Forgácsolás
A forgácsolás olyan anyagmegmunkáló módszer, amelynél a kiinduló darabról a fölösleges részeket – egy arra alkalmas szerszám (forgácsolószerszám) segítségével – forgács formájában távolítják el. A forgácsolás történhet mértanilag határozott és határozatlan élű szerszámmal. A határozott élű szerszámok közé tartozik például az esztergakés vagy a fűrészlap, a határozatlan élű szerszámok közé például a köszörűkorong.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3a/Dreher_an_einer_Drehbank.jpg/260px-Dreher_an_einer_Drehbank.jpg)
A forgácsolás fontosabb módszerei az esztergálás, a gyalulás és vésés, a marás, a fúrás, a köszörülés, az üregelés stb. Néhány forgácsolási műveletet kézzel is el lehet végezni (pl. reszelés, dörzsölés, fűrészelés), de általában gépi erővel, forgácsológépekkel forgácsolnak.
Mozgásviszonyok
szerkesztésA forgácsolási művelet végrehajtásához a munkadarabnak és a szerszámnak el kell mozdulnia egymáshoz képest. A mozgásokat mindig egy állónak képzelt munkadarabhoz viszonyítják, függetlenül attól, hogy a tényleges mozgások hogyan is valósulnak meg. A forgácsolás során előforduló mozgásfajták:
- a forgácsoló mozgás előtoló mozgás nélkül egyszeri forgácsleválasztást tesz lehetővé a munkadarab egy fordulata vagy lökete alatt;
- az előtoló mozgás a forgácsoló mozgással együtt folyamatos vagy többszöri forgácsleválasztást biztosít több fordulat vagy több löket alatt;
- a hozzáállító mozgás az a mozgás, amellyel a forgácsolás megkezdése előtt a szerszámot a munkadarabhoz állítják;
- a fogásvételi mozgás az a mozgás, amellyel a leválasztandó anyagréteg vastagságát beállítjuk, eredménye a fogásmélység;
- az utánállító mozgás korrekciós, hibakiigazító mozgás a darab és a szerszám között.
A forgácskeresztmetszet
szerkesztésA forgácsolás során a leválasztott anyagrészek forgács formájában kerülnek eltávolításra. Ezeknek az anyagrészeknek a forgácsoló irányra merőleges keresztmetszetét nevezik forgácskeresztmetszetnek. A forgácskeresztmetszet lehet állandó (pl. esztergáláskor), vagy változó (pl. maráskor). A szerszámkialakítás miatt azonban meg kell különböztetni elméleti és valóságos forgácskeresztmetszetet, de a gyakorlati számítások során mindig az elméleti forgácskeresztmetszettel számolnak: A=a·s=b·h (ahol a a fogásmélység, s az előtolás, b a forgácsszélesség és h a forgácsvastagság).
A forgácsoló szerszámok élgeometriája
szerkesztésA: szár rész | B: homloklap | C: mellék-forgácsolóél | D: dolgozó rész |
E: szerszám csúcs | F: mellék hátlap | G: hátlap | H: fő-forgácsolóél |
A forgácsoló szerszámok esetén egyértelműen meghatározható élgeometriáról csak a szabályos élű szerszámok esetén lehet beszélni. De a különböző célú szabályos élű szerszámok kialakítása is igen változatos. Ezért a forgácsoló szerszámmal kapcsolatos fogalmak értelmezését mindig a legegyszerűbb alakon, az egyélű szerszámon lehet bemutatni.
A forgácsoló szerszámoknak két fő részre van: a szár és a forgácsoló rész. A forgácsoló részt jellemző felületek, szögek és vonalak összességét, egymáshoz viszonyított helyzetét és számszerű értékeiket összefoglaló néven élgeometriának nevezik.
Az élgeometria elemei:
- homloklap,
- hátlap,
- mellékhátlap,
- felfekvőlap,
- főforgácsolóél,
- mellék-forgácsolóél,
- szerszámcsúcs.
A szerszámlapok és szerszámélek meghatározott szögeket zárnak be egymással, amiket élszögeknek neveznek. Az élszögeket különböző koordináta-rendszerekben – ortogonál- és normál élszög-rendszerben – értelmezik.
Az alapsíkban értelmezett élszögek:
- szerszám-elhelyezési szög (κr) a szerszám élsík és az előtoló irány közötti szög,
- szerszámcsúcsszög (εr) a szerszám élsík és a szerszám melléksík között mérhető,
- a mellékforgácsoló él elhelyezési szöge (κr') az előtoló irány és a szerszám melléksík által bezárt szög.
Az ortogonál síkban, a szerszám metszetén értelmezett élszögek:
- hátszög (α0),
- ékszög (β0),
- homlokszög (γ0).
A forgácsképződés mechanizmusa
szerkesztésA forgácsképződést a szabadforgácsolás esetén lehet bemutatni. Ennek az a lényege, hogy csak egyetlen él forgácsol, a megmunkált felület azonos a forgácsolt felülettel. A forgácsképződés menete eszerint úgy történik, hogy a szerszám előrehaladva az anyagban, a homlokfelület előtti anyagrészt összetömöríti, majd amikor az igénybevétel egy síknak feltételezett felület (iránysík) mentén meghaladja az anyag nyírószilárdságát, a forgács elnyíródik, és elcsúszik a szerszám homlokfelületén.
A forgácsképződés eszerint a következő részfolyamatok sorozata:
- rugalmas alakváltozás,
- képlékeny alakváltozás,
- elcsúszás az iránysíkban, azaz a forgácselem létrejötte,
- a forgácselem elmozdulása a szerszám homlokfelületén.
Ezeknek a mozzanatoknak az állandó ismétlődése révén jön létre a forgács. A forgács felületén gyakran szabad szemmel is jól láthatók a forgácselem-csúszások. A képződött forgács alapvetően három fajta lehet:
- A töredezett forgács különálló darabokból áll, akár por alakú is lehet. Főleg rideg anyagok forgácsolásakor keletkezik.
- Nyírt forgács esetén a forgácselemek összehegednek, és összefüggő szalagot képeznek. A forgácselemek szabad szemmel is megkülönböztethetők. Általában szívós anyagok közepes sebességgel történő forgácsolásakor keletkezik.
- A folyó forgács összefüggő szalagot képez. Akkor keletkezik, ha szívós anyagot nagy sebességgel forgácsolnak.
A forgács milyensége azonban az anyagminőségen kívül több más tényezőtől is függ, például a forgácsolási sebességtől és a forgácsvastagságtól. Szívós anyagból is kaphatunk töredezett forgácsot kis forgácsoló sebességgel és nagy előtolással, viszont rideg anyagból (akár üvegből is) tudunk folyó forgácsot leválasztani nagy forgácsoló sebességgel, kis forgácsvastagság esetén.
Forgácsolószerszámok
szerkesztésA különböző forgácsolási feladatok ellátására sokféle forgácsoló szerszám létezik. Ezeket az alábbi szempontok szerint lehet csoportosítani:
- az élek száma szerint lehet egyélű, kétélű, szabályosan és szabálytalanul sokélű;
- az alkalmazás szerint van esztergakés, gyalukés, fúró, maró, üregelő tüske stb.;
- a dolgozó rész anyaga szerint szerszámacél, keményfém, kerámia, gyémánt és egyéb anyag;
- szerkezeti kivitel szerint tömör, tompán hegesztett, váltólapkás, betétkéses stb.;
- egyéb szempontok szerint (pl. az élszögek nagysága, a szerszám méretei stb.).
A forgácsoló szerszámok anyagának a kiválasztásakor négy jellemzőt kell elsősorban figyelembe venni: az anyag keménységét, szilárdságát, hőkezelését és a gazdaságossági kérdéseket.
Forgácsoló szerszámok készítéséhez az alábbi anyagokat használják:
- szerszámacélok,
- ötvözetlen szerszámacélok,
- ötvözött szerszámacélok,
- gyorsacélok,
- keményfémek,
- kerámia szerszámanyagok,
- egyéb anyagok (pl. elbor-R, kompozit, gyémánt).
A forgácsoló szerszámok dolgozó része használat közben mechanikai igénybevételt szenved, felmelegszik. Emiatt a szerszám keménysége és szilárdsága csökken, a fellépő súrlódás miatt pedig kopik. A kopás a szerszám egyes részein jellegzetes kopásformákat okoz. A jellemző főbb kopásformák: hátkopás, homlokkopás, kráteres kopás, élkopás és csúcskopás. A kopás miatt a szerszám csak egy adott ideig használható. Ezt az időt fejezi ki az éltartam.
Forgácsoló szerszámgépek
szerkesztésA tágabb értelemben vett szerszámgépek közé tartoznak azok a munkagépek, amelyek mechanikai energia felhasználásával valamilyen módon – forgácsolással vagy képlékeny alakítással – szerkezeti anyagokat (fém, fa, műanyag stb.) dolgoznak fel, változtatják meg azok alakját. A forgácsoló szerszámgépek forgács leválasztásával végzik az anyag megmunkálását. Ilyenek például az esztergagép, a gyalugép, a marógép, a fúrógép stb. A forgácsológépek sokszor egyetlen fajta művelet végzésére alkalmasak (ezek a célgépek), de gyakoriak az univerzál vagy egyetemes gépek is, amelyek többféle feladat elvégzésére is alkalmasak.
A forgácsológépek fontosabb részei: a gépágy vagy állvány, a hajtómű, a szerszámtartó, a munkadarabot befogó készülék, az előtolómű stb. Irányításuk lehet kézi, gépi (automatizált) vagy vezérelt. A korszerű szerszámgépeken a vezérlést számjegyvezérléssel (NC-gépek, NC - Numerical Control) vagy számítógépes vezérléssel (CNC-gépek, CNC - Computer Numerical Control) oldják meg. Azt, hogy milyen típusú szerszámgépet célszerű használni adott feladat ellátására, a gazdaságosság kérdése dönti el, konkrétan a termék sorozatnagysága. Nyilvánvaló, hogy egy nem túl bonyolult darab forgácsolási feladatait egy hagyományos szerszámgép gazdaságosan tudja ellátni, ugyanakkor a nagy sorozatú és nem nagyon bonyolult darabok esetén az automaták (célgépek) alkalmazása jöhet szóba.
A forgácsoló szerszámgépek csoportosítását el lehet végezni a szerszám és a munkadarab közötti mozgásviszonyok alapján.
A forgácsolómozgás lehet:
- egyenes vonalú (pl. gyalulás, vésés, üregelés),
- kör alakú (pl. esztergálás, marás, fúrás, köszörülés),
- görbe vonalú (nem forgástestek esztergálása, menetfúrás, másoló gyalulás).
Az előtolómozgás lehet:
- egyenes vonalú folyamatos (pl. esztergálás, marás, fúrás),
- egyenes vonalú szakaszos (pl. gyalulás, vésés, síkköszörülés),
- kör alakú szakaszos (gyalulás vagy vésés kör alakú felületen),
- görbe vonalú folyamatos (pl. másolóesztergálás, másolómarás),
- görbe vonalú szakaszos (másológyalulás, másolóvésés).