Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Nové dimenze přesnosti
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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

 

 

 

 

 

 

Další články

Měření ve strojírenství
Výzkum/ vývoj
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: