Palloventtiilin hiomakoneen suunnittelu : Työkappaleen kiinnitysjärjestelmä sekä lujuus- ja värähtelytarkastelut
Vanhamäki, Eetu (2014)
Vanhamäki, Eetu
Seinäjoen ammattikorkeakoulu
2014
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405178401
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201405178401
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tilaajana toimi Seinäjoella sijaitseva Plantool Oy. Tarve suunnittelun tukimateriaalille on lisääntynyt, koska yrityksessä aiotaan tuotteistaa venttiilipallon hiontaan työstökone. Suunnittelutukea tarvitaan erityisesti työkappaleen kiinnitysjärjestelmän sekä erilaisten venttiilipallojen kiinnityksen suunnittelussa. Työn yhteydessä esisuunnitellulle kappaleen kiinnitykselle tehtiin lujuus- ja värähtelytarkastelut, joilla varmistettiin rakenteen kestokyky normaalissa työstötilanteessa.
Palloventtiilin hionnassa kappaleen kiinnityksen suunnittelu on erittäin tärkeää, jotta työstössä syntyvät joustot ja värinät saadaan minimoitua. Näin saavutetaan mahdollisimman hyvä pinnanlaatu ja työstötarkkuus. Työstettävän kappaleen kiinnitys toteutetaan kahden samalla lineaarijohteella olevan karapylkän väliin. Koneella voidaan valmistaa sekä varrellisia että kelluvia venttiilipalloja. Mallista riippumatta aihioiden toinen pää kiinnitetään koneelle pyörityspylkälle valitun HSK:n kartiokiristysjärjestelmän ja sen työkalupidikkeeseen asennetun hydraulisen kartioholkin avulla. Kiinnityssuunnitelmassa hiottavan venttiilipallon vapaana oleva pää tulee siirtopylkän vapaasti pyörivää keskiökärkeä vasten. Varrellisen pallon aihio tehdään yhdestä valusta ja sen varsiosa kiinnittyy pyörityskaralle. Kelluva venttiilipallo kiristetään ruuvilla virtausaukon läpi kahden laipan väliin. Karan puoleisen laipan ollessa kiinteä pyöritysmomentti välittyy kappaleelle kitkan avulla.
Kiinnitysjärjestelmälle tehtiin FEM-analyysi lujuus- ja värähtelykäyttäytymisestä työstötilanteessa. Simuloinneissa mallinnettiin järjestelmään pahimmin vaikuttavat tilanteet. Lujuustarkastelussa siirtopylkkää kuormitettiin suurimmalla mahdollisella voimalla paikalleen lukittuna olevaa karapylkkää päin. Värähtelytarkastelussa käytettiin varrellista palloa, jonka halkaisija on suurin koneella valmistettava. Näin työkappaleelle muodostuu isoin momentti, joka on herkin värähtelylle. Analyysien tulosten perusteella voitiin osoittaa, ettei normaali työstötilanne aiheuta kappaleen kiinnitykselle liian suuria siirtymiä tai värähtelyjä.
Palloventtiilin hionnassa kappaleen kiinnityksen suunnittelu on erittäin tärkeää, jotta työstössä syntyvät joustot ja värinät saadaan minimoitua. Näin saavutetaan mahdollisimman hyvä pinnanlaatu ja työstötarkkuus. Työstettävän kappaleen kiinnitys toteutetaan kahden samalla lineaarijohteella olevan karapylkän väliin. Koneella voidaan valmistaa sekä varrellisia että kelluvia venttiilipalloja. Mallista riippumatta aihioiden toinen pää kiinnitetään koneelle pyörityspylkälle valitun HSK:n kartiokiristysjärjestelmän ja sen työkalupidikkeeseen asennetun hydraulisen kartioholkin avulla. Kiinnityssuunnitelmassa hiottavan venttiilipallon vapaana oleva pää tulee siirtopylkän vapaasti pyörivää keskiökärkeä vasten. Varrellisen pallon aihio tehdään yhdestä valusta ja sen varsiosa kiinnittyy pyörityskaralle. Kelluva venttiilipallo kiristetään ruuvilla virtausaukon läpi kahden laipan väliin. Karan puoleisen laipan ollessa kiinteä pyöritysmomentti välittyy kappaleelle kitkan avulla.
Kiinnitysjärjestelmälle tehtiin FEM-analyysi lujuus- ja värähtelykäyttäytymisestä työstötilanteessa. Simuloinneissa mallinnettiin järjestelmään pahimmin vaikuttavat tilanteet. Lujuustarkastelussa siirtopylkkää kuormitettiin suurimmalla mahdollisella voimalla paikalleen lukittuna olevaa karapylkkää päin. Värähtelytarkastelussa käytettiin varrellista palloa, jonka halkaisija on suurin koneella valmistettava. Näin työkappaleelle muodostuu isoin momentti, joka on herkin värähtelylle. Analyysien tulosten perusteella voitiin osoittaa, ettei normaali työstötilanne aiheuta kappaleen kiinnitykselle liian suuria siirtymiä tai värähtelyjä.