Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Vřetena svislých CNC soustruhů - Část 2
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Vřetena svislých CNC soustruhů - Část 2

Je-li řídicí systém mozkem obráběcího stroje, pak vřeteno je jeho srdcem. Japonská výrobní společnost Okuma vytváří tyto dva ústřední orgány svých obráběcích strojů s vynaložením veškerého umu, kterého je schopna a s příslovečnou japonskou pečlivostí. Proto si může dovolit se 100% jistotou prohlásit, že její soustružnická i frézovací vřetena budou pracovat bezchybně po dobu 36 měsíců bez omezení a poskytnou zákazníkům tříletou záruku.

Ve druhé části článku Vřetena svislých CNC soustruhů popisuje Ondřej Svoboda, jednatel společnosti Misan, která je výhradním zástupcem japonských výrobních strojů Okuma, soustružnická vřetena CNC svislých soustruhů série VTR. Aby byl obrázek úplný, je tato druhá část článku doplněna ještě o frézovací vřetena multifunkčních obráběcích center.


Model VTR-350A

Série VTR

Karusely řady VTR jsou velké stroje s průměrem upínacího stolu 1 250 mm (VTR-160A) a 3 000 mm (VTR-350A). Na standardně provedeném stroji lze obrobek opracovat až do výšky 1 250 mm, respektive 1 600 mm. Obrázek níže ukazuje dvoustojanovou nosnou portálovou strukturu s příčníkem nesoucím vřeteník. Vřeteno se polohuje ve dvou osách svislým pohybem příčníku a výsuvem smykadla a vodorovným posuvem vřeteníku po vedení příčníku. Není tedy naklápěcí, B osa chybí. Upínací stůl je umístěn na loži připojeném k loži sloupů. Je přesně polohován, tj. má C osu. Soustružnické a frézovací nástroje jsou umístěny ve zvláštním zásobníku s kapacitou 23 nástrojů, kam při výměně nástroje zajíždí celý vřeteník po prodloužené části příčníku.


Struktura dvoustojanových karuselů série VTR
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Jak jsme již řekli při popisu soustružnického vřetena karuselu VTM-2000YB v minulém vydání, velké upínací stoly karuselů vyžadují specifické provedení uložení vřeten. Na obrázku někde je uvedeno řešení pro modely VTR. Stůl s vřetenem je uložen ve velmi tuhém loži, které je v komorách diagonálně žebrované. Lože nese VAC motor a uvnitř je umístěn pohon stolu od motoru pomocí dvoustupňové převodovky ozubenými koly až na závěrečný převod z pastorku na ozubený věnec stolu. Podobně jako u modelu VTM2000YB je stůl axiálně podepřen speciálním velkoprůměrovým válečkovým ložiskem. Vlastní vřeteno je pak uloženo ještě v nám již známé kombinaci válečkových a kuličkových ložisek (nejsou podrobněji vykreslena). O nutnosti výkonného chlazení celé konstrukce jsme se již zmínili dříve.

Na stejné ose jako stůl pracuje DD enkóder C osy stolu. Okuma udává přesnost polohování stolu ±4,5 úhlové sekundy a opakovatelnost nastavení polohy ±1 úhlovou sekundu. O vynikající pracovní přesnosti karuselů VTR svědčí výsledky testů kruhovitosti. Např. na stroji VTR-160A měly testovací obrobky o průměru 400 mm odchylku kruhovitosti 1,6 μm.


Schéma lože upínacího stolu s pohonem modelů VTR
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Frézovací vřetena svislých multifunkčních obráběcích center

Zdálo by se, že k tomu, abychom vytvořili multifunkční obráběcí centrum, stačí připojit ke konstrukci soustruhu frézovací vřeteno. Není to však zcela jednoduchý úkol. Především musí být lože soustruhu upraveno tak, aby bylo kam připevnit vřeteník s vřetenem. Soustruh proto musí mít nějaký vhodný stojan. Pevné vřeteno by nebylo využitelné, takže je nutné zkonstruovat nosné části stroje, které by vřeteník polohovaly alespoň ve dvou osách. U svislých soustruhů to je svislá osa Z, případně W, a vodorovná osa X. Ani to však není vše, co musí konstruktér vytvořit. Je ještě třeba naplnit základní myšlenku multifunkčnosti stroje. Ta spočívá v možnosti soustružení i frézování na jednom stroji, při jednom upnutí obrobku. Upínací rozhraní vřetena a držáky nástrojů jsou proto univerzální, upnout lze jak soustružnický, tak frézovací držák. Kromě toho musí být při soustružení vyloučeno otáčení vřetena jeho indexováním v určité poloze. Navíc jsou vřetena při soustružení zpevněna proti skříni vřeteníku zámkem ovládaným hydraulicky.

Dobrým příkladem řešení jsou frézovací vřetena center VTM-65, VTM-100 a VTM-200. Vřeteno se zpevňuje křivkovým zámkem. Zámek je dostatečně tuhý, aby umožnil i časově neomezené, těžké soustružení. Upínací kužel BT50 vřetena je společný pro frézovací i soustružnické nástroje. Vřeteník je při soustružení fixován ve vodorovné poloze, aby se snížilo vyložení nástroje a zvýšila stabilita obrábění.


Frézovací vřeteno modelů VTM
Pro zvětšení klikněte na obrázek.


Vřetena center VTM-65, VTM-100 a VTM-200 jsou ve spodní části uložena do dvou sad předepnutých, kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem. Druhou podporu hřídele a vestavěného elektromotoru tvoří v jeho horní části už jen jedno předepnuté kuličkové ložisko. Štíhlé vřeteno v tomto uložení snese trvale vysoké otáčky požadované při frézování.

Motor každého frézovacího elektrovřetena musí být uvnitř intenzivně chlazen, aby se předešlo silným axiálním dilatacím vřetena vyvolaným ohřevem vestavěného motoru a pasivními odpory v uložení. K tomu je na jeho vnějším plášti vytvořen spirálový chladič.


Polohování frézovacího vřetena VTM-80YB

Zatímco vřetena center VTM-65, VTM-100 a VTM-200 se polohují jen ve směrech Z a X, tak model VTM-80YB má možnost vřeteno naklápět, jak ilustruje obrázek výše. Poloha vřetena není nastavitelná plynule, ale je pouze indexována po pěti stupních. Vřeteno je poháněno od elektromotoru převodem ozubenými koly. Modely VTM-1200YB a -2000YB mají již elektrovřenena. Ta jsou při naklápění indexovaná po inkrementech 0,001 úhlového stupně nebo souvisle řízena (v případě zvolení tohoto provedení). Uložena jsou vpředu v obvyklé sestavě válečkového ložiska a párovaných kosoúhlých kuličkových ložisek, vzadu je pouze jedno kuličkové ložisko. Na obrázku níže je částečně patrná i konstrukce upínacího mechanismu s talířovými pružinami ve vrtání vřetena.




Frézovací elektrovřeteno VTM-1200YB a VTM-2000YB
Pro zvětšení klikněte na obrázek.


Multifunkční centra VTR-160A a VTR-350A mají poněkud odlišná frézovací vřetena. Jejich konstrukce a také konstrukce celého vřeteníku je přizpůsobena těžkým soustružnickým a frézovacím operacím, pro něž jsou tyto stroje určeny.


Frézovací vřeteno modelů VTR
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Oba modely mají ve frézovacím vřetenu integrován elektromotor s výkonem 18,5 kW/15 kW (30 min/trvale). Sestava použitých ložisek je sice klasická, ale jejich umístění je originální. Spodní uložení sestává z jednoho dvouřadého válečkového ložiska, páru kosoúhlých kuličkových ložisek umístěných na konci vřetena a dalšího válečkového ložiska podpírajícího štíhlé vřeteno v určité distanci od spodního uložení. Toto uložení zachycuje řezné síly. Ve střední části je vřeteno uloženo mezi dvěma páry kuličkových ložisek, které slouží k letmému uchycení elektromotoru.

Vřeteno je vloženo do výsuvného smykadla průřezu 250 x 250 mm, se kterým je svisle polohováno pomocí dvou kuličkových šroubů. Držáky soustružnických i frézovacích nástrojů mají společný upínací kužel. Soustružnický nástroj se však zpevňuje zvláštní spojkou zobrazenou na obrázku níže.


VTR-160A, VTR-350A, upínání držáku soustružnických nástrojů do smykadla

Z dostupné technické dokumentace jsme se v tomto článku snažili vytvořit co nejúplnější obrázek o soustružnických i frézovacích vřetenech svislých soustruhů a multifunkčních obráběcích centrech, které vyrábí a na český trh dodává firma Okuma prostřednictvím společnosti Misan. Nakolik se nám to podařilo, to posoudí čtenář sám. Byli bychom rádi, kdyby byl článek i pozvánkou do předváděcí haly společnosti Misan v Lysé nad Labem, kde získají zájemci vše potřebné k doplnění informací, které zde nenašli. Především je zde k vidění a praktickému předvedení řada CNC strojů Okuma. Kvalifikovaný personál společnosti poskytne další informace o technologických možnostech strojů, o jejich výkonnosti a přesnosti. K dispozici jsou informace o doporučených řezných nástrojích a dalším příslušenství strojů. V neposlední řadě je možné navrhnout doplnění stroje o mechanizační a automatizační zařízení včetně robotů nebo způsob zástavby strojů do výrobních linek. Je zde také servisní středisko strojů Okuma. Ideální pro takovou návštěvu jsou odborné semináře, kde jsou všechny stroje předváděny při obrábění zvláště zajímavých obrobků.

 
1. část článku - on-line verze první části článku Vřetena CNC svislých soustruhů a multifunkčních strojů Okuma.

 

Misan

Ondřej Svoboda

o.svoboda@misan.cz

www.misan.cz

 

Další články

Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: