Témata
Reklama

Opracování oběžných drah valivých ložisek

Valivá ložiska jsou ve většině případů vyřazována z provozu v daném uložení z důvodu vzniku závažných poruch na jejich funkčních plochách, zejména na oběžných drahách nebo na valivých tělesech.

Mezi nejzávažnější poruchy patří vznik únavového jevu - pittingu. V současném období, kdy kvalita ložiskových materiálů dosáhla nebývalého zlepšení, případně byly vyvinuty nové konstrukční materiály a zdokonaleno tepelné zpracování, jsou stále aktuální metody obrábění, zejména v tzv. tvrdých operacích, mezi něž patří zejména broušení, případně další finální operace, jako je superfiniš, honování a další dokončovací operace.
Reklama
Reklama
Reklama

Mikrogeometrie povrchu

Mikrogeometrie povrchu oběžných drah ložiskových kroužků může mít vliv na trvanlivost ložiska proto, že ta určuje skutečnou stykovou plochu mezi oběžnou dráhou a valivým tělesem, a to jak u bodového styku (kulička), tak i u styku čárového (váleček, jehlový váleček, kuželík, soudeček). Vliv metody obrábění na trvanlivost ložisek se může projevit v oblasti mikrogeometrie. Různé metody obrábění totiž mohou výrazně změnit fyzikální stav povrchové vrstvy. Při teoretickém výpočtu napětí vznikajícího ve stykových plochách valivých těles a oběžných drah od vnějších zatížení se předpokládá, že tyto plochy z hlediska mikrogeometrie mají přímý charakter. Ve skutečnosti je styková plocha stýkajících se součástí součtem jednotlivých nevelkých plošek, které mají velké množství dotykových bodů. Počet styčných plošek, které vytvoří skutečnou stykovou plochu, závisí na charakteru mikrogeometrií stýkajících se součástí. Zde je třeba připomenout, že metody metrologické kontroly obvodového tvaru, vlnitosti a drsnosti oběžných drah kroužků neukáží rysky, které zůstanou na oběžných drahách po operaci broušení, jestliže tyto rysky jsou hlubší, než je možno odstranit následnými dokončovacími operacemi - superfinišem, honováním nebo leštěním.

Jakost chodu vřeten

Jakost chodu pracovních vřeten obráběcích strojů při chodu naprázdno a při zatížení je charakteristickým znakem pro daný obráběcí stroj a pro požadovanou a očekávanou jakost obráběné součásti, u ložiskových výrobců zejména oběžných drah kroužků a připojovacích rozměrů (čel, povrchu, díry), respektive jakosti povrchu valivých těles čárového styku. Přesnost chodu při otáčení vřetene je určena odchylkou (házením) osy otáčení od jeho osy. 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 chodu 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 - např. kvalita brusných nástrojů, vyvážení a schopnost tlumení. Společně s podklady nutnými i pro výpočet pružení valivých ložisek v uložení je možno si vytvořit diagramy, s jejichž pomocí lze jednoduše vypočítat optimální vzdálenosti valivých ložisek a právě tak maximálně docílitelnou tuhost vřeten.
Přesnost chodu pracovního vřetene a jeho neproměnnost v čase je směrodatná i pro dodržování rozměru a tvaru obráběné součásti - v našem případě valivého ložiska. U vřeten uložených na valivých ložiskách můžeme v obecném případě předpokládat kromě přesnosti chodu valivých ložisek také tvarové přesnosti připojovacích součástí uložení a právě tak i vůle ve valivých ložiscích. Úchylky obvodového tvaru a vlnitosti oběžných drah kroužků ovlivňují centrickou polohu vřetene a způsobují úhlové přesazení osy otáčení proti ose vřetene. Část tvarových chyb na oběžných drahách vnitřního kroužku způsobit postupné vybočování. Oba ložiskové kroužky společně ovlivňují seřízený stav radiální vůle uložení vřeten, které se v provozu projevují v jednom směru bez vůle.
Při proměnném směru zatížení nebo obíhání nástroje vzniká přídavné vybočení vřeten, které se na obráběné součásti - například na oběžné dráze - projeví jako tvarová chyba. Právě takové chyby se na obráběné součásti projeví, jestliže nejsou dodrženy požadované tolerance lícování (volné uložení vnějšího kroužku ložiska v tělese vřeteníku). Rozhodujícími pro přesnost obráběné součásti jsou tedy valivá ložiska v uložení vřetene, tj. obvodový tvar, vlnitost a radiální házení jejich oběžných drah. Zabudování přesných valivých ložisek, nejčastěji jednořadých kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem, nepřináší samo o sobě očekávané zlepšení. Zde je nutno zdůraznit zejména vliv přesné montáže a kvalitu opracování všech připojovacích součástí působících v očekávané míře na přesnost chodu vřetene. Převažující vliv má přesnost tvarů a chodu valivého uložení a právě tak přesnost všech čelních dosedacích ploch připojovacích součástí.
Z valivých ložisek přísně vzato působí na chod vřetene zejména radiální házení oběžných drah jejich kroužků. Nesmíme přehlédnout skutečnost, že chyba chodu vřetene může být způsobena i následkem deformací hřídele, která vzniká utahováním matic, jimiž jsou ložiska a ostatní součásti axiálně zajištěny. Tvarová přesnost a lícování úložných ploch také působí na přesnost chodu zabudovaného ložiska, které se deformuje, respektive přesně kopíruje stav související součásti, a to s ohledem na poměrně slabostěnný profil ložiskových kroužků
Nové možnosti zlepšení uložení a chodu pracovních vřeten obráběcích strojů
Každá vnitřní vůle uložení vřeten větší než nula způsobuje jeho volný posuv všemi směry, a nelze tak zabránit jeho možnému vysunutí ze střední polohy, pokud vnější síly převyšují hmotnost vřetene. Proto má být z důvodu přesného vedení vřeten, radiální i axiální vůle všech valivých ložisek v daném uložení v zabudovaném stavu 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. Většinou jsou pro valivá uložení pracovních vřeten používána jednořadá kuličková ložiska s kosoúhlým stykem buď samostatně (s předepínacími pružinami), nebo v kombinacích označovaných tzv. do "O", "X" a "T", a to jak na straně pracovního nástroje, tak i na protilehlém konci v případech vřeten s řemenovým pohonem i u tzv. elektrovřeten.
Pro výrazné zvýšení tuhosti vřetene je využíváno nového druhu speciálních jednořadých i dvouřadých válečkových ložisek s výrazně vyšší tuhostí (až trojnásobnou) se současnou eliminací či snížení spektra vibrací, které v konečném výsledku přináší ideální obvodový tvar a vlnitost obráběné plochy. Nový druh těchto ložisek vznikl jako důsledek dřívějších vývojových prací, které probíhaly pro splnění požadavků uložení leteckých proudových motorů s vysokou rychloběžností. Je totiž prokázáno, že právě při vysokých frekvencích otáčení dochází u válečkových ložisek k nedokonalému odvalování se všemi negativními projevy, vedoucími ke zhoršení stavu oběžných drah a valivých těles. Ještě předtím, než se začala využívat pro tato ložiska konstrukční keramika a bylo tak dosaženo snížení jejich prokluzů, probíhaly zkoušky válečkových ložisek s dutými válečky. Protože však nebyly k dispozici kvalitní ložiskové materiály, včetně odpovídajícího speciálního tepelného zpracování, tato metoda zvýšení provozních vlastností byla na čas přerušena. Díky zvládnutí technologie výroby a tepelného zpracování bylo znovu na tuto metodu navázáno. Vřetena vybavená takovými valivými ložisky na straně pracovního nástroje naprosto výrazně ovlivňují vlastnosti vlastního vřetene natolik, že lze dosahovat při procesu obrábění součástí a tedy i ložisek podstatně vyšší přesnosti. Je třeba i uvědomit, že stále platí již výše uvedená pravidla o přesnosti provedení připojovacích součástí k ložiskům a zásady přesné montáže.
Tato ložiska jsou určena jak pro nová uložení vřeten strojů, tak i pro renovace stávajících vřeten. Ložiska jsou vyráběna v průměrových a šířkových řadách, odpovídajících rozměrům jednořadých kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem, respektive ložiskům typu NN30, NN30K.
V současném období provádí ZKL - Výzkum a vývoj, a. s., pro výrobní společnosti ZKL Brno, a. s., a ZKL Klášterec nad Ohří, a. s., úpravy vřeten s těmito speciálními valivými ložisky u vřeten vlastní konstrukce pro brusky OB 1-III, u elektrovřeten IBI 18 a IBVF 15/20 a vřeten DIS14.
Nových vlastností uložení s těmito speciálními valivými ložisky lze využít i v dalších uloženích strojů a zařízení, jako jsou valivá uložení radarů, směrovacích antén v komunikační technice a uložení leteckých proudových motorů. Pro mazání ložisek podle rychloběžnosti a vlastního provedení (s klecí nebo i bez klece) se používá původního média, a to jak plastického maziva, tak i mazání olejem vstřikováním či olejovou mlhou. V blízké budoucnosti předpokládáme výrazné rozšíření tohoto řešení, které při poměrně přijatelných nákladech přináší výrazné zvýšení přesnosti obráběných součástí, v našem případě oběžných drah a připojovacích rozměrů součástí valivých ložisek.
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 11229
Datum: 12. 12. 2001
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Zprovoznění motorových vřeten systémem Plug and Play

Společnost Siemens AG spolu se svým dceřiným podnikem Weiss Spindeltechnologie GmbH ze Schweinfurtu vyvinula elektronický modul pro vřetena s označením SMI 24, který ve spojení se systémem Sinumerik CNC výrazně ulehčuje zprovoznění vřetena obráběcího stroje. Uživatel si navíc může nechat zobrazit, pokud je vřeteno příslušně vybaveno, různá statistická vyhodnocení, jako např. teplotní průběhy, dobu běhu, otáčky a profily krouticích momentů.

Modulární vřetenové jednotky s převodovkou

Novou variabilní řadu vřeten MGS představila firma Weiss Spindeltechnologie, dceřiná společnost koncernu Siemens AG, výrobcům obráběcích center požadujícím velké krouticí momenty. Tímto počinem konstruktéři strojů získávají pro své projekty řešení pomocí modulárních vřeten různých krouticích momentů.

Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Optimalizace péče o ložiska zabraňuje odstávkám výroby

Ložiska jsou vysoce namáhanými součástmi pohonů, které v průběhu času podléhají opotřebení. S ohledem na to je zvláště důležité zahrnout je do plánů údržby, protože tato strategie pomáhá prodloužit životnost strojů nebo zařízení.

Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 1.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových šroubů.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

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