Kemény edzett anyagok megmunkálása

Szerzı: Dr. Kundrák János

Lektor: Prof. Dr. Horváth Mátyás

Tartalomjegyzék

Bevezetés .............................................................................................................................................3

1. Keménymegmunkálások...............................................................................................................3

2. Megmunkálás keményesztergálással ............................................................................................5

2.1. Keményesztergálás szerszámai .............................................................................................5

2.2. A forgácsleválasztási folyamat jellemzıi..............................................................................7

2.2.1. Keményesztergálás során kialakuló forgácsképzıdési mechanizmus leírása................7

2.2.2. A forgácsolási folyamat jellemzıi közötti kölcsönhatások..........................................11

2.2.3. A megmunkált felület minısége ..................................................................................11

3. Keménymegmunkálások összehasonlítása .................................................................................13

3.1. Az összehasonlítás szempontjai ..........................................................................................13

3.2. Keményesztergálás és a köszörülés összehasonlítása .........................................................14

3.2.1. Az alkatrészek pontossága és a megmunkált felületek érdessége................................14

3.2.2. Gazdaságosság .............................................................................................................16

3.2.3. Rugalmasság ................................................................................................................16

3.2.4. Környezetvédelem .......................................................................................................16

3.3. Az eljárások kombinálása....................................................................................................17

3.3.1. A keményesztergálás és a köszörülés együttes alkalmazása .......................................17

3.3.2. A kombinált eljárás lehetısége és szükségessége........................................................18

3.4. Furatmegmunkálás az esztergálás és a köszörülés kombinálásával....................................20

3.5. A kísérletek eredményei ......................................................................................................21

4. Következtetés..............................................................................................................................22

Irodalom.............................................................................................................................................23

- 3 -

Bevezetés

Kemény, edzett anyagok megmunkálási eljárásait a szakirodalom keménymegmunkálásoknak

nevezi. A precíziós vagy ultraprecíziós megmunkálások között, döntıen a befejezı mőveletekben a

keménymegmunkálások kiemelt jelentıségőek, mivel a megmunkált felületekkel szemben

nagyobbak a funkcionális követelmények. Ezzel párhuzamosan az alkatrészek keményfelületeinek

száma és/vagy keménysége is növekedett, mert ezáltal is növelhetı volt azok tartóssága, s ezen

keresztül a termékek megbízhatósága. Ennek következtében a befejezı megmunkálás is több

ráfordítással jár. A mőveletek csökkentéséhez és/ vagy a gazdaságos megmunkálásához viszont a

befejezı megmunkálások technológiáját és technikáját is fejleszteni szükséges.

Az edzett és a betétben edzett acélok mechanikai tulajdonságait széles tartományban lehet

szabályozni és következésképpen befolyásolni a forgácsoló eljárást. Az ötvözıktıl és a hıkezeléstıl

függıen az edzett vastartalmú anyagok keménységét 50 és 70 HRC között lehet változtatni. A

vastartalmú munkadarab anyagok relatíve nagy keménységét martenzites átalakulással, ill.

karbidkiválással lehet elérni.

A gyártási láncolatban az edzési folyamatot általában olyan befejezı mővelet követi, mely az

alkatrész végleges geometriáját adja és biztosítja az alkatrészek mőködését meghatározó minıség

kialakítását [1], [2]. Sok gépipari termék igényel ilyen alkatrészeket, melyek kopásállóak és

nagyobb az élettartamuk.

A döntıen keményfelületekkel rendelkezı alkatrészek precíziós befejezı megmunkálására ma már

többféle eljárás alkalmazására van lehetıség. Napjainkra már rendelkezünk azokkal a

technológiákkal, forgácsolószerszámokkal, és forgácsoló gépekkel, amelyekkel a keményfelülető

alkatrészek határozott élő szerszámokkal is gyárthatóak.

A tananyag célja: hogy bemutassa a keménymegmunkálásokat, részletesen elemezze a

keményesztergálás szerszámait, a forgácsleválasztási folyamat jellemzıit és a megmunkált felület

minıségét és pontosságát, ismertesse a megmunkálási eljárásokat, tárja fel az esztergálás és a

köszörülés egymáshoz viszonyított elınyeit és hátrányait, valamint az eljárások kombinálását,

amikor a két eljárást egy szerszámgépen egy befogásban végezzük.

1. Keménymegmunkálások

Az edzett felületeket korábban abrazív eljárásokkal, elsısorban köszörüléssel munkálták meg. A

köszörülés régóta használt, elméletében és technikájában jól kidolgozott és megvalósított, széles

körben elterjedt és gyakran alkalmazott megmunkáló eljárás.

Az utóbbi évtizedekben a befejezı mőveletek közül a keményesztergálás azért állt az érdeklıdés

középpontjában, mert új lehetıségeket teremtett a sokáig egyeduralkodó abrazív (elsısorban

köszörülı) megmunkálások mellett a keményfelületek megmunkálásában.

- 4 -

Az elmúlt két-három évtizedben a forgácsoló megmunkálások kiemelkedı kutatási iránya volt az

edzett acélok forgácsolhatóságának vizsgálata. Kezdetben a határozott élő, egyélő szerszámokkal

végzett forgácsolás elméleti és technikai-technológiai lehetıségeit vizsgálták. Ekkor az

alkatrészekre vonatkozó követelmények még többnyire extrémnek minısülı feltételek mellett

voltak elérhetıek. Az intenzív kutató és fejlesztı munka eredményeként ezek a feltételek a precíziós

megmunkálásokban ma már megszokottá váltak, a megmunkálások pontosságának, az alkatrészek

minıségének javítása még olyan anyagok esetében is eredményeket hozott, amelyek korábban a

nehezen megmunkálható anyagok közé voltak sorolva.

Az edzett felületek, szuperkemény szerszámanyaggal végzett széleskörő ipari megmunkálásának a

legfıbb akadálya kezdetben annak magas ára volt. A hagyományos szerszámokhoz viszonyított ára

idıvel kedvezıbbé vált, ami három tényezıre vezethetı vissza: a szerszámok konstrukciójának és

alkalmazástechnikájának változására; a technológiai hatékonyság kedvezı alakulására; a száraz-

megmunkálás, mint környezetbarát megmunkálás jelentıségének növekedésére. A köbös bórnitrid

(CBN) szerszámok hozzáférhetıségének javulása ezt a megmunkálást (keményforgácsolás) iparilag

jelentıs eljárássá tette.

A keményesztergálási mőveletek az abrazív eljárásokhoz viszonyítva nagyobb anyagleválasztási

sebességet eredményeznek, és nagyobb rugalmasságot nyújtanak. A kutatások napjainkra

bizonyították, hogy vitathatatlan mőszaki, gazdasági, és környezetvédelmi elınyei vannak számos

alkatrész befejezı megmunkálásában. Ezért gyorsan elterjedt a köszörülés alternatív mőveleteként

is, így aránya az anyagszétválasztó megmunkálásokban (mőveletekben) növekszik.

Keménymegmunkálási eljárásokkal jellemzıen 42÷65 HRC keménységő anyagokat munkálnak

meg. (1. ábra).

karb

id k

ivál

ásos

ke

mén

ység

mar

tenz

ites

kem

énys

ég

50 55 60 65 70

kéreg/szürke öntvény

gyorsacél

szerszámacél

csapágyacél

betétedzett acél

HRc

Tipikus keménységek és keménység típusok

1. ábra Keménymegmunkálásra ajánlható anyagkeménységek [37]

- 5 -

Az ilyen keménységő felületekkel rendelkezı alkatrészek száma folyamatosan növekszik. Ennek

oka a megnövekedett mőszaki igények (szigorúbb tőrések, pontosabb méretek, jobb

felületminıség), a megnövekedett tartóssági igények (kopásállóság, nagyobb szilárdság), és a

költségcsökkentés (pl. edzés kovácsolási hıvel, kisebb sorja). De megfigyelhetı, hogy egyre

gyakrabban edzenek felületeket a hıkezelési technológiai folyamat egyszerősítéséhez is (pl.

fogaskerékgyártás).

2. Megmunkálás keményesztergálással

A keménymegmunkáló eljárások között az utóbbi évtizedekben a keményesztergálás megjelenése,

fejlıdése majd más eljárásokkal való kombinálása meghatározóvá vált.

2.1. Keményesztergálás szerszámai

A határozott élő szerszámok fejlesztését az alábbi fı irányok jellemezték:

• a hagyományos szerszámanyagok minıségének javítása (összetételük és a

gyártástechnológia változtatásával);

• élgeometria finomítása (pl. forgácstörı hornyok);

• váltóélő, lapkás szerszámok;

• a szerszámok forgácsoló élein különleges bevonatok létrehozása;

• új szerszámanyagok - közöttük a szuperkemény szerszámanyagok létrehozása, majd azt

követıen az elıbbiekben leírtak szerinti továbbfejlesztése.

Az összetétel megváltoztatása és a bevonatok alkalmazása a forgácsolósebesség és az éltartam

növelését eredményezte, és kiszélesítette a szerszámok alkalmazási területét, de a precíziós és az

ultrapecíziós megmunkálás követelményeinek meghatározóan a szuperkemény szerszámok felelnek

meg. Ipari méretekben 20. század utolsó negyedében terjedtek el. A gyémánt és bórnitrid alapúak

közül a bórnitrid szilárd változatainak többkristályos formái (pl. polikristályos, köbös bórnitrid:

PCBN) a nagyszilárdságú, erısen ötvözött acélok és öntöttvasak megmunkálásának

szerszámanyagai és a polikristályok alkalmazásával a határozott élő szerszámokkal célszerően

megmunkálható anyagok köre jelentısen bıvíthetı.

A PCBN kristályszerkezete biztosítja az edzett anyagok forgácsolásához szükséges fizikai

mechanika tulajdonságait (1. táblázat), a szerszám nagy keménységét, hıállóságát és kémiai

stabilitását.

- 6 -

1. táblázat Néhány szerszámanyag fizikai és mechanikai tulajdonsága

Megnevezés Mértékegység Keményfém

K10 PCBN PCD

Sőrőség g/cm³ 14…15 3,4…4,3 3,5…4,2

Keménység HV30 1500..1700 3000…4500 4000…5000

Rugalmassági modulus GPa 590…630 580…680 680…810

Törési szívósság MPa m ≈10,8 3,7…6.3 6,8…8,8

Hıállóság °C 800…1200 ≈ 1500 ≈ 600

Hıvezetı képesség W/mK ≈ 100 40…100 ≈ 560

Hıtágulási együttható 10-6/K ≈5,4 3,6…4,9 4,2….4,9

A vas-alapú anyagok megmunkálására való alkalmazásnak széles a skálája, ahol PCBN

szerszámokat alkalmaznak, és igen eltérı igényeket támaszt a forgácsolószerszámmal szemben. A

2. ábra összefoglalja a különbözı alkalmazási területeken belül használt szerszámanyag jellemzıket

a CBN tartalom, a szemcseméret és a kötıanyag szempontjából. Ezekre a trendekre vonatkozóan

vannak kivételek és fontos megjegyezni, hogy az egyedi PCBN minıségek teljesítıképességét az

anyagok gyártóinak szabványosítási eredményei nagyban befolyásolják. Fontos megjegyezni, hogy

a gyártók a lapkákat bevonattal vagy a nélkül gyártják, és igyekeznek a szükséges élgeometriai

igényeknek megfelelni.

Szemcseméretµm

<1 10

Kötıanyag

Al-k

erám

ia

Ti-k

erám

ia

Egy

éb

CBN%

40 90

Alkalmazási terület

és ISO513osztályozás

Szürkeöntvény

Hi-Cr vas

Szuperötvözet

Szinterizáltszerszámacél

Szinterizáltedzett acél

Meg

mun

kálá

sed

zett

acél

1) növekvı sebesség és/vagy szerszámanyag kopási ellenállás2) növekvı forgács keresztmetszet és/vagy szerszámanyag

szívósság

2. ábra PCBN szerszámok alkalmazása összetételük szerint [36]

- 7 -

A váltóélő forgácsolólapkák geometriai kialakítását ISO jelölési rendszer rögzíti. Ettıl kis

mértékben tér el a gyártói jelölés, amely plusz karakterekkel jellemzi az adott lapkát. Az ISO és

néhány gyártó jelöléséit (betőkódjait) a 2. táblázat foglalja össze.

2. táblázat A gyártók váltólapka specifikációinak összehasonlítása az ISO kóddal

Karakter ISO Sandvik Mitsubishi Sumitomo

1 Lapka alak Lapka alak Tartó doboz Lapka alak

2 Hátszög Hátszög Forgácstörı Hátszög

3 Tőrés osztály Tőrés osztály Lapka alak Tőrés osztály

4 Kivitel Kivitel Hátszög Kivitel

5 Élhossz Élhossz Tőrés osztály Élhossz

6 Vastagság Vastagság Kivitel Vastagság

7 Csúcs kialakítás Csúcs kialakítás Élhossz Csúcs kialakítás

8 Él kialakítás Él kialakítás Vastagság Él kialakítás

9 Elıtolás iránya Fazetta szélesség Csúcs rádiusz Elıtolás iránya

10 Fazetta szög Alkalmazás Forgácstörı

11 Elıtolás iránya Fazetta típusa

12 Élanyag jelölés Wiper geometria

13 Wiper geometria Élek száma

2.2. A forgácsleválasztási folyamat jellemzıi

A szuperkemény szerszámok fizikai-mechanikai tulajdonságai (nagy keménység, jó hıvezetı

képesség, nagy kopás- és hıállóság) és a polikristályos jelleg meghatározott sajátosságokat

kölcsönöznek a forgácsolás folyamatának.

A polikristályos szerkezet miatt a forgácsoló él kopása során képes bizonyos szintő megújulásra,

mivel a hátfelület mélyebb rétegeibıl új kristályok lépnek be a forgácsolásba. Alacsony a súrlódási

tényezı értéke. és kenés nélkül kedvezıbb, mint hőtı-kenı folyadék alkalmazásakor. A forgácsolást

kis forgácsdeformáció, és nagy forgácsolási hımérséklet jellemzi. A szerszám hıállósága nagy

(1270...1420 K). Viszonylag szők az a forgácsolási sebesség tartomány, ahol adott forgácsolási

adatoknál az éltartam ill. a forgácsolt hossz a maximumát eléri. Ez a tartomány, ill. a maximumok

értéke függ a munkadarab sebességtıl és hıvezetı képességétıl.

2.2.1. Keményesztergálás során kialakuló forgácsképzıdési mechanizmus leírása

Keményesztergálásnál a sajátos forgácsképzıdési mechanizmusok rövid idejő metallurgiai

folyamatokat gerjesztenek. A leválasztott forgács jellegzetesen „főrészfog” alakú (3. ábra). A

negatív szerszám homlokszög nagy nyomó feszültséget okoz mind a szerszám anyagban, mind a

megmunkált anyagban.

- 8 -

0

3. ábra Keményesztergálással leválasztható jellegzetes főrészfog alakú forgács

Ennek következtében a megmunkált anyag a forgácsképzıdés során részben törik, részben

képlékennyé válik és forgáccsá alakul, amely a forgács-tırıl szegmentált forgácsként törik le. Az

anyag ridegsége miatt, a nagy nyomó feszültség hatásának köszönhetıen kezdetben a forgács nem

megfolyik, hanem megreped. Ez a repedés felszabadítja a tárolt energiát, ezáltal csúszó felületként

mőködik az anyag-szegmens számára, lehetıvé téve, hogy a szegmens kilökıdjön a szétváló felület

között. Egyidejőleg a képlékeny alakváltozás és a munkadarab felmelegedése megjelenik a

szerszámélnél. Amint a forgácsszegmens megcsúszott, az új forgácsoló nyomás új repedés és új

forgács szegmens kialakulásához vezet. A forgácsanyag egy kis darabja képlékenységéhez

szükséges hımérsékletnövekedést az a hı adja, mely a forgácsoló folyamat során keletkezik. Az

egyes forgács szegmensek a képlékenyen átalakult és magas hıfokra hevült anyag piciny része által

kapcsolódnak egymáshoz, összehegednek. Így egy ”folytonos forgács” jön létre. Legtöbb esetben a

forgács alsó oldala újrakeményedéséhez szükséges hıt csak a felsı oldali súrlódás adja. A

forgácsképzıdés periodikusan növekvı erıket hoz létre.

A jellemzı forgácsalakulási folyamat befolyásolja a megmunkált felület maradó feszültségi

állapotát. A forgácsképzıdés mechanizmus alapelve a 4. ábrán látható [9]. Kövessük ennek

segítségével végig a folyamatot!

4. ábra A forgácsképzıdés egy feltételezett mechanizmusa keményesztergáláskor [9]

- 9 -

A forgácsképzıdés periodikusan növekvı erıket hoz létre. Ezek nyomó maradó feszültségi

állapotot indukálnak a munkadarab felületi zónájában [9]. Amíg a szerszám a B’ pontból A-ba jut, a

BD szakaszon a forgácsolási zónában rövid ideig termikus lágyulás megy végbe, majd ez a szakasz

is visszanyeri eredeti szilárdságát és BE szakasz mentén a szerszám homlokfelület irányában

összeheged. A fogalak kitüremkedésének mértéke függ a Ψ értékétıl [9] is. Mivel a Ψ periodikusan

változik, így az 4. ábra jelölése alapján Ψ<Ψ’ esetén C pont a DD’ szakaszon foglal helyet, míg

Ψ>Ψ’ esetén a BD szakaszon marad. Amint a forgácsszegmens megcsúszott, az új forgácsoló

nyomás új repedés és forgács szegmens kialakulásához vezet. A forgácstıben végbemenı

képlékeny alakváltozási folyamatokat jól mutatja a Third Wawe AdvantEdgeTM 5.3. végeselemes

(VEM) programcsomaggal készített futtatási eredmény (5. ábra). A VEM-szimulációval

szemléletessé tehetı a forgácsképzıdési mechanizmus folyamata és függése a technológiai

paraméterek változásától. Az 5. ábrán a fordulatonkénti elıtolás (a és b) és a fogásmélység (b és c)

függvényében mutatja be a forgácsalak változását.

Fp [N]Fc [N]

Time [10-4s]

F [N]

1 2 3

40

60

80

100

120

a,

Time [10-4s]1 2 3

40

60

80

100

120

Fp [N]Fc [N]

F [N]

b,

Time [10-4s]

F [N]

1 2 3

40

60

80

100

120

Fp [N]Fc [N]

c,

5. ábra A képlékeny alakváltozás mértéke, a forgácsképzıdés és a forgácsolóerı komponensek változása vc=120 m/min esetén az elıtolás változásának (a, b), ill. a fogás változásának (b, c)

függvényében (a, ap=0,10 mm, f= 0,05mm/ford.; b, ap=0,10 mm, f=0,1 mm/ford., c, ap=0,2 mm, f=0,1 mm/ford.)

- 10 -

A kis fogásmélység és a nagy forgácsolósebességek miatt köszörülésnél eltérı forgácsképzıdési

mechanizmus jelentkezik, melyet a forgácsolás, anyagfolyás,, barázdálás és karcolás kifejezésekkel

jellemezhetünk [13], [14], [15]. A keményesztergálásnál és köszörülésnél a domináns

forgácsképzıdési mechanizmustól függıen, a sajátos megmunkálási feltételek miatt különbözı hı-

és mechanikai terhelések keletkeznek (6. ábra).

Számos vizsgálat megmutatta, hogy megközelítıleg a teljes mechanikai energia hıvé alakul át, ami a

fajlagos teljesítményt 100 W/mm2-ig emeli, ami a lézeres edzési eljárásokhoz hasonlítható. Továbbá a

forgácsolási folyamatokban a hıhatás jelentısen rövidebb ideig jelentkezik, mint egy másodperc

(egységnyi anyagtérfogatra vonatkozóan), így a rövid ideig tartó metallurgiai folyamatok fellépésére

vonatkozó követelmények acél megmunkálásakor teljesülnek [10], [16], [17].

Pc = Fc ·vcPc = Ft·vc

kötıanyag

szemcse

munkadarab

szerszám

6. ábra Energiaátalakulás esztergálásnál és köszörülésnél [10] (Fc és Fn a forgácsolóerık)

Egy acél anyagú munkadarab felületén végzendı megmunkáló eljárás különbözı típusainak

termomechanikai hatásainak összehasonlítását segíti a 3. táblázat.

3. táblázat Energia disszipáció (energiaszóródás, energiaelnyelés) becslése köszörülésnél és esztergálásnál Folyamatjellemzık [12]

Paraméterek Köszörülés Keményforgácsolás

Technológiai paraméterek vc=35 m/s, ap=2.5 mm,

ℓg=0.6 mm

vc=150 m/min,

ℓc=0.8 mm, VB=0.2 mm

Forgácsolóerı Ft=70 N Fc=300 N

Forgácsolási teljesítmény Pc=Ft·vc=2450 W Pc=Fc·vc=750 W

Fajlagos teljesítmény c c p gP P a′′ = ⋅ℓ =1633 W/mm2 c c cP P VB′′ = ⋅ℓ =4687 W/mm2

Hıhányad tényezı R=0.35 R=0.15

Fajlagos hımennyiség w cq R P′′ ′′= ⋅ =572 W/mm2 w cq R P′′ ′′= ⋅ =703 W/mm2

Érintkezési idı tc=ℓg/vft=28 ms tc=VB/vc=0,08 ms

Fajlagos mozgási energia c w ce q t′′ ′′= ⋅ =16,007 J/ mm2 c w ce q t′′ ′′= ⋅ =0,056 J/ mm2

- 11 -

2.2.2. A forgácsolási folyamat jellemzıi közötti kölcsönhatások

A forgácsolási folyamat alapvetı jellemzıi közötti kölcsönhatásokat leíró valamennyi függvény

általános törvényszerőséget mutat. A forgácsolósebesség értékétıl függıen három jellemzı

sebesség-tartomány figyelhetı meg. Valamennyi a forgácsleválasztást leíró jellemzı a tartomány

határait meghatározó forgácsolósebességnél szélsıértékkel rendelkezik. A sebességtartományok

határai a technológiai adatok függvényében változnak (7. ábra). Az optimális forgácsolási

hımérséklet állandósága szuperkemény szerszámokkal végzett forgácsoláskor is érvényes, vagyis

az optimális forgácsolósebességhez az elıtolás és a fogásmélység különbözı kombinációinál a

forgácsolási zóna állandó hımérséklete tartozik.

7. ábra A forgácsolási folyamat alapvetı jellemzıi közötti kölcsönhatások (Θ – forgácsolási hımérséklet; ξ – forgácsalakváltozási tényezı; Fp – mélyítı irányú erı;

T – szerszám éltartam; L –forgácsolt úthossz; Ra – átlagos érdesség)

2.2.3. A megmunkált felület minısége

Keményesztergálásnál mind a felület mikroprofiljának magassági pontjai, mind azok egymástól

való távolsága közel állandó. A forgácsolt felületen periodikusan, szabályosan ismétlıdı érdességi

profil jön létre, kis érdességi értékek mellett (8. ábra). A keményesztergált felület nagyobb

hordozófelülettel rendelkezik, mint a köszörült felület, így ez súrlódás és kopásállóság

szempontjából sok esetben elınyösebb tulajdonságokat képvisel.

A felületi réteg vizsgálatai a felület alatti keménység növekedését és nyomó maradó feszültségek

kialakulását mutatták.

A hagyományos hıkezeléshez viszonyítva a forgácsolási folyamat nagyon rövid ideig ható

hıterhelést generál. Ha a hımérséklet túllépi az ausztenitképzıdési hımérsékletet, akkor az anyag

szövetszerkezetében jelentıs változások figyelhetık meg. Ezek a szerkezeti változások fıképp a

- 12 -

hevítési és hőtési aránytól, továbbá az érintkezı felületek maximális hımérsékletétıl függenek.

[16], [22], [23], [24], [25].

barázda barázda

Keményesztergált felület érdességi mérıszámai

Köszörült felület érdességi mérıszámai

8. ábra Köszörült és keményesztergált felület profilja a DIN EN ISO 13565 szerint [34], [35]

A munkadarab felületének fizikai minıségi jellemzıi ezen gyártási folyamat során alkalmazott hı-

és mechanikai terhelésektıl függenek (9. ábra). Keményesztergálásnál a maximális húzófeszültség

közvetlenül a felületen keletkezik. Összehasonlítva a köszörüléssel, keményesztergálásnál a

szerkezeti változások mértéke (fehérréteg és kilágyult övezetek) kisebb és a kisebb jelentıségük

felületi réteg viselkedését illetıen is. Köszörülésnél a felület alatt tapasztalható maximális

húzófeszültség a felület alatti réteg mélyebb régióiban helyezkedik el [57], [58]. A szerkezeti

változások legtöbbször kilágyulási övezeteket eredményeznek a felszín közelében. A hıterhelés

további növelése esetén a fehérréteg kiemelkedik [12], [19], [29], [30], [31], [32].

Köszörülés Keményesztergálás

Munkadarab szövetszerkezeti változás nélkül Munkadarab szövetszerkezeti változás nélkül

Munkadarab szövetszerkezeti változással Munkadarab szövetszerkezeti változással

z: felülettıl mért távolság σ: maradó feszültség

lágyréteg

fehér-réteg fehér-

réteg

lágyréteg

alap-szövet

alap-szövet

9. ábra Felületi integritás köszörülés és keményesztergálás után [19], [29], [32]

- 13 -

Általában a keményesztergálási és beszúró köszörülési eljárások nem hasonlíthatók össze

közvetlenül. Beszúró köszörülésnél a forgácsolási zóna nyilvánvalóan nagyobb és helyzete nem

változik a teljes folyamat során. Keményesztergálásnál ez a zóna jóval kisebb kiterjedéső és a

munkadarabon végig fut. A hıhatás ideje a felületi rétegben is jóval kisebb. Továbbá

keményesztergálásnál a hı nagyobb része a forgácsképzıdés területén keletkezik a forgácsolóél

elıtt. A keletkezı hı legnagyobb részét a forgács vezeti el. Köszörülésnél a hı a korong alatt

keletkezik. A hınek csak egy részét nyeli el a forgács, egy része pedig a felületi rétegbe távozik.

Ezeket a folyamatbeli különbségeket mindig figyelembe kell venni, amikor az eredményeket

összehasonlítjuk.

Keményesztergálásnál a szerszámgeometria, a forgácsolási adatok és a hátkopás hatását mutatja a

felületi rétegre a 10. ábra.

−γ f/ rɛ fogásmélység hátkopás

Maradó feszültség

húzó

nyomó

zónamélység

Szövetszerkezet

sötét réteg

fehér réteg

/

10. A szerszámgeometria, a forgácsolási adatok és a hátkopás hatása a felületi rétegre

3. Keménymegmunkálások összehasonlítása

Mindkét eljárásnak – a köszörülésnek és a határozott élgeometriájú szerszámmal végzett

forgácsleválasztásnak is – megvannak az elınyei és a hátrányai. Az összehasonlítást és a

hatékonyság elemzését a munkadarab funkcionalitásának értékelésével és a gazdaságosság

vizsgálatával kell elvégezni. A két eljárás összehasonlításának megtervezése nem egyszerő az

eljárások anyagleválasztását jellemzı különbségek, valamint az elıírt minıség és a munkadarabok

geometria változékonysága miatt.

3.1. Az összehasonlítás szempontjai

A keményesztergálás megjelenése azt a kérdést vetette fel, hogy az edzett felületekre elıírt és eddig

köszörüléssel biztosított, minıségi követelmények teljesíthetık-e keményesztergálással, mint

- 14 -

alternatív eljárással. Egy elfogadott [3], [4] és körültekintı összehasonlítást és elemzést lehetıvé

tevı rendszerezésnek (4. táblázat) megfelelıen a köszörülés adatait a felületi érdesség, a pontosság,

a gazdaságosság, a megmunkálási rugalmasság, és a környezeti hatások alapján vetjük össze a

keményforgácsolással.

4. táblázat Szempontok a keményesztergálás és köszörülés összehasonlításához (Koch szerint)

AZ ÖSSZEHASONLÍTÁS SZEMPONTJAI Keményesztergálás Köszörülés

Megmunkálási idı �/� �/�

Anyagleválasztási sebesség � �

Beszerzési költség �/� �/� GAZDASÁGOSSÁG

Szerszámköltség � �

Mőveletek koncentrációja � � RUGALMASSÁG

Kapcsolódó felületek � �/�

Teljesítményszükséglet � �

Hőtı-kenı folyadék � � ÖKOLÓGIA

Forgács újrahasznosítás � �

Felületminıség ? �

Eljárás megbízhatósága ? � MINİSÉG

Felületi integritás ? �

Jelölések: � pozitív; �negatív; � semleges; ? további vizsgálat szükséges

3.2. Keményesztergálás és a köszörülés összehasonlítása

Az összehasonlítást központi furattal rendelkezı tárcsaszerő alkatrészekre, a sebesség-váltókba

kerülı fogaskerék testek megmunkálására vonatkoznak. Jellegzetes geometriai méreteik:

Szélessége/furathossz: 25÷45 mm; átmérıtartomány: d=∅35÷85; ℓ/d viszony: 0,3÷1.2;

eltávolítandó ráhagyás: 0,3 mm; sorozatnagyság: 200 db. A furatokban a megmunkálás után IT5

vagy IT6 pontosságot, és Rz=3-6 µm felületi érdességet kellett biztosítani. A vizsgált

munkadarabok jellemzıi: anyag: 16MnCr5; keménység: 61-63 HRC; pontosság: IT5-IT6.

3.2.1. Az alkatrészek pontossága és a megmunkált felületek érdessége

Az alkatrészek minıségi jellemzıi közül az elıirt pontossági (méret, geometria) és felület minıségi

követelmények teljesítése kiemelkedı fontosságú a befejezı megmunkálásokban. A két eljárással –

köszörüléssel és keményesztergálással – megmunkált felületeket összevetve látható és

megállapítható, hogy hasonló érdességi értékek mellett eltérı a topográfia. Keményesztergált felület

érdességi profilja szabályosan ismétlıdı. Mind a felület mikroprofiljának magassági pontjai mind

azok egymástól való távolsága közel állandó, míg köszörülésnél nagyon egyenetlen (11. ábra).

- 15 -

a)

b)

11. ábra Jellegzetes köszörült (a) és keményesztergált (b) felület

A keményesztergált felület nagyobb hordozófelülettel rendelkezik, a felszíni rétegben kialakuló

nyomó feszültség a kopásállóság szempontjából elınyösebb. Az IT5 vagy IT6 méretpontosság

sorozat megmunkálásánál is biztosítható. Az elıírt méret-, alak- és helyzetpontosság

keményesztergálással a befogó erı kis értékei mellett biztosíthatóak [5]. Az 5. táblázatban egy

∅68 mm átmérıjő furat esetén köralakhiba, hengeresség és alkotó párhuzamosság mérési

eredményeit tartalmazza köszörülés és keményesztergálás után.

5. táblázat Geometriai pontosság

Köralakúság Hengeresség Párhuzamosság Geometriai pontosság

KÖSZÖRÜLÉS

KEMÉNYESZTERGÁLÁS

0

4

8

12

16

20

KörkörösségHengeresség

SíklapúságPárhuzamosság

Geometriai pontosság (µµµµ m) ∅∅∅∅68G5KöszörültKeményesztergá lt

anyag: 16MnCr5; keménység: 61-63HRC

- 16 -

3.2.2. Gazdaságosság

Az azonos pontosságú és minıségő felület létrehozásának gazdaságosságát elemezve,

megállapítható hogy az anyagleválasztási és felületképzési sebesség keményesztergálásnál 3-4-szer

nagyobb a mőveleti idıre vetítve és keményesztergálással rövidebb idı és kisebb költség mellett

állíthatóak elı az alkatrészek. Ezt a következı összehasonlítások mutatják [6]: a tárcsatípusú

fogaskeréktestek 200-as sorozatnagyságára, a keményesztergálás átlagos elıkészületi ideje 10 %-a,

a darab ideje 40%-a, mőveleti ideje 33 %-a az azonos köszörülési idık átlagának. Az átlagos

költségráfordítások: a keményesztergálás bérköltségére a köszörülésnek 22 %-a, gépköltsége 90 %-

a, gyártóeszköz költsége 35 %-a, mőveleti költsége 50 %-a.

3.2.3. Rugalmasság

Az alternatív változatok közül a kisebb elıkészítési idıt igénylı eljárás, a kevesebb szerszámgép, a

kevesebb szerszám, a kevesebb egyéb gyártóeszköz felhasználása a rugalmasság irányába hat A

keményforgácsolás egyik fı elınye a köszörüléssel szemben: a nagy rugalmasság és a bonyolult

munkadarab geometria megmunkálásának képessége egy beállításban, egy befogásban. A

technológiai rugalmasság nyújtotta elınyök különösen olyan alkatrészeknél érvényesülnek, ahol sok

a rövid, különbözı alakú felületek, valamint külsı és belsı felületek is megmunkálandók. A

megmunkálandó felületek számának növelésével, köszörülésnél arányosan nı a szükséges gépek

száma, a befogások száma, míg a változatok többségénél esztergálásnál egy gépen egy felfogásban

végezhetı a megmunkálás. Köszörülésnél még a járulékos mőveletek is rontják az eljárás

rugalmasságát. Ilyenek a korongszabályozás és kiegyensúlyozás, ill. a demagnetizálás. Ezek alapján

megállapítható, hogy a keményesztergálás sokkal rugalmasabb eljárás, mint a köszörülés.

3.2.4. Környezetvédelem

Ökológiai szempontból azért alternatívája a köszörülési eljárásoknak a határozott élő forgácsolás,

mert a PCBN szerszámmal szárazon lehet dolgozni. Környezetterhelés szempontjából jelentıs ez az

elıny, mert nagy mennyiségő hőtı-kenı folyadékot igénylı mőveletet helyettesítünk száraz

megmunkálással (12. ábra). A hőtı–kenı folyadék beszerzési, tárolási és kezelési költségének

elmaradása gazdasági elınyökkel is jár [8].

Összegzésként megállapítható: az összehasonlító vizsgálat azt mutatta, hogy a köszörülı eljárások

kiváltására a keményforgácsolás reális alternatíva. Sorozatban is biztosíthatóak a köszörüléssel

elérhetı pontossági és érdességi elıírások. A keményesztergálás nagy elınye a rugalmasság,

mőveletek koncentrálásának lehetısége, a nagy felületképzési és anyagleválasztási sebesség. A

megadott minıségő felületek létrehozása kevesebb felfogásban, kisebb idıszükséglet mellett a

drága szerszám és a drága gépek ellenére is gazdaságosabban hozhatóak létre.

- 17 -

Alaposabb vizsgálatok során – mely további felületekre és alakzatokra, valamint mőködési

követelmények vizsgálatára is kiterjedtek – azonban kiderült, hogy a két eljárás különbözı eljárás-

specifikus elınyökkel és hátrányokkal rendelkezik.

KÖRNYEZETI HATÁSOK

KÖSZÖRÜLÉS Elıgyártás

Hıkezelés

Homlokfelületköszörülés

Belsıköszörülés

Küls ıköszörülés

Kon

dici

onál

ó gy

émán

t

Hő

tı-k

enı

fo

lyad

ék

Mar

adék

koro

ng

For

gács

+ is

zap

Has

znál

thő

tı-k

enı

foly

.

Aer

osol

ok

Újrahasznosítás nem lehetséges

KEMÉNY-

ESZTERGÁLÁS

Elıgyártás

Hıkezelés

Kemény-esztergálás

Kop

ott

szer

szám

ok

For

gács

ok

Újrahasznosításlehetséges

12. ábra Környezeti hatások köszörülésnél és keményesztergálásnál ANIMÁCIÓ

3.3. Az eljárások kombinálása

A kombinált eljárásokban arra törekszünk, hogy az alkalmazott („kombinált”) megmunkáló

eljárások elınyei közül minél többet felhasználjunk az új mőveletben.

A kombinált megmunkálás (multi-processing hard machining, hybrid machining) lényege, hogy

mindkét eljárás elınyeit maximálisan kihasználjuk, a hátrányait pedig nem hagyjuk érvényesülni.

Kihasználjuk a keményesztergálás rugalmasságát és nagy anyagleválasztási sebességét, és

ugyancsak a köszörülés folyamatbiztonságát és megbízható minıségbiztosító képességét.

3.3.1. A keményesztergálás és a köszörülés együttes alkalmazása

Az alternatív eljárásokból többféle technológiai változatot lehet összeállítani tárcsaszerő alkatrészek

precíziós készremunkálására. A két eljárás összekapcsolásából jött létre a fogaskerekek

készremunkálásának újabb változata (6.. táblázat). Egyik indíték lehet pl. a periodikus topográfia

elkerülése, mert ez nem elınyös a tömítı felületeknél, a csapágyhelyeknél és a szinkronizáló

kúpoknál sem.

- 18 -

A felület köszörült topográfiáját úgy tudjuk célszerően biztosítani, hogy a keményesztergálás nagy

anyagleválasztási teljesítményét kihasználva az elsı mőveletben esztergálunk, a másodikban

köszörülünk. Mondhatjuk azt is, hagyományos megmunkálási láncot alkalmazunk.

Furatok megmunkálására mutat technológiai változatokat a 6. táblázat.

Látható, hogy az elvárt topográfia és a felület kialakítása két eljárás alkalmazásával gazdaságosabb,

mint köszörülésnél. De sokat veszítünk ahhoz képest, amikor csak keményesztergálással végeztük a

befejezı megmunkálást. Néhány ezek közül: két gépet, két befogást kell alkalmaznunk; az

összesített gépi fıidı 3,5-szeresére nıtt; az anyagleválasztási sebesség a felére csökkent; alig

kevesebb hőtı-kenı folyadékot alkalmazunk, mint a teljes köszörülésnél. A gazdaságosság javítható

a gépi fıidık valamilyen mértékő csökkentésével, például keményesztergálásnál wiper lapka

alkalmazáskor az elıtolás növelésével. De a ráhagyás például nem csökkenthetı a két befogás

szükségessége miatt.

6. táblázat Technológia változatok furatok precíziós keménymegmunkálására

Megmunkáló eljárás

1. változat 2. változat 3. változat

Köszörülés Keményesztergálás Keményesztergálás +

köszörülés

1. nagyoló köszörülés

vc

vw

1. nagyoló esztergálás

vc

1. nagyoló esztergálás

vc

2. simító köszörülés

vc

vw

2. simítás

vc

2. simító köszörülés

vc

vw

3. kiszikráztatás 3. — 3. kiszikráztatás

tgΣ=2,77 tgΣ=0,67 tgΣΣΣΣ====2,38

3.3.2. A kombinált eljárás lehetısége és szükségessége

Az alkatrészektıl elvárt és mőködési követelmények sokszor igénylik annak mérlegelését hogyan

tudja a két eljárás egymást hatékonyan kiegészíteni. Vannak olyan felületek, amelyeket elég csak

- 19 -

esztergálni, és csak azokat kell köszörülni, amelyeknél a minıségi/funkcionális követelmények ezt

megkövetelik. Fontos tudni, hogy a köszörülés megelızı mővelete mindig keményesztergálás, mert

a jelentıs gazdasági és technológiai elınyök miatt a köszörülés csak a keményesztergálással

kombinálva éri el teljesítıképességének optimumát.

Egy sor problémát jelenleg a kombinált megmunkálások (hibrid eljárások) megoldanak, és kiváló

minıségő alkatrészek készülnek, de ez csökkentheti a termelékenységet és visszalépést jelent a

hőtı-kenı folyadékok és a környezetszennyezés tekintetében.

A hibrid megmunkálásokat az jellemzi, hogy nem igényelnek külön szerszámgépet, hanem a

keményesztergálással együtt ugyanazon gépen kerülnek kivitelezésre.

A kombinált eljárások lényege, hogy a munkadarab azonos befogása mellett, ugyan-azon

szerszámgépen, a munkadarab ugyanazon befogása mellett elıször egy határozott élő szerszámmal

végzett megmunkálás (pl. egy keményesztergálási mővelet) történik. Ezt követıen abrazív

megmunkálás (pl. egy köszörülés) következik, amikor már csak egy nagyon csekély - néhány század

mm – anyag-réteg leválasztása történik. Ezáltal nı a pontosság, megszőnik a periodikus topográfia,

egyszóval biztosított az alkatrész kiváló minısége. A ráhagyás minél nagyobb részét tudjuk az elsı lépésben

leválasztani, a keményesztergálás elınyeibıl (anyagleválasztási sebesség, költségek, felületi réteg állapota,

stb.), annál kevesebbet használunk az újra megjelenı hőtı-kenı folyadékból. A köszörülés elınyei,

már igen kis ráhagyás eltávolításakor megjelenik. Az egybefogás elınye alapján többféle kombinált

eljárást is alkalmazhatnak.

Ezen hibrid változatok közül, ha kiválasztjuk az esztergálást és a köszörülést, akkor a két eljárás

kombinálása elınyökkel járhat.

A keményesztergálás és köszörülés legfontosabb elınyeit és hátrányait a 13. ábrán mutatjuk be, az

eljárások kombinált alkalmazásának jellemzıivel együtt.

- 20 -

KEMÉNYESZTERGÁLÁS KÖSZÖRÜLÉS

Elınyök: Elınyök:

• nagy rugalmasság

• nagy anyagleválasztási teljesítmény

• hőtı-kenı folyadék nem szükséges

• stb.

• folyamat biztonság nagy

• a munka minısége magas fokú

• felszíni réteg alig károsodik

• stb.

Hátrányok: Hátrányok:

• folyamat biztonsága kisebb

• minimális fogásmélység szükséges

• nagy passzíverı lép fel

• hıfejlıdés nagy

• stb.

• kisebb rugalmasság

• kisebb anyagleválasztási teljesítmény

• hőtı-kenı folyadék szükséges

• új befogás szükséges

• stb.

A KÉT ELJÁRÁS KIOMBINÁLÁSA

• keményesztergálás és köszörülés egy gépen, egy befogásban

• nagy pontosság, magas felületminıség, rövid gyártási lánc

• optimális eljárásválasztás, az elıírt pontosság alapján

• a két eljárás nagyolásként, ill. simításként fogható fel

• csekély köszörülési ráhagyás szükséges

• minimál hőtéssel, esetenként akár szárazon is végezhetı

• stb.

13. Keményesztergálás és köszörülés legfontosabb elınyei és hátrányai

3.4. Furatmegmunkálás az esztergálás és a köszörülés kombinálásával

Az un. kombinált (hibrid) megmunkálás alkalmazását is vizsgáltuk, hogy a két eljárás elınyeit

egyesítsük. Ezért a két eljárást egy szerszámgépen egy befogásban végeztük.

Ez olyan hibrid gép alkalmazását jelenti, amelyen egy befogásban, egy gépen készülnek a darabok

esztergaszerszámok és/vagy köszörőszerszámok szükség szerinti automatikus beváltásával.

A két eljárásnak egy gépen egy befogásban történı végrehajtása lehetıvé teszi a köszörülési

ráhagyás minimálisra csökkentését. Ezáltal minimálisra csökken a fıidı, ami fıleg a hosszadalmas

furatköszörülésnél nagy nyereséget jelent.

A keményesztergálás biztosította az elsı lépésben a megfelelı felületi integritást (réteg

felkeményedése, nyomó feszültség kialakulása, stb.) melynek fontos szerepe van az alkatrészek

élettartam növekedésében, s ezt a gazdaságosan és száraz megmunkálással végeztük.

Az egy befogásban történı készremunkálásnak ezen túlmenıen számos más elınye is van. Javul a

helyzetpontosság, nincs ütése a koncentrikus felületeknek, nincs közbülsı munkadarab kezelés,

szállítás, állásidı, amikor a munkadarabbal nem történik semmi. Rövidül a folyamatlánc, ahogyan

azt a 14. ábrán láthatjuk.

- 21 -

•szerszám•forgácsolósebesség•elıtolás•ráhagyás

•stb.

3•korong•forgácsoló sebesség•elıtoló sebesség•szabályozási adatok•hőtı-kenı koncepció•stb.

3

Keményesztergálás Készre köszörülés

Cél: nagy anyagleválasztási sebesség Cél: kiváló munkadarab min ıség

Edzett nyersdarab•méretek•alak•keménység•ráhagyás•vetemedés•stb.

A munkadarab állapota elıesztergálás után•méret- és alakpontosság•érdesség•felszíni réteg állapota•stb.

Készdarab•alakpontosság•méretpontosság•felületminıség•felszíni réteg•stb.

14. ábra Folyamatlánc kombinált keménymegmunkálásnál ANIMÁCIÓ

Lényegében keményesztergálással nagyolunk, köszörüléssel pedig, ahol szükséges, simítunk nagy

eljárásbiztonság mellett.

3.5. A kísérletek eredményei

Végezetül szeretnénk bemutatni, hogy a funkcionális követelményeknek megfelelı pontosságú és

felületminıségő fogaskerekek megmunkálásának fejlesztése hogyan segíti a hatékonyság növelését.

A 15. ábrán a gépi fıidı és a darabidı van bemutatva. G bető jelzi a köszörülést, HT betők a

keményesztergálást, az S bető standard lapka használatát, a W wiper lapka használatát jelzi.

2,77

3,65

0,671,04

0,440,76

2,38

2,97

0,711,06

0,63

0,96

0

1

2

3

4

5

6

7

gépi f ıidı darab id ı

ráfo

rdítá

si id

ı,

t [m

in]

köszörüléskeményesztergálás Skeményesztergálás W+Skeményeszt.+kösz.kombinált eljárás Skombinált eljárás W

Ø66 átmérő

L3=28,35 mm

S W

G

+

S W

CHT G

+

HT

15. ábra A gépi fıidı és a darabidı a vizsgált keménymegmunkálási változatoknál

- 22 -

A keményesztergálással négyszer rövidebb idıvel munkálható meg a kerék, mint köszörüléssel. A

keményesztergálás és köszörülés együtt tradicionális módon alig kevesebb idı, mint a köszörülés. A

kombinált eljárásoknál az idı alig változik a hagyományos keményesztergáláshoz képest.

4. Következtetés

A gépipari termékekben növekszik azon alkatrészek száma, amelyek befejezı megmunkálása

keménymegmunkálás. Ezért fontosak az eljárások fejlesztései, amelyek az alkatrészek

funkcionalitását (mőködését) biztosító minıségi tulajdonságait hatékonyan, gazdaságosan tudja

létrehozni.

A köszörüléssel azonos pontosságú keményesztergálás gyorsan elterjedt, pl. az edzett vagy

betétedzett furatos tárcsaszerő alkatrészek megmunkálására, mert az anyagleválasztás

hatékonyságában a köszörüléssel szemben jelentıs elınyei vannak.

A befejezı megmunkálásban azonban nem mindig a határozott élgeometriájú szerszámmal végzett

mővelet a legelınyösebb. Egyrészt a leválasztható fogásmélység és/vagy forgácskeresztmetszet,

másrészt a forgácsolt felületen létrejövı topográfia is korlátozhatja az eljárás alkalmazást.

Adott minıség és IT pontosság, ha sem köszörüléssel sem keményesztergálással gazdaságosan nem

biztosítható, elıtérbe kerülnek a hibrid megmunkálások. A kombinált eljárás javítja a

keményesztergálás képességeit, és további alkatrész csoportoknál válik lehetıvé pontos, és jobb

integritású felületek elıállítására.

A célszerően megválasztott kiegészítı mővelet biztosítja az elıírt pontosságot, érdességét, ill. a

mőködéshez szükséges optimálás topográfiát.

- 23 -

Irodalom

[1] Tönshoff, H. K.; Arendt, C.; Ben Amor, R. (2000). Cutting of hardened steel, Annals of the

CIRP, Vol.49/2/2000 pp. 547-566

[2] Karpuschewski-Knoche-Hipke: Gear finishing by abrasive processes, CIRP Annals 57 (2008)

pp.621-640)

[3] Tönshoff, H. K., Arendt, C. and Ben Amor, R., 2000, "Cutting of hardened steel", Annals of

the CIRP, Vol. 49/2, pp.547-566.

[4] Koch, K. F., 1996, "Technologie des Hochpräzisions-Hartdrehens", Dr-Ing. Dissertation,

RWTH Aachen.

[5] Kundrák, J., Bana, V.: "Geometrical accuracy of machining of hardened bore holes", WESIC

2003 4th Workshop on European Scientific and Industrial Collaboration, University of

Miskolc, Hungary, pp. 473-480.

[6] Kundrák J., Gyáni K., Kuderna F.: Korszerő fogaskerékgyártás sebességváltókhoz (Modern

Gearwheel Production for Gearbox), GÉP, LIV. évf. No 10-11. pp.96-102.

[7] Kundrák J.: Applicability of hard cutting for machining of hardened bore-holes, Fifth

International Symposium on Tools and Methods of Competitive Engineering (TMCE 2004),

Lausanne, 2004. pp.649-660.

[8] J. Kundrák, A.G. Mamalis, A. Markopoulos: "Finishing of hardened boreholes: Grinding or

hard cutting?", Materials and Manufacturing Processes, Volume 19, Issue 6, pp.979-993, 2004.

[9] Davies, M. A.- Evans, C. J.- Chou, Y.: On Chip Morphology, Tool Wear and Cutting

Mechanics in Finish Hard turning. Annals of the CIRP Vol. 45/1. 1996. pp. 77-82.

[10] Brinksmeier E., 1991, Prozeß- und Werkstückqualität in der Feinbearbeitung, VDI-

Fortschrittsberichte Reihe 2, Nr. 234, VDI-Verlag.

[11] Brinksmeier, E.; Brockhoff, T., 1999, White layers in machining steels, Proc. 2nd Intern.

German and French Conf. on High Speed Machining, Darmstadt: 7-13

[12] Tönshoff, H.K., Karpuschewski, B., Borbe, C., 1998, Hard machining – State of research,

Proc. Intern. CIRP/VDI-Conf. on High Performance Tools, Düsseldorf: 253-277.

[13] Hou, Z.B., Komanduri, R., 2004, On the mechanics of the grinding process – thermal analysis

of the abrasive cut-off operation, International Journal of Machine Tools and Manufacture,

44/2-3: 271-289.

[14] Martin, K.; Yegenoglu, K., 1992, HSG Technologie, Gühring Automation.

[15] Davies, M. A.; Burns, T. J.; Evans, C. J., 1997, On the dynamics of chip formation in

machining hard metals, Annals of the CIRP, 46/1: 25 - 28

- 24 -

[16] Hähl, T. Wüst, M., Scholtes, B., Macherauch, E., 1994, Strukturelle Änderungen bei der

Überrollung thermisch vorgeschädigter Wälzelemente, HTM, Band 49/ Heft 1: 40-47.

[17] Shaw, M.C., Hashimoto, F., Chang, S.H., Balasubrahanya, S., Chandrasekar, S., Farris, T.N.,

1997, Forces and specific energy in superfinishing of hardened steel, Annals of the CIRP, 46/1:

257-260.

[18] Tönshoff, H.K., Karpuschewski, B., Borbe, C., 1997, Comparision of Basic Mechanisms in

Cutting and Grinding of Hardened Steel, Production Engineering Vol. IV/2: 5-8.

[19] Corbet, J., Stephenson, D. J.;Jin, T., 2002, High Efficiency Deep Grinding of a Low Alloy

Steel with Plated CBN Wheels, Annals of the CIRP, 51/1: 241-244.

[20] Rowe, W.B., Jin, T., 2001, Temperatures in high efficiency deep grinding (HEDG), Annals of

the CIRP, 50/1: 205-208.

[21] Mahdi, M., Zhang, L.C., 1999, Residual stress in ground components caused by coupled

thermal and mechanical plastic deformation, Journal of Materials Processing Technology,

95/1-3: 238-245.

[22] Denkena, B., Jung, M., Müller, C., Kramer, N., 2004, Characterisation of white layers inflicted

by mechanical and thermal loads within Manufacturing processes, 7th international symposium

on advances in abrasive technology, Bursa, Turkey.

[23] Razim, C., 1985, Restaustenit - Zum Kentnisstand über Ursache und Auswirkung bei

einsatzgehärteten Stählen, HTM, Band 40/ Heft 4: 150-165.

[24] Schlicht, H., Schreiber, E., Zwirlein, O., 1987, Ermüdung bei Wälzlagern und deren

Beeinflussung durch Werkstoffeigenschaften, Wälzlagertechnik, Heft1: 14-22.

[25] Balart, M.J., Bouzina, A., Edwards, L., Fitzpatrick, M.E., 2004, The onset of tensile residual

stresses in grinding of hardened steels, Materials Science and Engineering, 367/ 1-2: 132-142.

[26] Guo, Y.B., Barkey-Mark, E., 2004, Modeling of rolling contact fatigue for hardened machined

components with process-induced residual stress, International Journal of Fatigue, 26/6: 605-

613.

[27] Guo, Y.B., Sahni, J., 2004, A comparative study of hard turned and cylindrically ground white

layers, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 44/2/3: 135-145.

[28] Chou, Y. K., Song, H., 2004, Tool nose radius effects on finish hard turning, Journal of

Materials Processing Technology, Vol. 148, Issue 2: 259-268.

[29] Koenig, W., Berktold, A., Koch, K.-F., 1993, Turning versus grinding – A comparision of

surface inegrity aspects and attainable accuracies, Annals of the CIRP Vol. 42/1: 39-43.

[30] Sukaylo, V. A., Kaldos, A., 2004, Development and verification of a computer model for

thermal distortions in hard turning, Journal of materials processing technology, Vol. 155-156:

1821-1827.

- 25 -

[31] Karpuschewski, B., 1995, Mikromagnetische Randzonenanalyse geschliffener

einsatzgehärteter Bauteile, German Ph.D. thesis, Universität Hannover.

[32] Rech, J., Moisan, A., 2003, Surface integrity in finish hard turning of case-hardened steels,

International Journal of Manufacturing, Vol. 43, Issue 5: 543-550.

[33] Heuer, W., 1992, Außenrundschleifen mit kleinen keramisch gebundenen cBN-

Schleifscheiben, German Ph.D. thesis, University Hannover.

[34] enkena, B., Tönshoff, H. K., Friemuth, T., Müller, C., Zenner, H., Renner, F., Koehler, M.,

2002, Fatigue strength of hard turned components, Proceedings of the 1st International

Conference on Manufacturing Engineering, Sani-Haldiki.

[35] Borbe, C., 2001, Bauteilverhalten hartgedrehter Oberflächen, German PhD thesis, University

Hannover.

[36] Barry, J.J., 2005, Contribution of Element Six Ltd.

[37] Sandvik Coromant Akadémia 2010 – Keménymegmunkálás