Kierresorvaus. Teoriaa C 4. Valintaprosessi C 9. Valikoiman yleisesittely C 13. Käyttö C 19. Ongelmanratkaisu C 25 C 3

Transkriptio

1 2

2 Kierresorvauksessa työkappaletta lastutaan kääntöteräisellä työkalulla usealla ylimenolla kunnes haluttu kierremuoto saavutetaan. Lastuamalla kierre usealla ylimenolla vältetään kierreterän herkän kärjen ylikuormittumista. Teoriaa 4 Valintaprosessi 9 Valikoiman yleisesittely 13 Käyttö 19 Ongelmanratkaisu 25 3

3 Teoriaa Kierteiden koneistuksen teoriaa Kierteidenvalmistusmenetelmät Kierteitä käytetään pääasiassa - mekaanisen liitoksen muodostamiseen - liikkeen välittämiseen muuttamalla pyörivä liike suoraksi tai päinvastoin - mekaanisen edun saamiseen; pienellä voimalla voidaan kehittää isompi voima. Kierteiden valmistusmenetelmiä ionta Valssaus Muottivalu Kierteiden lastuamismenetelmiä Työkalujärjes telmä 4 Kierteitys kierretapilla

4 Teoriaa Termien määritelmiä v c = lastuamisnopeus (m/min) n = karanopeus (kierr./min) a p = kierreuran kokonaissyvyys (mm) nap = ylimenojen lukumäärä P = nousu, mm tai kierteitä per tuuma (t.p.i.) β = kierteen kylkikulma d 1 = sisähalkaisija, ulkokierre 1 = sisähalkaisija, sisäkierre d 2 = kylkihalkaisija, ulkokierre 2 = kylkihalkaisija, sisäkierre d = ulkohalkaisija, ulkokierre = ulkohalkaisija, sisäkierre ϕ = kierteen nousukulma 5

5 Teoriaa Termien määritelmiä 1. Pohja Kierteen vierekkäiset kyljet yhdistävä pohja. 2. Kylki Kierteen harjan ja pohjan yhdistävä pinta. 3. arja Vierekkäisten kylkien yläpäät yhdistävä yläpinta. Nousukulma Kierteen nousukulman ( ϕ ) määräävät sen halkaisija ja nousu ( P ). Terän sivupäästökulmaa säädetään vaihtamalla aluspala. Viettokulma on lambda λ. Yleisin viettokulma on 1, mikä on myös pitimen vakioaluspalan viettokulma. Lastuamisvoimat sisäänmeno ja irtoamisvaiheessa Kierresorvauksessa aksiaaliset lastuamisvoimat ovat suurimmillaan terän sisäänmeno- ja irtoamisvaiheessa. eikosti kiinnitetty terä voi liikkua teräsijassa, jos lastuamisarvot ovat liian suuret. 6

6 Terän kallistaminen sopivan päästökulman saamiseksi luspalan valitseminen viettokulman mukaan Terän viettokulmaa voidaan säätää aluspalan avulla. Oikea aluspalamalli löytyy Tilausluettelon kaaviosta. Kaikkien pitimien mukana toimitettavan vakioaluspalan viettokulma on 1. Teoriaa Vakioaluspala = 1 tan λ = P π d 2 Nousu, mm Kierrettä/tuuma Työkappaleen halkaisija mm tuumaa 7

7 Teoriaa luspalan valitseminen viettokulman mukaan Kierteen halkaisija ja nousu vaikuttavat viettokulmiin. simerkki kaavion käytöstä 1. Työkappaleen halkaisija on 30 mm ja kierteen nousu 2 mm. Kaaviosta nähdään, että oikea aluspalan viettokulma on 1º (ts. voidaan käyttää vakioaluspalaa). 2. Työkappaleen halkaisija on 60 mm ja kierteen nousu 6 mm. Kaaviosta nähdään, että oikea aluspalan viettokulma on 2º. Nousu, mm Kierrettä/tuuma 2 1 Työkappaleen halkaisija mm tuumaa Kierreterien ja aluspalojen merkinnät Miten merkintöjä luetaan ja mitä ne tarkoittavat: luspalan viettokulma Kierreprofi ili 8 Sisäkierre (O) Ulkokierre = ei merkintää Kovametallilaatu Nousu

8 Työkalun valintaprosessi Tuotannon suunnittelu Työkalun valinta Kierteen mitat ja laatu 1 Työkappale Lastuttava aine, kierreprofi ili ja kierteiden määrä 2 Kone Koneen ominaisuudet 3 Työkalun valinta Työkalumalli: - täysprofi ili - V-profi ili - monikärki 4 Käyttö Lastuamisarvot: syöttö jne. 5 Ongelmanratkaisu Ratkaisuja ongelmiin 9

9 Työkalun valinta 1. Työkappale ja lastuttava aine P M K N S Työkappale Määritä koneistettavan kierteen mitat ja laatuvaatimukset. Ulko- vai sisäkierre Oikea- vai vasenkätinen kierre Kierreprofiili (metrinen, UN jne.) Nousu Kierteen päiden määrä Toleranssi (profiili, asema) 2. Koneen ominaisuudet Lastuttava aine Lastuttavuus Lastunmurto-ominaisuudet Kovuus Seosaineet Suorituskyky ja rakenne Karaliitos Tukevuus Karanopeus Lastuamisnesteensyöttö Työkappaleen kiinnitys Vaaka- vai pystykara Teho ja vääntö Työkalumakasiini 10

10 3. Työkalun valinta ri tapoja koneistaa kierre Täysprofiiliterät Kierregeometria on hyvin hallinnassa, koska kierteen pohjan ja harjan välinen etäisyys voidaan asettaa tarkasti. Kullekin nousulle tarvitaan eri terä. Koska terä lastuaa sekä kierteen pohjan että harjan, terään kohdistuva paine kasvaa, mikä vaatii hyvää tukevuutta ja lyhyttä vapaapituutta. Työkalun valinta dut Kierteen muoto paremmin hallinnassa Vähemmän jäysteenpoistoa aitat Kullekin nousulle tarvitaan eri terä V-profiiliterät Samalla terällä voidaan koneistaa eri nousuja, joten työkaluvalikoimaa voidaan karsia. Terä lastuaa kierteen pohjan ja kyljet. arja on lastuttu aiemmissa sorvausvaiheissa, joten toleranssista saadaan tarkka. dut Monipuolisuus yhdellä terällä voi lastuta useita nousuja Värinäalttiissa töissä osaprofiiliterällä voidaan pienentää työkaluun kohdistuvia voimia. aitat Mahdollisesti jäysteenmuodostusta jäysteenpoisto tarpeen Monikärkiset terät Monihampainen täysprofiiliterä pienentää tarvittavien syöttökiertojen määrää, jolloin saadaan hyvä tuottavuus, esim. kaksihampainen monikärkiterä vähentää syöttöjen määrän puoleen. Työkaluun kohdistuvat lastuamisvoimat kasvavat eksponentiaalisesti, mikä vaatii hyvää tukevuutta ja lyhyttä vapaapituutta. Viimeisen kierteen taakse on myös jäätävä riittävästi tilaa. dut Vähemmän ylimenoja rittäin hyvä tuottavuus aitat Vaatii hyvää tukevuutta Viimeisen kierteen taakse on jäätävä riittävästi tilaa 11

11 Työkalun valinta 4. Käyttö Käytössä huomioon otettavia näkökohtia Syöttötavalla voi olla merkittävä vaikutus kierteiden koneistukseen. Se vaikuttaa: - lastunhallintaan - terän kulumiseen - kierteen laatuun - terän kestoikään Syöttötavan valinta riippuu käytännössä koneesta, terägeometriasta, lastuttavasta aineesta ja kierteen noususta. 5. Ongelmanratkaisuohjeita uomioon otettavia seikkoja λ Terän kuluminen ja kestoikä Tarkista kulumismuoto ja muuta tarvittaessa lastuamisarvoja. Syöttötapa Optimoi syöttötapa sekä ylimenojen määrä ja lastujen koko. Terän viettokulma Varmista, että päästökulma on tasainen ja riittävä (terän viettokulman säätö aluspalan avulla). Terägeometria Varmista, että terägeometria on sopiva (yleisgeometria, tai ). 12

12 Valikoiman yleisesittely Ulkopuolinen kierresorvaus Valikoiman yleisesittely 1. Pienkappaleiden kierresorvaus 2. Tavanomainen kierresorvaus 3. Öljyputkien kierresorvaus mm 32 3 t.p.i 10 5 t.p.i mm Sisäpuolinen kierresorvaus 10 5 t.p.i Min. reiän halk.: 4 mm Min. reiän halk.: 10 mm mm t.p.i Min. reiän halk.: 12 mm minipuomeilla Työkalujärjes telmä 3. Tavanomainen kierresorvaus 1. Kovametallivarret 4. Öljyputkien kierresorvaus mm t.p.i Min. reiän halk.: 60.3 mm mm 32 3 t.p.i

13 Valikoiman yleisesittely Ulkokierteiden sorvaustyökalut Laaja valikoima Terät Nousu mm kierrettä/tuuma Kolme vakiogeometriaa Neljä teräkokoa: 11, 16, 22 ja 27 mm Pitimet 1. oromant apto -teräpäät 2. Varsimalliset työkalut 3. Sorvauspuomit 4. Vaihdettavat teräpäät 5. Teräelementit 14

14 Sisäkierteiden sorvaustyökalut Laaja valikoima, useita järjestelmiä Kovametallivarret Minipuomit Tavanomaiset puomit "Vanha ratkaisu" Tavanomaiset puomit "Uusi ratkaisu" Valikoiman yleisesittely Puomit öljyputkien kierresorvaukseen 4.0 mm 10 mm 12 mm 25 mm 60.3 mm Min. reiän halkaisija, mm Tarkkaan pienkappaleiden sisäkierteiden koneistukseen Kovametallivarret Minipuomien terät 15

15 Valikoiman yleisesittely Kierremuodot Käyttöalue Terän/kierteen muoto Kierre Koodi Yleiskäyttö Putkikierteet lintarvike- ja palontorjunta-ala Ilmailuteollisuus ISO metrinen merican UN Whitworth, NPT rittiläinen standardikierre (SPT), NPT merikkalaiset putkikierteet Pyöreä IN 405 MJ UNJ MM UN W, NT PT, N RN MJ NJ Öljy- ja kaasuteollisuus PI pyöreä PI V-profiili 60 R V38, 40, 50 Öljy- ja kaasuteollisuus uttres, VM U Liikeruuvit Yleiskäyttö Trapetsikierre M Stub M TR S Yleiskäyttö yvä tasapaino kuormituksen keston ja lastuvirran välillä. Putkikierteet yvä kuormituksenkesto. Pystytään valmistamaan tiiviitä liitoksia (kierteet usein kartiomaisia). lintarviketeollisuus ja palontorjunta Samoin kuin putkikierteet, mutta pyöreitä elintarviketuotannossa tärkeän puhdistettavuuden takia. Palontorjunnan kierteissä liittämisen/ irrottamisen helppous. Ilmailuteollisuus yvä tarkkuus ja minimaalinen alttius jännityskeskittymille ja rikkoutumiselle. Öljy- ja kaasuteollisuus Äärimmäiset kuormitus- ja tiiviysvaatimukset, putkien seinämäpaksuuden aiheuttamat rajoitukset. Liikeruuvit Symmetrinen muoto Isot kosketuspinnat Tukeva muoto 16

16 Valikoiman yleisesittely Terämallit Kolme eri kierreterämallia Täysprofiiliterät Tuottavaan kierresorvaukseen. V-profiiliterät 60º ja 55º Kierresorvaukseen mahdollisimman vähin työkaluin. Monikärkiset terät rittäin tuottavaan ja taloudelliseen kierresorvaukseen sarjatuotannossa. Kolme eri geometriaa Yleisgeometria -geometria -geometria nsisijainen valinta useimpiin töihin. Terävä geometria. Lastunmurtajalla varustettu geometria. Lastuaa tehokkaasti laajalti erilaisia aineita. Lastuaa siististi tahmeita ja työstökarkenevia aineita. Niukkahiilisten ja -seosteisten, helposti lastuttavien ruostumattomien terästen koneistukseen optimoitu geometria. 17

17 Valikoiman yleisesittely Uusi, moderni kierresorvausratkaisu Ultratukeva kierresorvaustyökalu rittäin tukevaa kierresorvausta tarkasti paikoillaan pysyvillä terillä. Terä paikoittuu oikeaan asentoon kiskon ohjaamana. Ruuvi painaa ohjauskiskon päällä lepäävän terän taakse teräsijan radiaalista kosketuspintaa vasten (merkitty punaisella). yvä valikoima erilaisia pitimiä Pikavaihtoliitos Sorvauspuomi oromant apto -liitos Joutsenkaulapidin oromant apto -liitos Varsimallinen työkalu Vaihdettava teräpää 18

18 Käyttö Kolme eri syöttötapaa Syöttötavalla voi olla merkittävä vaikutus kierteiden koneistukseen. Se vaikuttaa - lastunhallintaan - terän kulumiseen - kierteen laatuun - terän kestoikään. Käyttö Syöttötavan valinta riippuu käytännössä koneesta, terägeometriasta, lastuttavasta aineesta ja kierteen noususta. Muunnettu sivuttaissyöttö Useimpiin uusiin N-koneisiin voi ohjelmoida muunnetun sivuttaissyötön. Käytetään -geometrian kanssa, koska sen lastunmurtaja ei toimi radiaalisyötössä. Lastuamisvoimat aksiaalisia vähemmän värinäaltis. Lastuvirran suunta hallittu. Radiaalisyöttö Sopii kaikenlaisiin manuaalisiin koneisiin ja useimmille valmiille N-ohjelmille. nsisijainen valinta työstökarkeneviin aineisiin, soveltuu taajakierteille. Portaittaissyöttö Yleensä erittäin isoille profiileille ja nousuille, pitkäkestoisiin työkiertoihin, joissa terän kestoiän on riitettävä kierteen koko pituudelle. Vaatii erikoisohjelmointia. 19

19 Käyttö Muunnettu sivuttaissyöttö Useimpiin N-koneisiin on ohjelmoitu työkierto, jossa käytetään tätä syöttötapaa. Lastu on samanlainen kuin tavanomaisessa sorvauksessa helpommin muotoiltavissa ja ohjattavissa. Lastut ovat paksumpia mutta kosketuksissa terään vain toiselta puolelta. Terään siirtyy vähemmän lämpöä. nsisijainen valinta useimpiin kierresorvaustöihin. Syöttösuunta Lastuvirta Lastuvirta Syöttösuunta -geometria Radiaalisyöttö Syöttösuunta Parempi lastunhallinta. Parempi pinta. Muunnettu sivuttaissyöttö on ainoa -geometrialle sopiva syöttötapa. Yleisin syöttötapa ainoa mahdollinen vanhoilla sorveilla, joissa ei ole N-ohjausta. Muodostaa jäykkiä V:n muotoisia lastuja. Terä kuluu tasaisesti. Terän kärkeen kohdistuu korkeita lämpötiloja, mikä rajoittaa syöttöä. Sopii taajakierteille. Karkeakierteitä lastuttaessa haittoina ovat värinäalttius ja huono lastunhallinta. nsisijainen valinta työstökarkenevien aineiden koneistukseen. 20

20 Portaittaissyöttö Käyttö Suositeltava isoille profiileille. Terä kuluu tasaisesti ja terän kestoikä on pitkä erittäin karkeita kierteitä sorvattaessa. Lastut ohjautuvat kumpaankin suuntaan, mikä vaikeuttaa lastunhallintaa. Ohjelmointimenetelmät Keinoja lopputuloksen parantamiseksi Ylimenokohtaisen lastuamissyvyyden pienentäminen (lastun poikkipinta vakio) Lastun poikkipinnasta saadaan vakio. N-ohjelmien yleisin menetelmä. nsimmäisellä ylimenolla suurin lastuamissyvyys. Noudattaa Tilausluettelon syöttösuosituksia. Tasaisempi lastun poikkipinta. Viimeinen ylimeno noin 0.07 mm. Ylimenokohtainen lastuamissyvyys vakio Jokaisella ylimenolla yhtä suuri lastuamissyvyys riippumatta ylimenojen lukumäärästä. settaa terälle paljon suuremmat vaatimukset. Optimoi lastunhallinnan. i suositella yli 1.5 mm:n tai 16 t.p.i:n nousuille. 21

21 Käyttö täysprofiiliterillä Ylimääräinen työvara kierteen harjan koneistamiseksi Täysprofiiliterillä koneistettaessa työkappaleeseen tulee jättää esisorvauksessa mm:n työvara kierteen harjan viimeistelyä varten. ihiota ei tarvitse sorvata tarkkaan halkaisijaan ennen kierresorvausvaihetta. Lisää työkappaleen halkaisijaan ( mm) ylimääräinen työvara kierteen harjan koneistamiseksi. Syöttösuositukset Ylimenojen määrä ja kierteen kokonaissyvyys Metrinen ISO-kierre, ulkopuolinen Ylime - noja Nousu, mm lennettu lastuamisnopeus Radiaalisyöttö/ylimeno, mm a p = 0.94 mm Lisätyövara lisätty

22 Työkalun paikoitus Maks. ±0.1 mm Käytä maksimipoikkeamana ±0.1 mm pyörintäkeskiöstä. Teräsärmä liian korkealla Päästökulma pienenee. Teräsärmä hankautuu (rikkoutuu). Teräsärmä liian alhaalla Kierreprofiilista voi tulla vääränlainen. Käyttö menetelmät oikea- ja vasenkätiset kierteet ja terät Ulkokierre Oikeakätinen kierre Vasenkätinen kierre Sisäkierre Oikeakätinen kierre Vasenkätinen kierre Oikeakätinen Vasenkätinen Oikeakätinen Vasenkätinen Oikeakätinen Vasenkätinen Oikeakätinen Vasenkätinen Vasenkätinen Oikeakätinen Vasenkätinen Vasenkätinen Käytettävä negatiivista aluspalaa. Oikeakätinen Oikeakätinen 23

23 Ongelmanratkaisu Vinkkejä kierresorvaukseen Onnistuneen tuloksen kannalta tärkeitä näkökohtia Tarkista ennen kierresorvausta työkappaleen halkaisija ja työvarat (kierteen harjan päällä pitää olla 0.14 mm:n työvara). Paikoita työkalu tarkasti. Tarkista, että terän korkeus (asetus) on kierteen keskihalkaisijaan nähden oikea. Varmista, että terägeometria on sopiva (yleisgeometria, tai ). Varmista, että aluspala on valittu oikein ja antaa terälle oikean sivupäästökulman. Jos kierre on hylättävä, tarkista kaikki asetukset ja kone. Tarkista, onko käytettävissä kierresorvaukseen soveltuvaa N-ohjelmaa. Optimoi syöttötapa sekä ylimenojen määrä ja lastujen koko Varmista, että lastuamisnopeus on sopiva menetelmän vaatimuksia ajatellen. Jos koneistetun kierteen noususta tulee virheellinen, tarkista, että koneelle on annettu oikea nousu. On suositeltavaa, että syöttöliike aloitetaan ennen itse kierrettä; etäisyyden tulisi olla 3 x kierteen nousu. 24

24 Ongelmanratkaisu Ongelmanratkaisu Ongelma Plastinen muodonmuutos Syy Ratkaisu lkaa plastisena muodonmuutoksena (), joka johtaa särmän murtumiseen (). 1. Teräsärmä kuumenee liikaa. 2. Riittämätön lastuamisnesteen syöttö. 3. Väärä laatu. 1. Pienennä lastuamisnopeutta, lisää ylimenojen lukumäärää. Pienennä suurinta syöttöä, tarkista halkaisija ennen kierresorvausta. 2. Tehosta lastuamisnesteen syöttöä. 3. Käytä laatua, joka kestää paremmin plastista muodonmuutosta. Irtosärmänmuodostus Irtosärmän muodostusta () ja särmän kuoriutumista () esiintyy usein yhtä aikaa. Irtosärmä repeytyy aikanaan irti terästä ja vie mukanaan teräainetta, jolloin tuloksena on särmän kuoriutuminen. - siintyy usein ruostumattoman teräksen koneistuksessa. - siintyy usein niukkahiilisen teräksen koneistuksessa. - Väärä laatu. - Teräsärmän lämpötila liian alhainen. - Suurenna lastuamisnopeutta. - Valitse sitkeä terä, mieluiten PV-pinnoitettu laatu. Terärikko 1. Kappale on sorvattu väärään halkaisijaan ennen kierresorvausta. 2. Liian kuormittava syöttösarja. 3. Väärä laatu. 4. eikko lastunhallinta. 5. Väärä keskiön korkeus. 1. sisorvaa kappale niin, että kierresorvausta varten jää riittävä työvara ( mm). 2. Lisää ylimenojen määrää. Pienennä suurimpia syöttöjä. 3. Valitse sitkeämpi laatu. 4. Käytä -geometriaa ja muun nettua sivuttaissyöttöä. 5. Korjaa keskiön korkeus. 25

25 Ongelmanratkaisu Ongelma Nopea viistekuluminen Syy 1. rittäin abrasiivinen materiaali. 2. Liian suuri lastuamisnopeus. 3. Liian pieni syöttö. 4. Terä on pyörintäkeskiön yläpuolella. Ratkaisu 1. Väärä laatu. Käytä kulumiskestävämpää laatua. 2. Pienennä lastuamisnopeutta. 3. Vähennä ylimenojen määrää. 4. Korjaa keskiön korkeus. pänormaali viistekuluminen uono pinnankarheus kierteen toisessa kyljessä. Värinä Väärä syöttötapa. 2. Terän viettokulma ei sovi yhteen kierteen nousukulman kanssa. 1. Virheellinen työkappaleen kiinnitys. 2. Virheellinen työkalun asetus. 3. Virheelliset lastuamisarvot. 4. Virheellinen keskiön korkeus. 1. Käytä muunnettua sivuttaissyöttöä: -geometria ja vakiogeometria 3 5, -geometria Vaihda aluspala, niin että terään saadaan oikea viettokulma. 1. Käytä pehmeitä kiinnitysleukoja. 2. Optimoi keskiöreikä ja tarkista vetävän kärjen paine. Minimoi työkalun vapaapituus. Tarkista, ettei puomin kiinnitysholkki ole kulunut. Käytä värinävaimennettuja puomeja. 3. Lisää lastuamisnopeutta; ellei tämä auta, pienennä nopeutta reippaasti. Kokeile -geometriaa. 4. Säädä keskiön korkeutta.

26 Ongelmanratkaisu Ongelma uono pinnankarheus Syy 1. Liian pieni lastuamisnopeus. Ratkaisu 1. Suurenna lastuamisnopeutta. 2. Terä on keskiön yläpuolella. 2. Säädä keskiön korkeutta. 3. eikko lastunhallinta. 3. Käytä -geometriaa ja muun nettua sivuttaissyöttöä. uono lastunhallinta Matala profiili Väärä kierreprofiili 1. Virheellinen syöttötapa. 2. Virheellinen geometria. 1. Virheellinen keskiön korkeus. 2. Terärikko. Liiallinen kuluminen. 1. Virheellinen kierreprofi ili (kulmat ja nirkonsäde): ulkoteriä käytetty sisäpuoliseen koneistukseen tai päinvastoin. 2. Virheellinen keskiön korkeus. 3. Pidin ei ole 90 :n kulmassa pyörintäkeskiöön nähden. 1. Muunnettu sivuttaissyöttö Käytä -geometriaa ja 1 :n muunnettua sivuttaissyöttöä. 1. Säädä keskiön korkeutta. 2. Vaihda teräsärmää. 1. Käytä sopivaa työkalua ja terää. 2. Säädä keskiön korkeutta. 3. Säädä 90 :een. 4. Korjaa koneeseen oikea arvo. 4. Koneelle on annettu virheellinen nousu. Särmään kohdistuu liian suuri paine 1. Työstökarkenevaa ainetta on lastuttu liian pienellä syötöllä. 2. Teräsärmään kohdistuu liian suuri paine. 3. Väärä profi ili: liian pieni kylkikulma. 1. Vähennä ylimenojen määrää. Vaihda -geometriaan. 2. Käytä sitkeämpää laatua. 3. Käytä muunnettua sivuttaissyöttöä. 27