Témata
Reklama

Nové dimenze přesnosti

V minulém čísle se psalo o přesnosti jako takové, v tomto čísle se čtenářům představí technické parametry strojů a realizace řešení.

Ve výrobě nástrojů a forem je požadována stále větší přesnost – nikoliv jako vlastní účel, nýbrž kvůli přednostem nástrojů, které jsou s vyšší přesností spojeny během výrobního procesu. V dlouhodobé práci na vývoji zdokonaluje Röders své HSC technologie v mnoha detailech, takže i při obrábění větších kalených obrobků lze docílit lesklých povrchů a přesnosti až pod jeden mikron.

Reklama
Reklama

Teplotní stabilita je alfa a omega

„Dlouhodobě přesné výsledky jsou možné pouze tehdy, když se tepelné poměry udržují v nejužších mezích,“ říká J. Röders. Samotná klimatizace haly, ve které jsou stroje umístěny, pro tento účel zdaleka nepostačí. Právě v pracovním prostoru, kde pohon vřetena a pohony os vykazují v malém prostoru vysoké výkony v kW, je rovněž tak žádoucí efektivně vysoce přesné udržování teploty, protože zařízení je jinak teplotně „nestabilní“. Hystereze nové generace klimatizačních zařízení byla doposud zredukována desetinásobně, a to z ±1 K na ±0,1 K. Pro nejvyšší požadavky na přesnost existují stroje RXP v provedení speciální ultravysoké přesnosti (Ultra High Precision- UHP) s doplňkovými chladicími kanálky ve vedeních a obzvláště silně dimenzovanými chladicími otvory ve vřetenu. U naposled uvedeného ještě navíc jde o optimální provedení, co se týká klidu chodu s minimalizací možných vibrací.

Další předností zařízení pro přesné broušení je schopnost opracovávat vysoce tvrdé a křehké materiály, jako jsou tvrdokovy a  keramika.

V této souvislosti je dalším důležitým aspektem používání chlazení proudem oleje s udržovanou teplotou místo používání klasických chladicích a mazacích emulzí na bázi vody. U klasických emulzí na bázi vody totiž dochází k těžce zvládnutelným efektům chlazení kvůli odpařování části vody. Eventuální rizika požáru lze bezpečně zvládnout pomocí senzoriky a hasicích přístrojů na vysoké technické úrovni. Intenzivní proud jemně filtrovaného oleje s trvale přesně udržovanou teplotou udržuje obrobek na požadované teplotě a odstraňuje třísky, které jinak znovu padají pod nástroje a mohly by ovlivnit povrch obrobku. Díky speciální funkci řídicího systému se může v případě potřeby – například před měřicími procesy – pracovní stůl a obrobek kompletně opláchnout a ofouknout.

Zabudované měřicí funkce

Frézování a souřadnicové broušení na stejném stroji

„Jedním z našich vysoce kladných bodů je kombinace frézování a broušení na stejném stroji,“ konstatuje dr. Gossel. Tím je umožněno obrábět kalené obrobky nejprve pomocí hospodárného frézování až na míru pro obrábění na čisto a potom vykonávat kroky dokončovacího obrábění přesnými postupy broušení. Protože se obrobek v tomto případě nemusí opakovaně upínat, kompletně odpadá krok, který je náročný na čas i náklady. Navíc je toto ku prospěchu i přesnosti. Zvláštní výhodou broušení oproti frézování je možnost obrábět libovolně malými „tloušťkami třísky“, čímž se docílí obzvláště vysoké kvality povrchu. Zároveň tak u vertikálních ploch nevznikne jinak nevyhnutelná kuželovitost kvůli odtlačení frézovacího nástroje, kromě toho lze takto docílit zvlášť vysoké hladkosti povrchu. Podle zadaného úkolu obrábění určí přitom Röders různé strategie, jako například broušení s rychlými kmity a pomalým dráhovým posuvem nebo broušení s pomalými kmity s rychlým posuvem. Pro standardní úkoly, jako je např. broušení otvorů, jsou v řídicím systému založeny kompletní balíky strategií a mohou být parametricky vyvolány.

Zabudované měřicí funkce

„Rozhodujícími konstrukčními prvky pro zajištění kvality procesu jsou četné zabudované měřicí funkce,“ vysvětluje J. Röders. Pro přesnou kontrolu obrobku a nástrojů se používá celá řada vysoce přesných měřicích systémů. Standardním vybavením je především laser pro měření nástroje, který je zabudován pod klapkou zásobníku nástrojů tak, aby byl chráněn proti nečistotám. Laserem je možné velmi přesně určit jak délku frézy, tak také průměr frézy. Abychom se vyhnuli chybě způsobené přilnavostí třísek, očistí se nástroj před měřením rozprašovací tryskou a následně se usuší stlačeným vzduchem. Pro doplňkové citlivé měření brousicích nástrojů je k dispozici 3D měřicí stanice s diamantovými povrchy, která reaguje již při minimálním kontaktu s nástrojem.

Nejdůležitější součástí QS řetězce je vysoce přesná měřicí sonda s obzvláště malou měřicí kuličkou, která se upne do nástrojového držáku.

Nejdůležitější součástí QS řetězce je vysoce přesná měřicí sonda s obzvláště malou měřicí kuličkou, která se upne do nástrojového držáku. Tím může zařízení přesně změřit rozměry obrobku v obráběcím procesu mezi jednotlivými operacemi na jedno upnutí. Data se porovnávají s požadovanými předlohami v zobrazení 3D-CAD. Ve spojení s příslušnými podprogramy řídicího systému to umožňuje dosáhnout nejvyšší kvality, která zajišťuje při obráběcím procesu udržení velmi malých tolerancí. Bezchybná funkce měřicího systému může být plně automaticky kontrolována pomocí dvou kalibrovacích těles – kuličky a kroužku.

Plně automatizované obrábění otvorů

„Pro vysoce přesné obrábění otvorů má řídicí systém k dispozici kompletní soubor programových cyklů,“ říká dr. Gossel. Přitom lze dosáhnout přesnosti rozměrů ±0,5 μm a extrémně hladkých povrchových ploch s hodnotou drsnosti Ra pouze ~0,012 μm.

Dalšími prvky automatizovaného zajištění kvality jsou orovnávací stanice pro brusná tělíska, a rovněž i zvuková kontrola brousicího procesu prostřednictvím snímače, který je umístěn na boku stolu stroje. Tímto lze také přesně určit časový okamžik kontaktu tělíska s obrobkem.

V hrubovacím procesu se nejprve použije fréza, kterou se otvor cirkulárním frézováním obrábí tak dlouho, aby zbyl přídavek na obrábění pouze kolem 100 μm.
Otvory se potom prostřednictvím sondy změří v několika rovinách a porovnají se s CAD geometrií. Z rozdílů vypočítá řídicí systém jak zbývající přídavek na obrábění, tak také eventuální odchylky v rozměru zdvihu a stanoví příslušný parametr obrábění. Před prvním průběhem broušení se brusné tělísko orovná a proměří, následně se provede obrábění téměř načisto až na přídavek pro další obrábění 5 μm. Po novém měření pokračuje průběh dokončovacího obrábění až na přídavek pro následné obrábění 1 μm, následovaný dalším měřením a ukončený průběhem jemného obrobení načisto s přesností ±0,5 μm.

Vysoce přesné 5osé obrábění

„Vyvinuli jsme také strategii pro práce v 5 osách, pomocí které můžeme znovu výrazně zvýšit přesnost,“ dává na vědomí J. Röders. Základním předpokladem jsou přirozeně otočné a naklápěcí stoly s vysoce přesnými torzními pohony, jejichž polohovací systémy vykazují znaky kvality, srovnatelné s lineárními osami. Základním problémem u takových 5osých systémů jsou, jak známo, nevyhnutelné odchylky doplňkových os souřadnicového systému základního stroje. Toto ovlivňuje chybu v poloze a orientaci obrobku, která se mění s aktuální polohou úhlu otočného stolu. Tato doplňková poruchová funkce ovlivňuje celkově dosažitelnou přesnost.
Jako kompenzace se u firmy Röders vyvinula zdokonalená funkce korekce. Základem je také v tomto případě schopnost zařízení provádět vysoce přesné měření v pracovním prostoru. Pro stanovení korekcí se na otočný a naklápěcí stůl upne kalibrovací trn a tím se následně najíždí celkem na více než 100 různých pozic. Ke každé pozici se eviduje přesná poloha kalibrovacího trnu. Z tohoto množství dat pak řídicí systém matematicky stanoví příslušné odchylky od požadované teoretické hodnoty. Přesná znalost skutečného chování os slouží pak řídicímu systému jako databáze pro výpočet právě požadované úpravy dráhy. Tímto způsobem lze dosáhnout také u 5osého obrábění srovnatelných přesností jako u tříosého pohonu.

Jako kompenzace se u firmy Röders vyvinula zdokonalená funkce korekce.

Stavebnicová řada RXP

Obráběcí centrum RXP 500, speciálně koncipované s perspektivou velmi přesného obrábění při výrobě forem a nástrojů, umožňuje HSC obrábění všech běžně používaných materiálů. Zvláštní důraz byl kladen na maximální přesnost. Lože stroje, koncipované jako samonosné pro tříbodovou dosedací plochu, je odolné proti deformaci. Nástavec stroje v portálovém provedení je dimenzován s velmi tuhou Z-osou a disponuje bezztrátovým vyvažováním. Otočný a naklápěcí stůl umožňuje rozšíření možnosti obrábění ze tří na pět os a dodává se jako opce.
O maximální dynamiku a tuhost ve všech osách se starají lineární, eventuálně torzní motory. Téměř dokonalé ovládání teploty, vysoce přesná kompenzace tepelné dilatace vřetena, jakož i čištění a měření nástroje jsou společně s vyspělou technickou úrovní řízení a regulace zárukou neobvyklé přesnosti a rychlosti obrábění. Na dalším vývoji řídicího systému se mohou podílet zákazníci Röders prostřednictvím aktualizace řídicího systému, založeného na Windows.

Mgr. Jiří Macháček

Kamila Macháčková Mgr.
machackova@strojejmk.cz

info@strojejmk.cz
www.strojejmk.cz

Stroje JMK

Reklama
Vydání #11
Kód článku: 111136
Datum: 22. 11. 2011
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

EMO Hannover 2013: část 8 - upínání obrobků

V tomto vydání se již naposledy v ucelené monotematické retrospektivě poohlédneme po loňském veletrhu obráběcí techniky EMO Hannover. Autor tohoto příspěvku se zaměřil na problematiku upínání obrobků. A co nového v této oblasti firmy nabízejí? Čtěte dále.

EMO Hannover 2011, Část 8 - Materiály ve stavbě strojů

Dnešním předposledním dílem již pomalu uzavíráme náš profesně tříděný pohled na loňskou výstavu EMO Hannover. Dnes se zabýváme materiály ve stavbě obráběcích strojů, v příštím vydání se můžete těšit na zpracovanou oblast brousicích strojů.

Související články
EMO 2011 Hannover, Část 7 - Soustružnické stroje

Veletrh EMO konaný v září 2011 v Hannoveru přinesl v oblasti soustružnických strojů širokou prezentaci mnoha různých řešení. Představila se kompletní světová špička i mnoho menších výrobců. Hlavními tématy v konstrukci soustružnických strojů jsou produktivita a přesnost. Především požadavek na vyšší produktivitu vede na integraci automatizace do všech typů soustružnických strojů a růst možností frézování poháněnými nástroji v revolverových hlavách.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
EMO Hannover 2011 - Part 2. MM Award - ocenění pro nejlepší exponáty

MM Award, udělovaná časopisem MM MaschinenMarkt, je již mnoho let doprovodnou akcí řady veletrhů pořádaných na území Německa. Protože MM je značka s celosvětovou působností, jsou obdobná ocenění udělována na veletrzích i v dalších zemích, kde si časopis vydávaný s tímto logem vydobil renomé. V domovském Německu, mezi místními strojírenství znalými lidmi, MM Award udělovaná na EMO má rozhodně velkou prestiž, stejně jako EMO samotné.

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.

Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

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.

Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

Nová dimenze kalibrace strojů

Trac-Cal představuje revoluční metodu prostorové kalibrace a verifikace měřících přístrojů a obráběcích strojů.

Automatická kontrola stavu víceosých obráběcích strojů

Zařízení AxiSet Check-Up od společnosti Renishaw představuje nákladově efektivní řešení pro kontrolu vyrovnání a polohy v rotačních osách. Během pouhých několika minut mohou uživatelé pětiosých obráběcích center a víceúlohových soustružnicko-obráběcích strojů zjistit a podat zprávu o špatném vyrovnání a geometrii stroje.

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.

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.

Pyramida produktivního procesu

Uživatelé obráběcích strojů jsou často konfrontováni s protichůdnými požadavky: vyrábět co nejlevněji, vyrábět co nejrychleji, vyrábět co nejpřesněji.

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