Témata
Reklama

Aktuální výzkumné problémy obráběcích strojů a  technologií v ČR

Obráběcí stroje byly vždy významným exportním oborem našeho průmyslu a  je v zájmu ČR aby jím byly i  v budoucnu. K tomu máme řadu předpokladů, zkušeností i  schopných odborníků, ale přesto zdaleka nejde o  snadný úkol. Situace v odbytu obráběcí techniky se rychle mění, probíhá proces koncentrace výroby, fúzování nejsilnějších výrobců, slučování prostředků na urychlování výzkumu a vývoje a boj o nejatraktivnější trhy a perspektivně investující zákazníky.

Světový vývoj obráběcích strojů, řezných nástrojů a technologií zrychluje v posledních letech své tempo v souvislosti s novými technologiemi vysokorychlostního obrábění a otevírajícími se možnostmi nových nástrojů. V podstatě jde o postupný přechod od silového obrábění, které je tradičně založeno na robustních nástrojích a mimořádně tuhých strojích, k rychlostnímu obrábění, které dosahuje srovnatelných i vyšších řezných výkonů třískami menšího průřezu při zvýšených řezných rychlostech, menších průměrech rotujících řezných nástrojů, vyšších otáček vřeten a vyšších rychlostech pracovních posuvů. U vysokorychlostního, suchého, polosuchého a tvrdého obrábění přistupují navíc i pozitivní efekty měknutí třísky při teplotách blízkých tavné teplotě obráběného materiálu, zkrácení kontaktní zóny styku třísky s nástrojem, zrychlení pohybu třísky po čele nástroje a snížení přenosu tepla z třísky do nástroje. Konečným efektem je pak snížení řezných sil, prodloužení životnosti nástrojů, snížení deformací rámu stroje, zvýšení přesnosti obrábění i kvality obráběných povrchů a v neposlední řadě i snížení závislosti řezné síly na hloubce řezu, která se projeví zvýšenou odolností stroje proti samobuzeným kmitům.
Reklama
Reklama
Reklama

Výzkum a vývoj obráběcích strojů nové generace

Uvedené aspekty současného světového vývoje obráběcí techniky znamenají zrod nové generace HSC (High-Speed Cutting) obráběcích strojů, které mají ve srovnání s tradičními stroji silového obrábění značně odlišné priority svého konstrukčního řešení. Vývoj této nové generace HSC strojů není zdaleka ukončen, ale probíhá u nejsilnějších výrobců a firemních seskupení velmi rychlým tempem, které je dosahováno za cenu vynakládání značných prostředků a spolupráce firem i odborníků ze všech navazujících vědních a výrobních oborů.
Probíhající závod je překážkovým během na dlouhou vzdálenost a přináší nejvyšší výhody i posílení šance na přežití těm, kteří se dostanou do jeho čela. Odbyt tradičních strojů pro silové obrábění již nezadržitelně klesá i tím, že nové stroje přinášejí podstatné zvýšení produkčnosti, přesnosti a kvality obráběných ploch, pružnosti při nasazení v malo- i velkosériové výrobě a stupně integrace technologických operací. Každá technologicky oprávněná instalace HSC stroje u zákazníka vyřazuje několik tradičních strojů, které se přesouvají do pomocných a opravárenských provozů nebo odprodávají. Blíží se okamžik přesycení trhu těmito stroji, poklesu jejich ceny a ztrátovosti jejich další výroby.
Vývoj ani nástup nových HSC strojů není bezproblémový. Vyznačuje se nutností využít nejnovější technické a technologické poznatky z oblasti nových materiálů, výrobních technologií odlévání, sváření i obrábění, měřicí, řídicí a počítačové techniky, manipulační techniky pro obrobky i nástroje i informačních technologií, aby vznikaly stroje principiálně nového konstrukčního pojetí, které by umožnily realizovat dlouhodobý nepřetržitý provoz v autonomním i systémovém nasazení v měnících se podmínkách malo-, středně- i velkosériové výroby. Je nutno překonat mnoho překážek, mezi něž patří zejména až nepřiměřeně vysoké ceny nových nástrojů, přímých pohonů, vysokootáčkových vřeten a jiných konstrukčních uzlů. Jen optimalizace a vyváženost konstrukce těchto strojů při modulárním, stavebnicovém řešení jejich uzlů, podskupin i systémových seskupení může zajistit jejich nejvyšší užitnou hodnotu, kvalitu a prodejní úspěch v podmínkách silné konkurence ostatních světových výrobců HSC strojů. Při jejich vývoji se již nejeví schůdnou cesta rekonstrukce a úprav stávajících strojů konstruovaných pro silové obrábění. Nelze se ani spoléhat na publikované údaje konkurenčních zahraničních výrobců, které mají sice vysokou propagačně-reklamní důraznost, ale obvykle jen minimální technickou vypovídající hodnotu a spolehlivost.
Optimalizace, která by eliminovala nebezpečí chybných vývojových záměrů a rozhodnutí, vyžaduje při vysoké komplexnosti HSC strojů spolehlivé informace, získané vlastním výzkumně-vývojovým úsilím, hlubokou analýzou zahraničních poznatků a bezchybnou syntézou technických, ekonomických i tržně-obchodních hledisek. Zatímco tržně-obchodní hlediska jsou převážně záležitostí jednotlivých firem, mohou být s výhodou spojovány a sdružovány síly k získávání objektivních a spolehlivých výzkumně-vývojových poznatků, využitelných pro více přímo si nekonkurujících výrobních podniků. S tím souvisí i výhodnost vytváření výzkumných center a předávání získaných poznatků spolupracujícím a zainteresovaným podnikům. Publikací poznatků obecnější povahy lze přitom zabránit mnoha mylným záměrům a získávat mladé schopné pracovníky pro studium příbuzných oborů i budoucí práci v průmyslu. Spoluprací výrobních podniků s výzkumnými centry vzniká jádro vysoce technicky i jazykově kvalifikovaných odborníků, kteří budou mít předpoklady pro spolupráci při řešení náročných zahraničních projektů a získávání zahraničních zkušeností i prostředků pro výzkum a inovační vývoj výrobních programů v ČR.

Situace v ČR

Průmysl obráběcích a jiných výrobních strojů, nástrojů a technologií zaměstnával v ČR počátkem 90. let více než 60 tisíc pracovníků. Výzkum obráběcích strojů a technologií byl zabezpečován cca 400 výzkumně-vývojovými pracovníky v oborovém Výzkumném ústavu obráběcích strojů a obrábění (VÚOSO) v Praze. Pohonná a řídicí technika výzkumně řešená ve VÚOSO byla dále vyvíjena a vyráběna v elektrozávodech Tesla Kolín, ZPA Košíře a MEZ Brno, hydraulická technika v TOS Vrchlabí. Přes řadu problémů s dovozy progresivních elektronických, elektromechanických a hydraulických prvků pro srovnávací zkoušky umožnila práce výzkumně-ývojových pracovníků uvedených organizací vývoj a zavádění výroby rozhodujících typů NC strojů i CNC řídicích systémů pro tuzemskou potřebu i vybavování strojů zahraničními systémy pro export do západních zemí.
Názor v té době rozhodujících vládních míst, že "výzkum si v nových podmínkách musí na sebe vydělat ", přivodil již počátkem 90. let rozpad výzkumně-vývojové základny obráběcích strojů a technologií, a to právě v době intenzivního urychlování nástupu nové generace HSC obráběcích strojů v západních průmyslově vyspělých zemích. Poklesly i počty pracovníků konstrukcí a zkušeben na závodech a inovace výrobních programů se výrazně zpomalila. Návrhy na záchranu oborové výzkumně-vývojové základny sdružením oborových prostředků nenalezly ohlasu. Moment nástupu nové generace HSC strojů byl tím ztracen.
Teprve v průběhu roku 2000 byly kladně posouzeny návrhy, podané na Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy, a při Strojní fakultě ČVUT v Praze bylo ustaveno Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii - VCSVTT. Uvolněné prostředky dovolují vybudování a vybavení VCSVTT pro cca 30 výzkumných pracovníků a pokrývají jeho provozní náklady do konce roku 2004. Úkoly centra jsou definovány projektem LN00B128 v rámci příslušné smlouvy mezi ČVUT Praha a MŠMT a jejím dodatkem č. 1. Definovaným cílem projektu je do konce r. 2004 vybudovat erudované a dobře vybavené pracoviště, ovládnout nové perspektivní technologie blízké budoucnosti a vytvářet nové poznatky. Po roce 2004 by VCSVTT již mělo plnit funkci výzkumné základny pro strojírenský průmysl ČR v široké oblasti výrobní techniky a technologie. K dnešnímu dni existuje toto výzkumné centrum již 1,5 roku a dne 24. 1. 2002, po úspěšné oponentuře všech prací řešených v rámci projektu LN00B128 bylo doporučeno v řešení projektu dále pokračovat. V rámci řešení souhrnného projektu LN00B128 je řešeno několik dílčích projektů, které jsou tematicky zaměřeny na technologie a výrobní techniku blízké budoucnosti. Program byl vytvořen ve spolupráci s podniky českého průmyslu strojírenské výrobní techniky tak, aby odrážel jeho zaměření a budoucí potřeby v horizontu asi 3 až 8 let. Pracoviště výzkumného centra byla vybudována úpravami prostor strojní fakulty ČVUT v Horské ul. a jsou v současné době vybavena velmi kvalitní výpočetní i měřicí technikou.

Aktuální výzkumné problémy obráběcích strojů a technologií

Výzkum a vývoj nové generace obráběcích strojů a technologií má celou řadu aspektů, k nimž se vztahují specifické výzkumné aktivity VCSVTT. Mezi ně patří:
  • výzkum kladných vlastností i nedostatků výrobních, zejména obráběcích strojů a technologií stávající generace;
  • hledání a navrhování dílčích řešení jednotlivých problémů;
  • experimentální ověřování dílčích řešení;
  • modelování a projektování celých HSC obráběcích strojů;
  • spolupráce na vývoji HSC strojů s výrobními podniky;
  • zkoušky vlastností realizovaných HSC strojů;
  • ověřování nástrojů, řezných podmínek a NC programů na těchto strojích;
  • řešení jiných, s vývojem HSC strojů přímo nesouvisejících problémů obráběcích strojů a technologií.
  • Z této široké palety možných výzkumných činností bylo vybráno sedm konkrétních projektů, jejichž řešení bylo zahájeno při založení VCSVTT a v současné době probíhá. Jde o následující projekty:
    1. Zdokonalování měřicích metod vlastností výrobních strojů
    2. Obráběcí stroje se zvýšenou a vysokou dynamikou
    3. Zvyšování spolehlivosti a pohotovosti výrobních strojů
    4. Výzkum vysoce výkonných a ekologických způsobů obrábění
    5. Využití laseru v obráběcích strojích
    6. Automatická manipulace v technologických pracovištích a ve výrobních systémech
    7. Pětiosé HSC frézování
    Plánované výzkumné činnosti i dosud dosažené výsledky řešení těchto projektů a jiných aktuálních problémů obráběcích strojů a technologií budou blíže popsány v příštích vydáních časopisu.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 20421
    Datum: 17. 04. 2002
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    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.

    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.

    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.

    Související články
    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    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.

    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.

    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.

    Československá stopa u nového rekordu

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

    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.

    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.

    Efektivní likvidace obráběcích kapalin

    Obráběcí emulze jsou klíčovým prvkem celé řady obráběcích procesů. Emulze zajišťují chlazení, odvod vznikajících třísek, dočasně pasivují obrobky v průběhu operací a mají spoustu dalších funkcí. Na konci životnosti emulze je nutné zajistit jejich likvidaci. Vyčerpané emulze jsou klasifikovány jako nebezpečný kapalný odpad, takže je nelze jednoduše vylít do kanalizace. Článek pojednává o možnostech likvidace obráběcích kapalin.

    Multifunkční obráběcí centra

    Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

    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