Prof. Dr. Kundrák János kundrak@uni-miskolc.hu FORGÁCSOLÁSELMÉLET Prof. Dr. Kundrák János kundrak@uni-miskolc.hu

Ajánlott irodalom [1] Bali János: Forgácsolás Tankönykiadó, Bp. 1985. [2] Bálint Lajos: A forgácsoló megmunkálás tervezése Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1967. [3] Dudás Illés : Gépgyártástechnológi II. Miskolci Egyetemi Kiadó, 2001. [4] Fridrik László: Forgácsolás I. (Forgácsoláselmélet), Miskolci Egyetemi kiadó, 1992 [4] Gribovszki László: Gépipari megmunkálások Tankönykiadó, Bp. 1977. [5] Droboslav Nemec és kollektívája: Gépi megmunkálás Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1985. [6] Bartsch, Walter: Szerszámok, gépek, munkamódszerek Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1981. [7] Pálmai Zoltán : Fémek forgácsolhatósága,

Ellenőrző kérdések Ismertesse (ábrán is) a gépipari termékek hierarchikus struktúráját! Vázlaton mutassa be a gyártási folyamat hierarchikus struktúráját! Melyek a határozott és/vagy határozatlan élű szerszámok? Mit értünk megmunkálás alatt ? Mi a forgácsolás ? Mit értünk gyártmány és/vagy szerkezeti egység és/vagy alegység és/vagy alkatrész alatt ?

2. Forgácsolás modellezése A forgácsolás forgácsoló rendszerben történik. A forgácsoló megmunkálással (a továbbiakban – forgácsolással) előállított felületelem, felület, idom, alkatrész mindig térfogatcsökkentés eredményeként jön létre. A gyártórendszernek a megmunkáló rendszer; a megmunkáló rendszernek a mechanikai rendszer; a mechanikai rendszernek a forgácsoló rendszer az alrendszere. gyártórendszer megmunkáló rendszer mechanikai rendszer forgácsoló rendszer

A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA

A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA Melyek a mechanikai- ill. forgácsoló rendszer összetevői ?

A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA Az anyagleválasztás célja előírt alakú, méretű, felületminőségű alkatrészek gazdaságos előállítása. A folyamat a munkadarab (M), a készülék (K), a szerszámgép (G) és a szerszám (S), valamint irányítás (I) alkotta mechanikai rendszerben valósul meg. Ezért ezt a rendszert MKGSI rendszernek is nevezik, amelytől alacsonyabb és magasabb szintű rendszerek is definiálhatók.

A GÉPIPARI ALKATRÉSZMEGMUNKÁLÓ RENDSZEREK STRUKTÚRÁJA A rendszer tényezői és jelölésük A munkadarab amelyről egy vagy több réteg- ben anyagot választunk le. Jele: M (W). A készülék a munkadarab vagy szerszám befogására, helyezésére, vezetésére szolgál. Jele: K (F). A szerszámgép megvalósítja a munkadarab - szerszám viszonylagos mozgását. Jele: G (T). A szerszám az anyagleválasztást végzi. Jele: S. Irányítás (kézi vagy automatikus). Jele: I.

Forgácsoló rendszer A forgácsolási folyamat illetve a forgácsoló rendszer legfontosabb elemei és összetevői: M (W) - munkadarab (a munka tárgya) S € - S forgácsolószerszám illetve a készülékek (K( a munkaeszközök ) F (C) - a forgács (a tárgyról eltávolított anyagrészek ) G (T) - a munkagép ( amely a munkadarab és a szerszám kölcsön- hatásához szükséges energiát és mozgást biztosítja) A forgácsolás következménye a forgács F(C) is, amelynek keresztmetszete és alakja befolyással van a forgácsolás folyamatára.

Forgácsoló rendszer A forgácsoló rendszer (A1: megmunkálandó felület, A2: forgácsolt felület, A3: megmunkált felület, h: elméleti forgácsvastagság, vc: forgácsolósebesség)

A folyamatot jellemző alapmennyiségek: vc - forgácsolósebesség – a forgácsolóél kiválasztott pontjának a munkadarabhoz viszonyított sebessége; f - előtolás; vf - előtolósebesség (származtatott mennyiség), vf = ncf; a - fogásméret, - szélesség vagy – mélység; nc, c -forgácsolási fordulatszám, illetve szögsebesség; h; b -forgácsvastagság és metszőszélesség, vagy elméleti forgácsméretek; A - elméleti forgácskeresztmetszet, származtatott mennyiség A = hb; qc - anyagleválasztási sebesség qc  afvc;

2.1. A forgácsoló rendszer összetevői A forgácsolás olyan anyagszétválasztó eljárás, amellyel a M(W) munkadarab előírt, kívánt alakját, pontosságát és felületi minőségét úgy érik el, hogy az előgyártmányról a felesleges anyagmennyiséget arra alkalmas S szerszám segítségével C forgács alakjában eltávolítják A forgácsolásban tehát közvetlenül a munkadarab és a szerszám alakító eleme vesz részt, emellett biztosítani kell a munkadarab és szerszám egymáshoz viszonyított elmozdulását. A fentiek szerint a forgácsoló rendszer következő összetevőit – a forgácsleválasztáskor közvetlen szerepet játszó tényezőket – kell részletesen elemezni: munkadarab M (W), mozgások, szerszám S (T), forgács F (C).

2.1.1. A munkadarab A forgácsolás eredményeképpen a különböző anyagú darabokból meghatározott alakú, pontosságú és felületi minőségű forgácsolt alkatrész lesz. A megmunkálás során sokféle geometria alak, felület állítható elő: sík-, henger-, kúp-, csavar-; forgás- és nem forgás felületek. A munkadarabnak az a felülete, amit megmunkáláskor eltávolítunk – a megmunkálandó felület (A1). A forgácsolási felület (A2) egy átmeneti felület, amelyet a munkadarabon a forgácsoló él alakít ki (a szerszám élével érintkező felület), amelyet a szerszám következő fordulata idején a forgácsolóél részben vagy egészben eltávolít. A megmunkált felület a forgácsolással kialakított felület, a forgácsolási felület maradványaiból tevődik össze (A3). A forgácsolási folyamat hatékonyságát a munkadarab anyagminősége, hőkezeltségi állapota (fizikai-mechanikai tulajdonságai ) jelentősen befolyásolja. A munkadarab részletesebb elemzését jellegzetes felületeik megmunkálásakor Végezzük el.

2.1.2. A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása Az anyagleválasztás a munkadarab és a szerszám közötti relatív mozgások eredményeként jön létre, amikor a szerszám ékhez hasonlóan behatol az anyagba és onnan forgácsot választ le. Ez az elmozdulás több mozgás eredőjeként jön létre. Minden mozgást, mozgásirányt és sebességet a munkadarabhoz viszonyítva kell meghatározni, mindig álló munkadarabhoz mindig az él kiválasztott pontjában mindig adott időpillanatban

A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása Megne-vezés Forgácsoló- Előtoló- Eredő- mozgás (főmozgás) az S és W egymáshoz viszonytott mozgása egyszeri (nem folyamatos) forgácsleválasztást eredményez (viszonylagos m.) forgácsoló mozgással együtt folyamatos forgácsleválasztást biztosít A forgácsoló mozgás és az szzal egyidejű előtolómozgás eredője Irány * A forgácsolómozgás iránya Az előtolómozgás iránya Az eredőmozgás iránya Sebesség * A forgácsolómozgás sebessége Az előtolómozgás sebessége Az eredőmozgás sebessége * Mindig: - pillanatnyi (adott) időpontban - a forgácsolóél kiválasztott pontjában - a munkadarabhoz viszonyítva

A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása mozgásai esztergáláskor

A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása Pfe – működő munkasík A forgácsolóél kiválasztott pontján átmenő sík, amely tartalmazza a forgácsolóirányt és az előtolóirányt. (merőleges a működő alapsíkra )

A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása mozgásai csigafúróval végzett megmunkáláskor

A szerszám és a munkadarab (relatív) mozgása A szerszám és a munkadarab mozgásai ellenirányú egyenirányú palástmaráskor

Forgácsoló-mozgások különböző megmunkálásoknál Mozgás alapján a különböző megmunkálásoknál a forgácsoló mozgás és a mellékmozgás is lehet : egyenes vonalú vagy forgó végezheti : a munkadarab és/vagy a szerszám

2.1.3. A forgácsoló szerszám Egyélű szerszámok Többélű Sokélű Forgácsolószerszámok csoportjai Egyélű szerszámok Többélű Sokélű Határozott élű szerszámok Forgácsoló kések; Esztergakések Gyalukések Vésőkések Betétkések Ütőkések Csigafúrók Süllyesztők Dörzsárak Marók Fűrésztárcsák Üregelő szerszámok Fogazó szerszámok Reszelők Határozatlan élű szerszámok Egyszemcsés köszörűkorong, szabályozó szerszám Többszemcsés köszörűkorong, szabályozó szerszám Köszörűkorong Dörzsköszörülő hasáb Tükörsimító hasáb

Forgácsolószerszámok élgeometriája A szerszámok részei Szerszámtest: a szerszámnak az a része: amelyen a forgácsolóéleket kialakítják, amelybe a betétkés(eke)t, ill. amelybe a forgácsolólapkákat behelyezik. Szerszámszár: a szerszám befogórésze. Szerszámfurat: a szerszámban lévő azon furat, amelynél fogva a szerszámot a főorsó, tengely vagy tüske központosítja és rögzíti. Szerszámtengely: a szerszám gyártásához, élezéséhez, és működés alatti befogásához használt tájolófelületekhez képest meghatározott geometriai helyzetű képzeletbeli egyenes Felfekvőlap: a szerszám gyártásánál, élezésénél, mérésénél annak helyezésére vagy tájolására szolgál. Dolgozórész: a szerszám működő része ill. részei, amelyek a forgácsot leválasztják. Elemei: forgácsoló élek, homloklap(ok) hátlap(ok).

Szerszámlapok A felfekvőlap a szerszámszárnak az a felülete, amelyet a szerszám gyártásakor, élezésekor, ellenőrzésekor és befogásakor a szerszám helyzet-meghatározására használnak. (A felfekvő lap vagy párhuzamos a szerszám alapsíkjával vagy arra merőleges.) A dolgozórész a szerszámnak az a működő része, amely a forgácsot leválasztja. (A dolgozórészt a homloklap, a hátlap és a forgácsoló élek alkotják. Többélű szerszámok minden élének külön dolgozórésze van.) A forgácsoló ék a dolgozórésznek azon része, amelyet a homloklap és a hátlap fog közre. A homloklap (A) a szerszám dolgozórészének az a felülete, ahol a forgács lesiklik. (Ha a homloklap több, egymáshoz szög alatt hajló részből áll, akkor ezeket a forgácsoló éltől kiindulva első, második, stb. homloklapnak vagy élszalagnak nevezik (A1, A2, …). A hátlap (A) a szerszám dolgozó részének az a felülete, amellyel szemben a munkadarab forgácsolt felülete elhalad. ( ( Főhátlapot (A) és mellékhátlap (A’).

Forgácsolószerszámok élgeometriája Forgácsolóélek Forgácsolóél: a homloklapnak az a határvonala, amely a forgácsleválasztást végzi. Szerszám főforgácsolóél (S): az élnek az a része, amely abban a pontban kezdődik, ahol a szerszámelhelyezési szög κr=0° (vagy csúcsa),és amelynek legalább egy része a munkadarab forgácsolt felületét előállítja. Szerszám mellékforgácsolóél (S): a forgácsolóélnek az a megmaradó része, amely abban a pontban kezdődik, ahol a szerszámelhelyezési szög κr=0°, a főforgácsolóéltől eltérő irányban húzódik. Szerszámcsúcs: a forgácsolóélnek az a viszonylag kis része, ahol a főforgácsolóél és a mellékforgácsolóél találkozik (lehet: hegyes, lekerekített, egyenes v. letört). A forgácsolóél kiválasztott pontja: a forgácsolóél bármelyik szakaszán kiválasztott pont, amelyet síkok értelmezéséhez, felvételéhez; szerszámszögeknek és működőszögeknek a meghatározásához használhatunk.

Forgácsoló élek A forgácsoló élek a homloklapnak azok a határvonalai, amelyek a forgácsleválasztást végzik. A szerszámokon főforgácsoló élt (S) és mellékforgácsoló élt (S’) különböztetünk meg A szerszám főforgácsoló éle abban az élpontban kezdődik, ahol a szerszám elhelyezési szöge r = 0 A főforgácsoló él dolgozó szakasza állítja elő a forgácsolt felületet. A mellék forgácsolóél abban a pontban kezdődik, ahol r = 0 és a főforgácsoló éltől eltérő irányban húzódik.

Forgácsoló élek A fő és mellékforgácsoló él a szerszámcsúcsban találkozik. A szerszámcsúcs lehet hegyes, lekerekített szerszámcsúcs-sugár (r), egyenes (letört) szerszámcsúcs-letörés (b) (Pr síkban mérve

Forgácstér A forgácstér a leválasztott, de a forgácsolóék környezetéből még el nem távozott forgács számára, a szerszám dolgozórészén célszerűen kialakított tér. Aforgácsnak elegendő tér kell álljon rendelkezésére a szerszámlapok és a megmunkált felület között. ( ha nem :szerszám deformáció, esetleg törés; a megmunkált felület érdességének növekedése) forgácstér lehet: nyitott, félig zárt és zárt. Nyitott forgácsterük van az egyélű szerszámoknak, ahol is csak terelni kell a forgácsot Félig zárt forgácstere van a legtöbb többélű szerszámnak, mert a forgács csak egy irányban tud eltávozni a forgácstérből A zárt forgácsteret a szerszám felületei, másrészt a munkadarab forgácsolt és megmunkált felületei minden oldalról lehatárolják. ( üregelőszerszámok, tárcsamarók, fűrésztárcsák.) Ezeken a szerszámokon a forgácsteret úgy kell méretezni, hogy abban az egy él által leválasztott forgács mindig elférjen, amíg az él a munkadarabból ki nem lép vagyis az addig zárt tér szabaddá nem válik. Félig zárt és zárt forgácsterű szerszámok a) csigafúró, b) üregelőtüske

Csatlakozó rész Kúpos szárú csatlakozó részek A csatlakozórész a szerszámnak a szerszámgépre való befogására szolgál. Feladata: a szerszám helyzetének meghatározása a szerszámgépen kialakított szer-számbefogó készülék csatlakozó eleméhez viszonyítva, az erő és/vagy nyomaték átvitel biztosítása a szerszámgépről a szerszám dolgozórészére. Kialakításuk szerint lehet: szögletes, hengeres, kúpos vagy különleges kialakítású. Hengeres szárú csatlakozórészek hengeres (sima), b) menetes, c) forgatólapos, d-e) bajonett záros, f) négyszögvégű Kúpos szárú csatlakozó részek

Meghatározó rendszerek Szerszámsíkok A szerszámok élgeometriájának leírására, a forgácsoló szerszám szögeinek meghatározására térbeli koordináta rendszerekre (síkok meghatározó rendszerére) van szükség. E koordináta rendszerek együttese a meghatározó rendszer. Meghatározó rendszerek Szerszám meghatározórendszer: a szerszám élgeometriát a szerszám gyártásakor és mérésekor határozza meg (szerszám a kézben, ”tool in hand system”). Szerszám működő meghatározórendszer: a szerszám élgeometriát a forgácsoló művelet végzése közben határozza meg (”tool in use system”).

A forgácsolószerszámok síkjai A síkok megnevezése Fogalom-meghatározás Szerszám meghatározó rendszer jele megjegyzés Pr Alapsík Pr  v Pf Feltételezett munkasík Pf  Pr és ¤ vf [v vf] Pp Szerszám tengelysík Pp  Pr és  Pf Ps Szerszámélsík Ps  Pr és ¤ S [v S] Pn Élnormálsík Pn  Pne  S Po Szerszám ortogonálsík Po  Pr és  Ps Pg Homloklap-ortogonálsík Pg  Pr és  Ag Pb Hátlap-ortogonálsík Pb  Pr és  Aa Jelmagyarázat:  merőleges; ¤ illeszkedés, metszés; [ ] sík

A forgácsolóél helyzetét meghatározó szögek A szögek megnevezése Fogalom-meghatározás Szerszámszögek A szöget egymással bezáró térelemek A mérés síkja Szerszám-elhelyezési szög kr Ps  Pf Pr Szerszám-élhelyzet szög r Ps  Pp Szerszámterelő-szög ls S  Pr Ps Szerszámcsúcs-szög er Ps  Ps Jelmagyarázat:  két sík vagy egyenes közötti szög

A homloklap helyzetét meghatározó szögek A szögek megnevezése Fogalom-meghatározás Szeszámszögek A szöget egymással bezáró térelemek A mérés síkja Szerszám-normálhomlokszög gn Ag  Pr Pn Szerszám-oldalhomlokszög gf Pf Szerszám-tengelyhomlokszög gp Pp Szerszám-ortogonál-homlokszög go Po Geometriai szerszámhomlokszög gg Pg A homloklap-ortogonálsík helyzetszöge dr Pf  Pg Pr Jelmagyarázat:  két sík vagy egyenes közötti szög

A hátlap helyzetét meghatározó szögek A szögek megnevezése Fogalom-meghatározás Szerszámszögek A szöget egymással bezáró térelemek A mérés síkja Szerszám-normálhátszög an Aa  Ps Pn Szerszám-oldalhátszög af Pf Szerszám-tengelyhátszög ap Pp Szerszám ortogonál-hátszög ao Po Szerszám bázishátszög ab Pb A hátlap-ortogonálsík helyzetszöge r Pf  Pb Pr Jelmagyarázat:  két sík vagy egyenes közötti szög

Fogalom-meghatározás Szerszámszögek A mérés síkja Ékszögek A szögek megnevezése Fogalom-meghatározás Szerszámszögek A szöget egymással bezáró térelemek A mérés síkja Normálékszög bn  bne bn Ag  Aa Pn  Pne Szerszám-oldalékszög bf Pf Szerszám-tengelyékszög bp Pp Szerszám-ortogonálékszög bo Po Jelmagyarázat:  két sík vagy egyenes közötti szög

Elérhető megmunkálási pontosság Szerszámanyagok Elérhető megmunkálási pontosság

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények A szerszám legfontosabb része a dolgozórész, az él. Ettől függ a forgácsoló folyamat hatékonysága, a forgácsolás termelékenysége, gazdaságossága. Ahhoz, hogy a forgácsoló megmunkálással szemben támasztott műszaki és gazdasági követelményeket kielégíthessük, jó forgácsolóképességű szerszámokra van szükség. Ennek egyik feltétele a megfelelő minőségű szerszámanyag kiválasztása a szerszám működése közben fellépő igénybevételek ismeretében és meg kell találni azokat a technológiai, üzemeltetési, szerszámgyártási, anyagszerkezeti tényezőket, amelyek hatására a szerszám ezeknek az igénybevételeknek ellenáll. A szerszámanyagon a szerszám aktiv, forgácsoló, dolgozó részének anyagát értjük, amire működése közben mechanikai-, termikus- és kémiai igénybevételek hatnak.

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények Előbbiek ismeretében a szerszámanyagoktól megkövetelt legfontosabb tulajdonságok a következők: - keménység, - kopásállóság, - mechanikai szilárdság, - hőállóság, - hővezetőképesség, - alak- és mérettartósság, - szivósság, - megmunkálhatóság. Melyek a szerszámanyagokkal szemben támasztott legfontosabb követelmények ? Ezeket a tulajdonságokat összevontan a szerszám forgácsolóképességének nevezzük.

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények - A keménység a szerszámanyagok legfontosabb tulajdonsága. A szerszám általában akkor forgácsolóképes, ha HVs keménysége legalább háromszorosa a forgácsolt anyag HVw keménységének : ­ HVs / HVw Ez a követelmény azért ilyen szigorú, mert a munkadarab anyaga megmunkálás közben felkeményedhet, a forgács keménysége többszörösen meghaladhatja a munkadarab keménységét és ez a felkeményedett réteg veszi igénybe a szerszámot. Mivel a forgácsolószerszámok magas hőmérsékleten dolgoznak, keménységük csökken. Azt a keménységet, amivel a forgácsolás hőmérsékletén a szerszám még nem veszíti el forgácsolóképessé-gét, melegkeménységnek nevezzük.

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények A kopásállóságot a szerszámanyag keménysége, szívóssága , az alapanyag szövetszerkezete és az ebből fakadó egyéb tulajdonságok határozzák meg. A szerszámok kopásában az abrazív hatás mellett olyan más hatások is részt vesznek (pl. diffúzió), amelyek intenzitása a hőmérséklettel nő. A kopásállóságot elsősorban a szerszámanyag karbidjainak mennyisége és minősége befolyásolja. Minél nagyobb a karbidok mennyisége, annál kisebb a kopás miatti tömegveszteség, legkisebb ez az érték a VC vanádiumkarbid esetében Mit értünk kopásállóság alatt?

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények A mechanikai szilárdság a szerszámanyagnak az az ellenálló-képessége, amivel a méreteibe erősen korlátozott forgácsolóék a ráható nagy forgácsoló erőt törés vagy maradó alakváltozás nélkül elviseli. Az anyag keménységének növelése általában maga után vonja a szilárdság csökkenését (ábra). A szerszámacélok-nak a magas üzemi hőmérsékleten mért szilárdsági tulajdonságai (melegkemény-ség, rugalmassági határ, folyáshatár) a melegszilárdságot jellemzik. A melegszilárdságot azzal a legnagyobb hőmérséklettel szokták megadni, amelyen forgácsolóképességük hirtelen lecsökken.

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények A hőállóság a szerszámanyagnak az a képessége, hogy hevítéskor milyen mértékben tartja meg a forgácsolóképességét biztositó keménységet. Tehát a hőállóság egy olyan tapasztalati hőmérséklet, melynél a szerszámanyag keménysége nem csökken (6... 7) 103 N/mm2 alá (ábra). Szerszámanyagok hőállósága WS : szerszámacél , HSS: gyorsacél , PCD: gyémánt, HM: keményfém, SK: kerámia, CBN: köbös bórnitrid ) Adja meg a szerszámanyagok hőállóságát !

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények - A szerszámanyagok hővezetőképessége közvetlen hatással van a szerszámok éltartamára. A jó hővezetőképességű szerszámanyagnak kisebb lesz a forgácsolási hőmérséklete és a szerszám jobban megtartja keménységét, kopásállóságát - éltartama nagyobb lesz. Az erősen ötvözött szerszámacélok hővezetőképessége kisebb, mint az ötvözetleneké. - A szerszámanyagok alak- és mérettartóssága az alakos és méretes szerszámok fontos tulajdonsága. A szerszámban terhelés nélkül is keletkezhet alak- és méretváltozás (pl. nem stabil ausztenit átalakulása martenzitté), de keletkezhet a szerszám gyártásakor és rendeltetésszerű felhasználása során is. Az alak-és méretváltozás oka a hőfeszültség, a szövetszerkezeti átalakulásokból származó térfogat változás, és a feszültségek átrendezéséből származó térfogat változás.

Szerszámanyagok A szerszámanyagokkal szemben támasztott követelmények A szívósság a szerszámanyagnak a ridegtöréssel szembeni ellenállását jelenti. A szívósság az anyagnak nem fizikai tulajdonsága, hanem állapota; amit a feszültségi állapot, a hőmérséklet, az igénybevétel sebessége, a széntartalom, a karbidok és a szennyező elemek mennyisége, minősége szab meg. A szerszámanyagok szívóssága és keménysége között fordított arányosság van. A szerszámanyagnak jól megmunkálhatónak kell lenni. A forgácsolószerszám dolgozó része rendszerint bonyolult felületekkel határolt, amiket általában forgácsolással állítanak elő. A szerszám helytelenül megválasztott gyártási körülményei a dolgozórész kilágyulását, megrepedését okozhatják. A szerszámanyag az előbbiek mellett lehetőleg olcsó és hozzáférhető legyen, drága ötvözőket lehetőleg minimális mennyiségben tartalmazzon.

Szerszámanyag-csoportok Az előző fejezetben összefoglalt követelményeknek megfelelő szerszámanyag-csoportok a következők: Határozott élű szerszámokhoz - szerszámacélok, - gyorsacélok, - keményfémek, - kerámia, - gyémánt, - köbös bórnitrid; Határozatlan élű szerszámokhoz: - elektrokorund, - sziliciumkarbid, - bórkarbid, - gyémánt, - köbös bórnitrid.

A szerszámanyagok megjelenése A szerszámanyagok megjelenésének időbeni sorrendje az ábrán látható. A szerszámanyagok fejlődése az alkalmazható forgácsolási sebességgel jellemezhető. Egy új szerszámanyag megjelenése minden esetben megnövelte az alkalmazható forgácsolási sebességet és ezen keresztül a forgácsolás termelékenységét. A századfordulótól számitva közel 15 évenként jelent meg új szerszámanyag és kb. tiz évenként megduplázódott az alkalmazható forgácsolási sebesség.

A precíziós megmunkálás szerszámai A precíziós és ultraprecíziós megmunkálásoknál alkalmazható szerszámokat -mint minden más esetben- alapvetően a forgácsoló megmunkálással elérni kívánt cél határozza meg. Esetünkben ez azt jelenti, hogy tegye lehetővé a korszerű szerkezeti anyagok megmunkált felületeire vonatkozó pontosság és felületminőség elérését. A szigorú követelmények teljesítését és a termelékenység növelését biztosító szerszámok fejlesztésénél három alapvető tendencia figyelhető meg.

A határozott élű szerszámok fejlesztésének fő irányai A hagyományos szerszámanyagok minőségének javítása (összetételük és a gyártástechnológia változtatásával); a szerszámok forgácsolóélein különleges bevonatok létrehozása; új szerszámanyagok - közöttük a szuperkemény szerszámanyagok - alkalmazása. Az első két jelentés eredménye : vc  , T  , de nem jelentettek megoldást pl. a nagy keménységű anyagok megmunkálására. Az összetétel megváltoztatása és a bevonatok alkalmazása a forgácsolósbesség és az éltartam növelését eredményezte, és kiszélesítette a szerszámok alkalmazá-si területét, de a P és UP megmunkálás követelményeinek meghatározóan a szuperkemény szerszámok felelnek meg.

A forgácsolószerszám-anyagok fejlődésének áttekintése 1903 A gyorsacélok első prototípusai: 0,7C, 14W, 4Cr; 0,3C, 9W, 3Cr 1907 Szabadalom az Al2O3 kerámia előállítására 1910 A 18-4-1 gyorsacél bevezetése 1912 Co-tal ötvözött gyorsacélok 1920 Az Al2O3 bázisú kerámia szerszámok alkalmazása 1923 Porkohászati WC-Fe-Ni keményfém (Schröter) 1926 WC-Co keményfém ("Wie Diamant") 1929 TiC-Mo2C-Ni alapú keményfém (Cermet) 1930 CVD eljárások fejlődése, elterjedése; 3Cr-3Mo, és 5Cr-1Mo-V 1938 PVD eljárások fejlesztése 1943 Tiszta Al2O3 kerámialapkák 1950 Si3N4 gyártástechnológia 1956 TiC-Mo-Ni keményfém (Cermet) 1957 Mesterséges gyémánt ipari méretekben 1960 Keményfém bevonatolása TiC-vel 1965 Polikristályos gyémántszerszámok 1967 TiC-(TaC-WC)-Mo-Ni-Co keményfém 1969 Köbös bórnitrid ipari méretekben Keményfém bevonatolása CVD eljárással 1970 Al2O3-TiC (30%) kerámia-kerámia kompozit SIALON gyártástechnológiája Porkohászati gyorsacélok elterjedésa

A forgácsolószerszám-anyagok fejlődésének áttekintése 1973 Polikristályos bórnitrid szerszámok 1974 TiC-TiN-Mo-Ni-Co keményfém (Cermet) 1975 Szuperképlékeny, nagy C-tartalmú szerszámacélok Gyorsacélok bevonatolása PVD eljárásokkal 1978 Ion-implantáció alkalmazása az élettartam növelésére 1980 Si3N4 alapú szerszámanyagok elterjedése Co-mentes szupergyorsacélok Finomszemcsés TiN-TiC-(TaC-WC)-Mo-Ni-Co keményfém 1981 Stabilizált ZrO2 kerámiák, Al2O3-ZrO2 kompozit kerámiák 1986 SiC whiskerekkel erősített kerámiák 1991/92 Nanokristályos Wc-Co keményfémek Vékony BN- és gyémántfilm bevonatok (+) SIALON kompozitok Al2O3-bevonatok

Szerszámanyagok jellegzetes tulajdonságai

Forgácsoló szerszámanyagok tulajdonságai Keményfém Kerámia CBN Gyémánt Mechanikai tulajdonságok Sűrűség, g/cm3 Keménység, HV30 Rugalmassági mod., Gpa Törési szívósság, MPa m1/2 14 - 15 1500 - 1700 590 - 630 1100 3,8 - 5 1800 - 2500 300 - 400 200 - 300 3,4 - 4,3 3000 - 4500 580 - 680 370 - 630 3,5 - 4,2 7000 - 8000 680 - 810 680 - 880 Hőtani tulajdonságok Hőállóság, C Hővezetőképesség, W/mK Hőtágulási együttható, 106K-1 800 - 1200 100 5,4 1300 - 1800 30 - 40 7,5 - 8 1500 40 - 100 3,6 - 4,9 600 560 4,2 - 4,9

2.2. Forgácsoló eljárások csoportosítása A forgács- keresztmetszet A forgácsleválasztás folyamatos szakaszos Állandó Esztergálás Fúrás Süllyesztés Dörzsölés Gyalulás Vésés Üregelés Változó Sokszögesztergálás Homlokmarás Palástmarás Hátraesztergálás

Jellegzetes felületek megmunkálása határozott élű szerszámokkal Az alaptechnológiákkal (öntés, hengerlés, kovácsolás, stb.) elkészített előgyártmányok működőképes gépalkatrésszé való alakítása forgácsolással forgácsnélküli alakítással egyéb megmunkálással ( pl. keménykrómozás, elektrolitikus fényesítés stb. ) történik A gépipari üzemekben alkalmazott megmunkálások vizsgálatánál a munkadarabokat összetett idomoknak tekinthetjük. A megmunkálásokat ebben az esetben az idomokat határoló jellegzetes felületek szerint elemezhetjük. A felületek lehetnek hengeres sík alakos felületek A felület jellegétől függően azért is külön szokták elemezni a megmunkálásokat mert az alkalmazott attól függően szerszámok és szerszámgépek is eltérőek. E tárgyban jellegzetes felületek KHF és BHF, síkfelületek határozott és határozatlan élű szerszámokkal végzett megmunkálásával foglalkozunk

Jellegzetes felületek megmunkálása határozott élű szerszámokkal Minthogy a felület jellegétől függően a megmunkálások az alkalmazott szerszámok és szerszámgépek eltérőek, külön szokták elemezni a KHF BHF SF (sík) AFORG (alakos forgás) AF (alakos) E tárgyban jellegzetes felületek KHF és BHF, síkfelületek, megmunkálása határozott és határozatlan élű szerszámokkal végzett megmunkálásával foglalkozunk.