Témata
Reklama

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

Ondřej Svoboda

Jednatel a spolumajitel společnosti Misan. Vystudoval čtyřleté gymnázium. Z mimoškolních aktivit se věnoval prakticky denně sportu. Po ukončení doktorského studia na ČVUT a nástupu do zaměstnání si dálkovou formou doplnil vzdělání v elektrotechnice (výuční list) z důvodu získání oprávnění pracovat samostatně na zařízeních pod napětím (vyhláška 50). Jeho volba padla na Strojní fakultu ČVUT, specializaci „výrobní stroje a zařízení“. Po ukončení doktorského studia spojeného se zaměstnaneckým poměrem ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT na Fakultě strojní ČVUT v Praze pracoval po dobu jednoho roku ve výrobním závodě jednoho z japonských výrobců obráběcích strojů v Anglii. Poté přišel do rodinné firmy Misan, kterou jeho otec spoluzakládal. Věří, že směřování jeho firmy najde pozitivní odezvu v českém průmyslu, jehož budoucnost vidí právě v zaměření na složité a přesné výrobky vyráběné s nejvyšší produktivitou. 

Doc. Pavel Bach

Působí na výzkumném centru RCMT při ČVUT v Praze. Specializuje se na oblast kmitání a stabilitu obráběcího procesu.

Je známo, že v době, kdy se používala kluzná přímočará vedení obráběcích strojů, se povrch vedení zaškrabával. Přechodem na valivá přímočará vedení rozšíření zaškrabávání pokleslo. Výhodou valivých vedení je, kromě vysoké únosnosti, vyšší přesnost polohování pohyblivých částí strojů, jako jsou saně a stoly. Zatímco dříve používané ocelové nebo litinové kluzné plochy mají koeficient tření proměnlivý s rychlostí pohybu, valivá vedení tuto negativní vlastnost odstranila. Brzy se však zjistilo, že valivá vedení mají velmi nízké tlumení, a tudíž vyšší sklon ke kmitání při obrábění. Z dynamického hlediska působí totiž tlumení stejně jako tuhost, takže jeho nízká hodnota dynamickou tuhost snižuje. Proto se stroj s valivým vedením snadněji při obrábění rozkmitá, což působí značné potíže.

Snaha zajistit dostatečné tlumení a přesnost polohování vyústila k používání kluzných vedení obložených speciálními plasty. Ukázalo se, že plasty mohou zajistit příznivé třecí charakteristiky vedení. Řešení se hledala jak pro klasické kluzné dvojice, tak pro hydrodynamické vedení. Zjistilo se, že třecí charakteristiky obloženého vedení jsou závislé nejen na měrném tlaku, použitém mazivu a na způsobu mazání, ale především na způsobu opracování finální kontaktní plochy a její drsnosti. Zkoušky ukázaly zajímavý fakt, že koeficient tření klesá s klesající drsností povrchu jen do hodnoty Ra= 2,4 μm, neboť pod touto hranicí se začínají uplatňovat adhezní síly kluzné dvojice. Ze soutěže mnoha druhů a technologií obkladů vodicích ploch vyšel nakonec vítězně dnes používaný turcit, který vykazoval nejnižší statický i dynamický koeficient tření v okolí 0,04 až 0,05, a hlavně tyto hodnoty nebyly závislé na posuvové rychlosti polohovaného komponentu stroje [8].

Reklama
Reklama

Jaké vedení se tedy používá dnes?

Dnes velmi pravděpodobně většina výrobců obráběcích strojů používá valivá vedení polohovaných částí strojů a současně zaškrabává nepohyblivé kontaktní plochy hlavních nosných částí strojů. Pro použití zaškrabávání hovoří i fakt, že při broušení těchto ploch vzniká nebezpečí zavedení napětí do materiálu, která později mohou znamenat deformace odlitků a ztrátu přesnosti stroje. Nutnost tlumit vibrace a současně zajistit vysokou přesnost polohování nástroje i obrobku vedla řadu výrobců obráběcích strojů k používání kombinovaného vedení, které spojuje výhody valivého i kluzného vedení. Kombinované vedení je valivé vedení doplněné vedením kluzným, kde se opět uplatňuje ruční zaškrabávání obkladu z turcitu.

Pro úplnost dodejme, že zaškrabávání nepohyblivých ploch nahrazují někteří výrobci vyplňováním kontaktních ploch speciálními licími hmotami. Jako příklad kombinovaného vedení můžeme uvést konstrukci NC os portálové frézky firmy Okuma na obr. 1.

Obr. 1. Portálová frézka Okuma a detail vedení příčníku

Stůl frézky (obr. 2) má na ose X vertikální vodicí plochy valivé, horizontální plochy jsou kluzné, obložené turcitem. Vertikální vodicí plochy lože jsou broušené a kalené. Valivé vedení zachycuje tíhu stolu i obrobku a eliminuje působení měnícího se zatížení od obrobku. Stůl se pohybuje hladce bez stick-slip efektu a je přesně polohován díky použití valivého vedení. Současně je využito dobrého tlumení kluzného vedení na horizontálních vodicích plochách s vůlí vymezenou klíny. Kuličkový šroub je umístěn ve středu stolu, což zaručuje pohon bez cikcak pohybů.

Obr. 2. Příklad kombinovaného vedení stolu portálové frézky Okuma

Na ose Y je suport vřeteníku uložen rovněž na kombinovaném vedení (obr. 3). Hmotnost vřeteníku je vyvážena, takže tlaky ve vedení nejsou velké. Vertikální vodicí plochy jsou osazeny valivým vedením v kombinaci s kluzným vedením obloženým turcitem. Na horizontálních vodicích plochách je použito kluzné vedení opět s turcitem. Osa Z má pouze kluzné vedení na všech čtyřech stranách smykadla. Povrch smykadla je broušený. Příčník, tj. osa W, je veden kluzně (obr. 1). Vodicí protiplochy stojanu jsou broušené, zatímco vedení příčníku je obloženo turcitem a zaškrabáno.

Obr. 3. Kombinované vedení suportu/saní portálky (Okuma)

Z tohoto příkladu je dobře vidět použití kluzného vedení, kde setrvává tradiční technologie zaškrabávání v kombinaci s valivým vedením. Konstrukce je promyšlena tak, aby byly splněny vysoké nároky na přesnost polohování akčních dílů stroje a současně bylo potlačeno kmitání při obrábění.

Měření přesnosti polohování a přímočarosti

Přímé porovnání geometrických charakteristik přesnosti polohování a přímočarosti pohybu ryze valivého vedení a čistě kluzného vedení je patrné z níže uvedených obrázků 4 a 5. Jedná se o výsledky měření vedení osy Z provedených na dvou konstrukčně různých soustružnických strojích Okuma. Stroj typu LB4000EXII MY C1500 má vedení kluzné, stroj typu U4000 2SW 1500 má vedení valivé.


Obr. 4. Výsledky měření na stroji LB4000EXII MY C1500


Obr. 5. Výsledky měření na stroji U4000 2SW 1500
Pro zvětšení klikněte na obrázky.

Lze konstatovat, že kluzné vedení dosahuje naprosto srovnatelné přesnosti jako vedení valivé s vysokou opakovatelností, tak důležitou při sériové výrobě, a prakticky bezvůlovým chodem. Počáteční stav – oba stroje byly nové – je tedy bez rozdílu. Praktická zkušenost po určité době provozu přináší rozdílné přístupy u obou typů vedení. Zatímco k valivému vedení se přistupuje jako k běžnému náhradnímu dílu a v případě opotřebení nebo poškození je nutné jej vyměnit, u kluzného vedení se zpravidla přistupuje k renovaci vedení vedoucí k dosažení původních vlastností a přesnosti, jako tomu bylo u stroje nového.

Technologie zaškrabávání se tak velmi často používá při generálních opravách obráběcích strojů, zejména při renovaci vodicích ploch a ložisek. Opravárenství je obor, který zachraňuje velké hodnoty vložené do výroby starších strojů. Prodlužuje životnost strojů a v mnoha případech vrací do aktivní produkce stroj, který se svými parametry téměř vyrovná strojům novým. Renovaci obráběcích strojů se věnuje velké množství firem. Chtějí-li opravy provádět kvalitně, musejí disponovat kvalifikovanými pracovníky ovládajícími mimo jiné i techniku zaškrabávání. Při generální opravě stroje se obvykle vymezují vůle ve vedení a je proto třeba klíny vymezující vůle i plochy vedení samotného zaškrabat.

Na závěr

Není pochyb o kvalitativním přínosu lineárního valivého vedení obráběcích strojů, které se neobejdou bez rychlého a bezchybného polohování nástroje a obrobku. Týká se to především malých a středně velkých obráběcích strojů. Je to správné řešení požadavků pro moderní obráběcí stroje, protože se v praxi osvědčilo a velmi rychle se rozšířilo. Tato technika potlačila dřívější kluzná vedení a tím i rozsah použití zaškrabávání. Ruční zaškrabávání je ovšem také osvědčená technologie, která kvalitativně navyšuje vlastnosti kluzných vedení i nepohyblivých spojů komponent obráběcího stroje i stroje jako celku. Zaručuje úzké tolerance geometrické přesnosti, páruje komponenty v toleranci až 0,1 µm. Zajišťuje vysokou vzájemnou přesnost komponent stroje a tím i dlouhou udržitelnost přesné geometrické polohy komponent. Zajišťuje také ideální rovinnost, paralelní pohyb mechanismů a jistotu při dotahování klínů vymezujících vůli ve vedení saní a suportů. Vytváří olejové kapsy, které udržují olej na pohybujících se plochách a vnáší mezi plochy potřebné tlumení.

Přirozeně zaškrabávání není vhodné pro všechny aplikace. Lineární valivá vedení mají nízký koeficient tření a umožňují dosáhnout vyššího zrychlení, zpoždění i rychlostí polohovaných částí obráběcího stroje. Další předností lineárních vedení je vyšší přesnost polohování a schopnost pohybovat se po velmi malých inkrementech dráhy.
Obhajoba zaškrabávání jako nákladného ručního obrábění proti modernímu přesnému a levnějšímu broušení není nic nového. Z historických pramenů víme, že otázky zachování ručního obrábění se diskutovaly už v 19. století. O výhodách a technice zaškrabávání se hodně píše i v moderní době. Zejména v zahraničí. Na internetu je k dispozici velké množství instruktážních videosnímků. Zájemcům o techniku zaškrabávání doporučujeme prostudovat a prohlédnout si videosnímky na adresách [1, 2] a zejména publikaci [3], což je obsáhlá série článků o všem, co je o zaškrabávání potřeba znát. Fundované informace pro začátečníky i odborníky jsou na adrese uvedené v [7]. Přínosné je, že odborná učiliště a strojnické průmyslové školy v České republice věnují zaškrabávání odpovídající pozornost a vychovávají mladou generaci odborníků znalých této technologie. Svědčí o tom např. publikace [4, 5 a 6]. Škoda že oproti zahraničí chybí na internetu instruktážní videa o technice zaškrabávání.

Literatura

[1] Morgan Michael: Basic Scraping, Modern Methods. 2000. Dostupné na: www.machinerepair.com.
[2] Mueller Nick: YouTube, www.youtube.com/user/MuellerNick. 2008.
[3] Ward Michael: Scraping for the Home Shop, The Home Shop Machinist, May/June 2011 až Nov/Dec 2012.
[4] Zelinka Zd.: Ruční zpracování technických materiálů II. Internetová prezentace o zaškrabávání pro SOU.
[5] Rožek P.: Zaškrabávání, zabrušování a lapování.
[6] Dombek A.: Ruční zpracování kovů, zaškrabávání.
[7] Metal Scraping w1: Principles and Practice. Dostupné na: www.metalscraping.com.
[8] Urbánek St., Výzkum kluzných vlastností obkladových materiálů vodících ploch, ČVUT v Praze, 1986.

Misan

Ondřej Svoboda, Pavel Bach

o.svoboda@misan.cz

www.misan.cz

Reklama
Související články
Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Související články
Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

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.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Řízení podniku podle ROI - OHLASY ČTENÁŘŮ

Množství ohlasů čtenářů na články, které v průběhu jejich postupné publikace přicházely, překročilo stovku. Věříme, že někteří čtenáři zareagují i na závěrečný článek, k němuž je tato příloha. Velmi si vážíme velké otevřenosti všech stanovisek. Abychom nic netlumili a na druhé straně nikomu v podniku jeho působnosti neublížili, uvádíme reakce anonymně. Plné znění reakcí, z nichž některé překračují i jednu stránku standardního textu, by stěží někdo četl. Vybíráme z nich proto vždy jen věty, charakterizující jádro. Pokud některé z ohlasů nezařazujeme, je tomu tak buď proto, že souhlasné příp. nesouhlasné stanovisko nebylo dle našeho názoru zdůvodněno věcně, nebo proto, že v rozsáhlém příspěvku bylo pro nás jádro obtížné identifikovat.

Výměna hydraulických olejů v praxi

Výměny hydraulických olejů představují odjakživa součást údržby hydraulických strojů. Ve většině případů je výměna spojena s předpisem nebo doporučením výrobce (dodavatele) stroje. Avšak pomáhají tyto výměny stroji? Udržují ho v bezporuchovém režimu?

Evropa inovuje: Spojené království

Londýnská vláda může inspirovat tu naši v oblasti vědy a výzkumu, v oblasti spolupráce univerzit a podniků, jakož i v transferu akademických výsledků do průmyslových aplikací. V těchto oblastech za Spojeným královstvím v poměrovém hledisku zaostáváme. Pojďme společně nahlédnout pod pokličku inovací made in UK.

Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

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