ezért az asztal, ill. ágyhossznak legkevesebb fél<br />

lökethosszal nagyobban kell lennie a gördülı betét L vezetıhosszánál, ui. a<br />

gördülıtestek közepe csak feleannyit mozdul el, mint a felfekvı asztal. Mindez a<br />

gördülıtesteknek a gördülési ponthoz viszonyított eltérı sebességviszonyaiból<br />

következik, amit az 5.39.b ábra szemléltet. A teljes L vezetési hosszúságot nem kell<br />

feltétlenül görgıkkel kitölteni, kis terheléseknél elég az L hosszúság két végén egyegy<br />

gördülıtestet elhelyezni. A vezeték zárttá az 5.37.c ábra szerint tehetı.<br />

Az 5.40. ábra két hasonló, nyitott és zárt gördülı vezetékmegoldást mutat. A lécek<br />

alámunkálásait az ábrákon nem tüntettük fel. Az 5.40.a ábra szerinti prizmatikus és<br />

lapos felületeken futó hengergörgıs, két-szabadságfokú megoldásban az oldalirányú<br />

elmozdulás ellen a prizma biztosít. A felsı lécek csavarozhatók oldalról, de az asztal<br />

teteje felıl is. A szánt a technológiai erık nem képesek megemelni.<br />

70


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

L<br />

l<br />

F<br />

Szán v<br />

a.,<br />

B/2<br />

5.39. ábra<br />

Nyitott és zárt, véges gördülıvezetékek<br />

Az 5.40.b ábra ugyancsak prizmatikus és lapos felületeken futó hengergörgıs, itt egy<br />

szabadságfokú megoldásban a felülrıl visszafogó lécek hengergörgıs megtámasztást<br />

biztosítanak. Ebben a megoldásban a hézag, vagy elıfeszítés a visszafogó léc<br />

bemunkálásával biztosítható.<br />

Az 5.40.c ábra azt szemlélteti, hogy az oldalirányú megfogás céljaira golyósor-prizma<br />

együttes is alkalmazható a prizmás-hengergörgıs megvezetés helyett.<br />

71<br />

B<br />

c.,<br />

l<br />

G<br />

b.,<br />

Szán<br />

a., b., c.,<br />

5.40. ábra<br />

Nyitott és zárt véges gördülı szánvezetékek konstrukciós megoldásai<br />

Zárt vezetékek golyó- és görgısorral, vagy ezek kombinációjával is készíthetık V<br />

profilú és síkfelülető léc(ek) felhasználásával. Az 5.41. ábrákon a szimmetrikus<br />

vezetékrendszernek csak az egyik fele ábrázolt. A vezetékek hézagmentesítését<br />

és/vagy elıfeszítését különbözı módon oldják meg, pl. ékes léccel, csavarsorokkal és<br />

lécekkel, esetleg megmunkálással. A bemutatott megoldásokon kívül más változatok is<br />

képezhetık. A gördülı testek edzett és köszörült felületeken futnak.<br />

F<br />

v/2


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az 5.341.a ábra golyós hosszvezetést szemléltet. Elıször a baloldali prizma felfogása<br />

történik meg. A hézagmentesítés, elıfeszítés itt az F ékes felületpáron a lapra<br />

merıleges irányban állított léccel történik, a jobboldali prizmatikus léc rögzítése pedig<br />

az állítás után.<br />

A szaggatott vonal és nyíl jelzi, hogy az ékes felület az elızıre merılegesen is<br />

kialakítható, ekkor az ékes lés állítása felülrıl lefelé történik az asztal átállított<br />

helyzeteiben.<br />

a., b., c.,<br />

5.41. ábra<br />

Zárt, véges gördülı szánvezetékek konstrukciós megoldásai<br />

Az 5.41.b ábra zárt, görgıs hosszvezetéket ábrázol. Elıször a jobboldali prizma<br />

felfogása történik meg. Látható, hogy az állító elem a baloldali prizmatikus léc,<br />

amelyet csavarsorral állítanak be, majd a hézagmentesítés és elıfeszítés után a lécet<br />

rögzítik. Ezzel a vezetés merevsége és futáspontossága növelhetı. Az ilyen<br />

megoldások nagy terhelések felvételére alkalmasak. Keresztgörgıs megoldással,<br />

amikor az egymás utáni görgık egymástól 90°-ra lévı és különbözı felületpárokon<br />

kapcsolódnak, igen keskeny vezetés is létrehozható.<br />

Az 5.41.c ábra szerinti zárt vezetéken felül görgık, alul pedig golyók végzik a<br />

vezetést. Elıször az alsó prizma felfogása történik meg. Ezután a golyósort felülrıl<br />

támasztó prizmát és asztalt helyezik fel, majd a felsı lécet a benne elhelyezett<br />

lemezbetéttel és görgısorral együtt fogják fel. A beállítás akár az edzett lemezbetét,<br />

akár az azt befogó léc beköszörülésével végezhetı el. A görgısor nagyobb terhelés<br />

felvételére szolgál. A túlhatározottság elkerülésére jobboldalt alul és felül síkon<br />

gördülı vezetést alkalmaznak.<br />

Korlátlan elmozdulást biztosító, zárt gördülı vezetékrendszerek<br />

A korlátlan elmozdulás biztosításának alapfeltétele a gördülıtestek valamilyen zárt<br />

pályán való visszavezetése. Elıször az un. „Gördülı papucsok” alakultak ki, amelyek<br />

az egymásra merıleges síkfelületekbıl épített csúszó vezetékek felületeihez<br />

kapcsolódtak. Az 5.31. ábra szerinti metszetben hat ilyen síkfelület van, tehát legalább<br />

2x6=12 gördülı papucsra van szükség valamilyen hosszúságú szán vezetéséhez, mivel<br />

a papucsok csak egyirányú teher felvételére alkalmasak. Ugyanakkor görgıs<br />

elemekkel való kialakítás nagy teherviselést biztosított. A papucsok konstrukciója és<br />

72


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

beépítése lehetıvé tette a hézagmentes és elıfeszített vezetést, amit ékes elemekkel<br />

biztosítottak. Ilyen gördülı egységekkel megépített gépek ma is mőködnek.<br />

A széles körben ma alkalmazott korszerő gördülı és korlátlan elmozdulást biztosító<br />

vezetékrendszereknél [11-15] a szánok megvezetéséhez alapesetben négy gördülıtest<br />

szükséges és elegendı.<br />

Ezek a gördülı kocsik kétirányú terhelés felvételére alkalmasak, amit a konstrukciós<br />

kialakítás tesz lehetıvé, emellett egy-szabadságfokú elmozdulást tesznek lehetıvé. Kis<br />

egységeknél akár egy ilyen gördülıtest is elegendı lehet egy vezetısínnel. Keskeny<br />

szánoknál pedig két gördülı test is elegendı egy vezetı sínnel.<br />

A gördülı testek hézagmentes, esetleg elıfeszített vezetése különbözı módon és a<br />

terheléstıl függı elrendezésben oldható meg:<br />

• X elrendezést kisebb terhelésnél,<br />

• O elrendezést a nagyobb terheléseknél,<br />

• YY egyirányú elrendezést nagy és egyirányú, pl. súlyterhelésnél<br />

alkalmazzák.<br />

A gördülı elemek a test mindkét oldalán, zárt pályán visszavezetettek. A terheléstıl<br />

függıen könnyő (jobb- és baloldalt egy-egy gördülısorral), közepes (jobb- és baloldalt<br />

két-két gördülısorral) és nehéz sorozatú elemek választhatók, továbbá választhatók<br />

keskeny és széles vezetéső kocsik, rövid, normál, hosszú kocsik, továbbá fogasléccel,<br />

vagy mérıelemmel integrált megoldások is. A megoldások kiválasztása függ a térbeli<br />

elrendezéstıl is. A hézagmentes és elıfeszített kivitel a golyók méretválogatásával és<br />

betöltésével biztosítható.<br />

Az 5.42.a ábra „O” elrendezéső kialakításra példa, amelyen jól láthatók a gördülı<br />

testek (golyók) érintkezési viszonyai.<br />

a., „O” elrendezéső gördülı vezetés<br />

5.42. ábra<br />

Gördülı vezetékek<br />

3<br />

73<br />

2<br />

1 1<br />

b., Vezetıléc beépítési megoldások<br />

Az 5.42.b ábra beépítési példákat szemléltet. A felsı megoldásban a két vezetılécet a<br />

tartóelem két oldalán az 1 jelő bázis felületekhez a 3. jelő szorító lécekkel, helyezı<br />

3


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

erıvel illesztik, majd a vezetı léceket felülrıl rögzítik. Ezek a vezetékrendszer<br />

vonatkoztatási bázisát (referenciáját) képezik. A baloldali gördülı kocsikat a szán 1.<br />

bázis felületéhez ugyancsak szorító léccel, helyezı erıvel illesztik, majd a kocsikat<br />

felülrıl, a szántesten keresztül rögzítik, szegelik. A jobboldali gördülı kocsikat a 2.<br />

felülethez járatás után rögzítik és szegelik.<br />

Az 5.42.b ábra alsó részén a vezetıléc bázisfelületre helyezési lehetıségeire mutat<br />

példákat. Az 1 megoldásban oldalról csavarsorral, a 2. megoldásban mőgyanta<br />

kiöntéssel, a 3. megoldásban felülrıl ékes léccel történik a lécek helyezése.<br />

Az 5.43-5.45. ábrák megvalósított ipari megoldás részleteit mutatják. Az 5.43. ábra<br />

nézeti képben mutat egy vízszintes gördülı szánvezeték rendszert, a megoldás az<br />

5.42.b ábra szerinti.<br />

5.43. ábra<br />

Gördülı vezetékrendszer nézeti képe (Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

5.44. ábra<br />

Gördülı vezeték beépítés a bázisoldalon/180°-kal elforgatva<br />

(Excel-Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

Az 5.44. ábra a vezetékrendszer bázisoldali beépítését szemlélteti. Az 1 tartóelemre<br />

épülı vezetéksín helyzetét a tartóelem bázis síkjai jelölik ki, tájolják, a rögzítését a<br />

szerelési elıírásoknak megfelelıen a szorítóléc(ek) csavarsora és a vezetéksínt rögzítı,<br />

csavarsor váltakozó meghúzásával oldják meg. A síneket csavarsorok közvetlenül,<br />

74


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

vagy más esetekben csavar-T anya párok sorával rögzítik a tartóelemhez. A<br />

süllyesztett csavarok körüli hézagokat a sínen korábban mőanyaggal öntötték ki azért,<br />

hogy szennyezıdés ne kerülhessen a hézagokba. A kiöntések síkja nem emelkedik ki a<br />

vezetékek síkjából, amit megmunkálással biztosítanak. A ma gyakran használt<br />

mőanyag záró sapkával történı takarások újabb szerelésnél könnyen eltávolíthatók. A<br />

gördülı kocsik (2 db) és ezzel a szán helyzetét is a szánon és a tartóelemen lévı<br />

bázisfelületek, illetve azokhoz kapcsolódó sín-kocsi elempárok bázisfelületei<br />

határozzák meg. A kocsik helyezését itt is csavarsorral feszíthetı szorítóléccel (szorító<br />

lécekkel) oldalról, a rögzítést a szánon keresztül felülrıl leszorító csavarsor váltakozó<br />

meghúzásával oldják meg a lécnél alkalmazott technikával. A gördülı kocsik szánon<br />

lévı pozícióját a sín kijelöli, helyzetüket helyezı erıvel való megfogás után, a<br />

bejáratást követıen csavarsorral rögzítik.<br />

Az ábrán jól látható az abszolút méret megadási mód, ami pl. a részletszerkesztést,<br />

beállításokat nagymértékben segíti.<br />

A görgıs kocsik alatti hézagoló léceket az egymástól független felületek<br />

megmunkálásából származó, vagy az aszimetrikus súlyeloszlás okozta deformációkból<br />

okozta eltérések kompenzálására használják, amit a beállítás és mérés után végeznek<br />

el. Látható, hogy a szorító vasak és az imbusz csavarok oldása és le- és kivétele után<br />

az asztal kismértékő megemelésével a lemezek egyszerően kivehetık,<br />

megköszörülhetık, majd visszaszerelhetık.<br />

Az alábbi vezetékrendszer kialakítások és elrendezések, vagy azoknak elemei, a<br />

kiválasztásukhoz szükséges terhelési és élettartam számítások, a kenési elıírások,<br />

beépítési ajánlások több gyártónál is megtalálhatók. Példaként említhetık az általunk<br />

is tanulmányozott [11-15] szerinti katalógusok. Továbbá a [16] gyári konstrukciós,<br />

valamint más mőködı <strong>szerszámgépek</strong> megoldásainak példáit is figyelembe vettük.<br />

a.,<br />

5.45. ábra<br />

Gördülı vezetékrendszer elrendezési lehetıségei vízszintes síkú szánmozgatásnál<br />

75<br />

b.,


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Az 5.45. ábra kétsínes gördülı vezetékrendszerekre mutat példákat, amelyeknél a<br />

szánvezetések vízszintesek. Mőködésük és felépítésük, beállításuk az elızı ábrák és<br />

magyarázatuk alapján megérthetı.<br />

Az 5.45.a felsı ábra vezetılécei és baloldali gördülı kocsik a bázisfelületekhez<br />

tájoltak és rögzítettek, a jobboldali gördülı kocsikat a beállítás után rögzítik és<br />

tájolják. Ekkor a szán a gördülı kocsikkal együtt mozdul el. Az 5.45.a alsó ábra azt a<br />

megoldást mutatja, amikor a szán a vezetılécekkel együtt fut ki a tartóelemen (ami<br />

lehet esetleg egy másik szántest is) lévı gördülı kocsikból. Ilyen megoldások is<br />

találhatók fúró-maró megmunkáló központokon.<br />

Az 5.45.b ábra szerinti megoldásban a vezetı lécek 90°-kal elfordítottak, a szán külsı<br />

vezetéső, a jobboldali gördülı kocsik helyzete kerül utoljára beállításra.<br />

a.,<br />

b.,<br />

5.46. ábra<br />

Gördülı vezetékrendszer elrendezési lehetıségei függıleges síkú szánmozgatásnál<br />

Az 5.46.a ábra szánját függıleges síkú vezetékrendszeren vezeti meg. A megoldás<br />

összevethetı a késıbbi 6.3. ábra szerinti kivitelezett konstrukcióval. Ez a függıleges<br />

síkú vezetékrendszer kialakítás a ma épített esztergagépeknél gyakori.<br />

Az 5.46.b ábra megoldásában a vezetılécek 90°-kal elforgatottak és így épül rá a<br />

függıleges síkú szán, de a mozgó és álló részek meg is cserélhetık.<br />

Az 5.46.c megoldásban arra látható példa, hogy a vezetılécek egymáshoz képest<br />

elfordított helyzetőek is lehetnek.<br />

A vázolt megoldásokból a feladatnak (célnak) megfelelı vezetékrendszert kell<br />

választani a geometriai elrendezés, a terhelések nagysága és iránya, valamint a<br />

pontossági követelmények függvényében.<br />

Az 5.47. ábra az 5.31. ábra szerinti csúszó vezetékrendszer gördülı vezetékrendszerré<br />

való átalakítását mutatja.<br />

76<br />

c.,


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

5.47. ábra<br />

Gördülı vezetékrendszer<br />

A gördülı elemek a kereskedelemben kapható csapágyak, amelyeknek külsı győrője<br />

domborított, vagy domborított vezetı görgık. Megjegyzés: a megoldás összevethetı a<br />

korábbi, un. gördülıpapucsos vezetékmegoldásokkal, amilyenek még ma is sok<br />

szerszámgépen megtalálhatók. Itt a hézagmentesítés excentrikus csapokra szerelt<br />

görgıkkel történik, amelyekbıl 2-2 darab a léc alján, 2 darab pedig a jobboldali léc<br />

külsı oldalán helyezkedik el. A megoldás egyedi tervezéső szánoknál, kisebb<br />

pontossági követelményő helyeken, pl. különbözı sugaras vágógépeknél,<br />

manipulátoroknál alkalmazható. A csúszó vezetékmegoldások mindegyike<br />

hasonlóképpen alakítható át gördülı vezetésővé.<br />

A fejezet kidolgozáshoz a [11-16, 22-23] irodalmakat használtuk fel.<br />

Ehelyütt csak megemlítjük a henger, vagy hengercikk felületen történı gördülı<br />

vezetéseket, amelyeket pl. manipulátorok lineáris szánjainál, sajtológépek<br />

szerszámainak megvezetésénél alkalmaznak.<br />

77


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6. CNC ESZTERGAGÉPEK<br />

A rugalmas automatizálás, a technikai fejlıdés jelentısen befolyásolta a<br />

<strong>szerszámgépek</strong> szerkezeti kialakítását (struktúráját), a termelést és a termelési kultúrát.<br />

A munkálási feladatokhoz igazodva igen különbözı struktúrájú esztergagépek jelentek<br />

meg. A feldolgozáshoz elsısorban a [20-25] irodalom szerinti anyagokat használtuk és<br />

haszonnal forgattuk a [26] katalógusokat.<br />

6.1 Számjegyvezérlés hatása a szerkezeti kialakításra<br />

A számjegyvezérlés igen jelentıs hatással volt a <strong>szerszámgépek</strong> szerkezeti<br />

kialakítására, köztük az esztergagépekére is. A számjegyvezérlés alkalmazása számos<br />

elınnyel jár. Különbözı sorozatnagyságok termelékenyen, gazdaságosan és pontosan<br />

gyárthatók, továbbá tetszılegesen bonyolult felületek állíthatók elı. Az egymástól<br />

kinematikailag független teljesítmény- és kinematikai hajtások (villamos tengelyek)<br />

megjelenése az építıszekrény és a gépcsalád elv széleskörő alkalmazását, a moduláris<br />

építkezést és gazdag gépstruktúra változatok kimunkálását tette lehetıvé. Az témához<br />

kapcsolódó alapvetı elemzések és strukturális változatképzések Tajnafıi, J.<br />

Szerszámgéptervezés II. c. jegyzetében [6] találhatók. A követelmények és igények<br />

változása, növekedése további új fejlesztésekben nyilvánult meg. A többszános és több<br />

fıorsós esztergagépek kialakítása, a C tengelyes hajtás és a forgó szerszámok<br />

alkalmazása tovább gazdagította az eszterga gépváltozatokat. A megoldások célja<br />

gyakran a gyártmányok készre munkálása. Egyre több cég állít elı soktengelyes<br />

esztergagépet, ugyanakkor egy megmunkálási feladatnál az egyidejőleg (szimultán)<br />

irányított tengelyek (koordináták) száma nem haladja meg a 3-at.<br />

A CNC <strong>szerszámgépek</strong> ma a vevı kívánságára igen gyakran szőkített munkadarab<br />

spektrumra, célfeladatokra (célgépi jelleg) épülnek meg. A gyártmányra és funkciókra<br />

orientáltan kialakított struktúrájú gépen:<br />

• többféle technológia és szerszámainak integrálásával a munkadarabok készre,<br />

vagy majdnem teljesen készre munkálhatók,<br />

• egységesített szerszámozás és készülékezés alkalmazható,<br />

• a termelés ütemezhetı,<br />

• a nyersanyag, szerszám- és késztermék gazdálkodás ésszerősíthetı.<br />

Lényegesen megváltoztak egy gyártmány elıállításának idıtényezıi és azok arányai,<br />

gondoljunk csak a fıidıkre, a mellékidıkre, elıkészületi idıkre, veszteségidıkre, vagy<br />

egy mőszakban a gép kihasználási idejére, ami ma már a 65-75 % értéket is elérheti.<br />

A CNC gépeket magas áruk miatt több mőszakban, esetenként 4 mőszakban, célszerő<br />

üzemeltetni, folyamatosan gondoskodni kell a termelés tárgyi és személyi feltételeirıl<br />

(gyártási feladat, program, megfelelı színvonalú és számú kezelı személyzet), a<br />

minıségbiztosításról és karbantartásról, stb.<br />

A következıkben elıször ma épített elsısorban esztergagép struktúra példákat<br />

mutatunk be, majd részletesebben a több mint két évtizeddel ezelıtt gyártott, EPA<br />

320-01 CNC fokozott pontosságú „egyetemes” esztergagépet, amely hosszú éven át<br />

szolgálta a felsıfokú oktatást és kutatást, és amelyet a SZIM (Szerszámgépipari<br />

Mővek) Budapesti Szerszámgépgyárában gyártottak.<br />

78


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.2 CNC esztergagépek felépítése<br />

6.2.1 Esztergagép struktúrák<br />

A ma gyártott esztergagépek közül csak egy-két példát mutatunk be elsısorban azzal a<br />

céllal, hogy a gazdag változatosságot szemléltessük.<br />

a., SLT 630/1000 CNC eszterga megmunkáló központ<br />

Elsı példaként az Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.-nél ma gyártott SLT<br />

630/1000 típusú eszterga megmunkáló központot mutatjuk be, amelynek felépítését a<br />

3D-s 6.1.a,b,c ábrák szemléltetik. A gép és a munkadarab ellátó rendszer (tár,<br />

manipulátor) elrendezését, kapcsolódását a 6.1.d ábra mutatja. A gép fı egységei:<br />

• Öntöttvas gépágy, a zárt terekben betonkiöntéssel,<br />

• A vízszintes síkban mozgó, Z irányú alapszánok 60°-os ferdeségő tartóelemeire<br />

épülnek az X keresztszánok.<br />

• Az edzett acélból készült szerelt vezetéklécekkel a szánok mőanyag felületei<br />

kapcsolódnak.<br />

• A fıorsókat AC motor kétfokozatú hajtómővön (Sz=4), és kettıs Poly-V<br />

szíjhatáson keresztül hajtja (ez a 6.4 ábra fényképén látható), fıorsó végzıdések<br />

DIN 55026 A11szerintiek.<br />

• A fıhajtómő motorjainak illetve fıhajtómővének teljesítmény és nyomaték<br />

értékei a motor 100% (névleges) és 50% ED% értékeire adottak, a<br />

motorteljesítmény 22/26 kW.<br />

• Mindkét fıorsó C tengelyes, amelyet radiális kapcsolású, kishézagú<br />

szervomotoros csigahajtás valósítja meg. Az összekapcsoláshoz a csiga és a<br />

csigakerék egymáshoz viszonyított helyzetének ütközésmentes biztosítása<br />

szükséges.<br />

• Az két szimmetriatengellyel rendelkezı tengelycsonk munkadarab átfogása<br />

érdekében a megmunkáló központ jobboldali fıorsója vízszintes síkú<br />

elmozdulást is végez.<br />

• A jobboldali szerszámegység az X irányú szánra merıleges irányban Y irányú<br />

mozgást is végez, ami a revolverfejes egység alá épül.<br />

• A 12 pozíciós revolverfejek palástján helyezkednek el az álló és hajtott<br />

szerszámokat befogó egységek, szükség esetén kétorsós fúrófejek is, a<br />

szerszámtartó csatlakozások DIN 69880/1 szerintiek.<br />

• A jobboldali fıorsó egység függıleges síkú vezetéken Z irányú mozgást végez.<br />

• A Z irányú elmozdulásokat közvetetten ROD forgó impulzusadók, az X<br />

irányúakat közvetlenül lineáris útmérık mérik.<br />

• A szánokat hézagmentes golyósorsó-anya párok mozgatják, az orsók hajtottak.<br />

• A speciális tokmányok hidraulikus mőködtetésőek.<br />

• A forgácseltávolítás forgácskihordóval automatikus történik.<br />

• A vezérlés és az AC hajtó motorok Fanuc gyártmányúak.<br />

• A vezérlıszekrény a burkolatba épített.<br />

• Hőtı-kenı folyadékellátó rendszer kis- és nagynyomású.<br />

79


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A gép munkadarabbal való ellátása oválpályás tárolóból felsıpályás robotmanipulátorral<br />

(<strong>Bosch</strong> Rexroth gyártmányú) történik A manipulátor további feladata a<br />

megmunkált munkadarabok palettázása, szükség esetén mérıhelyre juttatása.<br />

A leírtak megértését a helyszínen készített fényképek segítik. A 6.2. ábra a gépet<br />

szerelés közben mutatja. Ezen jól kivehetı a jobboldali fıhajtómő kinematikai lánca:<br />

motor-kétfokozatú fogaskerekes hajtómő-kétágú Poly-V szíjhajtás-fıorsó, valamint a<br />

tokmánymőködtetı egység. Ettıl balra a C tengely hajtás motorja és fogas-szíj hajtása<br />

(a 6.1. ábrán ibolyakék színnel ábrázolt egység) látható. A csigahajtást közelebbrıl a<br />

6.3.a ábra szemlélteti, amelyen a feszítıgyőrős kapcsolat csavarozása jól kivehetı.<br />

a.,<br />

b.,<br />

80


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

c.,<br />

d.,<br />

6.1. ábra<br />

SLT 630 CNC eszterga megmunkáló központ és gyártócella 3D-s ábrái<br />

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

81


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.2. ábra<br />

SLT 630 CNC eszterga megmunkáló központ szerelés közben<br />

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

a., A jobboldali fıorsó C tengelyének hajtási lánca a radiális kapcsolású csigahajtással<br />

82


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

b., Az egyedi kialakítású tokmányokba fogott munkadarabok<br />

<strong>Bosch</strong> Rexroth robot-manipulátorral való adagolás a kezdı, jobboldali ellenorsónál<br />

6.3. ábra<br />

Az SL 630 CNC esztergagéppel kialakított gyártócella szerkezeti részletei<br />

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

A 6.3.b ábra a két speciális tokmányt mutatja a munkadarabokkal. A jobboldali a<br />

kezdı, baloldali a befejezı megmunkálás helye. Jobboldalt látható a nyers munkadarab<br />

manipulátorral való behelyezése, baloldalt az átvett munkadarab a már megmunkált<br />

felületekkel.<br />

Továbbiakban az Index cégtıl mutatunk be gépstruktúra példát.<br />

b., INDEX gyártmányú esztergagép struktúrák<br />

Az INDEX cég CNC eszterga és eszterga-maró gépeibıl a G200 típust mutatjuk be<br />

röviden, amelyet a munkadarabok komplex megmunkálására alakítottak ki.<br />

A baloldali 6.4.a ábrán látható gépcsaládot az építıszekrény elvnek megfelelıen<br />

alakították ki és különbözı típus- és paraméterváltozatokat ajánlanak. Ezekbıl a<br />

feladatnak megfelelıen, pl. univerzális esztergagép, vagy akár összetett eszterga-maró<br />

megmunkáló központ, kiválasztható. A fıorsó és az ellenorsó a készre munkálás<br />

alapvetı feltétele, amelyeken párhuzamosan is folyhatnak mőveletek. Így lehet azonos<br />

munkadarabon egyidejőleg külsı-külsı, vagy külsı belsı felület megmunkálást is<br />

végezni. Az ellenorsó a fıorsótól szinkron fordulatszám mellett veszi át a<br />

munkadarabot, miután az átvételi pozícióba futott. Az Y/B tengely opcióként építhetı<br />

ki és ferde, nem tengelyirányba esı furatolási és marási mőveleteket tesz lehetıvé,<br />

szükség esetén fogaskerékmarás is végezhetı. Az Y tengely hidrosztatikus hengeres<br />

vezetéssel rendelkezik, amely egyúttal lehetıséget biztosít a 360°-on belüli folytonos<br />

„B” NC tengelyő elfordulásnak, aminek célja a különbözı szöghelyzető furatolások és<br />

marások elvégzése. A gép tartóelemének alakja és azon a vezetékek helyzete jó<br />

kivehetı. A felsı keresztszánra különbözı típusú és helyzető megmunkáló szerszám<br />

83


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

egységek építhetık az ábra szerint. Az esztergagép vezérelt tengelyeinek száma akár 8<br />

is lehet. Szánelmozdulások mérése közvetlen, mérıléces. A mellsı szánvezeték<br />

függıleges síkú, ez a vezetékrendszer fogadhat ellenorsót, szegnyerget, revolverfej<br />

egységet és önközpontosító támasztó bábokat.<br />

6.4.a ábra<br />

A G200 esztergagép család moduláris<br />

kialakítása<br />

84<br />

6.4.b ábra<br />

A G200 eszterga-maró megmunkáló<br />

központ és munkatere [21]<br />

A 6.4.a ábra szerinti családból kialakított 6.4.b ábra szerinti eszterga-maró<br />

megmunkáló központ például két fıorsóval (motororsók C tengellyel) és két 14<br />

pozíciós revolverfejjel rendelkezik, amelyek álló és hajtott szerszámokat fogadhatnak.<br />

A szerszámokat befogó tartók elhelyezkedhetnek a revolverfej homlokán, vagy<br />

palástján. A paláston való elhelyezés kétirányú szerszámozásra ad lehetıséget, ami<br />

egyébként szükséges is az ellenorsós, vagy az egyidejő párhuzamos<br />

megmunkálásoknál. A szerszámtartó elforgatott helyzetében a nagyteljesítményő<br />

marófej dolgozhat. Az építı modulokból más gépstruktúrák is építhetık.<br />

A 6.5. ábra a G200 eszterga-maró megmunkáló központ munkaterének fényképeit<br />

szemlélteti. A baloldali képen egy lefejtı marószerszámos fogazat megmunkálás<br />

látható, továbbá a két revolverfej és azok szerszámozása, illetve az, hogy az alsó<br />

revolverfej szánján támasztó báb is dolgozik. Az ellenorsó itt a szegnyereg szerepét<br />

tölti be.<br />

A fıorsók házának tetejére szerelt, szembenálló és fekete színő hengeres házban<br />

elhelyezkedı egységek a szerszámok méret ellenırzését szolgálják fel-és leszerelhetı<br />

mérıkaros megoldással. Ilyenek pl. a Renishaw cég HPRA jelő mérıegységei. Az<br />

újabbak beépített merev karos megoldások, amelyeket kézzel (pl. HPPA típus), vagy<br />

automatikusan (pl. HPMA) lehet a méréshez munkahelyzetbe vinni. Vannak olyan


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

megoldások is, amelyek mind a szerszám, mind a munkadarab automatikus mérésére<br />

alkalmasak.<br />

A jobboldali fénykép két revolverfejes, párhuzamos esztergálási mőveletet mutat. A<br />

géphez rúdadagoló illeszthetı, pl. INDEX MBL típus. A gép(ek) részletesebb mőszaki<br />

adatai a gyártó cég honlapján elérhetık.<br />

6.5. ábra<br />

A G200 eszterga-maró megmunkáló központ munkatere [21]<br />

c., Traub gyártmányú esztergagépek<br />

A Traub cég eszterga gépstruktúráiból két példát mutatunk be [21].<br />

A 6.6. a ábra szerinti TNA 300 ferdeágyas egyetemes esztergagép mozgásviszonyai és<br />

elvi felépítése klasszikusnak mondható. A Z-X szánrendszerre álló és hajtott, illetve az<br />

axiális és radiális irányú szerszámokat a homlokfelületen befogó, 12 pozíciós tárcsa<br />

alakú revolverfej épül, amelynek bármely pozíciójába álló, vagy hajtott szerszám<br />

kerülhet. A szerszámok befogása VDI 40-es. A fıorsó C tengelyes hajtással is<br />

rendelkezhet, ahogyan Y tengely opció is építhetı a szerszám egységhez. A<br />

szegnyereg külön szánvezeték rendszeren helyezkedik el, tartományra állítása és<br />

rögzítése kézzel, a munkadarab megtámasztása hidraulikusan történik. A<br />

megmunkálható munkadarab hossz 450 mm, rúdanyag átmérı 42, vagy 65 mm lehet.<br />

A gyártó TNA 500 csúcseszterga gépén a 12 pozíciós revolverfej kúpos<br />

(Kronenrevolver), ami a szerszám ütközések elkerülését segíti, a fıorsó direkt hajtású,<br />

C tengelyes.<br />

A 6.6.b ábra szerinti TNX 65/42 típusú eszterga-maró megmunkáló központ család<br />

ugyancsak az építıszekrény elv szerint épül fel, és különbözı változatokban építhetı<br />

ki a megrendeléstıl függıen. A gépre külön, nagyteljesítményő maróegység is<br />

építhetı. A 6.6.b ábra revolverfejeinek szerszámbefogói palástra és/vagy homlokra<br />

építettek lehetnek. Ez lehetıvé, és kétorsós gépnél szükségessé is teszi azt, hogy a fej<br />

palástján az egyes befogóhelyeken a szerszámtartók és a szerszámok kettızöttek<br />

legyenek, vagy egy tartóban két axiális irányú szerszám helyezkedjen el.<br />

85


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.6.a ábra<br />

TNA 300 egyetemes esztergagép [21]<br />

86<br />

6.6.b ábra<br />

TNX 65/42-300 eszterga-maró<br />

megmunkáló központ építıegységei [21]<br />

Ezzel a szerszámok száma jelentısen megnövelhetı. A kétorsós gép például 2-4<br />

revolverfejjel (összesen 80 szerszámmal) is rendelkezhet. A több revolverfej és a<br />

kétirányú szerszámhelyzetek szükségtelenné teszik a külön szerszámtár és<br />

szerszámcserélı alkalmazását. Itt is építhetı Y tengely opció a szerszám egységhez. A<br />

gépen külsı és belsı, vagy akár külsı-külsı felületek egyidejőleg is megmunkálhatók,<br />

ha a szerszámegységek nem ütköznek. Kisebb excentricitású darabok megmunkálása<br />

pl. a fıorsóba épített mechanizmussal lehetséges.<br />

A fıhajtómővek motorjainak illetve fıhajtómővének teljesítmény és nyomaték adatait<br />

a gyártók 100% ED és pl. 40%, vagy 60% ED értékre adják meg. Ugyanakkor a hajtott<br />

szerszámok, pl. a maróorsó motorjánál 25 % ED értékre vonatkozó adatok találhatók.<br />

A szánok elmozdulását, az orsók elfordulását leggyakrabban villamos digitális,<br />

útmérıkkel mérik.<br />

Az esztergagépek más gyártó berendezésekkel rendszerbe építhetık. Automatikus<br />

anyagellátásukat legtöbbször rúdadagolóval oldják meg, a kész munkadarabok<br />

eltávolítása gyakran munkadarab elkapóval történik. Az automatikus<br />

szerszámellátásról külön tárak és manipulátorok is gondoskodhatnak.<br />

d., Statikailag határozott fıorsó-csapágy rendszer rugalmas alakváltozása<br />

Ma számos esztergagép fıorsóját/fıorsóit a villanymotorok közvetlenül hajtják meg.<br />

Az ilyen egységek elnevezése orsómotor, vagy motororsó. A kialakítás szakmai<br />

indoka az, hogy sok CNC esztergagép fıorsója, a forgácsoló szerszámok forgácsoló<br />

képességének megfelelıen nagy fordulatszámú (4000-6000/7000 f/min) lehet, és<br />

közvetlenül is meghajtható. Ezzel párosul a munkadarab befogók nagy szorítási<br />

biztonságának igénye, ui. nagy fordulatszámoknál a tokmánypofákra ható röpítı erık a<br />

szorítóerıt csökkentik. A szükséges és leadott teljesítmények a korábbiakhoz képest


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

lényegesen nem nıttek, ugyanakkor a gépkihasználás és a termelékenység sok esetben<br />

jelentısen emelkedett.<br />

Az ilyen motorok egytengelyően épülhetnek a fıorsó csapágyazásának a végéhez,<br />

vagy igen gyakran a csapágyak közé. Ezért a fıorsót nem terheli sem fogaskerék erı,<br />

sem szíjerı, azaz tehermentesítettnek tekinthetı. A fıorsónál csak csavaró<br />

nyomatékokkal és a fıorsó-tokmány végén ébredı technológiai erıkkel kell számolni.<br />

A motor köpenyének hőtésérıl rendszerint külön hıcserélı gondoskodik.<br />

Hasonlóan vizsgálhatók pl. a síkköszörőgépek fıorsói is, amelyek egytengelyő<br />

(koaxiális) hajtással (motor-tengelykapcsoló-fıorsó) rendelkeznek<br />

A 6.7.a ábra a fıorsó ferdehatásvonalú golyós csapágyazását és terhelését szemlélteti,<br />

amely pl. a késıbbi, 6.14. ábra szerinti fıorsó csapágyazásának felel meg. A<br />

csapágyazások jelölése a [24] katalógus szerint: elıl TU azaz Tandem-O (2+1), hátul<br />

DU azaz O (1+1) elrendezéső. A ferde hatásvonalú golyóscsapágyak hatásszöge 25º és<br />

15º az újabb csapágyaknál 20º is lehet.<br />

6.7. ábra<br />

Fıorsó-csapágy rendszer modellje<br />

87


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A fıorsó rugalmas alakváltozásának vizsgálatához az orsót helyettesítı rugalmas szál<br />

egyszerősített (linearizált) differenciál-egyenlete használható fel.<br />

A csapágyazás mechanikai modelljének elıállításához a következıket feltételezzük:<br />

• IE állandó, azaz állandó keresztmetszetet feltételezünk az orsó tengelyvonala<br />

mentén (I-az orsó keresztmetszetének másodrendő tehetetlenségi nyomatéka:<br />

d 4 ·π/64 (mm 4 ), E-rugalmassági modulus (210 GPa).<br />

• Az orsó két helyen csapágyazott, a csapágyakban nem ébred reakciónyomaték<br />

• A csapágyelmozdulások függvényei lineárisak<br />

• A csapágyakak körszimmetrikusak<br />

• A terhelés statikus<br />

• Az orsóház merev.<br />

Továbbiakban az orsó Q pontjának elmozdulását vizsgáljuk tehermentesített esetben a<br />

fıorsó-csapágy rendszer mechanikai modelljén keresztül. Az orsó alakváltozása a<br />

6.7.b ábra alapján határozható meg. A nyírás és csavarás hatását az orsó<br />

alakváltozásánál nem vesszük figyelembe. A vizsgálatokhoz felhasznált statikai<br />

egyenletek:<br />

M<br />

M<br />

F<br />

x<br />

A<br />

B<br />

= 0 = lF<br />

= 0 = lF<br />

= 0 = F<br />

A<br />

B<br />

A<br />

− ( l + a)<br />

F<br />

− aF<br />

+ F<br />

Qx<br />

Qx<br />

− F<br />

B<br />

.<br />

Qx<br />

→ F<br />

→ F<br />

A<br />

=<br />

B<br />

a<br />

l<br />

( l + a)<br />

F<br />

=<br />

l<br />

F<br />

Qx<br />

,<br />

88<br />

Qx<br />

,<br />

(6.1)<br />

A 6.9.c ábra szerint az orsófej elmozdulását a szuperpozíció elvét alkalmazva<br />

határozzuk meg:<br />

1. A “B” csapágyat merevnek tekintjük, ekkor írható, hogy:<br />

2<br />

a a ⎛ a ⎞<br />

1 xA1<br />

= cAxFA<br />

= ⎜ ⎟<br />

l l l ⎠<br />

x<br />

= cAxFQx<br />

. (6.2)<br />

⎝<br />

2. Az “A” csapágyat merevnek tekintjük, ekkor írható, hogy:<br />

x<br />

2<br />

l + a l + a ⎛ l + a ⎞<br />

2 xB2<br />

= cBxFB<br />

= ⎜ ⎟<br />

l l ⎝ l ⎠<br />

= c F . (6.3)<br />

3. Amikor mindkét csapágy merev írható, hogy:<br />

2<br />

a ( l + a)<br />

x3<br />

= F<br />

3⋅<br />

IE<br />

Qx<br />

A Q pont eredı elmozdulása:<br />

Bx<br />

Qx<br />

. (6.4)<br />

2<br />

2<br />

⎡<br />

2<br />

⎛ a ⎞ ⎛ l + a ⎞ a ( l + a)<br />

⎤<br />

x Q = x1+<br />

x2<br />

+ x3<br />

= ⎢⎜<br />

⎟ c A + ⎜ ⎟ cB<br />

+ ⎥FQx<br />

= c<br />

⎢⎣<br />

⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ 3⋅<br />

IE ⎥⎦<br />

Qx<br />

F<br />

Qx<br />

, (6.5)


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

amelybıl az orsófej eredı rugóállandója:<br />

⎛ a ⎞<br />

= ⎜ ⎟<br />

⎝ l ⎠<br />

2<br />

c<br />

⎛ l + a ⎞<br />

+ ⎜ ⎟<br />

⎝ l ⎠<br />

cQx A<br />

B<br />

2<br />

c<br />

2<br />

a ( l + a)<br />

+ . (6.6)<br />

3⋅<br />

IE<br />

A 6.10. ábra szerinti cQx(l) függvénybıl látható, hogy van egy optimális<br />

csapágytávolság (lopt), amelynél a Q pont elmozdulása minimális. Ez az érték a<br />

∂<br />

c Qx<br />

∂l<br />

= 0<br />

összefüggéssel határozható meg.<br />

2<br />

∂ cQx A függvénynek minimuma akkor van, ha 〉 0.<br />

2<br />

∂l<br />

A számítások elvégezhetık analitikusan, vagy numerikusan.<br />

A cQx(l) függvény minimuma az optimális csapágytávolságnál van. Ettıl kisebb<br />

csapágytávolságnál a cQx (mm/N) rugóállandó értéke gyorsan nı, azaz az orsó sQx<br />

(N/µm) merevsége csökken. Nagyobb csapágytávolságok a rúgómerevséget kevésbé<br />

befolyásolják, a végleges csapágytávolságra a konstrukciós környezet is hatással lehet,<br />

de a túlzott hosszméretnövelés több szempontból sem indokolt.<br />

Példa: Határozzuk meg az alábbi adatokkal egy fıorsó optimális csapágytávolságát és<br />

ábrázoljuk a cQx(l) függvényt.<br />

Adatok: a=120 mm, d=100 mm, cA=10 -7 mm/N, cB=2·10 -7 mm/N, E=2,1 10 5 N/mm 2 ,<br />

I=d 4 ·π/64.<br />

Az eredmény: lopt≈160 mm.<br />

6.8. ábra<br />

Az adott paraméterő csapágyazás cQx(l) függvénye<br />

Az orsó merevségének biztosítására illetve növelésére az alábbi lehetıségek<br />

kínálkoznak:<br />

89


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

• A csapágytávolságot lopt értékre tervezzük<br />

• Az orsó kinyúlását, azaz az “a” távolságot lehetı legkisebbre vesszük, amit a<br />

konstrukciós lehetıségek határolnak be<br />

• Növeljük az orsó keresztmetszetét, amennyiben ez lehetséges<br />

• A rugóállandók értékét csökkentjük a csapágyazás módosításával.<br />

A csapágyak elıfeszítése<br />

A csapágyakat a pontos futás- és gyártáspontosság érdekében játékmentesen, illetve<br />

elıfeszítetten építik be. A csapágyak típusa, mérete és elrendezése, valamint<br />

elıfeszítése a szükséges merevséget és pontosságot kell, hogy biztosítsa. A fıorsó<br />

rugalmas elıfeszítése lehet könnyő (L), közepes (M) és nehéz (H). Ezzel küszöbölik ki<br />

azt, hogy a technológiai terhelés hatására jelentısebb rugalmas deformáció lépjen fel.<br />

A beépítés és az elıfeszítés mértéke befolyásolja a csapágykatalógusban megadott<br />

maximális fordulatszámot a következı összefüggés szerint, amire a szerszámgép<br />

tervezıinek figyelnie kell: n=nmax·fr,<br />

ahol az fr az elıfeszítés tényezıje, amelynek értéke a csapágyazások távolságától is<br />

függ. A 6.13. ábra szerinti csapágyazás megengedett fordulatszáma például közepes<br />

(M), vagy könnyő (L) elıfeszítésnél és kis távolságoknál [24]:<br />

elıl nm(M)=nmax·0,5, nm(L)=nmax·0,65,<br />

hátul nm(M)=nmax·0,6, nm(L)=nmax·0,75.<br />

Az elıfeszítés pl. a csapágyak között lévı távtartó győrők különbözı hosszméretre<br />

köszörülésével hozható létre. A távtartókat elıször együtt síkköszörő gépen azonos<br />

hosszméretre köszörülik, majd a belsı győrő hosszméretét az egyes csapágyak<br />

győrőinek egymáshoz viszonyított terhelt és mért helyzetétıl függıen, az elıfeszítés<br />

nagyságának megfelelıen csökkentik. Ehhez a szükséges adatokat a csapágy gyártók<br />

külön terhelı berendezéseken határozzák meg.<br />

Továbbiakban példaként egy orsócsapágy egység, pl. a mellsı, rendelési kódjának<br />

megadását és magyarázatát ismertetjük a [24] alapján.<br />

FAG: RS 70. 20 E. 2RSD T. P4S. TBT.M ferdehatásvonalú csapágy, ahol:<br />

RS nagysebességő csapágy acélgolyókkal,<br />

70 közepes sorozat,<br />

20 csapágy furatméret 20x5=100 mm,<br />

E hatásszög 25°,<br />

2RSD kétoldalról tömített, zsírozott csapágy,<br />

T mőanyag kosár, vezetése a külsı csapágygyőrőben,<br />

P4S pontosság,<br />

TBT.M elıl 3 darabos univerzálisis csapágy szerelési egység Tandem-O<br />

elrendezésben és közepes (M) elıfeszítéssel.<br />

90


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.2.2 Az EPA 320-01 CNC esztergagép szerkezeti kialakítása, struktúrája<br />

Az EPA 320-01 egyetemes esztergagép az építésekor meglévı korszerő építési<br />

elveknek megfelelıen került kialakításra, a szerkezeti megoldások nagy része ma sem<br />

vesztett aktualitásából. Az „egyetemes” jelzı arra utalt, hogy a számjegyvezérléső<br />

egyetemes esztergagépek hasonló feladatokat látnak el, mint a hagyományosak, azzal a<br />

különbséggel, hogy ezeknél meridián metszetben tetszıleges kontúrok állíthatók elı.<br />

A gépépítésben ma igen széles körben alkalmazott gépcsalád és építıszekrény elv jól<br />

példázza, hogy ugyanazon tartóelemre többféle géptípus is építhetı. A gyártó<br />

háromféle géptípust ajánlott:<br />

- 2 szános csúcseszterga,<br />

- 2 szános rövideszterga,<br />

- 2x2 szános rövideszterga,<br />

továbbá ezeknek a gépeknek C tengelyes változatait. A „C” tengely jelentése: a z<br />

tengelyő fıorsó a forgácsoló fımozgás mellett a „C” tengelyként mellékmozgásokat<br />

(folytonos forgó és szakaszos osztó) végezhet, ami hajtott, forgó szerszámok<br />

alkalmazását teszi lehetıvé a mdb. komplex megmunkálása érdekében.<br />

Megfigyelhetı, hogy a csúcsesztergák strukturális változatai, a szegnyereg<br />

alkalmazása miatt kevésbé változatosak, mint a rövidesztergáké.<br />

A 2 szános gépen az egyetemes jellegnek megfelelıen tengely (a felfogható<br />

legnagyobb munkadarab átmérı és hossz 160x650 mm) és tárcsaszerő (a felfogható<br />

munkadarab átmérı 450 mm, a megmunkálható hossz 250 mm) alkatrészeket<br />

munkálhattak meg. A munkadarabok anyaga acél, öntöttvas és könnyőfém. A gép<br />

nagy termelékenységő, elsısorban egyedi- és kis sorozatok elıállítására szolgál.<br />

Az EPA 320-01 CNC esztergagép egyszerősített szerkezeti vázlata a 6.9. ábrán látható.<br />

Az ábrán feltüntettük az egyes egységek betőszámos (alfanumerikus) kódolását az [6]<br />

irodalomnak megfelelıen.<br />

1 Ágy<br />

2 Orsóház, fıorsó<br />

3 Fogaskerekes hajtómő egység<br />

4 Mellékhajtások, szánrendszer<br />

5 Revolverfej, szerszámozás<br />

6 Szegnyereg<br />

7 Tokmány<br />

8 Forgácskihordó<br />

91


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.9. ábra<br />

Az EPA 320-01 CNC esztergagép struktúrája<br />

6.10. ábra<br />

Az EPA 320-01 CNC esztergagép körvonalrajza<br />

Az esztergagép 6.10. részletes nézeti ábráin, ahol az oldalnézetek felcseréltek<br />

(amerikai nézet), jól látszik a szerkezeti egységek tényleges elhelyezkedése, valamint<br />

egyes szerkezeti megoldások is kivehetık [17].<br />

Tartóelem (ágy)<br />

A tartóelem alapvetı feladatait (funkcióit) az egyetemes esztergagépnél ismertettük.<br />

Az EPA 320-01 gép tartóeleme Mechanite öntvénybıl (ötvözött szürkeöntvénybıl)<br />

készült. A Mechanite öntvényt nagyobb szilárdsága miatt elterjedten alkalmazzák,<br />

rugalmassági modulusa viszonylag nagy, E=(1,7-1,8)·10 5 N/mm (MPa). A dinamikus<br />

merevségre jellemzı rezgéscsillapító képessége ugyancsak jó.<br />

A szerszám revolverfejek 60° ferdeségő tartóelemeken és szánokon helyezkednek el,<br />

ahogyan ezt 6.9., 6.10., vagy a korábbi 6.4.-6.6. ábrák is mutatják. Ez a megoldás több<br />

elınnyel bír:<br />

• a vezetékek burkolatán a forgács és a hőtı- kenıfolyadék gravitációs úton jut a<br />

munkatérben elhelyezett forgácskihordóra, amely egyben a hőtı- kenı folyadék<br />

tartály is,<br />

92


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

• tértakarékos megoldás a szánvezetékeknek a munkadarabhoz képest hátoldali<br />

elhelyezésével,<br />

• szabaddá teszi a munkateret a gép kezelıje, vagy automatikus munkadarabcsere<br />

számára, könnyő a hozzáférés a munkadarabok és szerszámok cseréjéhez.<br />

A ferde helyzet kétféleképpen hozható létre:<br />

• magát az alapöntvényt alakítják ki ennek megfelelıen,<br />

• a vízszintes síkban mozgatott alapszán ferde síkkal kialakított, vagy a vízszintes<br />

síkban mozgatott szánra szerelnek ferde síkkal rendelkezı egységet<br />

(közdarabot), amelyre a keresztszán épül. (Megjegyzés: a csavarkötések<br />

számának növelése a gép merevségét csökkenti.)<br />

Az ágy bázisfelületeit ma már úgy alakítják ki, hogy azokra minden építıegység<br />

beleértve a villamos és hidraulikus tápegységeket, a zárt burkolatrendszert, felfogható<br />

legyen. Ez a gép szállítását és rövid idın belüli üzembe helyezését segíti elı.<br />

Fıhajtómő, fıorsó<br />

CNC <strong>szerszámgépek</strong>, így az esztergagépek fıhajtómőve is alapvetıen háromféle<br />

kialakítású lehet.<br />

• Az elektromechanikus fıhajtómőben a fokozat nélkül állítható fordulatszámú<br />

fımotorhoz kis fokozatszámú (z=2, 3, 4) fogaskerekes hajtómőegységet (3)<br />

kapcsolnak a nyomatékerısítés, a fordulatszám tartomány kiszélesítése és<br />

megfelelı elhelyezése céljából. A motor és a hajtómő, és/vagy a hajtómő és a<br />

motor között rendszerint Poly-V szíjhajtás található. A Poly-V szíjak száma<br />

teljesítménytıl és nyomatéktól függıen egy, vagy kettı (ritkábban három). A<br />

szíjszélesség kettéosztása, azaz a két szíj elınye és célja az, hogy a szíjak<br />

sajátfrekvenciáját a technológiai tartománytól elhangolják. Az EPA 320-01<br />

gépen z=2 fokozatú hajtómővet kapcsoltak a motor és a fıorsó közé (6.11.a<br />

ábra).<br />

• A fımotor és a fıorsó (2) között csak Poly-V szíjhajtás helyezkedik el. Más<br />

megoldásban a hajtás egytengelyő (koaxiális) (pl. köszörőgép, felsıfejes faipari<br />

marógép), ahol a hajtó motor és a hajtott orsó közötti kapcsolatot a szög és<br />

helyzethibákat kiegyenlítı rugalmas tengelykapcsoló biztosítja. A maximális<br />

fordulatszámot általában a tengelykapcsoló képességei határolják be (6.11.b<br />

ábra).<br />

• A fımotor és fıorsó egybeépített, un. orsómotor (motororsó). Ez a megoldás a<br />

szerszámok forgácsoló képességének növekedésével nagysebességő (nagy<br />

fordulatszámú) megmunkálásánál terjedt el. Példaként említhetık az<br />

esztergagépek köztük nagypontosságú (szubmikronosos) esztergagépek, vagy a<br />

könnyőfém és ötvözeteik megmunkálását szolgáló fúró-maró megmunkáló<br />

központok (6.11.c ábra).<br />

93


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

1<br />

2 3 1 4 3<br />

1 3<br />

a. b. c.<br />

6.11. ábra<br />

Forgó fımozgású, fokozatnélküli hajtómővek funkcióvázlatai<br />

Az ábrák jelölései: 1-motor, 2-kis fokozatszámú fogaskerekes hajtómő, 3-fıorsó, 4tengelykapcsoló.<br />

A fordulatszámok fokozatmentes állítása a villanymotor fordulatszámának<br />

szabályozásával történik. A kis fokozatszámú hajtómő a motor fordulatszám<br />

tartományának átváltására szolgál, ami álló hajtómőnél automatikusan (pl. hidraulikus<br />

munkahengerrel) történik. A fokozatos hajtómőbıl itt hiányoznak az olyan szerkezeti<br />

egységek, mint a sokfokozatú fogaskerekes hajtómő, az irányváltó, tengelykapcsoló,<br />

fék. Ezeket a feladatokat a 4/4-es hajtásszabályozású motor funkció összevonással<br />

ellátja.<br />

A megoldások többségében az öntött fıorsó ház és vele a fıorsó önálló szerkezeti<br />

egységként kerül felfogásra valamely bázisfelületre, ami gyakran az alapszán<br />

vezetékek, és/vagy a szegnyereg vezetékek bázisfelületeként is szolgál.<br />

A gördülı csapágyazású fıorsó szuperprecíz (SP), vagy ultraprecíz (UP) pontosságú<br />

csapágyazással készül, ma leggyakrabban ferde hatásvonalú golyóscsapágyazással.<br />

(Megjegyzés: a szubmikronos (mikron alatti) pontosságú esztergák fıorsó<br />

csapágyazása hidrosztatikus, vagy aerosztatikus, pontos helyzetüket szabályozókörök<br />

biztosítják.)<br />

Az eszterga megmunkáló központokon a fıorsó „C” tengelyes, ezáltal a fıorsó kettıs<br />

funkciót láthat el:<br />

• forgó forgácsoló fımozgást valósít meg, amikor a C tengely hajtás külön<br />

kinematikai lánca szétkapcsolt (a C tengely hajtása lehet<br />

fımotorról/fıhajtómőrıl mőködtetett is), a hozzátartozó fék rögzített állapotú,<br />

• mellékmozgást végez, amikor a C tengely feladata kettıs: egyrészt lassú,<br />

egyenletes, vagy változó körelıtolást valósít meg különbözı felületek<br />

esztergálásos, marásos megmunkálásához, amihez a C tengely hajtás rögzítését<br />

oldani kell, másrészt diszkrét osztásokat valósít meg (pl. fedélbe furatok<br />

megmunkálásához, hornyok készítéséhez), amikor az osztás után a féket a<br />

fıorsóval együtt rögzíteni kell. A megmunkálás álló és forgó (hajtott)<br />

szerszámokkal egyaránt végezhetı a technológiától függıen. Külön C tengelyes<br />

hajtásnál a fıhajtómő kikapcsol és a fımotor nem fékezett állapotú. A hajtást<br />

rendszerint csúszó, radiális kapcsolású, kishézagú, vagy hézagmentes<br />

csigahajtás valósítja meg.<br />

94


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A C tengelyes gép 3D-s megmunkálást is lehetıvé tesz. A többféle technológia és<br />

szerszámainak egy gépre való integrálása, a nagy mőveletkoncentráció célja a<br />

munkadarabok készre munkálása.<br />

Az EPA 320-01 esztergagép fıhajtómőve<br />

A fıhajtómő adatai<br />

Az egyenáramú fımotor teljesítménye: 15 kW.<br />

A fordulatszám tartomány: 50÷4000 f/perc.<br />

A fıorsót terhelı legnagyobb nyomaték és forgácsoló erı: 320 Nm és 6000 N.<br />

A 6.12. és a 6.14. ábrákon az esztergagép lábazati kétfokozatú fıhajtómőve és a fıorsó<br />

szerkezeti kialakítása látható. A hajtómővet az egyenáramú fımotor (DC motor) az 1<br />

Poly-V szíjhajtáson keresztül hajtja meg, amely elnevezés sok V profillal rendelkezı,<br />

méretre öntött szíjat jelent. A fordulatszám fokozatmentes változtatása a motor<br />

kapocsfeszültségének és fluxusának változtatásával történik. Az 1 szíj szükséges<br />

feszítését a motorfelfogó talp billentésével oldották meg. A 2 tengelyre ható nagy<br />

feszítıerıt a 3 beálló görgıscsapágy veszi fel, a tengely másik végén mélyhornyú<br />

golyóscsapágy található. A kétfokozatú hajtómő 4 gyorsító és 5 lassító fogaskerék<br />

áttételei szolgálnak a motor fokozatmentesen állítható fordulatszám tartományának<br />

kiterjesztésére, a megfelelı fordulatszám tartomány beállítására, továbbá a<br />

nyomatékok növelésére. Az egyes fokozatok kapcsolásához a 6 tolótömböt a 7<br />

hidraulikus henger váltja át a megfelelı helyzetbe.<br />

A 6 tolótömb a 8 bordás tengelyre ül fel. A tolótömb és egyúttal a henger véghelyzeteit<br />

a 9 érintés nélküli induktív szenzorok jelzik. A befeszülések elkerülését szolgálja a 10<br />

toló-villát megvezetı 11 rúd. A 8 tengelyt egyik végén mélyhornyú golyóscsapágy<br />

támasztja meg, a kihajtó oldalon a 12 beálló görgıs csapágyazás veszi fel a fıorsóra<br />

hajtó 13 Poly-V szíj nagy feszítı erejét. A 13 szíj feszítése a 14 csavarral állítható be a<br />

hajtómőház függıleges irányú állításán keresztül. Beállításkor a hajtómővet a 15<br />

csavarokkal (4 db.) oldják, majd rögzítik miközben az 1 Poly-V szíj laza állapotban<br />

van. A szerelt szíjtárcsák a nyomatékot nyírószegekkel, a tengelyek felé reteszkötéssel<br />

viszik át.<br />

A hajtómő kenése szóró olajozású, az olajfürdıbe érı fogaskerék hordja fel a<br />

fogaskerekek és a csapágyak kenéséhez szükséges olajmennyiséget. Az olajszint felsı<br />

és alsó határa az olajállás mutatón keresztül, vizuálisan ellenırizhetı. A kétfokozatú<br />

hajtómő az esztergagép baloldali végére szerelt konzol függıleges bázissíkján foglal<br />

helyet, amelyen függıleges állítással a szíjfeszesség beállítható, majd helyzete<br />

rögzíthetı.<br />

A 6.12. ábrákon feltüntettük a Poly-V szíj szerkezetét és különbözı fogas-szíj<br />

profilokat (trapéz, HTD, kétoldalas trapéz), amelyekrıl a következıkben lesz szó.<br />

95


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

h<br />

7<br />

9<br />

8<br />

14<br />

15<br />

2<br />

5<br />

3<br />

1<br />

6.12. ábra<br />

Az EPA 320-01 CNC esztergagép fıhajtómővének 2 fokozatú lábazati hajtómőve<br />

B<br />

b<br />

p<br />

Takaró réteg<br />

Heveder<br />

Húzóelemek<br />

Ékbordák<br />

Szíjtárcsa<br />

6.13.a ábra<br />

A Poly-V szíj keresztmetszete<br />

h t<br />

96<br />

b<br />

HTD<br />

p b<br />

a.,<br />

p b<br />

r r<br />

h t<br />

h s<br />

r a<br />

s<br />

h t<br />

h s<br />

h t<br />

h s<br />

Heveder<br />

10<br />

11<br />

6<br />

12<br />

13<br />

4<br />

Húzóelemek<br />

Fog<br />

Futófelület<br />

b.,<br />

6.13.b ábra<br />

Fogasszíj profilok<br />

A 6.13. ábra szerinti fıorsó egység az ágy 60°-os ferdeségő bázisfelületére épül. Az<br />

orsóházban a fıorsó öt darab zsírkenéső, ferde-hatásvonalú golyóscsapággyal<br />

csapágyazott. Elıl 2+1 axiális és radiális támasztást biztosító tandem „O” csapágyazás,<br />

hátul csak radiális megtámasztást biztosító 1+1 „O” elrendezéső csapágyazás található,<br />

ami a fıorsónak megfelelı futáspontosságot és merevséget biztosít. A nagy axiális<br />

technológiai terhelést elıl két darab, ferde-hatásvonalú golyóscsapágy veszi fel a<br />

fıorsó homlokoldalán. A csapágyazás közepesen (M) elıfeszített, amit a két távtartó<br />

győrőnek a különbözı méretre köszörülésével érnek el. A ferde-hatásvonalú<br />

golyóscsapágyak hatásszöge itt 25º. A fıorsó végének kialakítása az MSZ 5038/1-83<br />

(megfelel az ISO 702/I.-1975 szabványnak) szerinti. Az külsı, A6 rövidkúpos<br />

végzıdéső fıorsó fej belül „Morse 6” kúppal rendelkezik. A fıorsó fordulatszámát a<br />

fıorsóról 1/1 hajtóviszonyú, fogas-szíjjal meghajtott forgó impulzusadó méri, amely a<br />

menetvágáshoz szükséges alapjeleket szolgáltatja.<br />

b s


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A zsírzott fıorsót elıl és hátul labirint tömítések védik a külsı szennyezıdésektıl és<br />

zsír kijutásától. A fıorsó baloldali menetes végére kerül a tokmányt mőködtetı<br />

berendezés, a fıorsó furata a tokmánymőködtetı rudazatot fogadja be.<br />

A fıorsóra épülı elemek (szíjtárcsák) nyomatékátvitelét retesz kapcsolat biztosítja. A<br />

mai nagy fordulatszámú gépeken, a kiegyensúlyozottság céljából is, gyakran<br />

alkalmazzák a feszítıgyőrős kötéseket.<br />

A 6.13. ábra jobboldalán nagy torziós merevségő fémharmonika tengelykapcsolók<br />

vázlatait tüntettük fel. A felsı csavarszorításos megoldás kis nyomatékú helyen<br />

használatos, itt például a fogas-szíj tárcsával hajtott tengely és a forgó impulzusadó<br />

közötti egytengelyő kapcsolatot biztosítja. Az alsó szorítóhüvelyes fémharmonika<br />

tengelykapcsolót nagyobb nyomatékú helyeken használják, pl. köszörőgép motorfıorsó<br />

közötti összekapcsolásra, vagy koaxiális elıtoló hajtásoknál a motor és a<br />

golyósorsó összekapcsolásra. Itt a fıorsó fordulatszámának és elfordulásának<br />

mérıhajtásánál a hajtott fogas-szíjtárcsa tengelyen való menesztését a 6.15 ábra<br />

szerinti feszítıgyőrős kötés valósítja meg.<br />

6.14. ábra<br />

Az EPA 320-01 CNC esztergagép fıorsója és a gépen használatos tengelykapcsolók<br />

Az elızıekhez hasonlóan ebben az esetben is felrajzolhatók a fıorsóra vonatkozó<br />

mechanikai modellek, amelyeket a 6.15. ábra szemléltet. A 6.15.a ábra a technológiai<br />

terhelésre, a 6.15.b ábra a szíj terhelésre vonatkozik.<br />

A fıorsó végének elmozdulása ekkor is a szuperpozíció elve alapján határozható meg.<br />

Mivel a technológiai terhelés és a szíjterhelés síkjai rendszerint nem esnek egybe, ezért<br />

a fıorsó végének elmozdulása a vetületekbıl határozható meg. A két hatás szélsı<br />

értékei:<br />

x<br />

x<br />

max<br />

Q<br />

min<br />

Q<br />

= x<br />

= x<br />

Q<br />

Q<br />

+ x<br />

− x<br />

sz<br />

sz<br />

.<br />

97


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.15. ábra<br />

A 6.14. ábra szerinti fıorsó mechanikai modellje<br />

A fıhajtómő fordulatszám ábráját a 6.16.a ábra, a teljesítmény és nyomaték<br />

határgörbéket a 6.16.b ábra mutatja. A fordulatszámábrán a fogaskerék-párok<br />

hajtóviszonyait a kapcsolódó fogaskerekek fogszámainak, a Poly-V szíjhajtásokét a<br />

tárcsaátmérık hányadosával adtuk meg.<br />

A teljesítmény és nyomaték határgörbék ηm=0,92 mechanikai hatásfok<br />

figyelembevételével kerültek ábrázolásra. Egyes fordulatszámértékek kerekítettek,<br />

ezért ellenırzéskor kismértékő eltérések lehetségesek. Az I. és II. fordulatszám<br />

tartományokból a 160÷1250 f/perc értékek közösek, ez az un. túlfedett tartomány.<br />

a. b.<br />

6.16. ábra<br />

Az EPA 320-01 esztergagép fıhajtómővének fordulatszámábrája, valamint<br />

teljesítmény és nyomaték határgörbéi<br />

98


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

A fıhajtómő Sz összes, az Szf fokozatos hajtómő és az Szm motor szabályozhatósága:<br />

Sz=80, Szf=3,22, Szm=24,8.<br />

Meg kell jegyezni, hogy a mai esztergagépeken alkalmazott villamos motorok<br />

fordulatszám szabályozása hasonló. Elıfordulhat, hogy csak kapocsfeszültség<br />

szabályozást alkalmaznak (pl. szinkron motorok). A feltüntetett teljesítmény- és<br />

nyomaték határdiagramok állandó üzemmódra (S1, S6-S9) vonatkoznak, amikor a<br />

motort nem kapcsolják be-ki. Akkor, ha a motort szakaszos üzemmódban (S3-S5) is<br />

alkalmazzuk a folyamatos üzemmód mellett, gyakoriak a motorindítások és a<br />

fékezések (a be- és kikapcsolások), a teljesítmény és nyomaték határdiagramok<br />

nagyobb értékek felé tolódnak el, azaz nagyobb nyomaték és teljesítmény vehetı le a<br />

géprıl. A motor gyártók általában közlik az ajánlott a bi%-os (ED%) százalékos<br />

bekapcsolási idıt, és a tc ciklusidıt [10]. A motormelegedés egyik üzemmódban sem<br />

lépheti túl a megengedett határértéket.<br />

Elıtoló hajtómővek (EH) (mellékhajtómővek)<br />

A CNC esztergagépek elıtoló hajtásai különállóan irányított NC tengelyek. Minden<br />

egyes szánmozgatáshoz önálló szervomotoros hajtás tartozik, amelyek<br />

tulajdonságaikban lényegesen felülmúlják a hagyományos elıtoló hajtások<br />

tulajdonságait. A szánok egymással a vezérlésen, vagy un. elektronikus kinematikai<br />

láncokon keresztül állhatnak kapcsolatban. A szánok egyidejőleg pályavezérléssel<br />

mozgathatók [19], amikor az esztergált munkadaraboknál, a fıorsó forgástengelyén<br />

átmenı síkmetszetben (meridián metszetben), szinte tetszıleges profilú (kivéve az<br />

alámetszést) alkatrészek állíthatók elı. A mellékhajtás energiaforrása a<br />

helyzetszabályozott szervomotor, ami rendszerint viszonylag egyszerő hajtási láncon<br />

keresztül mőködteti a lineáris szánt. Megjegyzés: az elıtoló szán lehet forgó is, lásd C<br />

tengely.<br />

A „<strong>Mechatronikai</strong> rendszerek elıtoló, pozícionáló hajtásának tervezése” címő<br />

segédletben [18] az idevonatkozó részletesebb ismeretek megtalálhatók. A segédletben<br />

a motor és a mechanikai építıelemek tervezése, méretezése, kiválasztása, specifikálása<br />

és rendelése, továbbá megvalósított szerkezeti megoldások bemutatása található meg.<br />

A mozgás-átalakító leggyakrabban golyósorsó-anya pár, a golyósorsó meghajtása<br />

közvetlenül, vagy közvetetten fogas-szíj hajtással történhet, ami hézagmentesnek<br />

tekinthetı. A hajtás nagy technológiai sebesség igénynél közvetlen, egytengelyő<br />

(koaxiális), amikor a motor és a golyósorsó között nagy torziós merevségő, rugalmas<br />

tengelykapcsoló biztosítja a nyomaték átvitelt, valamint a tengelyhelyzet és a<br />

tengelyek közötti szöghibák kiegyenlítését. Az elıtoló hajtómővekkel megvalósítható<br />

sebességszabályozhatóság igen nagy kúszó, elıtoló és gyorsjárati sebességek egyaránt<br />

megvalósíthatók.<br />

A technikai fejlıdést jól példázza e téren az elıtolást/menetelıtolást megvalósító<br />

szerkezeti egységek történeti változása. Az elsı esztergagépeken az elıtolást és a<br />

menetelıtolást ugyanaz a csúszó kapcsolatú menetes orsó - anya pár valósította meg az<br />

egyetemes esztergagépeken (menetelıtolásra lényegesen ritkábban van szükség). Az<br />

orsókat különbözı menetemelkedésekhez cserélni kellett. Az orsó anya pár kopása<br />

99


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

elsısorban a menetvágásoknál okozott problémát. Ezt úgy küszöbölték ki, hogy a<br />

normál elıtolás és a menetelıtolást céljára különbözı szerkezeti egységeket<br />

alkalmaztak. A szükséges értékek beállítását fogaskerekekkel oldották meg<br />

(menetváltó, szorzómő, alapmódosítás). Az elıtolásokat vonóorsón, a<br />

menetelıtolásokat kishézagú sikló menetes vezérorsó-anya páron keresztül vezették a<br />

szánszekrénybe. Ezáltal hosszú ideig pontos menetek voltak készíthetık, mivel a<br />

vezérorsót csak ritkán használták menetvágásra. A nagy élettartamú és pontosságú<br />

golyósorsó-anya párral a funkciókat ismét összevonták, mert a szerkezeti elemek<br />

(orsó, anya, golyók) edzett golyóscsapágy acélból készültek, továbbá az orsó-anya pár<br />

gyakran hézagtalanított és elıfeszített. A készített menetemelkedés nagyságát a<br />

vezérlés határozza meg.<br />

A szánelmozdulások mérése elektronikusan történik. Ma teljesen általánosnak<br />

tekinthetı a δ=(1, 2, 5) µm felbontású (növekményő) mérés, ami a legkisebb mért<br />

útegységet jelenti.<br />

Az EPA 320 esztergagép Z szánjának mozgatását (6.18. ábra) a szervomotor fogas-szíj<br />

hajtáson és golyósorsó-anya páron keresztül végzi. Az orsó jobboldali vége az orsó<br />

hossza miatt golyós csapágyazású, ami csak radiális megtámasztást biztosít, és így<br />

lehetıvé teszi a hıtágulásból származó orsó elmozdulást. A szervomotor hajtása az<br />

orsó axiális-radiális csapágyazású baloldali végéhez fogas-szíjhajtáson keresztül jut el,<br />

az orsóhoz a szíjtárcsa feszítıgyőrős kötéssel kapcsolódik, amelyre megoldási példákat<br />

a 6.17. ábra mutat. Az orsó ugyancsak baloldali végéhez a 6.14. ábránál bemutatott<br />

csavarszorításos, rugalmas tengelykapcsolón keresztül kapcsolódik a Z szán<br />

elmozdulását közvetetten mérı forgó impulzusadó (ROD: Rotations-Drehgeber).<br />

a., b.,<br />

6.17. ábra<br />

Szorítógyőrős (Ringspann) tengely-agy kötések<br />

6.18. ábra<br />

Az EPA 320-01 esztergagép Z szánjának hajtása<br />

100


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Menetvágás NC esztergagépen<br />

A fentiek kapcsán célszerő bemutatni a menetvágás kinematikai láncának<br />

egyszerősített vázlatát és kinematikai számítását NC esztergagépre is (6.19. ábra).<br />

Az NC gép menetvágásának kinematikája összevethetı a hagyományos esztergagépek<br />

menetvágására jellemzı egyszerősített kinematikai lánccal (5.23. ábra) azzal a<br />

különbséggel, hogy itt hiányzik a fıhajtómővet (fıorsót) és a mellékhajtómővet (a<br />

menetvágó kést mozgató elıtoló szánt) összekötı mechanikus kinematikai lánc.<br />

Helyette Elektronikus Kinematikai Lánc (EKL) szolgál a két mozgás között elıírt<br />

kinematikai kapcsolat megvalósítására, amelyet Mester-Szolga (Master-Slave)<br />

hajtásnak neveznek.<br />

6.19. ábra<br />

Menetvágás egyszerősített kinematikai vázlata NC esztergagépen<br />

A Z irányú szán mozgatásához szükséges alapjelet a forgó impulzusadó (ROD) és<br />

jelfeldolgozó rendszer szolgáltatja. A ROD meghajtása a fıorsóról történik k=1/1<br />

hajtóviszonyú fogas szíjhajtáson keresztül. A forgó impulzusadó a fıorsó egy<br />

kitüntetett helyzeténél „0” impulzust ad ki minden körülfordulásnál, továbbá a fıorsó<br />

elfordulásának mértékével arányos impulzus-számról és a fıorsó forgási<br />

szögsebességével arányos impulzus sebességhez szolgáltat információkat. Az<br />

impulzusadó jelsorozatai teszik lehetıvé menetvágásnál (és hasonló mőveleteknél, pl.<br />

síkspirál megmunkálásnál x irányban) a fıorsó és az elıtoló z szán szinkron<br />

mőködését, a sebesség- és helyzetszabályozást, hogy a szán a megfelelı<br />

menetelıtolással haladjon, illetve a menetárokba visszataláljon.<br />

A különbözı pm menetemelkedések készítéséhez itt kvill, villamos hajtóviszonyt kell<br />

biztosítani ahhoz, hogy egy villamos impulzushoz egységnyi elmozdulás tartozzon,<br />

amit a helyzetszabályozó old meg. A menetvágás kinematikai egyenlete:<br />

1 ford ⋅ k ⋅ν<br />

⋅ kvillδ<br />

= pm<br />

,<br />

pm<br />

kvill<br />

= = Cvill<br />

⋅ pm<br />

ν ⋅δ<br />

,<br />

ahol k=1/1- hajtóviszony, ν - ROD impulzusszáma, kvill- villamos hajtóviszony<br />

beállítandó értéke, δ - a mérni kívánt elemi úthossz, pm- vágandó menetemelkedés, pv-<br />

az orsó menetemelkedése. A pm menettípustól függı értékei az 5.1.3 fejezetben<br />

szerepelnek.<br />

101


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Szánok és vezetékek<br />

A szánok kialakítása lényegesen nem változott, ugyanakkor a vezetési pontosságot<br />

többféle megoldással növelték. A szánok csúszó vezetésénél öntöttvas-öntöttvas,<br />

edzett acél-öntöttvas, vagy az edzett acél-mőanyag (gyakran öntött mőanyag)<br />

anyagpárosítás használatos, ez utóbbiak az akadó csúszás elkerülésére is módot adnak<br />

és jó a rezgéscsillapításuk. A kombinált, csúszó és hézagtalanított-elıfeszített gördülı<br />

vezetéses megoldások a rezgéscsillapítási tulajdonságokat megtartva a vezetési, ezáltal<br />

a megmunkálási pontosságot növelik. A csúszó és hibrid vezetékek gyakran egymásra<br />

merıleges síkfelületekbıl állnak.<br />

Az EPA 320-01 esztergagép X szánjának mozgatását és a Z szán vezetékét együttesen<br />

a 6.20. ábra szemlélteti. A munkadarab tengelyvonala irányában mozgó Z szán<br />

kombinált vezetékrendszerénél a pontos vezetést a felsı, edzett és köszörült<br />

vezetéklécen futó gördülı kocsik biztosítják keskeny vezetéssel.<br />

Az X szán mozgatása a Z szánéhoz hasonló (6.21. ábra). Eltérés abban van, hogy az<br />

orsó baloldali végét a túlhatározottság elkerülésére az orsó rövidsége miatt nem<br />

csapágyazták (a hézagtalanított és elıfeszített orsó-anya pár ui. maga is<br />

csapágyazásként viselkedik. Az orsót hajtó szíjtárcsa a már bemutatott feszítıgyőrős<br />

kötéssel kapcsolódik az golyósorsóhoz, a forgó impulzusadó a golyósorsóhoz pedig a<br />

6.14. ábra szerinti, csavarszorítású tengelykapcsolóval.<br />

A vezeték X irányban acél-öntött mőanyag csúszó és gördülı kombinációjú. A 6.20. és<br />

6.21. ábrák jól mutatják az alapszán és a keresztszán öntvényeinek szakszerő<br />

kialakítását (eltolt és merev bordázat, stb.).<br />

6.20. ábra<br />

X szán mozgatás, Z szánvezetés<br />

Az X szánvezetés keskeny csúszó, edzett acél-öntött mőanyag kombinációjú, a<br />

hézagbeállítást mőanyag bevonatú ékes léccel oldották meg. A 6.19. ábra mutatja a Z<br />

szán mozgatás orsó-anya helyzetét, és az X szánra felfogott revolverfej körvonalát is.<br />

102


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Munkadarab befogók és készülékek<br />

6.21. ábra<br />

Z szánmozgatás, X szánvezetés<br />

A CNC esztergagépek munkadarab befogás módjai alapvetıen nem különböznek a<br />

hagyományos megoldásoktól, ugyanakkor a megoldások illeszkednek a magasabb<br />

követelményekhez.<br />

A CNC esztergagépeken, ahol a fordulatszámok lényegesen nagyobbak (4000-5000<br />

f/min), mint a hagyományos egyetemes esztergagépeken, a nagy szorítóerejő,<br />

vonóékes tokmányokat alkalmazzák. A síkspirál menetes tokmányok szorítóereje<br />

magas fordulatszámoknál ui. nem elegendı, mivel a pofákra ható röpítı erı a szorító<br />

erıt a fordulatszámmal quadratikusan csökkenti, és a fellépı forgácsoló erı a<br />

munkadarabot a pofákban elmozdítatná. Sok gyártó ma már megadja a hidraulikus<br />

mőködtetéső tokmány szorítóerejének változását a fordulatszám függvényében. A<br />

vonóékes mechanizmust a fıorsó furatában elhelyezkedı rúd, vagy csıtengely<br />

mőködteti, legtöbbször hidraulikus mőködtetéssel. A tokmánypofák elmozdulása<br />

átmérıben 10-12 mm tartományt fog át, a pofák lehetnek edzettek és puha pofák. Ez<br />

utóbbiak a pontosabb megmunkálást és a felület védelmét szolgálhatják,<br />

felszabályozásuk a befogási átmérıre történik. A pofákat a tokmány testben<br />

megvezetett alaptestekre fogják fel, a pofák pontos radiális helyzeteit az alaptesten<br />

síkfogazatok biztosítják. Más munkadarab átmérı befogásakor a rátét pofákat kézzel,<br />

azonos mértékben kell átállítani. A kézi csere elkerülésére alkalmazhatnak<br />

automatikus tokmánycserét, vagy az automatizált pofaállítási megoldásokat is, ezek<br />

azonban nem olcsó megoldások. A tokmánypofák zárását és nyitását lábpedálok<br />

segítségével végezhetik.<br />

Az EPA 320 esztergagépen alkalmazott vonóékes tokmány és mőködtetı szervei elvi<br />

vázlatának 6.22. ábra szerinti számozása: 1-tokmánytest, 2- pofa alaptest, 3tokmánypofa,<br />

4-fıorsó, 5-vonórúd, 6-mőködtetı hidraulikus henger, 7-forgó bevezetı<br />

fej, 8-induktív végállás kapcsolók.<br />

103


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Szegnyereg<br />

6.22. ábra<br />

Vonóékes tokmány mőködésének elve<br />

A CNC csúcseszterga gépek szegnyerge csak támasztó csúcs befogására szolgál. A<br />

furatoló szerszámok a szerszámtartó revolverfejbe kerülnek. A szegnyereg mőködtetés<br />

rendszerint hidraulikus, a szorítás és oldás lábpedálokkal történik. A szegnyereg az<br />

alsó vezetékrendszeren foglal helyet, tartományra állítása után kézzel, erızáróan<br />

rögzítik. A munkadarab megtámasztása ezután hidraulikus.<br />

6.23. ábra<br />

Hidraulikus mőködtetéső szegnyereg<br />

A 6.23. ábra szerkezeti rajzából a szegnyereg szerkezeti kialakítása és funkcionális<br />

mőködése megérthetı. A szegnyeregbe helyezett és beszorított Morse kúpos végő<br />

csúcs kivétele a testen lévı meneten elhelyezkedı anya elfogatásával történik. A csúcs<br />

és a befogóhüvely elfordulás elleni biztosítása a csúcson lévı lelapoláson<br />

csavarkulccsal oldható meg.<br />

104


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Szerszám befogók és készülékek, funkcióbıvítés<br />

CNC gépek szerszámbefogása lényegesen eltér a hagyományos egyetemes<br />

esztergagépekétıl, a leggyakoribb megoldás a revolveresztergáktól eredeztethetı. A<br />

CNC esztergagépeken általában 10-12 helyzetes revolverfejbe fogják az álló, és/vagy a<br />

hajtott a szerszámokat. Ez a szerszám szám a hagyományos megmunkálásokhoz<br />

elegendı. A 6.24. ábra szerinti revolverfejbe 2 db. esztergakést közvetlenül, a többi<br />

szerszámot (esztergakések, furatoló szerszámok) azonos befogó, tájoló és rögzítı<br />

felületekkel rendelkezı, szabványosított szerszámtartó testekbe fogják be, amelyek a<br />

revolverfej tárcsája furataiban foglalnak helyet. A szerszám befogó testek, a<br />

technológiától és a szerszámtól függıen eltérı kialakításúak, így radiális, axiális,<br />

kombinált késtartók és furatoló szerszámok befogására szolgáló egységek lehetnek. A<br />

szerszámok munkahelyzetbe forgatása a revolverfejjel egyirányú, automatikus.<br />

6.24. ábra<br />

A revolverfejre épülı szerszámbefogó tárcsa (EPA 320-01)<br />

Az eszterga megmunkáló központokon a nagy mőveletkoncentráció megvalósítására<br />

forgó (hajtott) szerszámokat is alkalmaznak, amelyek száma nagy lehet. Ezek<br />

alkalmazásához a fıorsó C tengelyes hajtása szükséges. A cél az, hogy a munkadarab<br />

lehetıleg készen kerüljön le a géprıl. A nagyszámú szerszámot háttértárakból a<br />

revolverfejbe manipulátorok (robotok) cserélik, vagy a már bemutatott megoldás<br />

szerint több revolverfejet alkalmaznak. A funkcióbıvítést számos, és már említett,<br />

eszköz revolverfejbe integrálása jelenti. A szerszámváltó revolverfejre felfogott<br />

105


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

tárcsán a szerszámtartók, szerszámok befogása, a hőtı-kenı folyadéknak a forgácsolás<br />

helyére vezetése látható.<br />

6.25. ábra<br />

Refolverfejek és szerszámozásuk (Sauter-Szimikron)<br />

A 6.25. ábra a Sauter-Szimikron gyártású és forgalmazású revolverfej megoldásokat<br />

szemlélteti, amelybe álló és hajtott szerszámok egyaránt befoghatók. A baloldali<br />

megoldásban a szerszámbefogó egységek a revolverfej palástján helyezkednek el. A<br />

képen kivehetık a kétirányú (+/-) megmunkálást szolgáló szerszámtartók. A jobboldali<br />

un. korona revolverfej (Kronenrevolver) kialakítása és szerszámozása ütközésmentes<br />

váltást és megmunkálást tesz lehetıvé és kevésbé zavarja a szegnyerget. Alkalmazása<br />

pl. tengelyszerő munkadaraboknál kedvezı.<br />

A 6.26. ábra a 6.24. ábra szerinti revolverfejbe, kézi szerszámbefogásra használatos,<br />

VDI DIN 69880 szerinti kialakítású hengeres-fogasléces tájoló-rögzítı szerkezetet<br />

mutat [6]. A befogó száron lévı síkfogazat és a csavarral rászorított szorítóelem<br />

ugyancsak síkfogazata olyan helyzető, hogy szorításkor a V profilok kapcsolódásakor<br />

fellépı erık a késtartót a fészekbe és a homlokfelületre egyaránt rászorítja. A<br />

szerszámtartó hengeres szára a revolverfej kettıs hengeres felületébe ül be (ez nem<br />

ábrázolt), így a mintegy 3x120°-os erıháromszög megfelelı helyzetet biztosít a<br />

tartónak. A késtartó stabil és irányított helyzetét hüvelyszerő tájolócsap (lásd a 6.19.<br />

ábrán) is biztosítja. A hőtı-kenı folyadék a revolverfej munkapozíciójában lévı<br />

szerszám éléhez rugalmas kapcsolaton és a szerszámtartó furatrendszerén keresztül jut<br />

el.<br />

A 6.27. ábra a C tengelyes, forgószerszámos eszterga központokon és cellákon<br />

használatos, a DIN 69893 kialakítása szerinti, rövidkúpos (HSK-HohlSchaftKegelüreges<br />

kúpos csapos) szerszámbefogás elvét szemlélteti. A szerszámtartók<br />

nagyfordulatszámú, hajtott szerszámok (furatoló, maró, stb.) befogására szolgálnak. A<br />

kialakítás az automatikus szerszámcserélést is lehetıvé teszi. Az Fh behúzó erı<br />

hatására a rugalmas kúp alakváltozása lehetıvé teszi, az un. túlhatározott befogást,<br />

azaz a befogó test mind a kúpfelületén, mind a homlokfelületén felfekszik.<br />

106


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.26. ábra<br />

Radiális késtartó befogása a 6.20. ábra szerinti<br />

revolverfejbe [6]<br />

107<br />

6.27. ábra<br />

A HSK típusú szerszámbefogás<br />

elve<br />

Az alaptartó eltérı kiviteli alakjai különbözı megmunkáláshoz ajánlottak.<br />

Például az „A” típusú befogó (ISO/CD 12164-1) kúpjának végén két menesztı horony<br />

található, alkalmazását nagyobb nyomatékigényő gépeken (megmunkáló központok,<br />

marógépek, esztergagépek) ajánlják.<br />

A „B” típusnál (DIN 69893-2) a menesztı hornyok a fejrészen (homlokon) találhatók.<br />

Ez a típus nagy nyomatékigényő gépeken használatos (megmunkáló központok, nehéz<br />

üzemő gépek).<br />

A további befogó típusokat a nagysebességő (HSC-Hig Speed Cutting/nagy sebességő<br />

forgácsolás), forgószerszámos megmunkálásoknál alkalmazzák, pl. könnyőfém, fa,<br />

mőanyag megmunkálásánál, amikor menesztı hornyok nincsenek.<br />

A szerszámtartók fejrésze szerszám specifikus kialakítású.<br />

Bábok (lünetták)<br />

CNC esztergagépeken alkalmazott bábok a munkadarabot rendszerint görgıkkel<br />

támasztják meg, amelyek lehetnek önközpontosítók is, de a hagyományos csúszó sarus<br />

megoldások is alkalmazhatók. A gépeket zárt burkolattal látják el, amelyekben a<br />

vezérlı rendszerint beépített. A 6.28. ábra görgıs támasztású álló bábot mutat.<br />

Burkolat<br />

A CNC esztergagépek többségét zárt burkolattal látják el (6.29. ábra), hogy a forgács<br />

és a hőtı-kenı folyadék ne kerülhessen ki a környezetbe. A forgács és hőtı-kenı<br />

folyadékgyőjtı tartálya egyben forgácskihordó is. A szőrt hőtıfolyadékot tápegység<br />

juttatja vissza a megmunkálási helyre. A korábbiakhoz képest nagyobb<br />

folyadékmennyiség a forgács leöblítését és a forgácskihordóba juttatását is segíti.


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.28. ábra<br />

Görgıs támasztású álló báb (Biglia)<br />

Hidraulikus, pneumatikus tápegységek<br />

108<br />

6.29. ábra<br />

Zárt burkolat CNC esztergagépeken<br />

(Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.)<br />

CNC esztergagépek hidraulikus tápegységei a következı feladatokat láthatják el:<br />

• Az olaj hidraulikus tápegység a befogó készülékek mőködtetéséhez és a<br />

fogaskerekes hajtómő fokozatainak hidraulikus munkahengerrel történı<br />

automatikus váltásához, a tartományváltáshoz szolgál.<br />

• A kenı hidraulika tápegység a szánvezetékek, golyósorsó-anya, orsó<br />

csapágyazási helyek kenését végzi, a kenés, pl. meghatározott idınként<br />

történik.<br />

• A hőtı-kenı folyadékellátó rendszer tápegység a megmunkálási helyre juttatja a<br />

munkafolyadékot. A tápegység gyakran a gép munkatere alá önálló egységként<br />

telepített forgácskihordó egységben található, azzal egy egységet alkot. A<br />

folyadék lehet kis- és nagynyomású.<br />

Pneumatikusan mőködtetett egységek lehetnek pl. az automatikus ajtómozgatások<br />

manipulátoros anyagkiszolgálásnál. A levegıt rendszerint üzemi hálózatról biztosítják<br />

a megfelelı elıkészítı egységeken keresztül.<br />

Villamos vezérlés<br />

A villamos vezérlés az, amely a hardver egységeket mőködésbe hozza. A villamos<br />

vezérlıszekrény a gép hátoldalánál helyezkedik el, ami ma legtöbbször az ágy<br />

hátoldalára épített tartóelemeken foglal helyet. A vezérlıszekrényben találhatók a<br />

fıhajtás és a mellékhajtás tápegységei, a szabályozók és a végrehajtó elemek<br />

mőködtetéséhez szükséges villamos készülékek. A CNC vezérlés és kezelı felülete a<br />

gép homlokoldalán, a burkolatba épített. A gépi funkciók munkatér közeli kezelésére<br />

gyakran egy lengıkaron található kezelıpanel szolgál.<br />

Mérés és állapotfelügyelet<br />

A CNC esztergagépeken és az esztergaközpontokon automatikus mérés, illetve állapot<br />

felügyelet valósítható meg. Pl. a revolverfejbe fogott mérıtapintóval mérik a


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

munkadarab méreteket, a burkolat alól kibillenthetı tapintóval a szerszámok méreteit<br />

(6.30. ábra).<br />

Állapot felügyeletet általában a cellaszintő gépeknél alkalmaznak, a gépek kezelı<br />

nélküli, vagy kezelı szegény üzemeltetése céljából. A megoldás lehet határérték, vagy<br />

optimáló szabályozás.<br />

A szánok elmozdulását CNC gépeken villamos mérıeszközök mérik. Kézi<br />

szánmozgatás, érintı fogásvétel villamos kézi kerékkel lehetséges (6.31. ábra).<br />

6.30. ábra<br />

Szerszám méretellenırzés (Dainichi)<br />

Automatikus szerszám és munkadarabcsere<br />

109<br />

6.31. ábra<br />

Villamos kézikerék (Haas)<br />

Az eszterga megmunkáló központok és cellák automatikus munkadarab és<br />

szerszámellátásának egységei: pl. revolverfejek, szerszámtárak és –cserélık,<br />

manipulátorok, robotok. A téma részletesebb kifejtése megtalálható a [6] irodalomban.<br />

Gép telepítése, ellenırzése és karbantartása<br />

A gépek telepítése gondos elıkészítést kíván. A szükséges eszközök és módok álljanak<br />

rendelkezésre a gép szállításakor, telepítésekor, pl. daru és emelıkötél-horog, vagy<br />

kézi mozgatásnál görgık és szabad útpálya. Megfelelı alapozás és környezeti tér<br />

biztosítása szükséges, amelyhez hozzátartoznak pl. az alábbiak:<br />

• az alapozásnál az elıírt vastagságú és szilárdságú beton legyen az altalaj<br />

minıségét is figyelembe véve,<br />

• a gép felállításhoz szintezı mőszer, szintezı elemek szükségesek, a gép<br />

felfeküdhet alátámasztó papucsokon is, a szintezés elıírt pontossága pl. 0,04<br />

mm/1000 mm, vagy más érték,<br />

• a gép körüljárható, karbantartható, az ajtók nyithatók legyenek,<br />

• a környezeti rezgésektıl való elszigetelés pl. csillapító mélyedésekkel,<br />

• nagyfrekvenciás zavarások kizárása,<br />

• megfelelı hımérséklet és páratartalom biztosítása, huzat elkerülése,<br />

• szükség esetén légkondicionált helyiségben történı elhelyezés,<br />

• energiaellátás: tápfeszültség és áramlevételi hely, automata megszakító,<br />

megfelelı tápvezeték keresztmetszet biztosítása a gyártó elıírásának<br />

megfelelıen, levegıellátás csatlakoztatása,


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

• üzembe helyezés, mőbizonylatok megléte, mőködés ellenırzés, helyszíni<br />

beállítások elvégzése pl. üzemi nyomás, helyi szerelvényezés, próbaüzem,<br />

tesztdarab(ok) gyártása.<br />

• a nyersanyagellátás, a késztermék eltávolítás zökkenımentesen, megfelelı<br />

szállítási utakon és eszközökkel történjen,<br />

A karbantartási tervet idıciklusonként adják meg. Ilyenek lehetnek:<br />

• Napi karbantartási feladatok: olajszint és olajnyomások ellenırzése a különbözı<br />

tápegységeknél, tokmány szorítóerı ellenırzés mérıcellával,<br />

• Ellenırzés az elsı hónap után: gépbeállítás, szán egyenesség, olajcsere,<br />

• Ellenırzés 6 havonta: hidraulika olaj szennyezettség és csere, szíjfeszességek<br />

ellenırzése és beállítása, burkolatok, vezetéktörlık állapotának ellenırzése,<br />

• Ellenırzés évente, 2 évente: zsírzás, olajozás, hőtıkör, fıorsó állapota,<br />

pontossága.<br />

Kenés: mindig a gyártó által elıírt és ugyanazt az olajminıséget, hőtıfolyadékot<br />

használjuk, a hőtıfolyadék mennyiségét ellenırizni és a hiányt pótolni kell. Az<br />

olajtartályokat a gyártó rendszerint átöblítetten, leeresztetten, tisztán szállítja le, a<br />

feltöltésrıl a felhasználónak kell gondoskodni.<br />

A gép üzemeltetéséhez fontos, hogy a gyorsan kopó és elhasználódó alkatrészekbıl,<br />

eszközökbıl raktári készlet legyen, mint pl. a fogas-szíj, Poly-V szíj, tömítések,<br />

fékbetétek, vezetéktörlık, elektromos alkatrészek, izzók, hőtı-kenı folyadék,<br />

kenıanyagok.<br />

110


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

6.3 Az egyetemes és a CNC esztergagépek összehasonlítása<br />

A két kivitel közötti összevetés az eddig tanultak alapján megtehetı. A fejlıdés<br />

azonban egyes technikai megoldásokat rövid idı alatt módosíthatja, vagy akár el is<br />

vetheti és újakkal helyettesíti. Ezzel együtt az alapok és megoldások többsége nem<br />

igen változnak. Az összehasonlítást elsısorban a mechanikai megoldások<br />

szempontjából tesszük meg.<br />

Struktúra<br />

Egyetemes esztergagépek: Közel azonos felépítéső gépek, szerszámmozgatással,<br />

vízszintes síkú bázisfelület- és vezetékrendszerrel.<br />

CNC esztergagépek: Változatos egyetemes és rövid eszterga struktúrák az NC<br />

technikából adódóan. Különbözı szerszám és munkadarab rendszerek, pl. több<br />

szánrendszer és szerszámtartó, egy vagy két fıorsó gyakran C tengellyel és hajtott<br />

szerszámok is az állók mellett. A gép struktúráját ma igen gyakran a célfeladatnak<br />

megfelelıen alakítják ki.<br />

Tartóelem<br />

Egyetemes esztergagépek: Ágy jellegő, vízszintes síkú bázisfelület rendszerrel.<br />

Anyaga általában lemezgrafitos szürkeöntvény, zárt üregekben gyakran öntött maggal,<br />

forgács és hőtıfolyadék elvezetéshez bordás és ferde síkú kialakítás.<br />

CNC esztergagépek: A fentebb írtak itt is érvényesek. Továbbá a tartóelem kialakítása<br />

ferde ágyas, vagy ferde X szán kialakítású (általában 60º-os). Anyaga lemezgrafitos<br />

szürkeöntvény (GG), ötvözött szürkeöntvény (Mechanite), ritkábban vasbeton,<br />

mőanyagbeton. Precíziós, szubmikronos gépeknél pl. gránit. A tartóelemek alakját a<br />

funkciók meghatározzák, illetve befolyásolják.<br />

Vezetékrendszer<br />

Egyetemes esztergagépek: Az alapszán vezeték rendszerint keskenyvezetéső csúszó<br />

prizmatikus-prizmatikus, vagy prizmatikus-lapos, egymásra merıleges lapos<br />

kialakítással, a szegnyereg vezeték prizmatikus-lapos. A keresztszán általában<br />

fecskefark vezetéső. Hézagbeállítás ékes lécekkel, visszafogó lécek utánmunkálásával.<br />

Anyagpárosítás: GG.-GG. Az ágyvezetékek láng, vagy indukciós<br />

edzésőek (HRc=48-53) és köszörültek. Ellen felületek köszörült/hántolt.<br />

CNC esztergagépek: Az alapszán és a keresztszán lehet gördülı (kishézagú, vagy<br />

elıfeszített), ami ma gyakori, vagy egymásra merıleges felületekkel kialakított<br />

keskenyvezetéső csúszó, csúszó-gördülı (hibrid) vezetéső. Anyagpárosítás csúszó<br />

vezetékeknél: pl. öntött-öntött (GG-GG), edzett acél-öntött (GG), edzett acélmőanyag.<br />

Hézagbeállítás pl. ékes léccel, mőanyag kiöntéssel, szerelt-ragasztott<br />

mőanyag lapokkal, utólagos megmunkálással. Öntött ellen felületek<br />

köszörültek/hántoltak, a mőanyagfelületek hántoltak. Egyes szánok lehetnek<br />

hidrosztatikus vezetésőek is.<br />

Szubmikronos esztergáknál hidrosztatikus, vagy aerosztatikus vezetékek.<br />

111


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Fıhajtómő<br />

Egyetemes esztergagépek: Sokfokozatú (z=8-27), kézi kapcsolású.<br />

CNC esztergagépek: Fokozatnélküli motorral kombinált fokozatos (z=2-3), vagy<br />

fokozatnélküli motor/Poly-V szíj/fıorsó kinematikai láncú megoldás. Kisebb<br />

teljesítményeknél, pl.


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Szánmozgatás<br />

Egyetemes esztergagépek: Az alapszán elıtolása a vonóorsóról, fogaskerék-fogasléc<br />

kapcsolattal általában utazó hajtással. A menetelıtolás vezérorsóról. A keresztszán<br />

mozgatása csúszó orsó-anya párral.<br />

CNC esztergagépek: Hézagtalanított és valamilyen mértékben elıfeszített golyósorsóanya<br />

párral kis elmozdulásoknál egyoldali axiális és radiális csapágyazással, hosszabb<br />

golyósorsóknál kétoldali csapágyazással, a motoroldalon axiális és radiális a másik<br />

oldalon radiális csapágyazással, ritkábban utazó hajtással hosszú szán-mozgásoknál. A<br />

golyósorsó-anya pár mind az elıtolást, mind a menetelıtolást szolgálja. Géptıl<br />

függıen lehet még lineáris motoros szánmozgatás, akár kiegészítı egységként pl. az X<br />

szánon. Pontos gépeknél a golyósorsó menetemelkedési hibái, vagy a hı-alakváltozás<br />

okozta eltérések szoftveresen folyamatosan korrigálhatók.<br />

Munkadarab készülékezés, Szegnyereg<br />

Egyetemes esztergagépek: Síkspirálmenetes tokmány és szegnyereg, Síktárcsa és<br />

szegnyereg (forgó, vagy álló csúcs). Kétoldali csúcs (fıorsó és szegnyereg) paláston,<br />

vagy homlokon történı munkadarab menesztéssel pontos megmunkáláshoz. Álló báb<br />

és mozgó támasztó báb (lünetta) általában bronzsarus, csúszó támasztással.<br />

A tokmányban kemény, vagy puha pofák, utóbbi pontos munkadarab befogáshoz és<br />

megmunkáláshoz, vagy felületvédelemhez. A szegnyereg munkadarab forgó vagy álló<br />

csúccsal való megtámasztásra és kezdı furatoló szerszámok befogására szolgál.<br />

CNC esztergagépek: Általában nagy szorító-erejő, automatikus mőködtetéső,<br />

vonóékes tokmány csúcsesztergánál szegnyereggel, síktárcsa szegnyereggel. Kétoldali<br />

csúcs (fıorsó+szegnyereg) menesztés paláston, homlokon. Álló és mozgó báb (lünetta)<br />

gyakran gördülı támasztással. A tokmánypofák más mérettartományra kézzel<br />

állíthatók át, ritkán automatikusan. Az automatikus pofa nyitás-zárás mértéke kb. 10-<br />

12 mm. Feladatorientált egyedi tokmány és befogó kialakítások. Szegnyereg, vagy<br />

más néven támasztó csúcs csak a munkadarab csúccsal történı megtámasztására<br />

szolgál, mdb. tartományra állása automatikus, szorítás hidraulikus. Olykor a<br />

revolverfejen is lehet támasztó csúcs. Kétorsós gépeknél az ellenorsó támasztó csúcsot<br />

is hordozhat.<br />

Munkadarab, munkadarab adagolás és eltávolítás<br />

Egyetemes esztergagépek: Munkadarab adagolás, befogás és eltávolítás kézi. Tengely<br />

és tárcsaszerő munkadarabok hengeres és sík felületeinek megmunkálása.<br />

Kúpesztergálás az elfordítható szupport-szánnal kézzel, vagy automatikusan<br />

kúpvonalzóval.<br />

CNC esztergagépek: Tengely és tárcsaszerő munkadarabok meridián metszetben<br />

tetszıleges kontúrral, pályavezérléssel kivéve az alámetszés esetét. Menetvágás<br />

mester-szolga (Master-Slave) elektronikus kinematikai lánccal (EKL). Összetett<br />

munkadarabok készre munkálása különbözı technológiákkal, esetenként felületi<br />

edzéssel. Munkadarab adagolás és befogás kézi, vagy elölrıl robotos, felülrıl robotmanipulátoros,<br />

automatikus munkadarab befogással (automatikus tokmánypofa nyitászárással).<br />

Rúdanyagból dolgozó gépeknél a rúdadagolás a revolverfejbe épített és<br />

beforgatott, hosszméretre beállított revolverfej ütközıjére történhet, vagy a<br />

113


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

revolverfejbe épített megfogó Z irányú mozgásaival és szorítás-oldás funkcióival.<br />

Munkadarabok eltávolítása és továbbítása lehet kézi, nagyobb alkatrészeknél<br />

manipulátorral tároló-továbbító győjtıhelyre szállítással, vagy leszúráskor<br />

munkadarab elkapóval és megfelelı ejtı pályára történı juttatással történhet.<br />

Szerszámozás<br />

Egyetemes esztergagépek: A 4 helyzetes késtartó, azaz a szerszám a kezelı és a<br />

munkadarab között helyezkedik el külsı-belsı felületek megmunkálásához szükséges<br />

eszterga szerszámok befogásához. A forgástengelybe esı kezdı furatolás a<br />

szegnyeregbe helyezett szerszámokkal, furat bıvítése a 4 helyzetes késtartóba fogott<br />

szerszámokkal.<br />

CNC esztergagépek: Változatos és kombinált szerszámozás külsı és belsı felületek<br />

[vagy lineáris szerszámegységekkel, vagy ezek kombinációjával. Álló és hajtott<br />

szerszámok befogása, utóbbi C-tengellyel, ami automatikus szerszámellátással<br />

párosulhat. Szerszámok befogása lehet a revolverfej homlokán, vagy palástján.<br />

Paláston való befogásnál összetett megmunkálási feladathoz a szerszámbefogókba<br />

befogott szerszámok a revolverfejen két irányban helyezkedhetnek el, ami a kétorsós<br />

megmunkálásoknál jelent elınyt. Több revolverfejes gépeknél az automatikus<br />

szerszámellátást (tárolás és cserélés) a revolverfejek kiváltják.<br />

Mérés, minıségellenırzés<br />

Egyetemes esztergagépek: Közvetetten, mérıtárcsa segítségével (nóniusztárcsával) az<br />

alapszán pl. 0,2 mm, a keresztszán elmozdulás 0,05 mm pontosságú mérése lehetséges.<br />

CNC esztergagépek: Elmozdulások és elfordulások mérése: villamosan közvetlenül,<br />

vagy közvetetten digitális növekményes, kvázi-abszolút, vagy abszolút méréssel.<br />

Különbözı koordinátarendszerek összehangolása, szerszámok méretének<br />

meghatározása. Automatikus szerszámméret ellenırzés, korrekciók bevitele. Kézi<br />

üzemmódban villamos kézi kerékkel történı szánmozgatás a beállított felbontás<br />

szerint, érintı fogásvétel. Felbontás általában 1 µm, de lehet más érték is. Összetett<br />

diagnosztikai felügyeleti rendszer, pl. rezgésdiagnosztika, erı- és nyomatékmérés<br />

esetenként határérték, vagy optimáló szabályozás. Minıségellenırzı rendszer a<br />

gépképesség és a folyamatképesség vizsgálatokra.<br />

Hidraulikus és pneumatikus (fluidtechnikai) egységek<br />

Egyetemes esztergagépek: Hőtı-kenı folyadék-ellátó rendszer, szánkenés idıszakosan<br />

kézzel, olajozó kannából.<br />

CNC esztergagépek: Hőtı-kenı folyadékellátó rendszer akár a szerszámokon keresztül<br />

is, kiegészítve a forgács eltávolítást is segítı nagymennyiségő öblítı<br />

folyadékellátással, szükség esetén két különbözı nyomásfokozattal. Hajtómő és<br />

készülék hidraulika, szánkenı hidraulika, csapágyak és golyósorsó-anya pár kenési<br />

rendszer, esetleg revolverfej(ek) idıszakos automatikus zsírozása, hálózati<br />

levegıellátás pl. ajtómőködtetéshez, kész munkadarab tisztításához, stb..<br />

Forgácseltávolítás<br />

Egyetemes esztergagépek: Kézi segédeszközzel a győjtıtálcáról.<br />

114


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

CNC esztergagépek: Legtöbbször automatikus hőtı-kenı folyadékkal, öblítı-lemosó<br />

folyadékkal és forgácskihordóval, amely egyben a hőtı-kenı folyadék tartálya is.<br />

Forgácstörés megoldása pl. a munkadarab anyagának megválasztásával és technológiai<br />

módszerekkel lehetséges.<br />

Vezérlés<br />

Egyetemes esztergagépek: kézi.<br />

CNC esztergagépek: CNC, elektronikus mérésekkel és folyamat felügyelettel.<br />

Részletesen a szerszámgépgyártók, vagy a vezérlésgyártók honlapján megtalálható<br />

szolgáltatásokkal és lehetıségekkel.<br />

Egyéb<br />

Egyetemes esztergagépek: burkolat nélkül, munkatér megvilágítás konvencionális<br />

géplámpával, eseti karbantartás.<br />

CNC esztergagépek: zárt és védett nyitású (gépegységek nem mozognak) burkolattal,<br />

robotos kiszolgálásnál automatikus ajtómozgatással, hőtı-kenı folyadék permet<br />

elszívással, munkatér megvilágítás speciális lámpával a stroboszkóp jelenségbıl adódó<br />

veszély (a forgó test frekvenciája és a hálózatról mőködtetett lámpa frekvenciájának<br />

egyezésekor a forgó munkadarab állónak látszik) elkerülésére, ablaktörlı a munkatér<br />

figyelésére. Tervszerő és megelızı karbantartás fenntartása.<br />

115


Dr. Jakab Endre Szerszámgépek (Esztergagépek)<br />

Irodalom<br />

[1] Spur, G.: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen, Carl<br />

Hanser Verlag München Wien 1991.<br />

[2] Gépipari Tudományos Egyesület (GTE): Százéves a magyar<br />

szerszámgépgyártás 1872-1972, 1972 Szerkesztı: Ulbrich, S.<br />

[3] Szerszámgépipari Mővek, Közlemények, SZIM Fejl. Inézete, Halásztelek, 1970<br />

[4] Gáti, J.: A Budapesti Mőszaki Fıiskola Jubileumi Évkönyve, Bp. 2004.<br />

[5] Milberg, J.: Werkzeugmaschinen-Grundlagen, Zerspantechnik, Dynamik,<br />

Baugruppen und Steuerungen, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992.<br />

[6] Tajnafıi, J.: Szerszámgéptervezés II., Nemzeti Tankönyvkiadó, 1993<br />

[7] Horváth, Á - Pap, J.: Technikatörténet, Budapest, 1967<br />

[8] Japan Machine Tool Builders’ Association (JMTBA): Guide to Japanese<br />

Machine Tools 88/89<br />

[9] Jakab, E.: Forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> fokozatos fıhajtómővei, Kézirat<br />

(www.szgt.uni-miskolc.hu/oktat/segedl/html)<br />

[10] Jakab, E.: Forgácsoló <strong>szerszámgépek</strong> fokozatnélküli fıhajtómővei, Kézirat,<br />

p.77 Miskolc 2004. (www.szgt.uni-miskolc.hu/oktat/segedl/html)<br />

[11] https://tech.thk.com/en/products/pdf/en_a01_480.pdf#1<br />

[12] IKO: Linear Motion Technology, CAT-5507, http://www.ikont.com/<br />

[13] http://www.boschrexroth.com/Online Katalog-Lineartechnik/<br />

[14] Profilschienenführungen: http://www.boschrexroth.com/business_units...<br />

[15] Rexroth <strong>Bosch</strong> Group: Linear Motion Technology (DVD), 2006<br />

[16] Excel Csepel Szerszámgépgyártó Kft.: Papíralapú és elektronikus adattár<br />

[17] SZIM: Gépkönyv az EPA 320/01 esztergához, Bp. 1988<br />

[18] Jakab, E. – Nagy, L.: <strong>Mechatronikai</strong> rendszerek elıtoló, pozícionáló hajtásának<br />

tervezése, Oktatási segédlet, Miskolc, 2011<br />

(http://www.bosch.uni-miskolc.hu/userfiles/docs/<strong>Mechatronikai</strong>_rendszerek11.pdf)<br />

[19] Zsiga, Z. – Makó, I.: CNC <strong>szerszámgépek</strong>, célgépek,<br />

<strong>Miskolci</strong> Egyetem 2007, Készült a HEFOP-3.3.1-P-2004-09-0102/1.0 projekt<br />

keretében (http://www.gepesz.uni-miskolc.hu/hefop/)<br />

[20] M. Weck – Ch. Brecher: Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung, 8.<br />

Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006<br />

[21] http://www.index (traub)-werke.de<br />

[22] Molnár, L: Gördülıpapucs megvezetés tervezési irányelvei OS., Miskolc, 1988.<br />

[23] Molnár L: Szerszámgépek vezetékei I. OS., Miskolc, 1988.<br />

[24] FAG/Schaeffler Technologies GmbH &. Co. KG: Hochgenauigkeitslager<br />

Katalog, (www.fag.de)<br />

[25] Takács, E.: Szerszámgépek III. Kézirat, Tankönyvkiadó, Budapest, 1972<br />

[26] Szerszámgép prospektusok és katalógusok<br />

116

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!