Témata
Reklama

Univerzální obráběcí centra pro šestistranné obrábění

Univerzální obráběcí centra jsou stroje, na kterých lze vyrábět složité díly pomocí soustružení a frézování. Některé stroje umožňují i další technologie, např. broušení, obrážení, vyvrtávání ap. Univerzální centra pro šestistranné obrábění mají proto minimálně tři řízené lineární osy, dvě řízené rotační osy a soustružnické a frézovací vřeteno

Doc. Petr Kolář

Inženýrský i doktorský titul v oboru Výrobní stroje a zařízení získal na Fakultě strojní ČVUT v Praze. Zde se i následně habilitoval. Od roku 2001 pracuje ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (RCMT), které je od roku 2012 organizační součástí Ústavu výrobních strojů a zařízení FS ČVUT. V letech 2015-2019 pracoviště vedl. Působí též na Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky, ČVUT v Praze a na Fraunhofer IWU Dresden. Odborně se zabývá výzkumu a spolupráci s průmyslovými firmami v tématech dynamického chování výrobních strojů, chytrými výrobními stroji a Průmyslem 4.0.

Obráběcí centra na bázi soustružnických strojů

Soustružnická centra vybavená protivřetenem mohou kompletní šestistranné obrábění realizovat velmi snadno. Kus obrobený z pěti stran je obvykle předán do protivřetena, kde dojde k opracování poslední strany. Frézování a mimoosé vrtání je zajištěno kinematickou strukturou, která zajišťuje posuv nástroje vzhledem k obrobku ve všech třech lineárních osách. Na ní je usazena buď otočná revolverová hlava, nebo naklápěcí frézovací vřeteno.
Centra s otočnou revolverovou hlavou jsou vhodná především pro opracování drobných součástek. V hlavě jsou upnuty poháněné nástroje, které umožňují frézovací a vrtací operace nástroji malého průměru. Výkon těchto nástrojů bývá do 10 kW. Tyto stroje nemají automatickou výměnu nástrojů, maximální množství nástrojů je dáno počtem pozic na revolverových hlavách.
Stroje s frézovacím vřetenem jsou určeny pro opracování středně velkých a velkých obrobků, neboť umožňují výkonné frézování. Tato centra jsou vybavena automatickou výměnou nástrojů ze zásobníku, jehož kapacitu lze modulárně zvětšovat.
Osa Y je u soustružnických center šikmá nebo kolmá vůči ose X. První provedení vykazuje velkou tuhost, zdvih v ose Y je však dán prostorem pro pojezd jednotky klínového tvaru a úhlem mezi osami XY. Druhé provedení vyžaduje dobře navrženou tuhou strukturu, která má obvykle relativně velké rozměry, umožňuje však větší zdvih osy Y.
Zvýšení produktivity těchto soustružnických center je zajištěno spodní revolverovou hlavou, takže lze pracovat současně oběma soustružnickými vřeteny.
Reklama
Reklama
Reklama

Obráběcí centra na bázi frézovacích strojů

Nevýhodou všech soustružnických centrech je kumulace čtyř pohybových os (X, Y, Z, B) do jednoho uzlu. Frézovací centra obvykle nemají tak rigidní kinematické schéma, takže soustružnické vřeteno realizuje více než jednu pohybovou osu - buď se posouvá v ose Z, nebo naklápí v ose A. Výhodou tohoto uspořádání je lepší rozdělení počtu pohybů mezi nástroj a obrobek, znemožňuje to ale připojení zásobníku tyčí ke stroji. Manipulace s obrobky je pak zajištěna manipulátorem. Opracování šesté strany je zajištěno přepnutím obrobku buď do protivřetena (pokud je osazeno) nebo do úchopné hlavice.

Stroje vystavované na EMO 2003

Japonská firma Nakamura Tome představila v Miláně soustružnická centra série Super NTX a Super NTJ. Stroje Super NTX jsou osazeny frézovacím vřetenem a dvěma spodními revolverovými hlavami, takže mají celkem 11 řízených os.
Řadu soustružnických center s označením Puma vystavila firma Daewoo. Stroje mají otočnou revolverovou hlavu v ose B. Pojezd ve směru Y je realizován pomocí suportu se dvěma navzájem šikmými osami. Celá jednotka má kompaktní tvar, umožňuje však zdvih pouze ±50 mm.
Inovovanou řadu soustružnických center Hyperturn představila firma Emco. Stroj je osazen novými motory, které zajišťují lepší dynamiku vřetena i pohybových os. Základní rám je proveden z hydropolu, což zajišťuje jeho větší tuhost a stabilitu. Stroj je doplněn manipulátorem pro výměnu obrobků.
Rakouská firma WFL vystavila stroje řady MillTurn M pro kompletní opracování tvarově složitých velkých obrobků. Stroj má dva zásobníky nástrojů. První je umístěn vlevo od frézovacího vřetena a je osazen běžnými frézovacími a vrtacími nástroji. Výměna nástrojů je zde realizována pomocí otočného dvojramene. Druhý zásobník je umístěn nad soustružnickým vřetenem. V něm jsou umístěny velké vyvrtávací tyče, z nichž některé mohou mít vlastní pohon. Při výměně těchto velkých nástrojů zajíždí frézovací vřeteník až do prostoru výměny, kde jsou velké nástroje umístěny v revolverovém zásobníku.
Německá firma Spinner předvedla soustružnické centrum s netradičně uspořádanými pohybovými osami. V centrální rovině stroje jsou na jednom suportu uloženy tři revolverové hlavy, jejichž natáčení je souvisle řízeno v ose B. Suport koná přísuv k obrobku v ose XY. Posuv v ose Z provádí vřeteno a protivřeteno, která jsou umístěna po stranách revolverové hlavy. Celkové provedení je velmi kompaktní a tuhé.
Svou úspěšnou řadu modulárních soustružnických center RatioLine G250 vystavovala firma Index. Novinkou je možnost osazení stroje jednotkou s frézovacím vřetenem. Tím lze na stroji provádět i frézování většími nástroji, které potřebují dostatečný krouticí moment. Firma Index nabízí též revolverovou hlavu s integrovaným frézovacím vřetenem. Nosná soustava stroje je tvořena díly kruhového průřezu, které mají dobrou tuhost v krutu i ohybu.
Obdobně jako firma Index, nabízí modulární konstrukci soustružnických center i firma Traub. Symetrický tvar lože umožňuje připojení až čtyř různých modulů, mj. i jednotky se třemi lineárními osami a otočným frézovacím vřetenem. Základní ideou celé koncepce je umístění kompaktních jednotek s vlastními pohony na lože, které je "mrtvé".
Novinkou v řadě strojů DMC 60 firmy Deckel Maho je stroj DMC60S-FD. Jedná se o frézovací centrum doplněné soustružnickým vřetenem, koníkem a dvouosou upínací pro zajištění šestistranného obrábění. Stroj umožňuje připojení automatického podavače tyčí. Uspořádání stroje zajišťuje padání třísek od obrobku přímo ke šnekovému vynašeči.
Firma Stama opět vystavovala svá soustružnicko-frézovací centra MC526/MC531. Frézovací vřeteno se pohybuje ve třech lineárních osách, obrobek je upnut v soustružnickém vřetenu, které se natáčí v ose B. K soustružnickému vřetenu může být připojen automatický podavač tyčí. Pro opracování šesté strany obrobku lze stroj vybavit protivřetenem.
Stejné kinematické uspořádání má i stroj SuperMiller 400, novinka na stánku firmy Mori Seiki. Frézovací vřeteno realizuje pohyb ve třech lineárních osách. Otočný stůl umístění na naklápěcí kolébce je nahrazen soustružnickým vřetenem. Stroj zatím není vybaven pro šestistranné obrábění. Kromě tohoto stoje byla vystavena soustružnická centra série MT s naklápěcím frézovacím vřetenem.
Firma Mazak prezentovala své úspěšné stroje řady Integrex-e a inovovanou řadu Integrex III. Třetí generace integrexů má nové odlitky dílů nosné soustavy, které zajišťují ještě lepší chování stroje. Nyní jsou nabízeny také se spodní revolverovou hlavou. Na EMO byl také vystaven Integrex-e v kombinaci s robotem určeným pro zakládání odlitků do stroje. Uchopení za nerovné plochy polotovaru je zajištěno pomocí "prstů" na speciální uchopovací hlavici. Prsty jsou vysouvány pneumaticky a hydraulicky zpevňovány.
Novinkou v řadě strojů MacTurn firmy Okuma byly stroje MacTurn 250 a Macturn 550. Tato soustružnická centra mají protivřeteno shodné s hlavním soustružnickým vřetenem, naklápěcí frézovací vřeteno a jednu spodní revolverovou hlavu.
Firma Willemin-Macodel vystavila soustružnicko-frézovací centrum W-518MT. Stroj má nepohyblivé soustružnické vřeteno, takže nástroj upnutý ve frézovacím vřetenu se pohybuje ve čtyřech osách. K soustružnickému vřetenu je opět možno připojit automatický podavač tyčí. Pro šestistranné obrábění je stroj vybaven uchopovací hlavou, která zajišťuje otočení obrobku v soustružnickém vřetenu nebo transport hotového dílu z pracovního prostoru.
Zajímavá modulární koncepce stroje byla k vidění u firmy Eikon. Její stroje řady MTX mohou být podle požadavku zákazníka vyrobeny jako tříosá vertikální frézka, pětiosá frézka nebo soustružnicko-frézovací centrum se soustružnickým vřetenem a naklápěcím frézovacím vřetenem. Stroj může mít dva oddělené pracovní prostory - v jednom probíhá vždy obrábění a ve druhém výměna obrobků. Tím je zvýšena produktivita stroje. Stroje řady MTX Twin mohou být dodány se dvěma stojany s frézovacími vřeteny s pevným vertikálním vřetenem a naklápěcím horizontálním vřetenem, takže stroj může provádět současně kompletní soustružnicko-frézovací obrábění a tříosé frézování na dvou různých dílech. Stroje mají celou nosnou strukturu ze svařovaných ocelových desek.

Příslušenství strojů

Všechna centra mohou být dodána s bohatým příslušenstvím, do něhož patří dotykové sondy, laserové hlavy pro měření opotřebení nástrojů, sondy pro určení referenčních bodů nástrojů, v revolverové hlavě upnuté úchopné hlavice pro výměnu obrobků, manipulátory pro zakládání polotovarů a automatické podavače tyčí.

Trendy ve vývoji

Současným trendem ve vývoji univerzálních obráběcích center je mít stejné výkonové parametry na hlavním vřeteni a protivřeteni. Tím je zajištěna větší svoboda uživatele při navrhování technologického postupu, neboť je možno hrubovat i v protivřeteni. Dále roste počet center se soustružnickými i frézovacími vřeteny s integrovaným elektromotorem. Tím je zajištěna kompaktní stavba stroje, ale vzniká potřeba účinnějšího chlazení. Stále více firem prezentuje, že při návrhu strojů bylo použito výpočtů metodou konečných prvků a že pomocí těchto výpočtů bylo dosaženo vysoké tuhosti nebo optimálního tepelného chování.
Tyto výsledky byly získány za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci podpory projektu výzkumu a vývoje LN00B128.
Ing. Petr Kolář
Výzkumné centrum pro stroj. výrob. techniku a technologii, FS ČVUT
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 31224
Datum: 10. 12. 2003
Rubrika: Trendy / Obrábění
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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

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