Témata
Reklama

Vyvažování pod drobnohledem

U moderních vysokootáčkových obráběcích strojů musí být používány nástroje s velmi přesným vyvážením, jinak trpí ložiska a zřetelně se zmenšuje životnost nástrojů a vřetena.

Důležitost přesného vyvážení nástrojů při vysokých otáčkách si v praxi ověřilo již mnoho uživatelů. Specialistou na problematiku vyvažování nástrojů je německá firma Haimer, jejíž produkty dodává na český a slovenský trh společnost SK Technik.
Reklama
Reklama
Reklama

Obecné příčiny nevyváženosti

Často panuje názor, že čím je kvalita vyvážení vyšší, tím lépe. To je v zásadě správné, protože hmotnost a počet otáček vyvažovaného objektu má bezprostřední vliv na dovolenou nevyváženost. Kromě toho je rozhodující, jakým způsobem bude měřeno vyvážení a zda bude k dispozici měření přesnosti také u držáků v obráběcím stroji.
Celková nevyváženost frézovacího nástroje může mít mnoho příčin - například nevyváženost vyplývající z nesymetrických prvků, jako je třeba boční upínací šroub na držáku, dále vliv výrobní tolerance držáku či obvodové házení vnějšího průměru držáku. Další nevyváženost vyplývá z vybroušené upínací drážky.
Rozmanité příčiny vedou k různým druhům nevyváženosti. Rozlišuje se nevyváženost statická, nevyváženost klopného momentu a nevyváženost dynamická, která je kombinací obou předchozích. Při statické nevyváženosti leží těžiště rotoru mimo osu otáčení. Tato nevyváženost je měřitelná v klidovém stavu a při rotaci ovlivní velikost odstředivé síly, kolmé k ose otáčení. Lze ji odstranit vyvážením hmot v jedné rovině. Naopak nevyváženost, která působí vzhledem k ose rotace klopným momentem, může být odstraněna pouze dynamickým vyvažováním ve dvou rovinách. Vyvážení ve dvou rovinách má smysl především u dlouhých nesymetrických nástrojů, u krátkých nemá opodstatnění.

Vyvažování na vyvažovacím přístroji

Problémy s nevyvážeností lze řešit vyvažovacím přístrojem. V zásadě se rozlišují dvě provedení: horizontální nebo vertikální vyvažovačka. Daleko rozšířenější jsou vyvažovačky horizontální, jejichž použití je jednoduší. Vyvažovaný díl je poháněn jako rotor a je uložen ve dvou ložiskových opěrách. Snímače měří odstředivé síly v místě obou opěr. Podle pokynů měřicího softwaru může být neváženost rotoru korigována velmi přesně. Nejúčelnější použití je u rotorů, které disponují dvěma ložiskovými čepy. Existují stroje pro rotory o hmotnosti od několika gramů až po více než 100 t. Do takových strojů lze samozřejmě také vložit upínací zařízení pro nástroje. Kdo však používá vyvážení s tímto upnutím nástroje, měl by si uvědomit, že v protikladu k rotorům uloženým ve dvou ložiskových čepech je nástroj v upínači ve vřetenu frézky upnut letmo, zatímco na horizontální vyvažovačce bude nástrojový držák na jedné straně uložen u strmého nebo HSK kužele a na druhé straně u vnějšího průměru tělesa držáku. Vnější průměr upínače ale není funkční plochou, a proto má často nepřesnost několika setin milimetru, čímž ovlivní vyvažování. U HSK držáku není také všeobecně zohledněna rovinnost plochy. Upínač se pak při vyvažování otáčí kolem nesprávné osy. Pokud bude nástroj co nejlépe vyvážen a písemně dokumentován, v obráběcím stroji po kontrole bude záznam přesto vykazovat nevyváženost.

Vyvažovačka pro vyvažování nástrojů

Lepších výsledků při vyvažování lze dosáhnout, když je nástrojový držák upnut přímo do hřídele, která je uložena v ložiskovém čepu, čímž bude eliminováno radiální házení tělesa nástrojového držáku. Ale pozor, také pomocná hřídel má nějaké radiální házení. Nejlepší je, pokud je hřídel vyvažovačky opatřena upínacím zařízením, které odpovídá nástrojovému držáku. Tak je tomu u vyvažovacího zařízení Tool Dynamic od firmy Franz Haimer GmbH. Nástrojový držák je upnut přímo do kuželu ve vyvažovacím vřetenu. Vřeteno je ve vertikálním provedení, takže nástroje mohou být při vyvažování pohodlně nasazovány shora.
Vyvažovačka Tool Dynamic je speciálně vyvinuta pro vyvažování upínacích držáků a nástrojů. Při upínání dosahuje přesnosti pod 0,001 mm. Mimo to je nástroj měřen při vyvažování ve dvou polohách, podruhé pootočený o 180°. Tímto způsobem je možné kompenzovat i zmíněnou minimální odchylku v upnutí nástroje.
Pro opakovatelnost výsledků firma Haimer dodává adaptér, který přesně odpovídá upínání na obráběcím stroji. Pomocí něj lze snadno měnit HSK i strmý kužel rozdílných velikostí. Upínání je prováděno přes pružiny, uvolňování je pneumatické. Prostým stisknutím tlačítka lze dosáhnout velmi přesného upnutí pro jednotlivé nástrojové držáky.

Přesnost vyvážení

Přesnost vyvažování udávaná stupněm kvality vyvážení G je poněkud abstraktním pojmem. Je závislá na hmotnosti rotoru m, jeho rozměrech a na počtu jeho otáček n. Na vyvažovačce bude obecně vzato nevyváženost měřená v jednotkách g.mm. Pro představu - hmotnost 5 g, která se nachází ve vzdálenosti 10 mm od osy otáčení, bude způsobovat nevyváženost 5 g x 10 mm, tedy 50 gmm.
Srozumitelnější to bude na příkladu: Držák pro tepelné upínání HSK 40 s hmotností m = 300 g má při otáčkách n = 60 000 min-1 stupeň kvality vyvážení G = 2,5. Podle vzorce nesmí přípustný zbytkový nevývažek U činit více než 0,12 gmm. Co tato hodnota znamená, bude zřejmé, když se vypočítá velikost excentricity: excentricita e = U/m je poměr stupně kvality vyvážení k hmotnosti, v tomto příkladu e = 0,12 gmm/300 g = 0,0004 mm. Těžiště nástrojového držáku může být v tomto případě posunuto maximálně o 0,4 µm ze středu.
Každý, kdo se zabývá obráběním kovů, ví, jak obtížně se podobná hodnota dodržuje. Taková přesnost vyvažování je vlastně nesmyslem, protože samotné upnutí ve vřetenu na obráběcím stroji má přesnost sotva vyšší než 1 - 2 µm. Pro přesnost komplexního systému nemá přesnost vyvážení na 0,4 µm vůbec žádný význam. V reálném pásmu zůstaneme, pokud vycházíme z výstřednosti o hodnotě 2 µm. Přípustná nevyváženost by potom byla U = 300 g x 0,002 mm = 0,6 gmm. To odpovídá stupni kvality vyvážení G = 12,5.

Vyvažovačka Tool Dynamic

Vyvažovačka Tool Dynamic dosahuje při vyvažování nevyváženosti pod 0,3 gmm, což zcela postačuje k zaručení optimálních výsledků obrábění a k udržení vysoké životnosti vřetene a nástrojů. Kromě vysoké přesnosti je další výhodou tohoto přístroje i jednoduché ovládání. Přístroj může být nasazen v jakékoliv výrobě a nahradit jiné vyvažovačky. Přitom každý pracovník, který je obeznámen s upínacím zařízením pro nástroje, může stroj obsluhovat bez velkých výdajů na školení.
Veškeré výpočty jsou prováděny pomocí softwaru, který byl speciálně vyvinut pro vyvažování upínacích držáků s nástroji. V paměti jsou uložena data o nástrojovém držáku. Tím se šetří čas a zamezí se případné chybě, neboť pokud byl nástroj již někdy vyvažován, jsou uložena jeho základní data do paměti. Obsluha zařízení zadá typ nástroje a průměr a systém sám vyvolá správná data. Obsluha se po změření ihned dozví, kde u příslušného nástroje leží vyvažovací rovina a kde a jakým průměrem má být držák odvrtán za účelem vyvážení.

Obsluha

Zacházení se zařízením Tool Dynamic je velmi prosté. Po spuštění stroje se měřený upínač vloží do adaptéru. Po zadání dat o nástroji se spustí měřicí proces. Následně řídicí počítač podá informaci o tom, kde se má u nástrojového držáku materiál odstranit nebo přidat. Díky tomu si může uživatel vybrat, jakým způsobem chce nevyváženost odstranit. Může odvrtat otvor nebo materiál odfrézovat - obojí je ale relativně nákladné, protože se nástrojový držák musí vyjmout z přístroje, obrobit na obráběcím stroji a pak znovu upnout do přístroje z důvodů provedení zpětné kontroly. To má smysl při základním vyvážení upínače po jeho výrobě, čímž lze snížit obvodové házení. Jestliže chce uživatel po každé výměně nástroje a upnutí provést opět nové vyvážení, je uvedený postup příliš pracný. Daleko elegantnější řešení představují vyvažovací kroužky. Tyto kroužky se používají vždy v páru. Jsou vyrobeny s excentricky položeným otvorem, a tedy s předem definovanou nevyvážeností. Upínají se na válcovou část nástrojového držáku. Pootáčením kroužků lze nevyváženost nástrojů přesně kompenzovat. Pro tento případ udává software přesný úhel, o nějž mají být kroužky pootočeny. Vysloveně praktické je zobrazení polohy přímo na nástroji laserem.
Moderní tepelné upínače a měřicí hlavy jsou vybaveny vyvažováním pomocí vyvažovacích šroubů. Malý šroub, který je do příslušné polohy zašroubován, kompenzuje svou hmotností nevyváženost nástrojů. Rovněž tato metoda je softwarem podporována. Při vyvažování pomocí vyvažovacích kroužků nebo šroubů netrvá celá operace vyvažování déle než dvě minuty. Je přirozené, že proces s odvrtáváním materiálu na vrtacím stroji trvá nesrovnatelně déle, i když i tyto časy jsou zanedbatelné ve srovnání se škodami, které mohou vzniknout použitím nevyváženého nástroje. Také pořizovací cena zařízení je poměrně malá. Stolní vyvažovačka Tool Dynamic 1002 má cenu již pod 10 000 eur. Jenom tím, že vyvažováním lze zamezit škodám na vřetenu, je vyvažovací systém plně amortizovaný.
Ing. Franz Ziegltrum
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 51154
Datum: 23. 11. 2005
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
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.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Související články
Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

Automatizovaná upínací technika

Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

Univerzální brusky pro broušení na kulato

Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Chytré měření upínací síly

Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

Technologie pro firmu s dobrou tradicí

Společnost Jihlavan je tradičním výrobcem letecké i pozemní hydrauliky. Má vlastní vývoj leteckých hydraulických přístrojů. Navíc vyrábí pro významné evropské společnosti přístroje dle jejich dokumentace. S jeho výrobním ředitelem Liborem Babákem jsme si povídali zejména o technologiích a trendech a „vychytávkách“ v této oblasti výroby.

Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

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