Avarrus. Teoriaa F 4. Valintaprosessi F 9. Valikoiman yleisesittely F 14. Käyttö F 21. Ongelmanratkaisu F 25 F 3

Transkriptio

1 2

2 on menetelmä, jossa pyörivällä työkalulla suurennetaan reikiä, jotka on valmistettu esim. koneistamalla, valamalla, takomalla, ekstruusiolla tai polttoleikkaamalla. Teoriaa 4 Valintaprosessi 9 Valikoiman yleisesittely 14 Käyttö 21 Ongelmanratkaisu 25 3

3 A Teoriaa Avarruksen teoriaa prosessi Avarrukseen käytetään yleensä koneistuskeskuksia ja vaakakaraisia avarruskoneita. Pyörivä työkalu syötetään reikään aksiaalisuunnassa. Yleensä kyseessä on läpireikä kotelomaisessa kappaleessa. Avarruksen kolme perusmenetelmää Reiän suurentaminen ei pyörivällä työkalulla Reiän suurentaminen pyörivällä työkalulla nousuinterpolaatiolla Soveltuu ainoastaan symmetristen kappaleiden koneistamiseen sorvissa. Muotoja voidaan koneistaa vakiomallisilla sorvauspuomeilla. Monipuoliset työkaluratkaisut vaihdettavilla teräpäillä. i-symmetristen kappaleiden koneistus koneistuskeskuksessa. Säädettävät halkaisijat monipuoliset työkaluratkaisut. rittäin hyvä tuottavuus rouhinnassa. Tarkkatoleranssinen reikä ja hyvä pinnankarheus (viimeistely). rittäin monikäyttöinen ratkaisu, yhdellä ja samalla jyrsimellä voidaan koneistaa eri halkaisijoita. Vapauttaa paikkoja työkalumakasiinista. yvä ratkaisu lastunmurto-ongelmiin. Koneelle suuret vaatimukset (viimeistelyssä). 4

4 Teoriaa A Termien määritelmiä Lastuamisarvojen määritelmät n = karanopeus (kierr./min) a p = radiaalinen lastuamissyvyys (mm) v c = lastuamisnopeus (m/min) f n = kierroskohtainen syöttö (mm/ kierr.) c = avarrushalkaisija (mm) v f = etenemisnopeus (mm/min) f z = hammassyöttö (mm/kierr.) z c = tehollinen teräluku (lopullisen pinnan lastuavien terien lukumäärä) Lastuamisnopeus työkalu pyörii tietyllä kierrosluvulla ( n ) ja lastuaa asetetulta halkaisijalta ( c ). Näistä arvoista voidaan laskea lastuamisnopeus ( v c ) eli teräsärmän kehänopeus (m/min). v c = π c n 1000 (m/min) Syöttö Työkalun aksiaalista liikettä kutsutaan syötöksi ( f n ), ja se ilmoitetaan milli metreinä kierrosta kohti. Syöttö lasketaan kertomalla teräkohtainen syöttö (mm/ kierr.) tehollisella teräluvulla ( z c ). Syöttö vaikuttaa keskeisesti koneistettavan pinnan laatuun sekä siihen, onko lastunmuodostus terägeometriaan nähden sopiva. v f = f n n f n = z c f z (mm/min) (mm/kierr.) Syöttönopeus Syöttönopeus ( v f ) ilmaiseen työkalun aksiaalisen liikenopeuden. Se vaikuttaa merkittävästi koneistuksen tuottavuuteen. Lastuamissyvyys Lastuamissyvyys ( a p ) on koneistamattoman ja koneistetun halkaisijan ero. 5

5 A Teoriaa Tehontarpeen ja vääntömomentin laskeminen P c (Nm) M c (Nm) n = karanopeus (kierr./min) v c = lastuamisnopeus (m/min) f n = kierroskohtainen syöttö (mm/ kierr.) c = avarrushalkaisija (mm) k c = ominaislastuamisvoima (N/ mm 2 ) P c = tehontarve (kw) M c = vääntömomentti (Nm) Vääntömomentti Vääntömomentti ( M c ) on momentti, jonka työkalu lastutessaan kehittää ja joka koneen on pystyttävä tuottamaan. P c = a p f n k c v c ( 3 1 a p (kw) c ) M c = P c π n (Nm ) Nettoteho Nettoteho ( P c ) on teho, joka koneen on pystyttävä välittämään teräsärmiin, jotta lastuaminen onnistuisi. Lastuamisarvoja valittaessa on otettava huomioon myös koneen mekaaninen ja sähköinen hyötysuhde. Ominaislastuamisvoima Pinta-alayksikköä kohti laskettu lastuamisvoima tietyllä lastunpaksuudella tangentiaalisuunnassa. Arvo k c ilmaisee aineen lastuttavuuden ja ilmoitetaan newtoneina neliömillimetriä kohti (N/mm 2 ). 6

6 Rouhinta ja viimeistelytyökalut Moniteräinen rouhinta avarrin Rouhinta-avarruksen tarkoituksena on suurentaa olemassa olevaa reikää viimeistelyä varten. Teoriaa A Yksiteräinen hienoavarrin ienoavarruksessa reikä viimeistellään siten, että toleranssi-, sijainti- ja pinnankarheusvaatimukset täyttyvät. ienoavarrustyökalun halkaisijaa voidaan säätää täsmällisesti mikrometrien tarkkuudella. Avarrin ja kalvinten toleranssialueet Moniteräinen rouhintaavarrin Yksiteräinen hienoavarrin Moniteräkalvin viimeistelyyn suurella syötöllä IT6 IT7 IT8 IT9 7

7 A Teoriaa Reikien koneistustapoja Yksiteräinen avarrus Yksiteräistä avarrusta käytetään rouhintaan ja viimeistelyyn, kun lastunhallinta on vaativaa tai kun koneen teho on vaatimaton. Moniteräavarrus Moniteräistä avarrusta kahdella tai kolmella särmällä käytetään rouhintaan, kun tärkeimpänä tavoitteena on suuri lastuvirta. Porrastus Porrastukseen käytetään rouhintatyökalua, jonka terät on paikoitettu aksiaali- ja radiaalisuunnassa toisistaan poikkeavasti. Menetelmää käytetään, kun tarvitaan suuri lastuvirta tai halutaan parantaa lastunhallintaa. yvä vaihtoehto epäkeskisiin reikiin. Kalvinta Moniteräisellä kalvimella reikä voidaan viimeistellä isolla syötöllä. 8

8 Työkalun valinta Valintaprosessi Tuotannon suunnittelu Reiän mitat ja laatu 1 Työkappale Työkappaleiden rakenneaine, muoto ja määrä Kone Koneen ominaisuudet 2 Työkalun valinta Työkalumalli 3 Käyttö Lastuamisarvot, lastuamisneste ym. 4 Ongelmanrat kaisu Ratkaisuja ongelmiin 9 5 Työkalujärjes telmä

9 A Työkalun valinta 1. Työkappale ja lastuttava aine uomioon otettavia näkökohtia Työkappale Valitse käytettävä menetelmä ottaen huomioon reiän malli, rajoitukset, lastuttava aine ja kone. Kiinnitykset, kiinnitys- ja lastuamisvoimat. Onko kappale värinäaltis? Valitse työkalu, jolla on sopiva halkaisijaalue ja joka vastaa syvyys-, pinnanlaatuja toleranssivaatimuksia. Lastuttava aine Lastuttavuus Lastunmurto-ominaisuudet Kovuus Seosaineet 2. Koneen ominaisuudet Suorituskyky ja rakenne Karaliitos Tukevuus Karanopeus Lastuamisnesteensyöttö Työkappaleen kiinnitys Vaaka- vai pystykara Teho ja vääntö Työkalumakasiini 10

10 3. Työkalun valinta Rouhinta Viimeistely Työkalun valinta A Moniteräavarrus Porrastus Yksiteräinen avarrus Moniteräavarrus Iso lastuvirta. Tuottavaa avarrusta. Yksiteräinen avarrus Parempi lastunhallinta. Vaatii vähemmän konetehoa. Porrastus Suurten ainemäärien poistamiseen rouhintaavarruksella. Parempi lastunhallinta. Yksiteräinen avarrus Yksiteräinen avarrus Yleiseen hienoavarrukseen. Paras toleranssi IT6. Kalvinta Kalvinta rinomainen pinnankarheus suurella syöttönopeudella. Sopii massatuotantoon. rikoisavarrus rikoistyökalut Monia koneistusvaiheita samalla työkalulla. Koneistus yhdellä syöttöliikkeellä. 11

11 A Työkalun valinta 4. Käyttö Käytössä huomioon otettavia näkökohtia Pitimet Käytä aina tukevinta kiinnitystä ja ly hyintä vapaapituutta. Paras tukevuus ja reiän laatu saadaan käyttämällä värinävaimennettuja oromant apto -työkaluja ja kartiovarsia. Työkalunäkökohtia Valitse sopivin asetuskulma, terä geometria ja laatu. Lastunpoisto ja lastuamisneste Lastunmuodostus ja -poisto ovat tärkeitä tekijöitä avarruksessa ja vaikuttavat reiän laatuun ja toleransseihin. Lastuamisnopeus, v c mm/min Lastuamisarvot Oikea lastuamisnopeus ja syöttö ovat oleellisia hyvän tuottavuuden, terän kestoiän ja reiän laadun kannalta. Syöttö, mm/kierr. 12

12 5. Ongelmanratkaisuohjeita Käytössä huomioon otettavia näkökohtia Työkalun valinta Terän kuluminen ja kestoikä Oikea geometria, laatu ja lastuamisarvot ovat avarruksen sujuvuuden kannalta oleellisia. Lastunpoisto Tarkista lastunmurto ja lastuamisnesteen syöttö. Reiän laatu ja toleranssit Tarkista työkalun ja työkappaleen kiinnitys, syöttö, koneen kunto ja lastunpoisto. A Lastuamisarvot Oikea lastuamisnopeus, syöttö ja lastuamissyvyys ovat oleellisia hyvän tuottavuuden, terän kestoiän ja värinättömyyden kannalta. 13

13 A Valikoiman yleisesittely Valikoiman yleisesittely Rouhinta avartimet Rouhinta-avarruksen tarkoituksena on suurentaa olemassa olevaa reikää viimeistelyä varten. 2-teräinen avarrin raskaaseen rouhintaan 2-teräinen avarrin 1-teräinen avarrin 3-teräinen avarrin ienoavartimet Värinävaimennettu liitäntäkap pale ienoavarruksessa reikä viimeistellään annettujen toleranssi- ja pinnankarheusvaatimusten mukaisesti. 1-teräinen avarrin, värinävaim. liitäntäkappale 1-teräinen avarrin, modul. liitäntäkappale 1-teräinen avarrin Moniteräkalvin ienoavarruspää puomeihin 14

14 Valikoiman yleisesittely A 3 teräinen rouhinta avarrin alkaisija-alue mm 2 teräinen rouhinta avarrin alkaisija-alue mm 2 teräinen avarrin raskaaseen rouhintaan alkaisija-alue mm alkaisija, mm Moniteräkalvin alkaisija-alue mm ienoavarruspää alkaisija-alue 3 42 mm 1 teräinen avarrin, kiinteä liitäntäkappale alkaisija-alue mm 1 teräinen avarrin, modulaarinen liitäntäkappale alkaisija-alue mm alkaisija, mm 15

15 A Työkalun valinta Työkalun valinta Rouhinta Moniteräavarrus Lastuvirrat ovat suuria. Tuottavaa avarrusta. Yksiteräinen avarrus Parempi lastunhallinta. Vaatii vähemmän konetehoa. Porrastus Rouhinta-avarrukseen suurella lastuvirralla. Parempi lastunhallinta. Viimeistely Yksiteräinen avarrus Yleiseen hienoavarrukseen. Paras toleranssi IT6. Kalvinta rinomainen pinnankarheus suurella etenemisnopeudella. Sopii massatuotantoon. rikoisavarrus rikoistyökalut Monia koneistusvaiheita samalla työkalulla. Koneistus yhdellä syöttöliikkeellä. 16

16 Rouhinta avartimet 3 teräinen rouhinta avarrin 2 teräinen rouhinta avarrin Työkalun valinta Kolmiteräinen rouhinta-avarrin on ensisijainen vaihtoehto tuottavuuden optimointiin keski- ja suuritehoisissa koneissa. A Kaksiteräinen rouhinta-avarrin on ensisijainen vaihtoehto heikko- ja keskitehoisiin koneisiin, ei-tukeviin olosuhteisiin ja suurille halkaisijoille. Värinävaimennettu rouhinta avarrin pitkille vapaapituuksille Jos vapaapituus on yli 4 x liitoskoko, käytä värinävaimennettuja avarrustyökaluja. työkalun asetus Kaikki rouhinta-avartimet voidaan asettaa kolmella eri tavalla. Yksiteräinen avarrus Moniteräavarrus Porrastus Kaikkia rouhintatyökaluja voi tilata ja koota valitun rouhintamenetelmän mukaan. 17

17 A Työkalun valinta Rouhinta-avarrinten luistit Negatiivisilla terillä varustetut luistit Positiivisilla terillä varustetut luistit Tukevissa olosuhteissa negatiivinen terä on taloudellisin vaihtoehto. Käytä negatiivisia teriä vaativissa töissä, joissa edellytetään vahvaa terää ja varmaa prosessia. Rouhinnassa kannattaa käyttää positiivisia teriä, sillä niillä saadaan negatiivisia teriä pienemmät lastuamisvoimat. Pieni kärkikulma ja nirkonsäde auttavat myös pitämään lastuamisvoimat pieninä. Asetuskulma ja terämuoto Asetuskulma vaikuttaa aksiaalisten ja radiaalisten lastuamisvoimien suuntaan ja suuruuteen. Mitä suurempi asetuskulma, sitä suurempi on aksiaalinen lastuamisvoima, kun taas pieni asetuskulma kasvattaa radiaalista lastuamisvoimaa. Positiiviset terät 75 /84 akkaavaan lastuamiseen, hiekkasulkeumille, pakettiavarrukseen jne., mutta vain läpireikiin. Negatiiviset terät nsisijainen vaihtoehto yleisavarrukseen, porrastukseen ja avarrukseen olaketta vasten. Suurille syötöille tai haettaessa wiper-terillä parempaa pinnankarheutta tukevissa olosuhteissa. 18

18 ienoavartimet Yksiteräinen hienoavarrin Työkalun valinta Yksiteräinen viimeistelyavarrin on ensisijainen vaihtoehto hienoavarrukseen. A ienoavarruspää ja puomi Pienillä halkaisijoilla on käytettävä hienoavarruspäätä ja puomia. Värinävaimennetut työkalut pitkille vapaapituuksille Jos vapaapituus on yli 4 x liitoskoko, ensisijainen valinta ovat värinävaimennetut avarrustyökalut (Silent Tools). Moniteräkalvin Moniteräinen kalvin soveltuu massatuotantoon suurella syötöllä. 19

19 A Työkalun valinta Teräelementit hienoavartimiin Yleisiä suosituksia Positiiviset terät Päästökulma 11 Positiiviset terät Päästökulma 7 ienoavarruksessa kannattaa käyttää positiivisia teriä, sillä niillä saadaan negatiivisia teriä pienemmät lastuamisvoimat. nsisijainen valinta ovat positiiviset terät 7 :n päästökulmalla. Kevyesti lastuava geometria, ohut pinnoite ja pieni nirkonsäde (maks. 0.4 mm) auttavat myös pitämään lastuamisvoimat pieninä. Liitäntäkappaleet Valitse mahdollisimman lyhyt liitäntäkappale. Valitse mahdollisimman iso liitäntäkappaleen halkaisija/koko. Käytä pitkillä vapaapituuksilla (yli 4 x liitoksen halkaisija) värinävaimennettuja liitäntäkappaleita. Käytä mahdollisuuksien mukaan kartiomaista liitäntäkap paletta, jotta staattinen jäykkyys kasvaa ja taipuma pienenee. Pitkillä vapaapituuksilla on varmistettava, että kiinnitys on tukeva ja että laipan ja karan välillä on kontakti. 20

20 Käyttö ienoavartimet Säädettävä hienoavarrusmekanismi Käyttö A Yksiteräisten hienoavarrinten teräsärmän asetus voidaan tehdä mikrometrien tarkkuudella. Työkalun taipuma Yksiteräiset viimeistelyavarrustyökalut taipuvat lastuamisvoimien vaikutuksesta jonkin verran radiaalisuunnassa. Taipumaan vaikuttavat lastuamissyvyys ja työkalun vapaapituus. Taipuminen voi aiheuttaa reiän alikokoisuutta ja värinöitä. Yleensä on otettava mittalastu, jonka jälkeen tehdään halkaisijan lopullinen säätö. 21

21 A Käyttö työkalut yleistä Lastuamisnesteen syöttö Lastuamisnesteen päätehtävät ovat lastunpoisto sekä terän ja työkappaleen jäähdytys ja voitelu. Käyttämällä lastuamisnestettä saadaan tehokkain lastunpoisto, jäähdytys ja voitelu. Reiän laatu ja terän kestoikä paranevat. Sisäistä lastuamisnesteen syöttöä suositellaan, jotta suihku suuntautuu teräsärmään. Lastunhallinta ja -poisto Lastunmuodostus ja -poisto ovat avarruksessa kriittisiä tekijöitä, varsinkin umpireikien koneistuksessa. Paras lastujen muoto on säännöllinen murtotai spiraalilastu. Lastuamissyvyys, a p mm Lastunmurtoon vaikuttavia tekijöitä ovat: - terän mikro- ja makrogeometria - nirkonsäde - asetuskulma - lastuamissyvyys - syöttö - lastuamisnopeus - lastuttava aine. Syöttö, mm/kierr. 22

22 Lastuamisarvosuosituksia Yleensä voidaan noudattaa valitulle terälle ja laadulle annettuja suosituksia, mutta on syytä muistaa seuraavat poikkeukset: - Rouhinta-avarrus Maks. lähtöarvo v c = 200 m/min. - ienoavarrus liitäntäkappaleella: Maks. lähtöarvo v c = 240 m/min. - ienoavarrus puomilla: Maks. lähtöarvo v c = m/min. - ienoavarrus: Maks. a p = 0.5 mm. Jos lastuamissyvyys on liian pieni, terä pyrkii liukumaan jo koneistetulla pinnalla raapien ja hangaten sitä, jolloin tulos on huono. Avarruksessa lastuamisnopeutta rajoittavat yleensä - värinäalttius - lastunpoisto - pitkä vapaapituus. Käyttö A Tehon- ja väännöntarve Mc M c (Nm) Rouhinta-avarruksessa on syytä varmistaa, että koneen teho ja vääntö riittävät. Tärkeitä parametreja ovat - syöttö - terien lukumäärää - halkaisija - lastuamissyvyys. 23

23 A Käyttö Työkaluhuolto ja momenttiavaimen käyttö Käytä aina momenttiavainta ja noudata terän ja työkalun osien kiristämisessä annettuja momenttisuosituksia. Tarkista terien ja teräsijojen kunto säännöllisesti. Vaihda kuluneet ruuvit ja aluslevyt. Puhdista kaikki osat ennen kokoamista. Voitele osat vähintään kerran vuodessa. Voitele hienoavartimen hienosäätömekanismi säännöllisesti. Kalvimen käyttö Kalvinnalla ei voida korjata reiän paikka- tai suoruusvirheitä. Alkureiän suoruustoleranssin tulisi olla alle 0.05 mm. Kalvin vaatii ehdottomasti pientä heittoa. Suositeltu maksimiheitto on 5 µm. Varmista kalvimen ja alkureiän samankeskisyys. Valitse mahdollisimman lyhyt pidin ja varsi. mulsiolla saadaan yleensä parempi terien kestoikä kuin öljyllä. Noudata lastuamisarvosuosituksia. 24

24 Ongelmanratkaisu Värinäalttiuteen vaikuttavia tekijöitä Värinäalttius kasvaa oikealle mentäessä Ongelmanratkaisu A Pienennä lastuamisnopeutta. Käytä porrastusta. Valitse 2-teräinen rouhinta-avarrin. Valitse kevytleikkuinen geometria ja laatu. Valitse pienempi nirkonsäde. Tarkista työkappaleen kiinnitys. Tarkista koneen kara, kuluminen, kiinnitykset jne. Suurenna lastuamissyvyyttä (viimeistely). Vähennä lastuamissyvyyttä (rouhinta). Käytä pitkillä vapaapituuksilla värinävaimennettuja työkaluja. Varmista, että koko työkalu on koottu oikein ja kiristetty oikeaan momenttiin. Pienennä tai suurenna syöttöä. Käytä mahdollisimman suurta työkalun halkaisijaa. Pidä vapaapituus mahdollisimman lyhyenä. 25

25 A Ongelmanratkaisu Terän kuluminen Terän kulumismuodot ja korjaavat toimenpiteet ovat avarruksessa yleensä hyvin samankaltaiset kuin sorvauksessa. Lastunmurto Syy Ratkaisu Liian lyhyitä, kovia lastuja Lisää lastuamisnopeutta Pienennä syöttöä Vaihda geometria avoimempaan lastunmurtajaan Liian pitkiä lastuja Suurenna syöttöä Pienennä lastuamisnopeutta Vaihda geometria suljetumpaan lastunmurtajaan Pinta Värinä Liian suuri syöttö Liian suuri lastuamisnopeus Liian suuri lastuamissyvyys Pienennä syöttöä Pienennä lastuamisnopeutta Käytä porrastusta Liian suuret lastuamisvoimat Pienennä lastuamissyvyyttä Käytä positiivisia teriä Valitse pienempi nirkonsäde Syöttöjälkiä Liian suuri syöttö Valitse veitsimallinen wiperterä Valitse suurempi nirkonsäde Pienennä syöttöä 26

26 Ongelmanratkaisu A Syy Terän kuluminen Virheelliset lastuamisarvot Ratkaisu Tarkista teräsärmä ja määritä kulumismuodon syy lastuamisarvot, terägeometria vai terälaatu. Pinnassa lastujen naarmuja uono lastunmurto Muuta lastuamisarvoja Vaihda geometriaa Pinnankarheus uono pinnankarheus Lisää lastuamisnopeutta Käytä lastuamisnestettä Käytä cermet-laatua Riittämätön koneteho Pienitehoinen kone Pienennä lastuamisarvoja Käytä porrastusta 27