Témata
Reklama

Experimentální možnosti stroje LM-2

V minulém vydání jsme vás seznámili s popisem stroje LM-2, jenž byl vyvinut především jako experimentální a zkušební zařízení, které bude v příštích letech sloužit pro mnoho testů a měření na půdě Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii při FS ČVUT v Praze.

Jan Smolík

Je klíčovou osobou na Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze. Společně s prof. Houšou zde spoluzakládal Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT). Následně zde vedl Centrum kompetence a nyní Národní centrum kompetence, jehož je ústav spoluřešitelem. Jeho specializací jsou obráběcí stroje, se zaměřením na nové konstrukce a byznys modely.

Při nahlížení na konstrukci stroje LM-2 je třeba mít na paměti, že jde o stroj určený pro laboratorní experimenty, výzkum a vývoj, a nikoli o stroj, který by měl sloužit pro komerční výrobu nebo který by měl být prototypem komerčního stroje. V následujících odstavcích stručně shrneme hlavní vlastnosti stroje LM-2, kterými je tvořen jeho experimentální potenciál.
Reklama
Reklama
Reklama

Experimentální potenciál z hlediska pohonů

Řízení pomocí CNC+DSPL
Standardní obráběcí stroj je pro účely řízení pohonů vybaven sestavou skládající se z mechanické stavby pohonu, motoru, odměřování, napájecího měniče, řízení měniče a řízení na úrovni nadřazeného CNC systému. Oblast kaskádní regulace realizované řídicí kartou měniče a oblast komunikace mezi CNC systémem a touto regulační kartou jsou standardně uzavřeny pro uživatelský zásah a omezeny na zásah pouze do povolených strojních konstant. Pro stroj LM-2 byl navržen a realizován unikátní způsob řízení pohonů. Navržený systém DSPL (Digital Signal Processor in the Loop) umožňuje provoz stroje se standardním zpracováním NC programu na úrovni řídicího systému Sinumerik, při plně funkčním systému řízení stroje pomocí PLC, ale s plnou kontrolou rychlostní zpětné vazby právě prostřednictvím signálového procesoru. Užit je signálový procesor dSPACE ACE 1103 PX4 s I/O rozhraním CP 1103, ovládaný DSPL serverem.
Přímé řízení pohybových os
PLC a CNC systém je upraven tak, aby bylo možné všechny pohybové osy řídit zcela samostatně, pouze prostřednictvím DSPL, bez zásahu řídicího systému Sinumerik. Toto řešení umožňuje experimentovat s jednotlivými pohybovými osami jako se samostatnými zkušebními standy. V tomto režimu DSPL přebírá i funkci polohové zpětné vazby. V takovémto režimu lze experimentovat například s akcelerační zpětnou vazbou uzavřenou z instalovaných lineárních akcelerometrů atp.
Odpružené sekundární díly lineárních motorů
Na základě výsledků vlastního výzkumu a inspirace technickými řešeními společností Siemens a Blohm (MT 408 HTS) byla identifikována nutnost řešit problém buzení vibrací nosné struktury stroje a jeho periferií vlivem intenzivního nástupu zrychlení v pohybových osách. Ve Výzkumném centru proto vznikl testovací stand STD-1 s vlastním technickým řešením problému pomocí užití odpružených sekundárních dílů lineárních motorů. Výsledky ukázaly, že je možné takovouto koncepci pohonu užít pro redukci vstupu nežádoucích rázů do konstrukce stroje při vysokých hodnotách ryvu. Uplatnění tohoto principu na všech pohybových osách stroje LM-2 umožní studovat aspekty, které se promítnou do výsledků reálného obrábění. Na stroji LM-2 je sekundární díl, respektive magnetická trať axiálně uložena prostřednictvím jehlových vedení Schneeberger M/V 4020, odpružena pomocí čtyř sad talířových předepjatých pružin a tlumena pomocí nastavitelných progresivních hydraulických tlumičů Enidine OEM1.5Mx1.

Experimentální potenciál z hlediska technologie

Aby stroj poskytoval maximální technologické experimentální možnosti, byl vybaven co nejširší paletou technologických funkcí a vlastností. Mezi tyto funkce a vlastnosti patří:
  • vysokootáčkové vřeteno s rozsahem pracovních otáček 5000 - 40 000 min-1, maximální pracovní posuvové rychlosti 80 - 120 m.min-1, maximální pracovní zrychlení 2 - 3 g, maximální ryv 1000 - 10 000 m.s-3;
  • vysokotlaká řezná emulze na bázi vody a oleje, zavedená středem vřetena do nástroje (max. tlak 40 barů);
  • olejový aerosol - MQL (olejová mlha), zavedený středem vřetena do nástroje. Olejový aerosol je připravován jednotkou LubriLean Digital 1, která umožňuje řídit procesní parametry přípravy aerosolu;
  • řezná emulze zavedená lomenými hadicemi zakončenými tryskou do místa řezu z vnějšku. Emulze je zavedena do trysek při tlaku 5 - 6 barů s nastavitelným průtokem;
  • tlakový čistý vzduch o pokojové teplotě, zavedený lomenými hadicemi zakončenými tryskou do místa řezu z vnějšku;
  • tlakový vysušený a mražený vzduch (max -40 °C), zavedený lomenou hadicí a tryskou do místa řezu z vnějšku;
  • olejový aerosol - MQL (olejová mlha), zavedený lomenými hadicemi zakončenými tryskou do místa řezu z vnějšku. Olejový aerosol je připravován jednotkou LubriLean Digital 1;
  • zkrápění pracovního prostoru mlhou na bázi vodní emulze a tlakového vzduchu (pro účely zvlhčování);
  • odsávání atmosféry pracovního prostoru prostřednictvím jednotky Losma;
  • splachování stěn pracovního prostoru plochými svazky emulze a odplavování třísek proudem emulze;
  • možnost zavedení kabeláže měřicí aparatury do pracovního prostoru speciálními průchodkami, při plném uzavření pracovního prostoru;
  • možnost chlazení emulze vstupující do řezu a dlouhodobé stabilizace teploty emulze.
  • Experimentální potenciál z hlediska měření a diagnostiky

    Jak již napsal Ing. Bach v květnovém vydání MM v článku Měření vlastností obráběcích strojů, na základě úzké spolupráce Výzkumného centra a společnosti Aura, a. s., byl navržen a realizován systém SEDAM, umožňující dlouhodobé sledování velkého počtu veličin.
    Stručně lze konstatovat, že tento systém umožňuje podrobné měření teplotního pole na stroji, na jeho periferiích a jeho fluidních médií, či podrobné měření všech chladicích okruhů. Dále pak lze měřit průtoky chladicích médií, kdy průtokoměry jsou instalovány v tzv. měřicích větvích, které lze pomocí rychlospojek instalovat do všech chladicích větví. Tyto měřicí větve jsou vybaveny také měřením teploty a tlaku média a společně s údajem z dalšího teploměru (obvykle na výstupu měřené větve) lze provádět měření a výpočet tepelné bilance. Elektrovřeteno a další části struktury stroje jsou osazeny akcelerometry, umožňujícími měření frekvenčních ukazatelů. Užity jsou jednoosé i tříosé akcelerometry. Systém SEDAM je také vybaven několika mobilními akcelerometry, které je podle potřeby možné přikládat na konstrukci. Stroj je osazen několika tenzometry s velmi rychlými jednotkami pro vyhodnocování jejich výstupu. Těmito tenzometry lze měřit jak mechanická napětí, tak vibrace.

    □□□

    V průběhu roku 2001 až 2004 byl navržen a zrealizován stroj LM-2 s unikátními experimentálními možnostmi. Potenciál stroje pro experimentální práci byl oproti původnímu plánu projektu výrazně posílen. Po oživení stroje a jeho uvedení do provozu koncem roku 2004 bylo otevřeno široké pole působnosti pro výzkumné a vývojové práce především z oblasti pohonů, konstrukce, technologie a diagnostiky. Vedlejším efektem vývoje stroje LM-2 na půdě Výzkumného centra je skutečnost, že si toto pracoviště osvojilo technologie pro vývoj složitých technických celků z oblasti výrobní techniky a výrazně se rozšířila technická zkušenost s reálnou konstrukcí a výrobou.
    V současnosti probíhá řada testů a experimentů, s jejichž výsledky bude odborná veřejnost průběžně seznamována také na stránkách časopisu MM Průmyslové spektrum.
    Tyto výsledky byly získány za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR, a to v rámci podpory projektu výzkumu a vývoje LN00B128 a 1M684077000.
    Ing. Jan Smolik a kol.
    Reklama
    Vydání #6
    Kód článku: 50625
    Datum: 15. 06. 2005
    Rubrika: Inovace / Obrábění
    Firmy
    Související články
    Strojírenské podniky v době pandemie

    Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

    Pohodlné upínání magnetem

    Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

    Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

    Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

    Související články
    Přesnost zvyšující produktivitu

    Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Kloubový robot uvnitř stroje

    V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

    Prestižní ocenění Zlatá medaile

    Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

    Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

    Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

    Pro větší efektivitu ve výrobě

    Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

    Novinka z varnsdorfské líhně

    Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

    Československá stopa u nového rekordu

    Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

    Vlajková loď pětiosého obrábění

    Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

    Vyvrtávání hlubokých otvorů

    V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

    Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

    Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

    Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

    Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit