szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...
szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...
szerszámgépek - Robert Bosch Mechatronikai Tanszék - Miskolci ...
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