Témata
Reklama

Kvalita chodu vřeten obráběcích strojů

Každá nenulová vnitřní vůle uložení vřetene způsobuje jeho volný posuv všemi směry a nelze tak zabránit jeho možnému vysunutí ze střední polohy, pokud vnější síly převyšují hmotnost vřetene. Proto mají být radiální i axiální vůle všech valivých ložisek v daném uložení v zabudovaném stavu co možná nejmenší.Pro dokonalost tvaru obráběné součásti je rozhodující přesnost obvodového profilu a vlnitosti oběžných drah ložiskových kroužků, chyby úhlového přesazení a chodu v zabudovaném stavu.

Vřetena pro obráběcí stroje, nejčastěji pro soustruhy a brusky pro broušení otvorů, povrchů i kombinované, jsou uložena většinou na valivých ložiskách s řemenovým pohonem vysokofrekvenčními motory - elektrovřetena nebo na ložiskách kluzných s využitím magnetického pole - aktivních magnetických ložiskách. Očekávanou jakost povrchu obráběné plochy rotačních součástí, mezi něž patří i funkční plochy valivých ložisek, lze výrazně ovlivnit přesností chodu pracovního vřetene obráběcího stroje. Ta je při jeho rotačním pohybu určena zejména velikostí odchylky osy otáčení od ideální polohy. Vlivem vnějších sil a také pružnými deformacemi součástí vřetene a souvisejících dílů vznikající při obráběcím procesu nerovnoměrnosti v zatížení a pohybu a ideální osa rotace je poměrně výrazně ovlivňována. Dosažení vysoké statické tuhosti vřetene je základem pro jeho optimální dynamické vlastnosti, přičemž v provozu mohou působit další vlivy snižující kvalitu opracování obrobku, jako jsou kvalita dynamického vyvážení a schopnost tlumení či vlastní brusivo.
Reklama
Reklama
Reklama

V hlavní roli ložiska

Přesnost chodu pracovního vřetene a jeho časová stálost jsou směrodatné pro dodržení rozměru a tvaru obráběné součásti, např. oběžných drah valivých ložisek. U vřeten uložených na valivých ložiskách můžeme předpokládat, že kromě požadované přesnosti chodu ložisek, která je směrodatná, jsou velmi důležité parametry přesnosti tvaru a lícování připojovacích součástí a zejména vnitřní vůle ve valivých ložiskách. Úchylky tvaru oběžných drah obou ložiskových kroužků společně ovlivňují seřízený stav radiální vůle uložení vřetene, které se v obráběcím procesu jeví v jednom směru bez vůle. Při proměnném směru zatížení je možné přídavné vybočení vřetene, které se na obrobku projeví jako tvarová chyba. Rozhodujícím pro dokonalost tvaru obráběné součásti je tedy přesnost obvodového tvaru a vlnitosti oběžných drah ložiskových kroužků, chyby úhlového přesazení a chodu v zabudovaném stavu. Použití valivých ložisek nejvyšší přesnosti (obvykle označovaných dle ISO znakem P2 či podle AMS ABEC 9, případně u ložisek s kosoúhlým stykem vybavených kuličkami z konstrukční keramiky - Si3N4) nepřináší samo o sobě očekávané zlepšení kvality obráběné součásti. Samozřejmostí je odborná a kvalitní montáž a stejně tak i optimální způsob mazání. U valivých ložisek použitých pro valivé uložení působí na jakost chodu vřetene zejména radiální házení oběžné dráhy vnitřního kroužku, její obvodový tvar a vlnitost.

Přesnost připojovacích součástí uložení

Přesnost opracování všech souvisejících součástí uložení vřetene, poloha a šířka tolerančního pole, tvarové úchylky a jakost povrchu daná jeho drsností definují charakter lícování mezi dosedacími plochami a kroužky ložisek. Určují ale také tvar oběžných drah ložiska v zabudovaném stavu! Vysoká přesnost chodu a s tím související co možná nejnižší provozní teplota mohou být u vřetene obráběcího stroje dosaženy za předpokladu, že přesnost všech připojovacích součástí odpovídá nejméně přesnosti tvaru použitého ložiska. Kroužky valivých ložisek jsou v poměru k průřezům a profilům připojovacích součástí relativně tenkostěnné, a proto je zcela zákonité, že nedokonalé tvary připojovacích součástí se přenesou, doslova okopírují, na ložiska a způsobí změnu tvaru na jejich oběžných drahách. Každý druh úchylky od ideálního tvaru snižuje přesnost chodu ložiska v zabudovaném stavu. Do těchto úchylek je možno zařadit i tvarové úchylky opěrných čel na hřídelích, které po fixaci pomocí upínacích matic mohou způsobit ohyb hřídele. Dokonce i takové vlivy, jako jsou např. značení na čelech kroužků, která se prováděla ražením, mohou způsobit při návratu materiálu do původní polohy vybočení ložiskového kroužku s následkem ztráty kvality chodu. Přesnosti tvaru a polohy připojovacích součástí k ložiskům v uložení uvádí výrobci ložisek ve svých publikacích. Pro přesnost ložiska P2 je třeba bezpodmínečně zabezpečit většinu tolerancí připojovacích součástí v řádu IT0.

Chod vřetene

Dosažená kvalita obvodového a příčného tvaru a mikrogeometrie povrchu oběžných drah ložiskových kroužků může mít vliv na trvanlivost ložiska. Právě jí je totiž určena skutečná styková plocha valivého kontaktu mezi oběžnou dráhou a valivým tělesem, a to jak u bodového styku (kulička), tak i u styku čárového (váleček, jehlový váleček, kuželík, soudeček). Metoda obrábění ovlivňuje také fyzikální stav povrchové vrstvy.
Kvalita chodu pracovních vřeten obráběcích strojů při běhu naprázdno a pod zatížením je charakteristická pro daný obráběcí stroj a pro požadovanou a očekávanou jakost obráběné součásti u ložiskových výrobců zejména oběžných drah kroužků a připojovacích rozměrů (čel, povrchu a díry), respektive jakosti povrchu valivých těles čárového styku. Chyby, vzniklé při otáčení vřeten se dají snížit na minimum, ale jejich příčiny nejsou vždy snadno zjistitelné. Vlivem působení vnějších sil při obrábění součástí přichází další vlivy, které způsobují přídavné úchylky osy otáčení od osy vřetene, způsobené zejména pružnými deformacemi součástí celé konstrukce. Druh těchto chyb je možno omezit jak vhodným konstrukčním uspořádáním uložení vřetene, tak i dalšími způsoby, zejména druhem valivých ložisek. Vysoká statická tuhost vřetene je základem pro dobré dynamické vlastnosti stroje, ačkoliv při zatížení v procesu obrábění mohou působit ještě další vlivy jako kvalita brusných nástrojů, vyvážení a schopnost tlumení. U vřeten uložených na valivých ložiskách můžeme obecně předpokládat kromě přesnosti chodu ložisek také tvarové přesnosti připojovacích součástí uložení a vůle ve valivých ložiskách.

Vůle v ložiskách

Každá nenulová vnitřní vůle uložení vřetene způsobuje jeho volný posuv všemi směry, a nelze tak zabránit jeho možnému vysunutí ze střední polohy, pokud vnější síly převyšují hmotnost vřetene. Proto mají být radiální i axiální vůle všech valivých ložisek v daném uložení v zabudovaném stavu z důvodu přesného vedení vřeten co možná nejmenší. Optimálního stavu je dosahováno tehdy, jestliže valivá ložiska běží v uložení při provozní teplotě s předpětím, které zajišťuje stejnoměrné rozdělení zatížení po obvodě ložiska. Pro výrazné zvýšení tuhosti vřetene pokračuje ověřování použití nového druhu speciálních jednořadých válečkových ložisek s výrazně vyšší radiální tuhostí - až trojnásobnou, která v konečném výsledku přináší ideální obvodový tvar a vlnitost obráběné plochy. Tato ložiska vznikla na základě dřívějších vývojových prací řešících uložení vysoce rychloběžných rotačních částí leteckých proudových motorů. Po zvládnutí technologie výroby a tepelného zpracování válečkových ložisek s dutými válečky mají pracovní vřetena vybavená těmito ložisky na straně pracovního nástroje výrazně pozitivní nové vlastnosti, včetně vyšší životnosti. Při procesu obrábění součástí (a tedy i ložisek) lze dosahovat podstatně vyšší přesnosti. Při broušení oběžné dráhy vnějšího kroužku ložiska 22324 bylo dosaženo hodnoty úchylky kruhovitosti 1,6 mm, což odpovídá požadavkům přesnosti P4 až P2. Je třeba si uvědomit, že zde stále platí výše uvedená pravidla o přesnosti provedení připojovacích součástí k ložiskům a zásady přesné montáže.
V současném období provádí ZKL-Výzkum a vývoj, a. s., pro výrobní společnosti ZKL Brno, a. s., a ZKL Klášterec nad Ohří, a. s., zkoušky vřeten s těmito speciálními valivými ložisky u vřeten vlastní konstrukce pro brusky OB 1-III, u elektrovřeten IBL 18, DIS14 a IBVF 15/20. Pro mazání ložisek, podle rychloběžnosti a vlastního provedení (s klecí nebo i bez klece) se používá původního média, a to jak plastického maziva Kluberspeed, tak i mazání vstřikováním oleje či olejovou mlhou. Při nutných konstrukčních úpravách vřeten lze v této oblasti s poměrně malými náklady inovovat vlastní obráběcí stroj. Předpokládáme také další rozšíření metody u nově vyvíjených obráběcích strojů, které přinášejí výrazné zvýšení přesnosti tvaru a vlnitosti oběžných drah valivých ložisek a životnosti vřeten.
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 20415
Datum: 17. 04. 2002
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

Československá stopa u nového rekordu

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

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