Témata
Reklama

Optimalizace tvaru nástroje pro válcování

V současné době je velmi vyhledávaným strojem válcovačka typu ULS. A s rozvojem elektromobility se jeví velmi pravděpodobný požadavek na zvyšování produkce hřídelových součástí. Společnost Šmeral Brno se proto rozhodla inovovat a zlepšit nejen stroj ULS, ale i samotný proces tvorby nástrojů příčného klínového válcování (PKV).

S rostoucími požadavky výrobců na ekonomiku výroby, zejména v automobilovém průmyslu, rostou požadavky na nižší spotřebu materiálu a následné snížení času potřebného pro opracování jednotlivých dílů. Na výrobce tvářecích strojů a nářadí pro tváření jsou pak kladeny požadavky na zpřesnění jednotlivých výkovků a stabilitu samotného výrobního procesu. To má za následek tvarovou náročnost výkovků, vysokou přesnost výkovku, a tím i nástroje. U nástrojů pro PKV také sílí tlak na minimalizaci času při renovacích nástroje.

Z těchto důvodů je potřeba kontrolovat jednotlivé tvarově složité nástroje komplexněji, včetně všech tvarových návazností. U PKV nástrojů je tedy vhodné kontrolovat, monitorovat a zaznamenat výsledný tvar nástroje po jeho „odladění“ (ručním dobroušením) ve výrobním procesu, a tím následně zkrátit čas pro renovaci nástroje. Pro tyto účely bylo zakoupeno 3D skenovací zařízení.

Reklama
Reklama
(Zdroj: Šmeral Brno)

Výroba a odladění PKV nástroje

U nástrojů pro technologii příčného klínového válcování je kromě 2D dokumentace vytvořen deskový 3D model nástroje, který slouží k následným snadnějším úpravám a opracování tvarové klínové části nástroje. Při návrhu PKV nástroje je vycházeno nejen ze zkušeností konstruktérů nástrojů, ale i ze simulací válcovacího procesu pro daný vývalek pro dosažení optimálního tvaru nástroje. Po strojním opracování tvarové části nástroje pak dochází k tzv. odladění nástroje. Odladění PKV nástrojů probíhá na zkušební válcovačce ULS zkušebny Šmeral Brno. Po vyválcování zkušebních kusů a následném měření je zhodnocen jejich stav. Pokud je vše v pořádku, lze přejít k tepelnému zpracování nástroje a expedici. Pokud je kus hodnocen s vadami či mimo rozměr, jsou pomocí ručního nářadí prováděny korektury tvaru nástroje tak, aby tvar výrobku odpovídal tvaru vývalku daného výkresem. Průběh zkoušky a broušená místa jsou zaznamenávány. Po této korekci dochází k tepelnému zpracování nástroje a následné expedici nástroje.

Zkoušky a odladění jednotlivých nástrojů probíhají vždy za přítomnosti pracovníka konstrukce nářadí. Ten rozhoduje o místech a velikosti úběru při korekci nástroje. Tyto korekce jsou prováděny ručním nářadím, často i ve více krocích. K broušení nástroje tak dochází na tvarově složitých plochách, které nelze postihnout klasickými způsoby měření.

Na základě těchto zkoušek a odhadu velikosti úběrů pak pracovníci konstrukce nářadí korigují 3D model nástroje tak, aby při opětovné výrobě nářadí, případně renovaci nástroje docházelo k co možná nejmenším úpravám nástroje (červené označené plochy modelu). Vzhledem k tomu, že velikost jednotlivých úběrů a jejich pozice nejsou přesně dány (jsou pouze orientační), korekce jsou nepřesné a k úpravě nářadí dochází vždy pří opětovné výrobě nářadí či renovaci.

Skenovaný nástroj po obrobení. (Zdroj: Šmeral Brno)

3D skener a vyhodnocování

S novými možnostmi měření vzniká možnost změny dosavadního postupu výroby a její optimalizace. Vzhledem k tvarově složitým plochám tvářecí části nástroje nelze klasickými měřidly zkontrolovat tento tvar a případně určit odchylky provedené ruční úpravou nástroje od teoretického tvaru nástroje.

Odchylka naskenovaného nástroje od 3D modelu. (Zdroj: Šmeral Brno)

Proto bylo rozhodnuto pořídit nové měřicí zařízení. S ohledem na požadavky a další využití zařízení (využití při GO cizích strojů, měření lopatek turbín atd.) bylo zakoupeno zařízení MetraSCAN 750TM Elite, které odpovídá požadavkům na přesnost i velikost měřicího prostoru.

Měření nástroje

Z důvodů kontroly měření PKV nástrojů pomoci skeneru je zapotřebí zhotovení 3D modelu nástroje jako válcového segmentu. Při zakružování segmentů dochází k deformacím a odchylkám samotného modelu od optimálního tvaru. Tato odchylka je jednoduše pozorovatelná na upínacím průměru nástroje.

Maximální odchylka po zakružení segmentů je 0,005 mm. Výrobní tolerance na tvarové části nástroje činí ±0,05 mm. Odchylka zakruženého nástroje je o řád menší než požadovaná přesnost hotového nástroje. Po konzultaci s konstrukcí nástrojů byla odchylka zakruženého 3D modelu nástroje stanovena jako vyhovující.

Toto bylo odzkoušeno a odladěno při výběru 3D skeneru. K měření jednotlivých PKV nástrojů došlo po zaškolení pracovníků kontroly v průběhu výroby jednotlivých nástrojů. Skenování nástrojů probíhá na jednotlivých segmentech. Výsledkem je pak barevná mapa zobrazující odchylky jednotlivých míst od 3D modelu.

Výrobní tolerance tvarových ploch nástroje je ±0,05 mm. Z výsledku jsou patrné zvětšené odchylky na úkosových plochách nástroje (–0,1 mm) a na rádiusových přechodových plochách nástroje. Na těchto plochách dochází nejčastěji k úpravám broušením. Tyto plochy jsou redukční a slouží ke snižování průměru vývalku. Postupnou iterací bylo zjištěno, že tento jev vzniká po odepnutí nástroje z přípravkového bubnu pro obrábění.

Skenovaný nástroj pro odladění. (Zdroj: Šmeral Brno)



Pro samotnou úpravu 3D modelu nástroje jsou důležité úpravy provedené při odladění nástroje. Analýza polohy těchto míst a stanovení velikosti úběru jsou zaneseny do modelu pro výrobu nového nástroje, případně jeho renovaci. Při skenovaní upraveného nástroje je patrný úběr materiálu – fialová plocha skenu.
V upravených plochách je nutné provést řezy pomocí úhlově natočených rovin od čela nástroje a stanovit úběr materiálu v těchto místech. Na tomto řezu je pak vidět velké odbroušení materiálu v oblasti náběžné hrany nástroje (odchylka až 2,05 mm), včetně úpravy plochy tvarující přilehlý průměr vývalku. Díky přesně zjištěným místům a velikosti jednotlivých uprav lze relativně velmi jednoduše modifikovat 3D model nástroje a provést jeho korekci. Ověření těchto úprav je pak nutné provést při nejbližší výrobě stejného nástroje.

Odchylky skenovaného nástroje od 3D modelu. (Zdroj: Šmeral Brno)

Závěr

U odladěných nástrojů lze díky přesnému definovanému určení míst a velikostí úběru upravit 3D model nástroje. Zaznamenané změny v průběhu odladění nástroje, v přesně určených místech, jsou zcela zásadní ke zkrácení výrobních časů a minimalizaci ručních úprav při odladění nástroje a jeho následných renovacích, kterých může být až deset. Dále zaznamenané změny přispívají ke snížení počtu úprav při návrhu a výrobě nástrojů nových vývalků a predikci výskytu možných dalších chyb.

Článek byl vytvořen s finanční podporou MPO – projekt FV 10578.

Ing. Martin Volejníček

volejnicek@smeral.cz

https://www.smeral.cz/

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 200114
Datum: 05. 02. 2020
Rubrika: Trendy / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Skenování činných ploch tažného nástroje

Pro simulaci tažného procesu v programu AutoForm bylo potřeba získat přesná data činných ploch zkušebního tažného nástroje (tažnice, tažník a přidržovač). Tato data se vlivem výrobních tolerancí a nepřesností zcela jistě nebudou shodovat s konstrukčními (teoretickými) daty.

Výpočetní tomografie jako silná metoda NDT

Se stále rostoucími nároky na kvalitu produkce se objevují inovativní technologie a metody, které usnadňují její efektivní kontrolu. V oblasti nedestruktivního testování (NDT) a defektoskopie se stále častěji setkáváme s metodou průmyslové výpočetní tomografie.

Automatická analýza jakosti výlisků

S rozvojem hromadné výroby karoserií automobilů má toto téma stále narůstající význam. Optická 3D - měřicí technika v posledních deseti letech doznala v lisařině stále většího použití.

Související články
Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

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.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Nechte si poradit

Nákup nové technologie je důležité a často nezbytné rozhodnutí k zajištění konkurenceschopnosti výrobní firmy. Dostupných technologií je dnes plný trh a správné rozhodnutí vyžaduje důkladné analýzy a rozsáhlé technologické znalosti. Na to ve chvíli, kdy nestačí výrobní kapacity, jen málokdo má opravdu čas. Stále častěji se proto firmy obracejí na poradenské společnosti, které výběr vhodné technologie mají přímo v popisu práce.

Moderní technologie z Miskinu pomáhají léčit

Měřicí sondy Renishaw jistě velmi dobře zná každý náš čtenář a každý druhý obráběč. Plní nezbytnou a důležitou funkci v kontrole kvality v mnoha strojírenských aplikacích již téměř padesát let. Produkty společnosti se však neomezují pouze na prvky kontroly kvality, ale s technickým pokrokem a vývojem lidské společnosti se vyvíjí také portfolio této nadnárodní společnosti. Od roku 2011 vyrábí zařízení pro 3D tisk z kovů, která nacházejí uplatnění mj. v lékařství. Kvalita je důležitý faktor v průmyslové výrobě i v běžném životě, avšak zdraví je nade vše.

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.

Ohlédnutí za MSV 2018

Jubilejní strojírenský veletrh v Brně se i letos nesl ve znamení inovací, technických i technologických novinek (často také světových premiér), ale hlavně v duchu oslav stého výročí založení Československé republiky, takže se také vzpomínalo na historické úspěchy v technice v expozici 100RIES. A není tedy divu, že partnerskou zemí bylo letos Slovensko. Na následujících řádcích přinášíme malé ohlédnutí za veletrhem, kde připomeneme některé exponáty, které v očích naší redakce za zmínku a vzpomínku stojí.

Názorové fórum odborníků

V únorovém vydání jsme zástupcům společností činných v oboru zpracování plechů a profilů položili následující otázku:

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.

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