A görgőzés technológiája: Tükrös felület és megnövelt élettartam forgácsolás nélkül

1. Bevezetés: a görgőzés helye a modern gépgyártásban

A mai nagy termelékenységű gépgyártásban és CNC-megmunkálásban a felületi minőség, valamint a szigorú mérettűrési előírások betartása alapvető elvárás. A hagyományos finommegmunkálási eljárások – mint a köszörülés és a hónolás – szűk keresztmetszetet jelentenek a gyártási láncban. Ezek a műveletek komoly idő- és költségráfordítást igényelnek, külön gépcsoportokat (köszörűgép, hónológép) kötnek le, megnövelik a logisztikai átfutási időt, ráadásul környezetterhelő melléktermékeket: port és veszélyes hulladéknak minősülő köszörűiszapot hoznak létre.

Ezzel szemben a görgőzés egy rendkívül gyors, hatékony és forgácsmentes képlékenyalakító eljárás. Hatékonyságának kulcsa, hogy közvetlenül az előkészítő esztergálási vagy fúrási művelet után, ugyanabban a felfogásban, akár ugyanazon a többorsós CNC-esztergán vagy megmunkálóközponton elvégezhető. Így kiküszöbölhető az alkatrészek többszöri átfogása és a gépek közötti anyagmozgatás.

A görgőzési technológia integrálása a gyártási folyamatba kiemelkedő műszaki teljesítményt nyújt:

• Tükrös felületi minőséget eredményez rendkívül alacsony érdességi értékek mellett
• Szűk mérettűrések tartását teszi lehetővé garantált ismétlési pontossággal
• Növeli a felületi keménységet a hidegalakítás hatására
• Jelentősen növeli az alkatrészek kifáradási élettartamát a keletkező maradó nyomófeszültség révén

2. A görgőzés működési elve és fizikai háttere

A görgőzés során nagy keménységű, edzett, precíziósan köszörült görgőket nyomnak a megmunkálandó felületre. A szerszám által kifejtett alakítóerő hatására a felületi profilban található mikroegyenetlenségek, az érdességet adó csúcsok képlékenyen deformálódnak, és az anyag „befolyik” a völgyekbe, ezáltal sima, tükrös felületi struktúra jön létre.

A folyamat lefolyását három fő fizikai és metallurgiai hatás határozza meg:

1. Hertz-féle érintkezési feszültség – a görgők és a munkadarab érintkezési felületén keletkező helyi Hertz-féle érintkezési feszültség meghaladja az alkatrész anyagának folyáshatárát. Ez elindítja a célzott plasztikus deformációt anélkül, hogy az anyagszerkezetben mikrorepedések keletkeznének
2. Alakítási felkeményedés (hidegalakítás) – a felületi réteg kristályszerkezete a plasztikus alakítás hatására tömörödik. A hidegalakítás következtében a felületi réteg keménysége és kopásállósága számottevően növekszik, ami jobb ellenállást biztosít a mechanikai igénybevételekkel szemben
3. Maradó nyomófeszültség – a görgőzés során a felületi zónában jelentős maradó nyomófeszültség keletkezik. Mivel a gépelemek üzem közbeni kifáradásos törései szinte kivétel nélkül a felületi húzófeszültségből eredő repedésekből indulnak ki, ez a maradó nyomófeszültség hatékonyan gátolja a repedésterjedést, és drasztikusan növeli a dinamikusan terhelt alkatrészek kifáradási élettartamát

3. Műszaki és gazdasági előnyök, valamint a technológia korlátai

A görgőzés alkalmazása szembetűnő eredményeket hoz a termelékenységben és a minőségbiztosításban. A műszaki és gazdasági döntéshozatal támogatására az alábbi táblázatban rendszereztük a technológia előnyeit és korlátait:

4. Előmunkálás és technológiai paraméterek

A görgőzés sikerének elengedhetetlen feltétele a megfelelően előkészített kiindulási felület. A nem megfelelő előmunkálás érdességi hibákat és egyenetlen alakítási zónákat eredményezhet.

• Előkészítő megmunkálás – finomesztergálás, dörzsárazás vagy precíziós fúrás
• Kiindulási érdesség – a görgőzés előtti optimális felületi érdesség R_z = 5–30 μm (max. 50 μm), az átmérő és a munkadarab anyagának függvényében
• Esztergálási előtolás – az előkészítő esztergálás során egyenletes, szabályos érdességcsúcsokat kell képezni. A javasolt előtolás az alábbi összefüggéssel számítható: f (mm/ford.) = 0,5 × r_ε, ahol r_ε a forgácsolóél csúcssugara (mm)
• Átmérőváltozás / alakítási ráhagyás – a görgőzés során a felület átmérője megváltozik (a furat tágul, a csap szűkül). Az alakítási ráhagyás mértéke általában 0,005–0,03 mm, az előmunkált méretet ehhez kell igazítani
• Hűtés-kenés – a művelet során kis mennyiségű olajemulzió vagy vágóolaj használata szükséges. A kenőanyag szerepe a súrlódás csökkentése, a felhegedés megelőzése és a keletkező csekély hő elvezetése

5. Yamasa szerszámválaszték és alkalmazási területek

A török Yamasa szerszámrendszerek széles választékát kínálja a forgácsmentes felületkészítéshez, lefedve a gépelemek szinte minden geometriai formáját:

Weboldal: yamasa.com.tr

• DX (furatgörgőzők) – átmenő, zsák- és lépcsős furatok precíziós megmunkálására alkalmasak 5–350 mm átmérőtartományban. A beállítási finomság 0,0025–0,005 mm. Elérhetők SF (önelőtolású – a görgők szögállása húzza be a szerszámot) és MF (gépi előtolású) változatban

• MX (külső csapgörgőzők) – hengeres csapok és tengelyek külső görgőzésére 1–160 mm átmérőtartományban

• RX45 (egygörgős szerszám) – egyedi rádiuszok, kúpos, gömb-, alakos és homlokfelületek megmunkálására tervezett univerzális szerszám. Rugós előfeszítéssel és mérőórás erőbeállítási lehetőséggel rendelkezik

• RX90 (egygörgős szerszám) – az RX45-höz hasonló, 90°-os görgőállású univerzális szerszám rádiuszok, vállak és homlokfelületek görgőzésére, rugós előfeszítéssel és mérőórás erőbeállítással

• SX5 / SX8 / SX14 (nagyátmérős szerszámok) – tengelyek, homlokfelületek és nagy furatok megmunkálása akár 2000 mm átmérőig. Átszerelhető konstrukciójuk nagy rugalmasságot biztosít

• K – KI / KD / KA (kúpos görgőzők) – kúpos furatok, külső kúpos csapok és homlokfelületek görgőzésére szolgáló szerszámcsalád rugós túlterhelés-védelemmel

• CSX / CX (skive-burnishing hibrid szerszámok) – hidraulikus és pneumatikus hengercsövek belső felületének hántolására és görgőzésére egyetlen menetben. Gyors előtolásával a lassú hónolási műveletet is képes kiváltani

• UX (lépcsős furatgörgőzők) – különböző átmérőjű, egytengelyű lépcsős furatok egyidejű, egymástól függetlenül állítható görgőzésére alkalmas szerszámrendszerek

• MXM (automata csúcsnélküli görgőzőgépek) – különálló berendezések 3–40 mm közötti csapok nagy sorozatú, csúcsnélküli automata görgőzéséhez

• DS (gyémántbetétes görgőzők) – 180°-ban elforgatható gyémántgörgős fejből és szerszámtartóból áll. A késszár 20 / 25 / 32 mm-es négyzetes keresztmetszetű vagy hengeres kivitelben szállítható

6. SCAMI moduláris és gyémántfejes szerszámrendszerek

Az olasz SCAMI márka a nagy pontosságú, moduláris és kompakt kialakítású görgőzőszerszámairól, valamint dörzsárrendszereiről ismert (korábbi blogunk: Dörzsármegoldások – SCAMI-Alvan).

Weboldal: scami-alvan.it

A SCAMI szerszámok négyrészes felépítése

A SCAMI furatgörgőző szerszámrendszerek logikus, cserélhető komponensekből állnak össze. Ez a négyrészes moduláris konstrukció megkönnyíti a szerszámbeállítást és a kopóalkatrészek célszerű készletezését:

1. Alaptest – tartalmazza a gépi csatlakozást (egyenes hengeres szár vagy Morse-kúp), valamint a mikrométeres állítómechanizmust
2. Kosár – a görgőket precíziós szögben tartó és vezető hüvely
3. Kúpos tengely – a görgőket sugárirányban kifelé feszítő, pontosan köszörült kúpos tüske
4. Görgőkészlet – különlegesen edzett, tükrösített felületű precíziós gördülőelemek

Furatgörgőzők (RDKH/RSKH, RDKI/RSKI, RDKM/RSKM, RDKN/RSKN)

Moduláris felépítésű, mikrométeres állítási pontosságú rendszerek. Az RDK jelölésű szerszámok átmenő furatokhoz, míg az RSK típusok zsákfuratokhoz használhatók. A SCAMI furatgörgőzők mérettartománya lefedi a leggyakoribb átmérőket:

• RDKH / RSKH mini sorozat – 3,95 mm-től 4,75 mm-es átmérőig, pontos részátmérő-tartományokra bontva
• A többi RDK / RSK sorozat – átmérőtartományuk az alábbi táblázatokban látható

Kompakt furatgörgőzők (RDEF/RSEF, RDXH/RSXH)

Rövid kinyúlású, rendkívül kompakt kivitelek, amelyeket kifejezetten szűk munkaterekhez, revolverfejes esztergákhoz és hosszesztergáló automatákhoz terveztek (átmérőtartomány: 3,95–16,85 mm).

Külső csapgörgőzők

Külső hengeres felületek megmunkálására szolgáló szerszámcsalád:

• Változatok – RAK (átmenő csapokhoz) és RBK (vállas, ütközős csapokhoz)
• Kompakt külső változatok – RAKM / RAKN / RAKO kisméretű CNC-gépekhez
• Mérettartományok – az alábbi táblázatok szerint

DR-S gyémántfejes görgőzők

Különleges, rugós előfeszítésű, gyémántbetétes szerszámok. A gyémánt alacsony súrlódási tényezőjének és rendkívüli keménységének köszönhetően edzett acélok és nehezen alakítható anyagok szuperfiniselésére alkalmasak, akár 60–65 HRC keménységig.

7. Összegzés

A görgőzési technológia a modern CNC-megmunkálás egyik legértékesebb forgácsmentes finommegmunkálási alternatívája. Alkalmazásával megbízhatóan garantálható a kiváló, tükrös felületi minőség, a növelt felületi keménység és a kiemelkedő kifáradási élettartam – mindez drasztikusan alacsony, másodpercekben mérhető ciklusidők mellett.

A Yamasa és a SCAMI termékportfóliója lefedi a teljes gyártási spektrumot: a legkisebb furatoktól a többméteres hengerekig, az egyszerű csapoktól az alakos felületeken át egészen az edzett, 65 HRC keménységű alkatrészekig.