Témata
Reklama

Specifika řemenových převodů u obráběcích strojů

Vývoj obráběcích strojů z hlediska použití řemenových převodů zaznamenal v posledních letech převratné změny. Požadavky kladené na produktivitu obráběcích strojů zkracují obráběcí časy zvyšováním rychlostí obrábění, větším odběrem materiálu a výším výkonem. Zároveň se zvyšují požadavky na přesnost a zachování hranic přípustné hlučnosti.

Zdálo se, že odpovědí na požadavky větší produktivity obráběcích strojů a kratších obráběcích časů jsou lineární motory a přímé pohony a že řemenové převody budou spíše na ústupu. Do určité míry tato řešení platí, ale v mnoha případech naráží na vysoké náklady, praktické možnosti zástavby či zatížení jiných prvků pohonů. Výrobci řemenů vyvinuli nové materiály nabízející vyšší výkony a správnou konstrukcí lze dosáhnout vhodných vysokootáčkových převodů.

Reklama
Reklama
Reklama

Vysokootáčkové řemenové převody

Podívejme se na úskalí a možná řešení pro vysokootáčkové řemenové převody. První omezení je na straně řemenic, nevyvážené řemenice způsobují vibrace a litinové řemenice hrozí rozpadnutím při vysokých otáčkách. Dynamické vyvážení řemenic umožňuje použít relativně tiché převody gumovými klínovými řemeny či řemeny drážkovanými do obvodové rychlosti kolem 60m.s-1. Dynamicky vyvážit řemenice je nutné od obvodové rychlosti 33 m.s-1, a to vždy na stroji. Báchorky pochybných dodavatelů řemenic nabízejících dynamicky vyvážené řemenice ze skladu způsobily uživatelům mnoho nepříjemností. Ať jsou řemenice upínané do kuželového či válcového pouzdra nebo na pero, dynamicky vyvážit řemenici je možné pouze na hřídeli, na kterou bude finálně namontována.

Klínové řemeny

Pro rychlosti nad 60 m.s-1 jsou vhodnější polyuretanové klínové řemeny typu PolyFlex, a to především násobné, Joined Belts (JB). Zásadními vlastnostmi těchto řemenových převodů jsou malá měrná hmotnost řemenů, výjimečná hustota výkonu ve srovnání s jinými řemenovými převody, tichý a klidný provoz i při prudkém rozběhu a zastavování. Kromě konstrukce a materiálu toho je dosaženo i specifickým úhlem klínů 60°, jež umožňuje převody s obvodovou rychlosti až 100 m.s-1 (viz Tab. 1). Zmíněný úhel řemene znamená většinou použití nestandardních klínových řemenic. Běžné klínové řemenice mají úhel klínu kolem 36°, v závislosti na průměru. Nicméně soustružení klínových drážek je pro výrobce obráběcích strojů většinou snadný úkol.


Polyuretanové klínové řemeny, rozměry. Pro zvětšení klikněte na tabulku
.

Synchronní řemeny

Potřebujeme-li použít řemenový převod, který bude plnit funkci polohování a zároveň bude běžet na vysokých otáčkách v řádech několika tisíc, musíme řešení hledat u synchronních řemenů. Tyto jsou ve stále větší míře používané namísto jednodušších převodovek a řetězů, jimž nesvědčí vyšší otáčky, bývají hlučné a vyžadují častou údržbu.

Pro správný návrh synchronních řemenů pro vysoké otáčky je třeba mít na zřeteli následující tři zásady:

Za prvé, zvolit vhodnou rozteč a profil zubu podle přenášeného výkonu a otáček. Příliš malá rozteč ústí v návrhy širokých řemenových převodů, nákladných, nevhodnou zástavbu a nakonec vyšší hlučnost z důvodu velké šířky. Velká rozteč a velké zuby vyžadují větší průměry řemenic a taktéž bývají hlučné. Vhodné jsou řemenové převody s vysokou hustotou výkonu a zároveň malým zubem. Pro vysokootáčkové převody i nad 100 kW se nejčastěji používá rozteč zubu 8 mm, řemeny s evolventním ozubením profilu GT. Pro velmi kompaktní převody lze doporučit také rozteč 5 mm s vysoce únosným karbonovým kordem. Drobnější rozteče 2 a 3 mm se používají na malé výkony a velmi přesné polohování, odměřovaní, případně jemné obrábění, gravírování apod.

Přesné polohování synchronním řemenem rozteče 2 mm

Za druhé, volit řemenové převody s minimální šířkou, za účelem minimální hlučnosti způsobené výtlakem vzduchu z drážek řemenice při záběru zubů řemene do drážek řemenice. Osvědčila se konstrukce převodu více užších řemenů, oddělených ocelovými prstenci na jedné řemenici. Šířka řemenů u těchto převodů bývá 12 až 30 mm pro otáčky kolem 104 při použití rozteče zubů 8 mm a převodů přenášející desítky kW.

Pohon vřeteníku synchronními řemeny

Za třetí, u vysokootáčkových převodů synchronními řemeny záleží životnost, spolehlivost všech prvků, vývin tepla a hlučnost z velké míry na vhodném předepnutí řemenů. A to nejenom z hlediska zatížení, životnosti ložisek, hřídele a řemene, ale také má podstatný vliv na hlučnost a tuhost sytému. Proto je při návrzích řemenových převodů již při základním zadání nutno zvažovat tuhost, předepnutí řemenů. Předepnutí řemenů po instalaci klesá a po záběhu je prakticky dlouhodobě stálé. Proto je převody se synchronními řemeny možné považovat za trvale bezúdržbové po dobu jejich životnosti, která v závislosti na návrhu a opotřebování řemenic bývá i několik desítek tisíc provozních hodin.

Pracovní režim obráběcích strojů je zpravidla složitý. Hrubování probíhá za nízkých otáček, např. 200 min-1 a vysokorychlostní obrábění při 104 min-1. Návrh řemenových převodů při takto složitých podmínkách je vhodné řešit komplexně vhodným výpočtovým softwarem. Z internetu jsou volně stažitelné – česky komunikující DesignFlex, případně Design IQ. Někteří výrobci nabízejí i on-line výpočty.

Polyuretanové řemeny

Pomaluběžné převody s vysokým krouticím momentem, např. od několika otáček za minutu do 1 000 min-1 lze řešit roztečí řemenů 14 mm. Natáčení vřetena, stolu apod. řešíme nekonečnými řemeny, většinou s karbonovým kordem nabízejícím vhodnou tuhost. Pro automatickou výměnu nástrojů, obrobků a manipulaci obecně se používají gumové či polyuretanové synchronní či ploché řemeny konečné délky, upnuté v upínacích destičkách (obr. 3). V závislosti na posouvané hmotnosti se uplatňují řemenové převody se zrychlením zpomalením i do 60 m.s-2.

Upínací destičky
Náhrada triplex řetězu synchronním řemenem

Aby řemenové převody spolehlivě a dlouhodobě plnily svou funkci, musejí odolávat vlivu prostředí. Nezřídka jsou řemeny vystaveny spršce řezné kapaliny, nebo alespoň olejové mlze. Pro takovéto aplikace jsou vhodné polyuretanové řemeny či gumové řemeny v provedení HSN (obr. 5). Klínové polyuretanové řemeny sice budou odolávat agresivnímu prostředí, nicméně pokud se do drážek řemenic dostane olej, je pravděpodobné, že budou prokluzovat.

Obr. 5. Olejivzdorné polyuretanové synchronní řemeny

Kompaktní zástavba obráběcích strojů mívá za důsledek horší odvádění tepla. Pro teploty do 110 °C jsou vhodné gumové řemeny v provedení HSN, do 130°C speciální provedení polyuretanových řemenů a standardní gumové řemeny QPIII vyráběné z EPDM směsi.

Sasha Kolouch
Gates
Sasha.Kolouch@gates.com

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 140627
Datum: 11. 06. 2014
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Související články
Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

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.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

Multifunkční obráběcí centra

Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

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