Témata

Jak přesný ten stroj vlastně je?

Tato nebo podobné otázky jsou pro uživatele obráběcího stroje zásadní – požadavky na přesnost obráběných dílů se totiž neustále zvyšují. ELHA se věnovala právě tomuto tématu a našla řešení, jak dostát současným nárokům na přesnost. Dříve, než toto řešení představíme, popíšeme podrobněji zásadní kritéria.

Reklama

Moderní obráběcí stroje jsou dnes obvykle vybaveny přímým optickým odměřováním ve všech osách, jež vykazuje přesnost, kterou již nelze – na tomto místě – dál vylepšit.

Znázornění šesti chyb os. (Zdroj: ELHA-Maschinenbau)

Jenže… Tohle není ta přesnost, které lze dosáhnout na obráběných dílech, a už vůbec ne ta přesnost, které lze při použití statistických vyhodnocovacích metod trvale docílit v sérii. Příčinou je celá řada nepřesností, působících procesů a vlastností, týkajících se obráběcího stroje.

Nejzřejmějším důvodem je vzdálenost měřicího systému od nástroje. Každá osa stroje vykazuje v zásadě těchto šest chyb:

• naklánění;
• klopení;
• natáčení;
• chyba vertikální přímočarosti;
• chyba horizontální přímočarosti;
• chyba lineární polohy.

Reklama
Reklama

V závislosti na vzdálenosti nástroje od měřicího systému se tyto chyby podle působících pákových poměrů několikanásobně zvětší.

Problematika dosahovaných přesností dílu bude zcela zřetelná teprve, až si uvědomíme, že se zpravidla jedná o sériové obráběcí stroje. Ty se vyznačují tím, že jedna osa nese následující, a to opakovaně, až se dosáhne požadovaných stupňů volnosti mezi dílem a nástrojem, podle toho, jestli jde o tříosý, čtyřosý, nebo pětiosý obráběcí stroj.

Výše uvedené chyby se v takové konstrukci stroje přenášejí z jedné osy na další, přičemž každá nová osa přidá „svých“ šest chyb a předá je další ose.

Ve výsledku tak bude nástroj vykazovat – jednou více, podruhé méně – součet všech chyb, který je ještě navíc silně závislý na poloze jednotlivých os.

Použití volumetrické kompenzace. (Zdroj: ELHA-Maschinenbau)

Jak na to?

U strojů s velkým pracovním prostorem, kde je potřeba bezpečně dosáhnout stanovené přesnosti u nástrojů od sebe hodně vzdálených, používá ELHA jako protiopatření prostředek volumetrické kompenzace. To tedy znamená, že se najede každá myslitelná pozice, změří se, kde a jak přesně je umístěný nástroj, a porovná se to s polohou, kde a jak by umístěný měl být. Následuje potřebná korekce u jednotlivých os, a to většinou za pomoci dodatečných ovládacích seřizovacích prvků.

Korektury se uloží do kompenzační tabulky, takže řízení při opakovaném najíždění těchto pozic ve skutečnosti najede na korigovanou pozici. Jelikož z důvodu hystereze jsou korekční hodnoty závislé i na směru, vytvářejí se dodatečné tabulky v závislosti od směru najetí. Je to tedy docela náročná záležitost.

Mnohem jednodušší a efektivnější metodu však používá ELHA ve svých výrobních modulech FM 3+X.

Každému nástroji náleží vlastní vřeteno, které je napevno umístěno v pracovním prostoru stroje. Obráběný díl přesouvají čtyři osy nebo pět os stroje tam, kde je díl následně obráběn příslušným nástrojem. Jinými slovy – velký pracovní prostor, popsaný v předchozím odstavci, je de facto zredukován na absolutní minimum. To znamená, že dřív popsaných šest chyb pro každou osu je sice i tady přítomno, díky velmi krátkým drahám je jejich vliv ale téměř neznatelný, a co je zvlášť důležité, především přesně opakovatelný!

Použití dlouhých nástrojů nepředstavuje žádný problém. (Zdroj: Elha-Maschinenbau)

Díky tomu, a také z důvodu minimálního pracovního prostoru, se dají nástroj a díl navzájem velmi přesně seřídit.

Pokud musí vzájemně „sedět“ více znaků, platí, že kromě minimálního pracovního prostoru se tyto nástroje musí nacházet velmi blízko sebe, a především musí být možné se k nim dostat nejkratším možným způsobem, bez zbytečných pohybů, jako je např. otáčení čtvrté nebo páté osy.

Reklama

Pro kompletní obrobení

Zjednodušeně lze tedy říci, že zvýšení přesnosti je možné vynecháním všeho, co způsobuje nepřesnosti.

K tomu patří vedle již zmiňované miniaturizace pracovního prostoru také následující:

• použití co možná nejmenšího počtu os;

• žádná automatická výměna nástrojů v průběhu obráběcího cyklu;

• kompletní obrobení na jedno upnutí, které je možné díky přístupnosti jednotlivých os;

• striktní automatizace zakládání a vykládání dílů a automatická 100% kontrola tohoto pracovního kroku– také a především – v průběhu obrábění;

• symetrická a stejnosměrná rozpínavost strojních komponentů při působení tepla.

Na bod „kompletní obrobení“ se podívejme podrobněji. Provádí se totiž také při obráběcích pozicích ze všech šesti stran dílu – pouze na jedno upnutí.

Pokud daný díl vyžaduje obrobení ze všech šesti stran, tak nás školní technické příručky učí, že je nutné obrobení nejméně na dvě upnutí, protože minimálně z jedné strany brání mechanické komponenty, např. pátá osa, přístupu nástrojů k obráběnému dílu.

Dvě upnutí znamenají navýšení času obrábění, především ale ztrátu přesnosti, protože obráběný díl je potřeba uvolnit a opětovně polohovat a upnout.

Řešením je použití rotačních os s velkou propustností a upínacích desek s otvory na potřebných místech, které umožní přístup nástrojů k obráběným dílům.

Obráběné díly v upínacím přípravku v pracovním prostoru stroje. (Zdroj: Elha-Maschinenbau)

Výhody kompletního obrobení na jedno upnutí představují zkrácení obráběcího času, svobodnou volbu pořadí obráběcích kroků, zvýšení celkové vzájemné přesnosti všech znaků, a zpravidla převažují nad nevýhodou, kterou je použití zčásti velmi dlouhých nástrojů s omezenými řeznými parametry.

Tyto výhody se dají realizovat díky konceptu výrobního modulu FM 3+X a z něj odvozené konstrukce stroje. Popsaný koncept umožňuje firmě ELHA plnit dlouhodobě v sériové výrobě pořád se zvyšující požadavky na kvalitu u dílů, jako jsou worm housing, rack & pinien, planetové nosiče, skříně motoru pro chladicí kompresory a další.

Související články
Zvyšování užitné hodnoty obráběcích a tvářecích strojů

Konkurence v oboru prodeje obráběcích strojů je velká a všechny firmy hledají způsob, jak nabídnout koncovému uživateli vyšší užitnou hodnotu. Tato užitná hodnota se posuzuje podle parametrů koncové výrobní technologie (přesnost, jakost, produktivita, celkové náklady) a pro výrobce obráběcích strojů je to jeden z bodů, kde mohou technickými znalostmi a inovacemi ovlivnit svou konkurenceschopnost na trhu.

Upnutí obrobku ovlivňuje přesnost a produktivitu obrábění

Přesnost a produktivitu obrábění ovlivňuje mnoho faktorů. Svůj podíl na výsledku má typ a vlastnosti použitého obráběcího stroje, volba nástrojů a řezných podmínek, zvolená strategie obrábění a v neposlední řadě i způsob upnutí a vyrovnání dílce před obráběním. V některých specifických případech je volba upnutí klíčovým faktorem pro realizaci celé technologie v požadovaných parametrech.

Veletrh obrábění v novém pojetí

Máme za sebou (doufejme) vynucené období veletržního půstu. Mezi průkopníky, kteří se v oblasti strojírenství rozhodli nepříjemnou realitu téměř roku a půl změnit, patří společnost Ceratizit, která se svými partnery uspořádala v technickém centru třídenní akci nazvanou Veletrh obrábění. Pojďme se podívat, jak to zde vypadalo.

Související články
Strojírenské fórum 2018: Inteligentní výroba

Další z již tradičních setkání odborníků (nejen) z oblasti výroby – podzimní Strojírenské fórum – se odehrálo 8. listopadu, tentokrát v prostorách Ústavu výrobních strojů a zařízení a RCMT FS ČVUT v Praze.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kroky k excelentní spolupráci akademické a průmyslové sféry

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepětí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. Transfer výsledků této praktické činnosti přenesený do některých částí výuky je potom zárukou, že studenti budou mít aktuální informace o stavu strojního průmyslu, vědy a techniky.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Integrace měření drsnosti povrchu do obráběcích strojů

Blum-Novotest, přední výrobce inovativní a vysoce kvalitní měřicí a zkušební techniky, bude na veletrhu MSV 2014 prezentovat sondu na měření drsnosti povrchu TC64-RG. S tímto novým produktem je nyní možné automatické testování kvality povrchu obrobku v obráběcích strojích.

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.

Inženýrská akademie ČR podporuje mezinárodní výzkum

Inženýrská akademie České republiky, z.s. (IA ČR) je organizace sdružující odborníky, jejichž společným zájmem je podpora a rozvoj technických disciplín odrážející technické, ekonomické, sociální, environmentální a kulturní potřeby společnosti. Byla založena v roce 1995 a jedním z jejích hlavních úkolů je rozvíjet a propagovat technické vědy a sbližovat výzkumnou sféru se sférou průmyslovou. Toho dosahují mimo jiné naplňováním cílů projektů, jejichž jsou řešiteli. Jedním z těchto projektů je projekt „Podpora mezinárodní spolupráce v inženýrském výzkumu“ programu EUPRO Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, který bude ukončen koncem roku 2016.

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.

Nástroje ve znamení podnikové mantry

Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

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