Témata
Reklama

5tiosé obráběcí centrum pro zpracování kamene

Spolupráce partnerů projektu s názvem Vývoj nové generace CNC strojů pro zpracování kamene mezi společností Kaspe, a. s. a Ústavem výrobních strojů a zařízení, Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii z Fakulty strojní, ČVUT v Praze je v současné době ukončována výrobou prototypu nového stroje.

Projekt, který je také realizován díky finanční podpoře z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR v rámci programu TIP pod číslem FR-TI3/401 je založen především na spojení znalostí, zkušeností a invencí obou výzkumných týmů. Díky těmto zkušenostem bylo umožněno vzniknout novému typu CNC obráběcího centra pro 5osé obrábění výrobků z materiálů, jako jsou mramor, žula, pískovec, syenit a ostatní přírodní materiály.

Firma Kaspe, a. s., se zabývá vývojem a výrobou strojů pro zpracování kamene kontinuálně již od 60. let 20. století. V 90. letech po investicích do technického rozvoje se dostala na evropskou úroveň v oboru a vstoupila na evropské trhy. Ústav výrobních strojů a zařízení Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii je hlavní výzkumnou základnou oboru výrobní techniky a technologie ČR. Spolupráce s průmyslem stojí v popředí aktivit tohoto pracoviště.

Reklama
Reklama

Konstrukce stroje

Základ obráběcího centra je tvořen kompaktní konstrukcí, která se skládá ze stabilního svařovaného ocelového rámu. V rámu je umístěn pracovní stůl osazený hydraulickým zvedacím rámem pro snadné zakládání polotovaru. Pod základní dřevěnou deskou stolu, která slouží jako pracovní plocha stroje s integrovanými, vzduchem ovládanými, „všesměrovými“ rolnami, se nachází hliníkový stůl, který umožňuje použití klasických upínek nebo vakuového upínacího zařízenípro přesné ustavení polotovaru a jeho obrábění.Boky základního rámu jsou v horní části zakončeny ocelovými nosníky, na nichž jsou instalována lineární vedení sloužící pro posuv příčníku stroje v uspořádání horní gantry. Speciálně navržená tuhá konstrukce příčníku je také osazena lineárním vedením, které umožňuje posuv příčného suportu. Vřeteník,jenž součástí příčného suportu,je osazen dvouosou vřetenovou hlavou umožňující rotaci v ose C ±185° a naklápění v ose N–5° až 90°. Vřeteno je uzpůsobeno pro použití jak pilového diamantového kotouče, tak i diamantových fréz a brousků s upínacím kuželem ISO40. Na rámu stolu je umístěn zásobník nástrojů, který je proti ostřiku chladicí kapalinou chráněnautomaticky ovládaným nerezovým krytem. Okruh chladicí kapaliny je uzavřený a plně automatický s vlastní autonomní kontroloukvality kapaliny. Obráběcí centrum je dále vybaveno automatickým centrálním mazáním.

Pohony celého stroje jsou realizovány pomocí servomotorů s planetovými převodovkami osazenými pastorky spoluzabírajícími s ozubenými hřebeny v ose X a Y. Propohyb v ose Z jsou použity řemenový převod a kuličkový šroub.Rotace osy C je realizována řemenovým převodema pro možnost zpevnění v požadované poloze vybavena přídavnými brzdami. Stroj lze ovládat a diagnostikovat vzdáleně a tak kontrolovat stav a chyby pomocí webového rozhraní odkudkoli.

Virtuální 3D model obráběcího centra

Konstrukce stroje byla navrhována jako kompaktní, z důvodu snadného transportu, montáže a instalace u zákazníka. Limitujícími parametry byly především hmotnost amaximální velikost stroje. Přeprava kamionem nebo kontejnerem na lodi má jasně definované limity, které není možné přehlížet nebo dokonce zanedbat. Na tuto skutečnost byl brán zřetel při konstrukci stroje a také ovlivnila konstrukční uspořádání stroje, ovšem při zachování požadovaných parametrů obráběcího centra.


Základními technickými parametry obráběcího centra jsou:

posuv v ose X = 3 500mm, Y = 2 000mm, Z = 450mm, rotace v oseC = ±185°, rotace v oseN = –5° až 90°. Maximální posuvová rychlost příčníku a suportu je30m.min-1. Spotřeba chladicí kapaliny dosahuje 30–60 litrů podle použité technologie. Vřeteno o výkonu 15kW s maximálními otáčkami až 10000 min-1je osazeno jak přírubami pro pilový kotouč, tak i standardním nástrojovým rozhraním ISO 40,umožňujícímautomatickou výměnu nástroje i chlazení středem nástroje.Celková hmotnost stroje činí 5 500kg.

Nosná struktura stroje byla optimalizována pomocí metody konečných prvků. Byla provedena analýza slabých míst konstrukce a navržena konstrukce s efektivním umístěním nosného materiálu. Cílem analýzy bylo optimalizovat především tuhost soustavy, která je zásadní pro kvalitu obrobku.

Dále byly navrženy pohony tak, aby splňovalypožadované rychlosti a zrychlení, jak při obrábění, tak při technologických operacích.

Cíl projektu splněn

Úzká spolupráce týmů konstrukce firmy Kaspe a Ústavu výrobních strojů a zařízení Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii při Fakultě strojní ČVUT v Praze při řešení projektu přinesla očekávaný výsledek. Cílem projektu byl vývoj prototypu CNC strojů nové generace pro 5osé zpracování kamene a následný vývoj technologických postupů při testování prototypu. Díky této spolupráci se firma Kaspe mohla dostat k novým technologiím modelování sestav a jejich následné optimalizaci s využitím metody konečných prvků. Jako stěžejní se ukázala schopnost pomocí jak při návrhu a kontrole virtuálního prototypu, měření přesnosti stroje, nastavení parametrů pohonů, tak při měření modální analýzy, jež odhalila slabá místa konstrukce, která by se bez této pomoci jentěžko zjišťovala.Pružná spolupráce vedla k rychlejším výsledkům a omezení chyb již při návrhu prototypu.

Optimalizace nosné struktury stroje pomocí metody konečných prvků

V současné době probíhá dokončování prototypu obráběcího centra. Při montáži prototypu byla připomínkována jeho výkresová dokumentace se zřetelem na optimalizaci montáže pro následnou opakovanou výrobu, a to nejen z hlediska zjednodušení montáže či následné snadné údržby stroje, ale úpravy byly zaměřeny i na vhodnější vedení kabeláže a její snazší instalaci. Všechny připomínky byly zapracovány do 3D modelů a výkresové dokumentace.

Na základě statických a dynamických měření na prototypu stroje byla sestavena korekční tabulka hodnot, která se zavádí do řídicího systému pro kompenzaci nepřesností vzniklých při výrobě a montáži. Po dokončení montáže a plném oživení obráběcího centra bude provedena série zátěžových testů a hledání technologických limitů stroje.

Vybraný návrh designu stroje

Prototyp stroje

I v oblasti strojů pro obrábění kamene hraje design významnou roli jak pro potenciálního zákazníka, tak pro výrobce. Jde o snadnou identifikaci stroje a jeho výrobce a je dalším dobrým argumentem při prodeji. Designový návrh krytování stroje, který vznikl, dává stroji tvář a styl a pomůže v tvrdé konkurenci těchto strojů na zahraničních trzích. Současná podoba krytování stroje vychází z technologických možností firmy Kaspe a skutečnosti, že jde o prototyp. Kryty jsou vyrobeny z nerezového plechu ohraňováním. Pro sériovou výrobu stroje již budou kryty vyrobeny laminováním a budou odpovídat navrženému designu.

CarboCompactCNC – 5osé obráběcí centrum pro zpracování kamene

Jedinečnost stroje v ČR

Nově vyvinuté moderní CNC obráběcí centrum přináší řadu výhod, mezi něž patří především vyšší přesnost, a to jak přesnost polohování stroje, která se pohybuje do 0,01 mm, tak přesnost obrobku do 0,1mm, rychlost a efektivita výroby, kvalita výrobku, zvýšení pracovní rychlosti, snížení technologických časů a možnost použít polotovary s menšími přídavky, což snižuje náklady na materiál.Možnost využít výhod CAD a CAM produktů dále usnadňuje výrobu složitých obrobků a jejich programů. Obráběcí centrum tohoto typu doposud nebylo v České republice vyráběno a je to velký krok kupředu, který pomáhá k dalšímu zvyšování konkurenceschopnosti, zejména v zahraničí.

Vývoj nové generace CNC strojů pro zpracování kamene byl podpořen z prostředků projektu FR-TI3/401 v rámci programu TIP Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.

Ing. Jaroslav Červenka
Ing. Luboš Prchal

VCSVTT, FS ČVUT v Praze, Kaspe

J. Cervenka@rcmt.cvut.cz

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 121233
Datum: 12. 12. 2012
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů (2. část)

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Rychle zpracovaný materiál

Pokud stejně jako kanadská firma Hyphen rozjíždíte provoz na výrobu prototypových komponentů, jednoduše nemůžete přehlížet požadavek nebo poptávku po kvalitně frézovaných a soustružených materiálech.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Podpora spolupráce ve výzkumu, vývoji a inovacích ve střední Evropě - inspirace projektem NUCLEI

Ústav výrobních strojů a zařízení FS ČVUT (RCMT) je zapojen do evropského projektu NUCLEI podporujícího iniciaci mezinárodní spolupráce ve výzkumu, vývoji a inovacích. Zaměřen je na region střední Evropy a odbornou oblast moderních výrobních technologií.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Hybridní obráběcí stroje

Hybridní obráběcí stroje představují snahu o sdružení několika různých technologií do jednoho obráběcího stroje a tím zkrácení nevýrobních časů a tedy i zkrácení výrobního cyklu na minimum. V širším obecném pohledu můžeme říci, že každé současné obráběcí centrum je hybridní stroj, ve kterém jsou sdruženy různé technologie třískového obrábění, např. frézování a vrtání. Většinou však je pod pojmem hybridní stroj myšlen stroj sdružující technologie založené na rozdílných principech.

Již druhý hybridní stroj WeldPrint

Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

Obrábění těžkoobrobitelných materiálů

Stále rostoucí požadavky výrobců proudových motorů vyžadují kontinuální vývoj žárupevných materiálů. Klasické metody obrábění jsou zde na hranici svých možností, efektivní alternativou je elektroerozivní řezání drátovou elektrodou.

Spolupráce firem a univerzit přináší výsledky

Inovace v technickém vývoji výrobních strojů a technologií jsou nezpochybnitelnou povinností pro každou firmu, která chce dlouhodobě působit na současném vysoce konkurenčním trhu. Dlouhodobý vývoj ve firmách stojí především na šikovnosti a zkušenosti vlastních konstruktérů a technologů. Zapojení externích výzkumných pracovníků je pro firmu možností inspirovat se jiným pohledem, nalézt a rozvinout žádoucí řešení novým směrem a získat tak potřebný náskok před konkurencí. V oboru výrobní techniky a technologie je spolupráce firem a výzkumných institucí dlouhodobě intenzivní. Firmy mají své dobré partnery pro výzkum jak na technických univerzitách v Praze, Brně, Plzni, Liberci a Ostravě, tak i na mimouniverzitních pracovištích, např. v libereckém VÚTS nebo v kuřimském centru Intemac.

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