Témata
Reklama

Produktivní výroba precizních závitů

Firma Gühring je v povědomí technické veřejnosti vnímána hlavně jako jedna z vedoucích v oboru precizních rotačních nástrojů. Tato firma má však již přes 25 let program s upínací technikou pod názvem GM300, který také zahrnuje i měřicí prostředky a služby.

Z hrubého pohledu by se mohlo zdát, že tato upínací technika je jen jakýmsi doplňkem hlavního oboru řezných nástrojů. Avšak kvalitní upínací technika je plnohodnotným členem celého obráběcího procesu stroj – nástroj – obrobek a mnohdy právě upínací pouzdra rozhodují o kvalitě řezného procesu i trvanlivosti nástroje, jeho maximálně možném využití při nejvyšších parametrech a hospodárnosti procesu.

Reklama
Reklama
Závitové pouzdro GühroSync spojuje pružinový vyrovnávací systém s tlumením polymerovými elementy a technologii hydraulického upínání. Výsledkem je redukce axiálních a radiálních sil včetně tlumení nepříznivých vibrací, což znamená nižší namáhání nástrojů při řezání nebo tváření závitů.

Výroba závitů

V tomto článku je zaměřena pozornost na výrobu závitů, protože i dnes v moderní době plné počítačů a kosmických technologií zůstávají šrouby nejčastější strojní součástí a není snad stroje nebo zařízení, kde by se nevyskytovaly. Funkční část šroubu tvoří závit, jehož chody jsou navinuty s určitým stoupáním kolem válcového jádra. Liší se svým profilem v závislosti na druhu použití. V drtivé většině případů se používají závity s pravým stoupáním, ojediněle z konstrukčních důvodů s levým. Šrouby a matice jsou normalizovány a jsou běžně dostupným artiklem v dostatečné kvalitě. Pokud jsou však závity pro šrouby předepsány konstruktéry přímo ve strojírenských součástech, je třeba je kvalitně s patřičnou přesností vyrobit. V některých průmyslových odvětvích kvalita závitů v součástech určuje funkčnost i bezpečnost celých zařízení.

Působení sil u tuhého pouzdra

Na začátku vývoje byl podrobný průzkum trhu

Firma Gühring reagovala na zvýšenou poptávku po kvalitních závitnících jednak výstavbou nových výrobních hal v německém Treuenu v blízkosti našich hranic, ale také vývojem zcela nového synchronického závitového pouzdra s označením GühroSync. Jeho základem je hydraulický upínač, který přináší snadnou výměnu závitníku, vynikající tlumení a vystředění nástroje, s jeho výrobou jsou zde dlouholeté zkušenosti. Na úplném počátku vlastního vývoje byl však důsledný a přesný průzkum trhu. Celosvětově se používají synchronická pouzdra s upínáním závitníků do kleštin, nejčastěji v různých typech rychlovýměnných adaptérů. Drtivá většina pak používá ER závitové kleštiny s vnitřním čtyřhranem. Analýza také ukázala výhradní používání tlumicích elementů z různých typů umělých hmot (většinou na bázi polymerů) pro vyrovnávací účinek v axiálním směru (tah – tlak), které při vhodné charakteristice jsou vyhovující, ale z hlediska dlouhodobé životnosti značně omezené.

Působení sil u závitového pouzdra Gühro Sync – nižší zatížení, tlumení vibrací

Vlivy na chyby synchronizace

Další otázka byla, zda v dnešní době nových moderních CNC řízených tuhých strojů najdou tato synchronizační pouzdra vůbec uplatnění. V případě starších strojů s nedokonalou synchronizací otáček vřetena s posuvem je odpověď zcela jasná. U nových strojů k odchylkám také dochází, ale v menší míře. Jednak časem vlivem opotřebení daných konstrukčních částí majících vliv na vlastní synchronizaci. Dalším zdrojem odchylek je vliv tolerančního pole stoupání závitníku a tepelné ovlivnění během řezného procesu. Kromě toho také samotné řezání závitů není rovnoměrný dynamicky vyvážený proces. Praktické výrobní aplikace ukazují, že dynamické chování vřetena obráběcích strojů a jeho posuvu vyvolávají také odchylky v synchronizaci při řezání závitu. K největším odchylkám dochází při zařezávání závitníku a při reverzaci pohybů u dna neprůchozích závitů. Pokud v těchto případech není závitník veden s patřičnou synchronizací, je vystaven značným axiálním a radiálním silám, při rozběhu a brzdění otáček musí odolávat také zvýšeným vibracím. Tyto nepříznivé faktory mají v konečném důsledku přímý vliv na snižování trvanlivosti závitníku i snižování kvality zhotoveného závitu. Při používání synchronizačního upínacího pouzdra s patřičným vyrovnáváním axiálních, radiálních sil a tlumením vibrací je možné snížit opotřebení příslušného nástroje až o 75 %.

Princip konstrukce synchronizačního pouzdra

Vyrovnávací upínací pouzdro GühroSync v sobě spojuje výhody hydraulických pouzder s výhodami synchronizačních pouzder pro závitníky. Jako jeden kompaktní celek, kombinující odpružení kovovými pružinami s tlumením polymerových elementů a hydraulické upínání, redukuje a vyhlazuje spolehlivě axiální i radiální zatížení, odlehčuje závitníku. Závitník je upnut v redukčním pouzdře s vnitřním čtyřhranem. Dostatečná škála redukčních pouzder s přehledem pokrývá potřebný rozsah průměrů stopek závitníků.

Konstrukce GühroSyncReduzierhhülse – redukční pouzdroHydrodehnfutter – hydraulické pouzdroTorsions dämpfer – torzní tlumicí elementPolymerring für …… - polymerový kroužek axiálního tlumeníMetallische Feder …. – kovové pružiny pro axiální vyrovnávání

Díky tomuto principu zůstává zachována stejná flexibilita, jakou vykazují ER kleštiny, kdy v těchto pouzdrech je možné upínat nejen stopky v toleranci h6 (jak je obvyklé u hydraulických pouzder), ale také závitníky se stopkami v běžnější volnější toleranci h9 .

Modulární koncepce

V současné době systém GühroSync zahrnuje skladové provedení pro nejčetněji používané upínací kužely HSK63 a HSK100. Pro rozšíření i na další druhy méně používaných kuželů SK40, SK50 i např. HSK80 byl vyvinut modulární systém, jehož základem je přechodová modulární stopka. Tato stopka však není o průměru 25 mm s HB/HE ploškou (jak je dnes obvyklé u konkurenčních systémů), ale je zde použita hladká válcová stopka HA o průměru 20 mm. Toto modulární pojetí pak preferuje tepelné upnutí při vlastní výrobě. Tyto vysoce kompaktní upínače jsou štíhlé, jednoduchého tvaru, který zabraňuje jeho znečišťování a zachycování třísek při provozu. Obsluha při upínání či uvolnění závitníku vystačí pouze s jedním inbus klíčem. Díky vysoké modularitě je možné tato synchronizační pouzdra aplikovat prakticky na každý stroj, který je schopen řezat závity. Pro řezací i tvářecí závitníky je v současné době zaveden skladový systém pro nejběžnější rozsah závitů M5 až M20. V krátké době dojde k rozšíření skladového sortimentu pro menší i větší závity. Modulární konstrukce umožňuje i vysoce variabilní provedení synchronizačních pouzder podle speciálních požadavků jednotlivých uživatelů např. s větší délkou, popř. štíhlejším tělem. Všechny varianty je pak možné velmi snadno kombinovat ještě s dalšími progresívními technologiemi Gühring, jako např. MMS nebo GühroJet.

Modulární koncepce umožňuje i použití dalších progresívních technologií.

Současní uživatelé pouzder GühroSync se dělí na dvě skupiny. V první skupině jsou ti, kteří synchronizační pouzdra nikdy nepoužívali a byli přesvědčeni, že toto zařízení nepotřebují, protože mají dostatečně tuhý stroj, jehož CNC řídicí systém má synchronizační programy pro závitování. Ve druhé skupině jsou uživatelé, kteří již používali konkurenční synchronizační pouzdra. Tito uživatelé z obou skupin na základě testů a porovnání výsledků z předešlých způsobů výroby závitů s novým při použití synchronizačního pouzdra zjistili veškerá pozitiva tohoto systému. V každém případě jde o jednoduché a spolehlivé upínání závitníku jedním klíčem, jeho snadné výškové nastavení. Štíhlé konstrukční provedení pouzdra bez zbytečných hran snižuje riziko kolize s obrobkem a zabraňuje jeho znečišťování a zachycování třísek při provozu. Velmi významným faktorem však je zvýšení trvanlivosti závitníku, možnost zvýšení parametrů, což v důsledku znamená snížení produkčních časů. Vynikající soustřednost s minimální odchylkou radiálního házení v kombinaci s precizním vyvážením mají přímý vliv na zlepšenou kvalitu zhotoveného závitu včetně vysoké provozní spolehlivosti.

Tato synchronizační závitová pouzdra jsou vyráběna v rámci celého komplexního programu GM300 pro upínací techniku a příslušenství v českém výrobním závodě v Sulkově u Plzně. Pro posílení výrobních kapacit probíhá v tomto závodě v současné době výstavba nových výrobních hal s plochou 5 000 m2, které budou dokončeny do konce letošního roku.

Dr.-Ing. František Plánička

Gühring

sekretariat@guehring.de
www.guehring.cz

Reklama
Vydání #12
Firmy
Související články
Efektivní výroba precizních závitů

Šrouby jsou i dnes v moderní době plné počítačů a kosmických technologií nejčastější strojní součástí a není snad stroje nebo zařízení, kde by se nevyskytovaly.

Výrobce & zákazník = spolupráce2

Více než tři roky uplynuly od naší poslední návštěvy strojírenské firmy STT Servis v Dlouhé Loučce u Uničova. V rodinném podniku vedeném sourozenci Šárkou a Tomášem Ticháčkovými, jehož specializací je zakázkové CNC obrábění, se čas rozhodně nezastavil a my jsme s překvapením stanuli před výrobními prostorami, které za uplynulá léta prošly velkou změnou.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Expert na mikroobrábění

V loňském roce na MSV v Brně uvedla společnost Kovosvit MAS nové pětiosé vertikální centrum MCU450. Symbolicky na stánku společnosti Siemens, která pro prototyp stroje dodala řídicí systém, pohony, motory a zároveň rozváděč osazený ze 100 % komponenty Siemens. Již na veletrhu bylo oznámeno, že prvním zákazníkem obráběcího centra MCU450 bude katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Vznikla intenzivní spolupráce mezi Kovosvitem MAS, Siemensem a vysokou školou, která již přináší první výsledky: aktuálně společnými silami zmíněné subjekty úspěšně řeší mikroobrábění. Předmětem jejich zájmu je těleso náramkových hodinek.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

Vysokoteplotní lubrikanty na bázi vanadu tvořené PVD procesem

Přítomnost vanadu v povlaku mění jeho vlastnosti a největší vliv má na koeficient tření, jehož snížením lze prodloužit životnost nástroje. V naší práci popisujeme, jakými jevy k tomu dochází a jak se změní chování povlaku s přítomností vanadu. Nakonec shrneme výsledky řezných zkoušek odpovídajících rychlořeznému obrábění.

Nová metodika hodnocení řezných vlastností nástrojů

Řezivost nástrojů je termín obdobný základním technologickým vlastnostem zpracovávaných technických materiálů, jako jsou například svařitelnost, slévatelnost či tvařitelnost. Podobně jako u jiných technologií je nutno vztáhnout tuto charakteristiku k požadovanému kritériu, to je k hlavnímu sledovanému cíli a základním podmínkám zkoušek. To znamená, jakou požadovanou práci či dosaženou kvalitu produkce od řezného nástroje očekáváme a s jakou spolehlivostí či rizikem tyto výkony chceme opakovat a používat.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

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.

Vysokoteplotní kluzné vrstvy vanadu

Intenzifikace řezných procesů zvyšuje teplotu řezů. S tím souvisejí mimo jiné zvýšené nároky na tepelnou stabilitu použitých otěruvzdorných povlaků. Možným řešením je vývoj PVD povlaků s funkcí vysokoteplotních lubrikantů, které jsou schopny snížením koeficientů tření řezné teploty snižovat. K jedněm ze slibných a již studovaným systémům patří PVD vrstvy s přídavkem vanadu, které za vysokých teplot tvoří Magnéliho oxidické fáze se zmíněnou schopností. Velkým problémem je však trvanlivost těchto fází při mechanickém namáhání v průběhu obrábění. Příspěvek je věnován některým praktickým aspektům přípravy PVD vrstev CrVN a jejich vlastnostem.

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