Különleges technológiák - ÓBUDAI EGYETEM Bánki Donát Gépész ...

Óbudai EgyetemBánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarAnyagtudományi és Gyártástechnológiai IntézetGépgyártástechnológiai SzakcsoportKülönleges technológiák2.1. Finomfelületi megmunkálások2.2. Plazmasugaras megmunkálások2.3. Elektronsugaras megmunkálásBAGKT17NLBÖsszeállította:Biró Szabolcs

2.1. Finomfelületi megmunkálásokA gépgyártásban a legnagyobb méretpontosságot, alakhűséget és a legjobb felületi minőséget afinomfelületi megmunkálásokkal érjük el. A nagy pontosságú megmunkálások, mint a hántolás,csiszolás, tükörsimítás, stb. lehetővé teszik, hogy az alkatrészeket meghatározott tűréssel, finomfelülettel alakítsuk ki, ami biztosítja azok utánmunkálás nélküli cserélhetőségét is.Az ipari termelés, a nagysorozatban készülő termékekalkatrészeinek csereszabatosságaigényli a kis tűrésű alak-, helyzetésméretpontosságot, valamint azalkatrészek helyes működéseérdekében meghatározott felületiérdességet. A csapágygyártásban,az autóiparban és azidomszergyártásban már régótahasználják ezeket az eljárásokat.Általános tendencia a gépiparban,hogy a tűrések szűkülnek, apontosság fokozódik, afelületminőség javul, melynek okaia funkciókból adódnak a kisebbzajszint, nagyobb élettartam vagymeghatározott élettartamra valótervezés, jó fényvisszaverődésiképesség, stb.

Finomfelületi megmunkálásokSzabályos élgeometriájúszerszámokkal• Finomesztergálás• Ultraprecíziós esztergálás• Finomfúrás• FinommarásSzabálytalan élgeometriájúszerszámokkal• Finomköszörülés• Dörzsköszörülés• Tükörsimítás• Tükrösítés

FinomesztergálásA finomesztergálást korábbanelsősorban aluminium és ötvözetei(pl.:gépjárműmotorok dugattyúi),réz és ötvözetei, bronzok,csapágyfémek és kompozitanyagok megmunkálásárahasználták. A szerszámanyagokfejlesztése ma már lehetőséget adacélok, edzett acélok, öntöttvasakfinomesztergálására is.Napjainkban alternatívát jelenthet apalástköszörüléssel szemben, hiszenesztergáláskor folytonos forgácsleválasztástörténik, amely könnyen kezelhető.Ezzel szemben a köszörüléssel nagymennyiségű kisméretű forgács keletkezik,mely fajlagos forgácstérfogatra számítvatöbb energiát és időt igényel, mint azesztergálás. Az ipari gyakorlatbanfogaskerekek befejező megmunkálásátpéldául finomesztergálással végzik.

A munkadarab geometriaipontosságára és felületiérdességére a környezetenés a szerszámgépen kívüla megmunkálási módnak,a technológiaikörülményeknek van igenjelentős hatásuk. A táblázata hagyományos és aprecíziós esztergálásjellemzőit foglalja össze.• A finomesztergálás technológiai paraméterei az igen kiselőtolás (0,008-0,15 mm/ford), a nagy forgácsolósebesség(600 -1000 m/min), kis fogásmélység (0,05-0,3 mm),• A finomesztergálás gépére jellemző a nagy merevség,nyugodt járás a környezet rezgéseitől elszigetelve, a főorsócsapágy siklócsapágy vagy precíziós gördülőcsapágy,merev késtartó finombeállítással a fogásvételhez.• A gép légkondicionált, állandó hőmérsékletű helyiségbenüzemel.• Az elérhető pontosság IT4 - 5, a felületi érdesség:Ra=0,1−1,25 µm, Rz=0,5−10µm

Nem acélok finomesztergálásaA nem acél alapú munkadarabok finomesztergálása során a szerszám anyaga természetesvagy mesterséges gyémánt, amelyet forrasztással, szinterezéssel vagy mechanikusanrögzítenek a késszárba. Napjainkban a polikristályos gyémánt PKD (Poli Kristallin Diamant)váltólapkák alkalmasak a leginkább alumínium és réz precíziós esztergálására. A szerszámokatháromszög, négyszög, valamint kör alakban forgalmazzák és illeszkednek az ISO által előírtformarendszerhez.Akármilyen nagyságú PKD lapka nem készíthető el,így a váltólapkáknak csupán az élközeli részemesterséges gyémánt, a többi keményfém.A lapkák normál, a keményfém lapkák befogására alkalmas késtartókba is rögzíthetők.

Edzett acélok keményesztergálásaA nagypontosságú keményesztergálás fejlődésea kilencvenes évek elején indult meg annakkövetkeztében, hogy új szerszámanyagokjelentek meg a piacon, ezen kívül anagypontosságú esztergák konstrukciói isbiztosították a kielégítő szilárdságot, stabilitástés pontosságot. A fejlesztések eredményeként anagypontosságú keményesztergálás, mintprecíziós finommegmunkálás, teljes értékűalternatívát képvisel a köszörüléssel szemben.A gyémánt, mint szerszámanyag használatátkorlátozza, hogy a forgácsolási övezethőmérséklete nem haladhatja meg a 600 o C-t,és kémiai affinitása miatt nem alkalmasvasötvözetek (acélok) megmunkálására.Acélok, öntöttvasak acélöntvényekfinomesztergálásához a köbös-bór-nitridből(CBN) vagy polikristályos köbös-bór-nitridből(PCBN) készült lapkás kések használhatók. Amegmunkálásra alkalmasak a kerámia típusúszerszámanyagok is.

Ultraprecíziós (UP) esztergálásUP fejlődését a teljesítménylézerekkifejlesztése, valamint az infravörös optikaelterjedése ösztönözte.A precíziós főorsó és vezetékek lehetővéteszik 0.1 µm alatti érdesség és ± 1 µmméretpontosság elérését, ahelyzetpontosság problémái bázisváltásbóladódnak..

Környezet:• klimatizált, 20±0,5C o , r• relatív nedvesség tartalom: 50%,• hőegyensúly,• emberi jelenlét nem kívánatos• rezgésszigetelt alap,Gépágy:• gránit,• gömbgrafitos. öv.,• kerámiaVezetékek:•aerosztatikus (CBN hidrosztatikus)Munkadarab befogás:• vakuumtokmány,• műanyag, üveg ragasztássalFőorsó:•aerosztatikus; n = 6000...12000 f/min•tehermentesített, rezgéscsillapított szíjhajtás•futáspontossága: 0,05 µm•merevsége: 500 N/µm (orsóközépen)•anyagminőség: kerámia (deformáció 7xkisebb),szánszálerősítésű műanyag (deformáció 15xkisebb)

A csúcstechnológiák körébe tartozó ultraprecíziósesztergálás, valamint a mikroforgácsolás pontosságaaz előbbitől akár 2...4 fokozattal is finomabb. Ezekkelaz eljárásokkal készülnek például a lézertechnikábanhasznált fémtükrök, a germánium- és szilíciumlencsék,valamint a vakuumtömítések és a légcsapágyazáselemei.Alkalmazási terület Anyag KövetelményFényvisszaverőoptikai elemek(tükrök)Fényáteresztőoptikai elemek(lencsék)Mechanikaielemek,alkatrészek• fénymásoló dob• lézertükrök• napelemek lencséi• lézerlencsék• HDD• légcsapágy• vákuumtömítések• részecskegyorsítókelektródái• Alumínium,• Réz,• Arany,• Nikkel,• Ezüst,• Molibdén,• Platina• Optikaiműanyagok,• Germánium,• Szilícium• Alumínium,• Réz,• Sárgaréz• Nikkel,98% reflexió,Alakpontosság:0,2…0,01 µmÉrdesség:Ra~0,005 µmAlakpontosság:0,2…0,01 µmÉrdesség:Ra~0,002 µmAlakpontosság:0,5…0,1 µmÉrdesség:Ra~0,01 µm

FinomfúrásCsigafúróval történő fúrás esetén nagyolt furatokatkapunk IT12 …13 pontossági osztállyal,Ra=20...80µm átlagos érdességgel. A telibe fúrástmaximum 25mm-ig használjuk, felette kétlépésben fúrunk, az első fúró átmérője 60-70%-alegyen a második fúró átmérőjének! Hosszúfuratokban forgács beszorulhat és eltörheti a fúrót.Ezért a fúrót ismételten ki kell emelni a furatból ésle kell tisztítani 3d, majd 1.5d, 0.75d és mindentovábbi 0.5d hosszúságnál.Ha a csigafúró szerszámot készülékkelmegvezetjük IT10 …11; süllyesztésnél afélsimított furatnál IT10 … 11-es, Ra=2,5...10µmérhetünk el. Dörzsárazással javíthatunk a furatminőségén: egy lépésben IT9 … 10,Ra≥1,25µm, két lépésben IT7 … 8, Ra≥0,63µmis elérhető.Finomfúrást fokozott pontossági ésfelületminőségi követelmények eseténalkalmazzuk, szerszáma a finomfúró rúd.

A betétkés kilógása a fúrórúdból adja a furatméretét, radiális finomállítása a legegyszerűbbkivitelűeknél nem lehetséges. A szerszám rádiuszaígy adódó méret, melynek ellenőrzésére korszerűszerszámbemérő rendszerek állnak rendelkezésre.

A finomfúróművekben mind a tengelyhelyzet, mind az alakhibák javíthatók, mert a finomfúráshozhasznált szerszám nem önvezető. A fúrórúdba fogott betétkés radiális finomállítást tesz lehetővé.Az így elérhető pontosság IT4 … 5, Ra=0,32...0,63µm.

FinommarásFinommarással síkfelületek, síkokból összetett ill. egyéb alakos, rendszerint külső felületeketállítunk elő. Jellemző szerszáma a keményfém lapkás homlokmaró. A finommarás előnyösenalkalmazható csúszófelületek előállítására, például szerszámgépek ágyvezetékeinekmegmunkálására (GG25,GG30); pontosan illeszkedő, de el nem mozduló felületek gyártására,például hengerfej vagy hengertömb illeszkedő felületeinek létrehozására.Hagyományos gépeken (pl.:egyetemes vagy függőleges marógépeken) egykéses marófejjel, ún.ütőkéses eljárással célszerű dolgozni. Finommarást csak kifogástalan állapotú, pontos gépenlehet végezni, ahol a főorsó tengelyirányú játéka 0, sugárirányú játéka minimális.A főorsó lehetőleg siklócsapágyazású és laposszíjhajtású. Az ütőkésfej (marófej) minél nagyobbtömegű legyen. A simítómarással előmunkált munkadarabot feszültségmentesíteni kell, ésügyelni kell arra, hogy a szorítás ne okozzon deformációt.Az egykéses, keményfém lapkás betétkést az ábra szerint kell kialakítani.Technológiai adatok:•Forgácsoló sebességvc ≥ 200 m/min,javasolt keményfémszerszámhoz•Előtolásf = 0,1-0,25 mm/ ford•Fogásmélységa = 0,05-0,15 mm

A gépjármű hűtőrendszerénekmeghibásodása során intenzív hősokkéri a motort, mely gyakran geometriaideformációkhoz vezet. A motorblokk ésa hengerfej síklapúságánakvisszaállításával felújítható a szerkezet.A teljesítményfokozás érdekébenesetenként le is szoktak munkálni amotorblokkból., ezáltal megnövelik akompressziót. Az eljárást célgépen,célszerszámokkal végzik.Korszerű, nagy teljesítményű CNCmarógépeken váltólapkás marófejhasználható. A marófejben a normálfazettás lapkák mellett ún. szélessimítólapkákat helyeznek el, amely kb.0,05mm-rel mélyebben dolgozik atöbbinél. Az elérhető megmunkálásipontosság IT7 - 8, a felületi érdesség:Ra=0,32−1,25[µm], a síktól való eltérés≈0,05[µm] /1000[mm]

FinomköszörülésFinomköszörülést akkor alkalmazunk, ha igenszűk tűrésű, szigorúan alakhű, kiváló minőségűfelületeket kell előállítani, például szerszámgépfőorsók, fogaskerék-szivattyúk hengeres felületei,hidraulikus rendszerek elemei, ipari hengerek(alufólia- és papírgyártás), forgácsolószerszámok.Síkfelületek is megmunkálhatóakfinomköszörüléssel, de sokkal ritkábban van ráigény. Az alkatrészgyártásban többnyire befejezőmegmunkálásként találkozunk vele, és amunkadarabok előírt méret-, alak-, éshelyzetpontosságát, valamint felületminőségétérjük el.

Követelmények a finomköszörűgéppel szemben:• az anyagleválasztáshoz szükséges relatív elmozdulások legyenek pontosan ismételhetők,• mechanikailag stabil körülmények között végezzék az anyagleválasztást,• rugalmas technológiát tegyenek lehetővé: kellően széles fordulatszám- és előtolás-tartomány,megfelelő fokozatszám, ill. fokozat nélküli hajtás,• megfelelő teljesítményű hűtő-kenő folyadékrendszer szűréssel, jól szabályozható hozzávezetés,alkalmas tisztítóberendezések,• munkavédelmi szempontból legyen biztonságos, ergonómiai szempontból legyen célszerű akialakítása,• igen kis rezgésű, hidrosztatikus kenésű főorsó- és tárgyorsó-csapágyazás, sugárirányú ütéslegfeljebb 0,001 mm,• rezgésszigetelt alapozás.

A köszörűszerszám felépítése döntőmértékben meghatározza:- a szerszám élettartamát,- a leválasztott anyag mennyiségét és- a munkadarab felületi minőségét.A szerszámmal szemben támasztottkövetelmények:- elasztikus kötőanyag (pl. bakelit,gumi, elasztomer),- finomszemcsés (320-1200),egyenletes kötéskeménységű,gondosan leszabályozott éskiegyensúlyozott köszörűkorong.A szerszámok alakját az alkalmazandó eljárás, esetenként a megmunkálandó felület profiljahatározza meg. A szerszámok többsége általában korong, hengeres vagy kúpos fazék alakú,ritkábban gyűrű vagy szegmens. A leggyakrabban használt kerámia- és bakelitkötésűszerszámok alakját, jelölési rendszerét a magyar és a nemzetközi szabvány rögzíti.A munkadarabbal szemben támasztott követelmények:- egyenletes kis köszörülési ráhagyást kell alkalmazni (3−5µm oldalanként), vagyis alig többet,mint az előző műveletből származó felületi érdességet, hiszen a finomköszörüléshez képest azelőző eljárás során keletkezett felületi érdesség is jelentős lehet;- simító köszörüléssel kell előmunkálni a munkadarabot, mert a finomköszörüléshez képest ezmég nagyoló eljárásnak számít;- köszörült, gondosan megtisztított központfuratokat kell előmunkálni a pontos helyzet és tájolásmiatt.

Dörzsköszörülés (hónolás)Elsősorban furatok finomfelületi megmunkálására kifejlesztett eljárás. A forgácsleválasztástszabálytalanul sok élű (ún. abrazív), hasáb alakú szerszámok végzik. A köszörüléssel ellentétbena dörzsköszörűgép felülete folyamatosan érintkezik a munkadarab felületével, így kiváló méretésalakhűséget és különleges felületminőséget ad. A forgácsleválasztás tengely irányú váltakozó,és tengely körüli – viszonylag lassú- forgómozgások kombinációjaként, sugáriránybanszétfeszíthető dörzsköszörűhasábok segítségével jön létre. A megmunkált felületen,párhuzamos, jellegzetesen kereszteződő nyomok láthatók.

Dörzsköszörülés technológiájaA karcok α metszési szöge, az ún. átfedési szög amozgásviszonyokból számítható. Aforgácsolósebesség két összetevőből áll:- a tengelyirányú, váltakozó mozgás sebessége:va=12−25m/min ;- a forgómozgás kerületi sebessége:vk=20−50m/min .Ennek megfelelően α értéke 30° és 90° közé esik.A lökethosszt és lökethelyzetet a hengeres furat létrehozására úgy kell megválasztani, hogya dörzsköszörűfej 1/3 dörzsköszörű-hasábhosszal a furat mindkét végén túlfusson.Zsákfuratok is köszörülhetők nagyon rövid hasábokkal az ún. másodlagosdörzsköszörüléssel. Ekkor a dörzsköszörűfejet a furat végén rövid löketekkel különmegjáratjuk.

Dörzsköszörülés jellegzetes munkadarabjaimotorblokkok hengerfuratainál (a dugattyú megvezetése miatt), hengerhüvelyek, hidraulikusmunkahengerek (a dugattyú miatt), főfékhengerek, hajtókarfuratok, öntvényházak csapágyazottfuratainál az (akár szilárd) illesztésnek megfelelő tűrések miatt, hajtóműházak furatainál, osztottalkatrészeknél az osztási síkban, megvezetés miatt az illesztett csapok furatainál,adagolószivattyúknál. A munkadarabok lehetnek edzetlen és edzett acélok, öntöttvasak, színeséskönnyűfém-ötvözetekek, szinterfémek, kerámiák.ElérhetőméretpontosságA dörzsköszörülésselelérhető méretpontosságIT4-6.A felületi minőség a hasábszemcseméretétől függ.Ha a szemcseméret:- durva: 54-150, akkorRz=20...5µm (nagyolódörzsköszörülés);- finom: 180-500, akkorRz=5...2µm,Ra=0,6...0,2µm (készremunkálás);- nagyon finom: 600-1200,akkor Rz=2...0,2µm,Rz=0,1...0,02µm.

Dörzsköszörűgépek kialakításaA dörzsköszörűgépek igen változatos kialakításúak. Az orsó lehet vízszintes vagy függőleges. Adörzsköszörűfejeket az előmunkált furatok vezetik, ill. központosítják. A furatra való beállítást kettőskardáncsukló teszi lehetővé. Sorozat- és tömeggyártásban többorsós gépeket is alkalmaznak(például motorblokkok megmunkálásához). Ezek a gépek méretvezérlő berendezéssel vannakfelszerelve. A korszerű dörzsköszörűgépek CNC vezérlésűek. A legismertebb dörzsköszörűgépgyártók:Gehring, Nagel (Németország), Sunnen (Svájc, ill. USA).

TükrösítésA tükrösítés olyan szabad, folyadékban vagy pasztában eloszlatott szemcsével végzettforgácsolás, amelynek során a keveréket többnyire alakátvivő ellendarabra(tükrösítőszerszámra) hordjuk fel, és az egyes szemcséket lehetőleg szabálytalanforgácsolópályára kényszerítjük. A jól tükrösített felület fényes (tükrös), megmunkálási karcoknem fedezhetőek fel rajta.A tükrösítés előnyei:- befogókészülékekre ritkánvan szükség, mivel amegmunkálandó felületegyben a bázisfelület is,- a felületi nyomás csak0,01...0,03N/mm2, ezért adeformáció elhanyagolható,- a forgácsolósebesség kicsi(vc=10...15m/perc), ezért- a hőfejlődés is jelentéktelen,így- nincs feszültség okoztaelhúzódás a munkadarabfelületi rétegében,- tömítés nélkül szerelhetőgáz- és folyadékzáró felületekhozhatók létre.Tükrösítésnél általában nem kell külön bázisfelület, mert abázis maga a megmunkálandó felület.

Tükrösítő anyagok feladataA tükrösítő anyagok feladata, hogy a munkadarab és a tükrösítőszerszám között elhelyezkedőhordozóközegben (folyadékban vagy pasztában) egyenletesen el legyenek oszlatva, valamint hogya hordozóközeggel minél jobban keveredjenek. A tükrösítésnél ezek a szemcsék jelentik aszabálytalan élgeometriájú (sokélű) szerszámot, amelyeknek szabálytalan mozgáspályát leírva kella munkadarab és a tükrösítőszerszám között egyenlő mértékű előfordulással anyagleválasztástvégrehajtani.Különböző tükrösítő anyagokFokozott felületi követelmények eléréséhez edzettacélhoz króm-oxidot, lágyabb fémekhez vas-oxidotvagy gyémántpasztát használunk. A hordozóközegáltalában olaj, de lehet petróleum, vagy faggyú is. Atükrösítőszerek anyaga lehet továbbá:- korund: az oxidok és hidroxidok osztályába tartozóásványfaj, nagy- és közepes keménységűfémekhez, enyhén és magasan ötvözött acélokhoz,szerszám-, gyors-, rozsdamentes acélokhoz,öntöttvasakhoz,- szilícium-karbid: mesterséges csiszolóanyagszilíciumból, és szénből (SiC), alacsonyszakítószilárdságú fémes és nemfémesanyagokhoz(szürke-, kéreg-, temperöntvények,bronz, alumínium, réz, szerves, ásványi éskerámianyagok),- bór-karbid: (B4C) nagyon kemény, kopásnakkülönösen jól ellenálló kerámia, nagy súrlódásnakkitett gépalkatrészekhez, csapágyakhoz.

Tükrösítés alkalmazási területeiA tükrösítést elsősorban mérőeszközök (például mérőhasábok, kalibergyűrűk, idomszerek),hidraulikus és pneumatikus elemek gyártására használják, de megtalálható a finommechanikai iparés a gépipar számos területén is, főleg tárcsák, perselyek homlokfelületének megmunkálásánál. Atükrösítéssel megmunkálható anyagok köre igen széles. Minden homogén szerkezetű anyagmegmunkálható, amely megmunkálás közben nem deformálódik, így fémek, kőzetek (beleértve adrágaköveket is), félvezető anyagok, grafit, stb.Az anyagleválasztás folyamataA tükrösítés szabálytalan élgeometriájú (sokélű) szerszámmal végzett finomfelületimegmunkálás. A mozgást az egymáson elcsúszó munkadarab és szerszám végzi, amelymozgás lehet lengő vagy alternáló. A közöttük lévő munkahézagban (hordozóközegben) a lazánfelvitt csiszolószemcse anyagleválasztást végez. A szemcsék a munkadarab anyagánál puhábbvagy porózusabb felületű szerszámtestbe részben benyomódva, részben pedig a felületekközött sodródva választanak le forgácsot, elsősorban a munkadarab felületéről. A tükrösítés kéziés gépi változatai ismertek. A kézi tükrösítés főleg egyedi és kissorozatgyártásban terjedt el: sík,hengeres (külső vagy belső) és alakos felületek munkálhatók meg. Furatot kétfelől felhasított,kúppal feszíthető tüskével lehet tükrösíteni, amelyen a munkadarabot forgó- és egyenes vonalú,váltakozó irányú mozgással mozgatjuk.

Egytárcsás tükrösítőgéppel végzett gépi tükrösítés soránaz egyenletes anyagleválasztás és a szerszámkopásmiatt a munkadarab és a tárcsa mindig más pályánmozog. Egytárcsás tükrösítőgépnél igen ritkán ismétlődika pálya, de ha a szemcsék mozgását is figyelembevesszük, akkor látszik, hogy azonos szemcse és azonosfelület találkozásának az esélye nagyon kicsi, kéttárcsásgépnél ennek az esélye gyakorlatilag nulla.Többtárcsás tükrősítőgépben amunkadarabokat a felső és az alsó tükrösítőtárcsák közé helyezzük. A munkadarabokhelyzetét a ketrec határozza meg. A változópályamozgást a ketrecmozgató forgattyúbiztosítja. A munkadarabok mozgása úgy jönlétre, hogy a tükrösítőtárcsákat ellentétesirányban, de azonos sebességgel, a ketrecetpedig excentrikusan, de eltérő sebességgelmozgatjuk.

Elérhető alak- és méretpontosságA tükrösítés a legfinomabb forgácsolóeljárás, amellyel nemcsak különleges felületi minőség,hanem rendkívüli alakpontosság, valamint szűk mérettűrések érhetők el a megmunkáltanyag keménységétől függetlenül, egészen IT1-3 pontosságig.A tükrősítéssel elérhetőfelületi érdességRmax=0,2−3,5[µm],illetve Ra=0,02−0,2[µm],különleges igényekre(mérőhasáb minőség)Rmax=0,03−0,1[µm],illetve Ra≤0,02µm.A felületi érdesség függa hordozóanyagtól, atükrösítőszemcsétől is,például korundnálRmax=0,3−2,4[µm],szilícium-karbidnálmax=0,2−3,5[µm], bórkarbidnálpedigRmax=0,4−3,5[µm].

Tükörsimítás(szuperfiniselés)Tükörsimítással köszörült felületekérdességi csúcsait 10…15 s alatt ellehet távolítani, létrehozva olyankülönlegesen finom felületet, amelyennem (vagy csak alig) ismerhetők fel aköszörűszemcsék jellegzetes karcolatai.A nagy szemcsefinomság folytán újmegmunkálási nyomok nemkeletkeznek, ill. azok elhanyagolhatók.Ezáltal• megnő az egymáson elmozdulófelületek terhelhetősége és élettartama,• jelentősen csökken a kopás, ezértlerövidül a gépjárművek bejáratása,• az előzetes megmunkálás (köszörülés)során károsodott (felkeményedett,feszültséggel terhelt) felületrétegeltávolítható,• nő a felület korrózióállósága.

Tükörsimítás alkalmazási területeiAz eljárásváltozatok száma a felhasználási területtől függően igen magas. A legnagyobbrészarányt a csapágyipar képviseli: a golyó kivételével valamennyi gördülőpályáját (külső, belsőgyűrű), ill. elemet tükörsimítással munkálnak készre. A gépjárműiparban forgattyús ésvezértengelyek, szelepemelő tőkék, az általános gépgyártásban dugattyúrudak, hidraulikaielemek, tengelycsapok, gömbcsapok gyártása során alkalmazzák. Csúcs nélküli tükörsimítássalkészülhet például a dugattyúcsapszeg és a hengergörgő.

A tükörsimítás technológiai tulajdonságaiAz eljárás során a hűtő-kenő folyadék használata nélkülözhetetlen. Mivel a forgácsoláskor képződőhő csekély, a hűtőképesség kevésbé lényeges szempont. A hűtő-kenő folyadék legfontosabbfeladata a leváló fém- és szerszámrészecskék kiöblítése a forgácsolási övezetből és a szerszámműködő felületének tisztántartása. Erre a feladatra ma is jól használható a petróleum (80-90%) ésorsóolaj (10-20%) emulziója. Az olajhányad növelésével kisebb lesz a felület érdessége, decsökken az anyagleválasztás.

Elérhető méretpontosságAz itt alkalmazott legdurvább szemcse 600-as, ez is közrejátszik az elérhető méretpontosságban. Apontossági és alakhűségi követelményeket döntő mértékben a köszörüléssel kell megadni. Atükörsimítással elérhető minőségi követelmények:- a felületi érdesség Rm≥0,05−0,4µm, ill. Ra≥0,01−0,05µm;- a hullámosság Wt≈0,1−0,5µm;- a köralakhiba a kiinduló érték 20-50%–a;- az elérhető pontosság IT4-6, az előzetes megmunkálástól függően.

Tükörsimítás mozgásviszonyaiEsztergagépre szerelt adapter esetén amunkadarab be van fogva a tokmányba, így azvégzi a forgó mozgást, a szerszám pedig afelülethez megfelelő mértékben nekinyomvaegyenes vonalú mozgást végez.

A tükörsimítás eszközei, gépeiA tükörsimító szerszámnak egyenletes minőségűnek kell lennie. További követelmény még aszerszámmal szemben, hogy folyamatos önéleződés legyen, mert a szerszám szabályozása nemlehetséges, ugyanezen ok miatt csekély kopást szabad megengedni, valamint a ráhagyást gyorsankell tudnia eltávolítani, és kiváló felületi minőséget kell hagynia.A tükörsimítás szerszámai felépítésüket tekintve köszörűszerszámok. Rideg anyagokhoz, példáulöntöttvasakhoz zöld vagy fekete szilícium-karbid, acélokhoz normálkorund szemcse ajánlott.

2.2. Plazmasugár alkalmazásaA legismertebb plazmasugaras technológiák a plazmavágás, hegesztés,anyagszórás.Lángvágás során a fémeket magas hőmérsékletű gázlánggal vágják oxigénáramoltatása közben. Ezzel a technikával a fémet elégetik és a folyós oxidot agázáram mintegy kifújja a vágatból.Plazmavágásnál nincs oxidálás, hiszen az anyagot néhány tized mm 2 felületrekoncentrált nagyenergiájú plazma csupán megolvasztja, és a nagysebességűplazmasugár a vágatból eltávolítja az olvadékot.A plazmavágás lehet:• plazmaíves• plazmasugaras, illetve• védőgáz nélküli• védőgázos• vízzel védett• víz - befecskendezéses

Plazmaíves vágásÁltalánosabban elterjedt változat a plazmaívvel történő vágás. Az ív akkor jön létre, haelektromos áram folyik a nem megolvadó elektródtól az elvágandó, elektromosan vezetőmunkadarab, azaz az anód felé. A munkadarab megolvasztásához szükséges energiátegyrészről a plazmasugár, másrészről a villamos ív szolgáltatja. A plazmagázok avillamos ív hatására részben felbomlanak és ionizálódnak – elektromos vezetővé válnak– az ívben, majd a nagy energiasűrűség és hőmérséklet következtében a hangsebességtöbbszörösével megindulnak a munkadarab felé.. Az eljárás előnye a nagy vágásisebesség és a nagy vágási mélység, A plazmagáz sűrített levegő vagy nitrogén.

Béléslemez darabolásaKokszszállító kocsi belsőfelületét kopásálló réteggelfelületszórt lemezzel bélelik.A béléslemezt a rávitt erősenötvözött réteg miatt lánggal nemlehet vágni.

Plazmasugaras vágásA plazmasugaras vágásnál az ellenpólust a vágófejbiztosítja és nem a munkadarab. Amint a munkadarabfelületére koncentrált nagyenergiájú plazmaív eléri amunkadarab felületét, az atomok és molekulákegyesülnek, így az ívben tárolt energia felszabadulásamegolvasztja, és részben elgőzölteti a munkadarabot. Anagy mozgási energiájú plazmasugár lehetővé teszi azolvadt rész kiszorítását a munkadarabon lévő vágásirésből.

A megmunkálást a plazmatronban előállított stabilizált plazmasugár végzi. A stabilizált ívvízhűtéses anód és katód között ég. Az ív előállításához nagy áramerősségű (100A) ésviszonylag kis feszültségű egyenáramra van szükség. Az ív áramló munkagázban ég, ez amunkagáz a fúvókán áramlik ki, részben ionizált állapotban van, magas hőmérsékletű, nagyteljesítménysűrűséget képvisel.A fej belsejében lévő magas olvadáspontú anyagbólkészült rúd a katód és körülötte lévő vízhűtéses fúvókaaz anód. A katód anyaga általában W vagy Mo, azanód vörösréz. A nagy hőterhelése miatt vízhűtésselkell ellátni. A plazmatronba gázbevezető cső megfelelőszelepekkel csatlakozik az esetleg szükségesvédőgázok és a plazmát alkotó gáz bevezetésére.gázplazmaívAz igen magas hőmérsékletű plazmasugár a fúvókán2-3 Mach sebességgel áramlik ki és ez a plazmasugárvégzi el a vágást.munkadarab

Plazmasugaras vágásnál a gáz áramlási sebességét a plazma teljesítményével és a fókuszfoltármérőjével összhangban szabályozzuk, sima felületű vágatot kapunk. Mivel a haladásisebesség nagy, a plazma széle utáni légáram intenzíven hűt is, a plazma hatása nem terjedlényegesen túl a fókuszfolt átmérőjénél, ezért az anyag belsejében szövetszerkezetiátalakulásra nem kell számítani.A plazmasugár magja igenmagas hőmérsékletű,elérheti a 30000 K-t is, dea levegőn a külső részemár csak 10 3 K körül van.Ez a hőmérséklet is elégazonban a legtöbb ismertanyag megolvasztására.Elvileg bármilyenegyenáramot előállítóeszköz lehet az áramforrás.Régebben dinamó látta elezt a feladatot, ma márfélvezető egyenirányítóstápforrások használatosak. Aszükséges feszültség 50-400V, áram 150-200 Aszabályozható értékekkel.

A lángvágással szemben, ahol túlnyomórészt fémeketvágnak, a plazmasugaras vágás alkalmas egyébanyagok vágására, mint pl. Al 2 O 3 és egyéb kerámiák,üveg, kvarc stb. Könnyen oxidálódó anyagok (fémek)vágása esetén az Ar-ba célszerű H 2 gázt is keverni.Fémek közül az Al is kiválóan vágható, ami ahagyományos technikával közismerten nehéz feladat.Alkalmazásának nagy előnye még, hogy lemezkötegekis vághatók anélkül, hogy a vágatok széleiösszehegednének.Vágási hibák• Vágandó anyagelőkészítése nem alapos(felületi állapot, belsőfolytonossági hiányok)• Vágóégő és amunkadarab távolsága nemállandó• A munkadarabból kiesőhulladék okozhat kettősívet, mely akkor keletkezik,ha az égő fejrésze amunkadarabhoz ér.

A szükséges gázokat palackokbólmegfelelő nyomáscsökkentőnkeresztül vezetjük a fejbeközbeiktatva a vezérlőrendszert.Plazmagázok:levegő, oxigén O 2 , nitrogén N 2 ,argon - hidrogén gázkeverék Ar(65%) - H 2 (35%), nitrogén –hidrogén gázkeverék N 2 (95%) -H 2 (5%)Fémek kézi vágásánál:80-67% Ar + 20-33% H 2Fémek gépi vágásánál:70-60% Ar + 30-40% H 2A hidrogén erozív hatásának kiküszöbölése érdekében munkagázként használható hidrogénhelyett nitrogén is, feltéve, ha nem lép reakcióba a vágandó anyaggal. Ilyenkor figyelembekell venni, hogy a nitrogén termikus hatásfoka kisebb mint a hidrogéné.Kézi vágáskor továbbá ügyelnünk kell a nitrogén és vegyületeinek mérgező hatására.A hidrogén-nitrogén gázkeveréket főként Al és ötvözetei, Cu és ötvözetei, ötvözetlen éserősen ötvözött acélok vágásához használjuk.A gázkeverék összetétele befolyásolja adott lemezvastagság esetén az elérhető vágásisebességet.

MicroStep EasyCut 6001/20PGGKjellberg HiFocus 130Munkaterület: 2000mmx6000mmFelszerelhető fejek száma: max. 6Pontosság szabvány: DIN28206Vezérlés: iMSNC (CNC)Pneumatikus működéshez 6 bárostiszta levegő biztosításaSzabályozhatóság fokozatmentesen:20-130 A / 100% EDMax. vágási vastagság: 40 mmHálózati feszültség: 3 ph. 400V/50 HzMaximális teljesítményfelvétel: 35VAAlkalmazható gáz: levegő, oxigén,nitrogén, argon, hidrogénPlazmavágást 2D koordinációs CNC vezérlés segíti.Kivágó programokat lehet készíteni a rendszerbeintegrált kezelőfelületen, ill. külső forrásból is fel lehettölteni, amik nagy hatékonyságot és pontosságotbiztosítanak. A vágás megkezdése előtt be kell állítania plazma tulajdonságait, fel kell venni a nullpontot és atengelyirányokat, majd indítható a vágási művelet.

Vízzel védett plazmavágásA felület védelmére a védőgáz helyett vizethasználnak. Jobb vágási felület érhető el. Akeletkező nagy mennyiségű füst és gőz miatt csakgépi vágás.Víz befecskendezéses plazmavágásA plazmagáz oxigén vagy nitrogén. A plazmaívreközvetlenül vizet fecskendeznek. A befecskendezett vízhatására a plazmaív jobban koncentrálódik, növekszik asűrűsége és a hőmérséklete, ezáltal nagyobb vágásisebességet lehet elérni.

2.3. Elektronsugaras megmunkálásAz elektronsugaras megmunkálás (EBM: Electron Beam Machining) elveA nagysebességű elektronsugarakat már régen hasznosítjuk röntgen és katódsugár csövekben,elektronmikroszkópokban. Ha az elektronsugár koncentrált mozgási energiáját a becsapódáshelyén hőenergiává alakítjuk, azzal speciális megmunkálási feladatokat tudunk elvégezni.Az elektronsugaras megmunkálás alkalmazása•polimerizálásra•felületi edzésre•hegesztésre•átolvasztásra•fúrásra•vágásra•marásra•gravírozásraA furatok átmérőjét a sugárnyalábmérete határozza meg.Lehetséges hosszú furatok[L/D>20] megmunkálása is.Általában 0,01-1 mm méretűfuratok és hornyok készíthetők

Az anyagleválasztás folyamataAz izzó katódból kilépő elektronokat elektronoptikai módszerekkel irányíthatjuk, melyek afényoptikai módszerekkel analóg módon vezérelhetők. Az optikai rendszerben a fényforrás az I.lencse fókuszában van, a párhuzamos fénynyalábot a II. lencse a fókuszában gyűjti össze.Ezzel analóg módon a hevített huzalból kilépő elektronokat a kilépési apertúra (rés) lapelektrosztatikus hatása párhuzamosítja, majd a két apertúra közti feszültségkülönbségetfelgyorsítja.Az elektronsugarakat a végén egyelektromágneses kondenzátortekercs fókuszálja, és kis felületregyűjti össze. Az elektronsugárelektromágneses tér segítségéveljól fókuszálható, iránya gyorsanváltoztatható, így általábanmegmunkáláskor a munkadarabés a sugár relatív mozgását asugár mozgatásával érjük el.

A berendezéssel szemben támasztott legfontosabb követelmények:• nagy teljesítmény sűrűség kis felületen• energiaközlés rövid impulzusokban• az elektronok hatótávolsága és a gyorsító feszültség illesztése az adott feladathoz• megfelelő sugárvezetés és vezérlés biztosításaAz elektronsugarakat csak vákuumban lehet alkalmazni. A megfelelő vákuum nagyteljesítményű vákuumszivattyúk és nagyméretű vákuum kamrák segítségével biztosítható.Az elektronsugaras olvasztásAz elektronsugaras megmunkáláskor az élesen fókuszált, felgyorsított elektronokból állóAz elektronsugaras megmunkáláskor az élesen fókuszált, felgyorsított elektronokból állósugarakat a megmunkálandó anyag (amely fém vagy más nem átlátszó anyag) felületéreirányítjuk. A munkadarab felületére becsapódó elektronok lefékeződnek, a kinetikai (mozgási)energiájuk a fékezés hatására hőenergiává alakul át.Ha nagy intenzitású energiasugár éri a fémet, akkor a sugár viszonylag kis mélységben hatol be,miközben energiájának nagy része hővé alakul. Az elektronok behatolásának mélysége függ azelektronok sebességétől, a gyorsító feszültségtől és az anyag sűrűségétől. A nagyenergiasűrűség miatt a felületi rétegben a fém megolvad, részben elgőzölög, az olvadék egyrésze a gőzbuborékok szétrobbanásakor az olvadékból kivetődik.Mivel az elektronsugár a levegőben a nitrogén- és oxigénmolekulákkal ütközve szétszóródik,ezért mind a sugár vezetéséhez, mind pedig a megmunkáláshoz vákuumra van szükség. Azelektron sugárral az energiát nagyon kis felületre [10 -7 cm 2 ] lehet koncentrálni, a teljesítménysűrűség pedig meghaladhatja a 10 8 W/cm 2 értéket.