Témata
Reklama

Vřetena a jejich komponenty na EMO 2005

Co se týká oblasti vřeten a jejich komponent, letošní hannoverský veletrh EMO potvrdil trendy, které se neustále prolínají celým oborem obráběcích strojů - tedy především zmenšení zástavbového prostoru a ekologii a ekonomiku provozu.

Tento článek je součástí seriálu:
Světové veletrhy obráběcí techniky
Díly
Na veletrhu vystavovali všichni významní výrobci vřeten i jejich komponent. Některé novinky v této oblasti prezentovali také výrobci obráběcích strojů.
Reklama
Reklama

Mazání ložisek v centru zájmu

Maximální otáčky vřeten instalovaných na strojích pomalu, ale vytrvale rostou. To s sebou nese vyšší nároky na provozní parametry ložisek. V minulých letech výrobci zvyšovali možnosti svých ložisek především změnou konstrukce (úpravou velikosti ložiskových kuliček) a použitím kvalitnějších materiálů (valivé elementy z keramiky, ložiskové kroužky ze speciálních ocelí s velmi jemnou strukturou apod.). V této oblasti je již potenciál pro další zlepšování značně vyčerpán, a proto je nutné hledat další oblasti pro zlepšení celkového chování ložisek.
Na EMO 2003 v Miláně bylo vidět, že výrobci vřetenových ložisek se mj. začali zaměřovat na optimální mazání. Letos se tento trend v Hannoveru potvrdil.
Pro běžné aplikace (střední hodnoty otáček, dmn = 1,2 ÷ 1,8 mil. mm.min-1) je snaha použít pro mazání ložisek tuk. Tento způsob mazání je levnější a jednodušší než systém olej-vzduch. Firma SKF vystavovala vřeteno s uložením na předním konci do kuličkových ložisek s přívodem maziva skrz vnější kroužek. Otvorem v ložiskovém kroužku se však nepřiváděl vzduch s olejem, ale přesné dávky mazacího tuku. Množství tuku dodávaného v jedné dávce bylo nastaveno na mazací jednotce, stejně tak i interval mazání. Před dvěma lety v Miláně vystavovala firma SKF tento systém s adaptivním domazáváním podle vibračního signálu z ložiska. Letos vystavené řešení je tedy mnohem jednodušší, což patrně souvisí se snahou nabídnout levnou a dobrou alternativu k mazání olejem.
Zajímavý systém mazání ložisek tukem vystavovala japonská firma NTN. Ložisko má vedle sebe umístěn rezervoár s mazacím tukem. Zásobník je na straně ložiska zakončen hranou, která zasahuje do ložiska těsně podél vnějšího kroužku (obr. 1, zásobník maziva vyznačen modře). Tak vzniká tenká mezera, kterou je pomocí kapilárního efektu přiváděno mazivo k valivému elementu. Velkou předností tohoto systému je jeho bezúdržbový provoz bez jakýchkoliv vnějších agregátů. Firma uvádí prodloužení životnosti při testech dvojice zkušebních kuličkových ložisek o rozměrech 100 x 150 x 24 - 25° při 15 000 ot.min-1 z necelých 1000 hodin na 4000 až 10 000 hodin podle polohy osy ložiska (horizontální/vertikální) a možnost dosažení otáčkového čísla až dmn = 2 mil. mm.min-1.
Také v oblasti mazání olejem se firmy snaží posunout limity. Kromě běžného vstřikování oleje z boku ložiska (obr. 2a) nabízejí prakticky všechny významné firmy na trhu ložiska s přívodem maziva skrz vnější kroužek přímo na vnější oběžnou dráhu ložiska (obr. 2b). Některé firmy (GMN, NTN) nabízejí také přívod maziva skrz vnitřní kroužek (obr. 2c). Firmy uvádějí, že takto přivedený olej se lépe rozvrství po kontaktních plochách uvnitř ložiska. Firma NSK nabízí přívod oleje k ložisku podél vnitřního kroužku, na který je olej vstřikován (obr. 2d). Podobný systém nabízí také firma NTN (obr. 2e). Zde na rozdíl od provedení NSK není kroužek se vstřikovacími tryskami součástí ložiska, ale jedná se o samostatný díl. Obě firmy uvádějí, že řešení zajišťuje velmi dobrý přívod maziva k valivému elementu a celkové snížení spotřeby oleje. Další výhodou je pokles hlučnosti ložiska (dle údajů firmy NTN o 2 ÷ 8 dB). Jak dále uvádí firma NTN, s tímto způsobem mazání je možné dosáhnout u kuličkových ložisek otáčkového čísla dmn = 2,2 mil. mm.min-1, u válečkových dokonce dmn = 2,3 mil. mm.min-1 (série N10HSLT6)!
Kromě minimálního mazání systémem olej-vzduch nabízí firma NTN pro sériové použití i průtokové mazání ložiska olejem. Do ložiska je v tomto případě přivedeno velké množství oleje, které sice zvětšuje valivý odpor ložiska a tím i jeho ohřev, ale zároveň zajišťuje jeho intenzivní chlazení, takže teplota vnějších kroužků nepřesáhne ani při otáčkovém čísle dmn = 5 mil. mm.min-1 hodnotu 60 °C. Olej není vstřikován přímo do ložiska, ale do pomocného prostoru před ložiskem, odkud odchází pouze množství přesně dané velikostí mezery mezi vnitřním kroužkem ložiska a pomocným mazacím kroužkem (obr. 3). Toto řešení umožňuje dosažení velkých otáčkových čísel.

Integrované řešení problémových míst

Dalším způsobem, jak zvýšit spolehlivost ložiskových systémů, je zaměření na řešení problémových míst. V tomto směru vyniká především firma FAG, která letos v Hannoveru, stejně jako před dvěma lety v Miláně, vystavovala integrované ložiskové jednotky pro uložení zadních konců vřeten. Firma nabízí celkem tři provedení těchto speciálních ložisek, která mají ve vnějším kroužku integrovány šroubové pružiny, jež zajišťují konstantní axiální předepínací sílu (obr. 4). Další výhodou je velká šířka vnějšího kroužku, která zajišťuje dobré vedení kroužku při posouvání bez sklonu k příčení.
Novinkou na EMO 2005 bylo představení specifických tandemových setů pro uložení předních skupin elektrovřeten. Firma FAG nabízí dodávku dvojice ložisek pro tandemové uložení přední skupiny elektrovřeten. Protože druhé ložisko je blíže k motoru, který se zahřívá, ohřívá se také toto druhé ložisko více než první. Aby nebylo nadměrně zatíženo, je toto ložisko vyrobeno s menším rozměrem vnějšího kroužku. Tato úprava rozměru zajistí ložisku větší prostor pro dilataci, takže nedojde k jeho přetěžování vlivem většího tepelného namáhání.

Integrovaná diagnostika pro větší spolehlivost vřetenových jednotek

Navzdory rostoucím parametrům a možnostem moderních ložisek mají tyto díly při náročném provozu vřetena limitovanou životnost. Aby bylo možné včas rozpoznat vznikající závadu (nejen na ložisku) a minimalizovat její negativní vliv na chod stroje (především zkrátit dobu odstávky), nabízí mnoho výrobců vřeten i ložisek integrované diagnostické systémy. Navzdory výhodám těchto systémů a příznivým dopadům na celkovou ekonomiku provozu stroje není zatím integrovaná diagnostika běžnou součástí vřeten, ale je nabízena jako přídavná opce. Je to dáno především navýšením ceny celého vřetena, zatímco snahou výrobců je zaujmout zákazníka v prvním momentu především nízkou cenou.
Firma FAG prezentovala svůj systém SpiCoM. Jedná se o měřicí kroužek, který je schopen bezkontaktně měřit posunutí rotoru vřetena vůči pevným částem. Kroužek lze snadno zastavět do vřetena jako další ložisko. Systém umí rozpoznat poškození ložiska, které způsobí nepřesnost v otáčení rotoru, náraz do nástroje a samobuzené kmitání. Všechny údaje vyhodnocuje samostatná jednotka.
Firma SKF nabízí ve svých vřetenech integrované senzory teploty přední a zadní strany ložisek a statoru, tříosý akcelerometr na přední hlavě a měření otáček (obr. 5). Všechny údaje jsou zavedeny do monitorovací jednotky, kde jsou vzájemně porovnávány a kde probíhá vyhodnocování nestandardních stavů. Jednotka dále obsahuje paměť, do které jsou data ukládána pro pozdější vyhodnocení servisním technikem.
Komplexní systém diagnostiky vřeten prezentovala firma Prometec. Její měřicí kroužek může měřit ve třech směrech posunutí hřídele vřetena, vibrace ve třech směrech, teplotu, smysl otáčení a dobu chodu vřetena. Diagnostiku od firmy Prometec používají např. vřetena Weiss, která pomocí signálů z měřicího kroužku a údajů z pohonu vyhodnocují poškození nástroje, vznik samobuzených kmitů apod.
Vlastní diagnostický systém vyvinula a nabízí ve spolupráci s firmou Dittel firma GMN. Systém měří axiální posunutí rotoru, teplotu vnějšího kroužku prvního ložiska, vibrace na vnějším kroužku druhého ložiska a teplotu statoru. Další signály dostává vyhodnocovací jednotka z měniče a od senzorů v upínací jednotce, takže může okamžitě vyhodnotit stav celého vřetena. Zjištěná data jsou opět dlouhodobě ukládána do paměti. Diagnostický systém komunikuje také s řídicím systémem stroje, takže umožňuje např. určit kritickou hloubku řezu s ohledem na vznik samobuzeného kmitání (obr. 6).
Podobně má diagnostický systém postavený i firma Fischer. Její diagnostický systém dostává údaje o poloze hřídele, vibracích na vnějším kroužku ložiska a o teplotě ložisek a statoru. Dále jsou vyhodnocovány údaje z měniče, např. průběh momentu. Informace o záběru motoru jsou porovnávány s předpokládaným ideálním průběhem, a pokud skutečný průběh vykazuje velkou odchylku, systém hlásí poškození nástroje.

Rychlá výměna vřeten

Když dojde k poruše vřetena nebo pokud diagnostický systém predikuje závadu v blízkém čase, je nutno provést v co nejkratším čase servisní zásah, aby se minimalizoval čas odstávky stroje. Na EMO v Hannoveru prezentovalo několik firem možnost snadné demontáže vřetena - např. firmy DMG, Mori Seiki, Heller nebo Makino. Ve všech případech byla konstrukce vřetena provedena tak, aby bylo možné vyjmout celý hřídel vřetena včetně rotoru motoru a obou ložiskových skupin (obr. 7). Čas výměny firmy uvádějí v rozsahu od 30 do 90 minut podle velikosti stroje a vřetena.

Další zajímavosti

Firma Weiss představila systém aktivního tlumení vibrací na vřetenech. Prezentované vřeteno mělo v přední hlavě integrovány piezoaktuátory, které byly propojeny s akcelerometry. Pokud došlo ke vzniku nadměrného kmitání vlivem řezného procesu, začaly aktuátory rozkmitávat hřídel v protifázi, takže došlo ke snížení amplitudy kmitů.
Firma Fischer prezentovala vřeteno pro frézovací stroje s maximálními otáčkami 40 000 ot.min-1, jehož rotor byl uložen na hydrostatických ložiskách (obr. 8). Aby byly sníženy ztráty vnitřním třením v kapalině, používá ložisko jako médium vodu místo oleje. Tímto vřetenem jsou osazeny např. některé frézovací stroje firmy Röders.

Shrnutí

Letošní EMO nepřineslo v oboru vřetenové techniky žádné principiální novinky. Výrobci se soustřeďují na osvědčená řešení, která se snaží dále vylepšit a zlevnit. Trendem je kromě snižování pořizovací ceny dílů a celků především snížení provozních nákladů stroje a zjednodušení a zlevnění údržby.
Tyto výsledky byly získány za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR v rámci podpory projektu výzkumu a vývoje 1M684077000.
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 51221
Datum: 20. 12. 2005
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
Související články
Teleskopické kryty s rodným listem

Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.Moderní obráběcí stroje jsou sofistikované mechatronické celky, kde pohyb jednotlivých částí stroje zajišťují pohybové osy (lineární a rotační) vybavené vedením, zpětnovazebně řízeným pohonem a vhodným krytem. Ačkoliv kryty nejsou vnímány jako klíčový komponent stroje, díky zajištění ochrany osy před nepříznivými vlivy okolí a znečištěním od výrobního procesu pomáhají zajistit spolehlivost chodu celého stroje. Krytování však působí v rámci pohybové osy jako přidaná hmota a zdroj pasivních odporů. Tím jsou negativně ovlivněny vlastnosti osy (např. dynamika a přesnost pohybu) a množství energie, nutné pro vyvození pohybu.

Japonské brousicí stroje

Japonská společnost Okamoto působí na trhu již necelých sto let. Za dobu své existence vyprodukovala mnoho typů strojů, všechny však brousicí. Následující článek představuje historii tohoto tradičního japonského výrobce a průřez portfoliem brousících strojů.

Řídicí systém z vlastní dílny, 3. díl: Pokročilé technologické aplikace

Třetí díl našeho seriálu o řídicím systému OSP - P300A firmy Okuma navazuje na dvě předchozí kapitoly, ve kterých jsme stručně představili architekturu systému a inteligentní funkce, které podstatně navyšují přesnost stroje, kvalitu obráběného povrchu i hospodárnost a bezpečnost stroje. Tato část série bude o technologických aplikacích implementovaných do OSP k jednoduchému použití operátorem.

Související články
Nový rekord v HPC frézování

Společnosti Chiron a Gühring, výrobce strojů a specialista na nástroje, společně dosáhly významného rekordu v oblasti vysokovýkonného frézování: 1 000 cm3 oceli (16MnCr5) bylo obrobeno za 60 sekund. To představuje úběr osmi kilogramů oceli za minutu. A také extrémní třískový objem v čase a enormní posuv.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vysoce výkonné vrtání kovaných dílů

Kované ocelové díly se často používají v aplikacích s vysokými požadavky na pevnost a spolehlivost, jako jsou např. oka ojí pro zemědělské stroje. U těchto dílů jsou kladeny požadavky na vysokou pevnost a tvrdost, což kovaná ocel splňuje. A pro obrábění těchto materiálů jsou samozřejmě třeba vysokovýkonné stroje.

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.

Manipulační systém HS flex heavy

Firma Hermle se již téměř dvacet let zabývá automatizací svých obráběcích center a jako pokračování tohoto vývoje nyní uvádí na trh výkonný, kompaktní a rovněž cenově mimořádně atraktivní automatizační nástroj - manipulační systém HS flex heavy.

Bezobslužná výroba forem rychle a přesně

Požadavky na výrobce nástrojů pro vstřikování plastových dílců rostou kontinuálně, současně se zvyšuje tlak na ceny ze zemí s nízkými mzdami. Pro výrobu těchto nástrojů jsou proto vyžadovány obráběcí stroje, které jsou vysoce produktivní i velmi přesné, aby bylo možné snížit náklady na opravu zmetků a rychle splnit přání zákazníků. Kromě toho musí "ladit" podpora ze strany výrobce stroje.

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.

Nástroje ve znamení podnikové mantry

Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

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.

Hybridní obráběcí stroje

Hybridní obráběcí stroje představují snahu o sdružení několika různých technologií do jednoho obráběcího stroje a tím zkrácení nevýrobních časů a tedy i zkrácení výrobního cyklu na minimum. V širším obecném pohledu můžeme říci, že každé současné obráběcí centrum je hybridní stroj, ve kterém jsou sdruženy různé technologie třískového obrábění, např. frézování a vrtání. Většinou však je pod pojmem hybridní stroj myšlen stroj sdružující technologie založené na rozdílných principech.

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.

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