Témata
Reklama

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

Prof. Jiří Marek

Je profesorem na Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Zastával manažerské pozice ve výrobních společnostech Toshulin, KŠ Kuřim a TOS Kuřim. V praktické a pedagogické činnosti je zaměřen především na konstrukci obráběcích strojů a obráběcích center pro rotační i nerotační obrobky, teorii konstrukčního procesu a životního cyklu produktu a v neposlední řadě na systémovou metodologii. Jeho dlouholetou snahou je spojovat teorii s praxí do vzájemně se respektujícího celku. Je členem řady odborných organizací, členem redakční rady MM Průmyslového spektra a spoluzakladatelem MM Science Journal. Je autorem celé řady monografií, mj. i legendární knižní edice Konstrukce CNC obráběcích strojů (MM publishing).

Z mnoha důvodů není možné upnutí obrobků ze soustavy stroj–nástroj–obrobek vyloučit. Je zřejmé, že je nedílnou součástí výroby, a za tím, jak obrobek vhodně upnout, je mnohdy ukryto velké know-how – říká Dr. Lubomír W. Novotný, technik technické podpory prodeje Toshulin. Ve svých tvrzeních pokračuje dále. Podle něj praxe potvrzuje, že podcenění upnutí obrobku vede k jeho nesprávnému obrobení i na sebelepším stroji. Upínání obrobků je mnohdy v ústraní designérsky vyvedených a naleštěných strojů, které oslňují velkým instalovaným výkonem či otáčkami vřeten. Nikterak nápadného přípravku si všimne pouze ten, kdo ví, co soustava stroj–nástroj–obrobek–upínač a co vše může ovlivnit. Pro tzv. „domácí vrtání“ díry do sloupku na plot není potřeba mnoha znalostí, jak obrobek uchytit. Naopak v profesionální výrobě jsou upřednostňovány osvědčené postupy a upínací prostředky, přičemž znalosti „jak upnout“ jsou získané prostřednictvím mnoha omylů, pokusů i systémových přístupů. Na obráběcích centrech se běžně používají upínací přípravky, které mohou být pro jednu součást nebo třeba pro několik obráběných součástí na jedno upnutí a také musejí umožňovat například napojení na automatickou výměnu obrobků.

Reklama
Reklama
Univerzální možnosti upínání firmy Zero Clamp ve všech typech obráběcích strojů a různých aplikací strojírenství

Požadavky na upnutí obrobku

Základní požadavky na upnutí obrobku, ať už pomocí univerzálních upínacích prostředků, nebo pomocí speciálních upínacích přípravků, jsou následující:

  • upnutí obrobku musí respektovat prováděné technologické operace třískového obrábění;
  • upínací prvky nesmějí vadit obráběcím nástrojům;
  • upínacích prvků musí být co nejméně;
  • je nutné umět aplikovat mezioperační uvolnění či přepnutí obrobku, jestliže obrábění uvolňuje vnitřní pnutí v obrobku;
  • upínání a uvolňování obrobku musí být možné v co nejkratším čase;
  • upínací plochy a prvky, dorazy jsou pro větší mechanickou odolnost kalené;
  • kde je to možné a vhodné, lze využívat samosvornost upínacích prostředků;
  • upnutí polotovaru obrobku musí být tuhé a přesné;
  • upínací a dosedací prvky musejí co nejméně zachytávat třísky;
  • řezné síly by měly být zachytávány pevnými opěrnými plochami;
  • upínací prvky musejí být jednoduše obsluhovatelné bez potřeby speciálního nářadí;
  • rotující přípravky spolu s obrobkem musejí být dynamicky vyvážené;
  • upínání pomocí hydraulických atd. obvodů musí obsahovat kontrolní a bezpečnostní prvky;
  • samotné upnutí, upínací prvky a přípravky musejí být bezpečné (bezpečnost práce).

Upínání nerotačních obrobků

Můžeme jej rozdělit na upínání deskových a skříňových součástí. Upínání obrobků je hlavně ovlivněno velikostí a hmotností, počtem vyráběných kusů a výrobní technologií, zda je dílec silnostěnný, nebo tenkostěnný. Malosériová a kusová výroba používá univerzální upínací prostředky. Základním upínacím prostředkem pro nerotační obrobky jsou svěráky. Nejčastěji jsou používány na tříosých i víceosých frézovacích CNC strojích. Součástí výbavy horizontálních obráběcích strojů mohou být úhlové desky, na které se upínají obrobky. Upínání obrobků nejrůznějších nerotačních tvarů a velikostí může být zkráceno např. upínači, které pro svou funkci využívají poddajnosti materiálu. Dále jsou využívány různé upínače, které využívají pro svoji funkci bezpečného upnutí hydraulické nebo pneumatické médium. Existuje bezpočet možných řešení a vždy je dobré kontaktovat dodavatelské firmy, které mají bezpočet zkušenosti a rády poradí a sdělí své know-how.

Upínací systém firmy Zero Clamp je přesný, protože při zasunutí čepu se upínací kužel přizpůsobuje v rámci své „pružnosti“. Výsledkem je nulové uložení s opakovaným upnutím 2,5 mikronu.

Zero point – efektivní způsob upínání

Jedním z progresivních a efektivních způsobů upínání jsou upínací, polohovací a zpevňovací jednotky, které jsou vestavěny do upínacího základu v pracovním prostoru stroje, na něž je potom upínána, polohována a zpevňována upínací deska (nosná paleta) s polotovarem obrobku. Je to tzv. upínání Zero point.

U tohoto upínacího systému však nelze exaktně rozhodnout, zda je určen pro upínání obrobků, nebo patří do oblasti automatické výměny obrobků. Někteří uživatelé strojů jej používají u konvenčních obráběcích strojů obráběcích center pro rychlé upínání obrobků (umístěných na nosných paletách) a vedle toho tyto upínací systémy výrobci obráběcích strojů integrují přímo do stroje pro systémy automatické výměny obrobků. Dalo by se říci, že v tuto chvíli je to samostatná technická disciplína ve svém oboru.

Klasické zero point systémy od různých výrobců mají společné to, že „nulový bod“ představuje jednotku, která dokáže upnout a přesně ustředit polohu obrobku ve třech na sebe kolmých směrech. Zbývající upínací jednotky slouží k upnutí a definují polohu obrobku v jednom směru a zároveň musejí zamezit otáčení upínané nosné palety.

Nevýhoda „klasického“ upínacího Zero point upínacího systému pomocí „nepružných“ kuželových nebo válcových čepů je díky pružnosti upínacích kuželů Zero Clamp odstraněna.

Systém upnutí je termosymetrický, čímž jsou kompenzovány tepelné účinky. Kuželové čepy kompenzují chyby vzhledem ke středu upínacích bodů. A proto na kruhové paletě její střed zůstává vždy v ose rotace.

Příklad provedení Zero point upínání

Firma Zero Clamp vyvinula Zero point systém upínání, který je vyroben z nerezové oceli, anebo je použita u oceli korozivzdorná ochrana povrchu upínacích jednotek. K upínání se používá pneumatika. K uvolnění upínacích čepů je nutný pouze tlak vzduchu 5,5 baru. Upínací systém je mimo jiné využíván:

  • pro přímé upínání na všech typech obráběcích center;
  • je vyvinuta speciální aplikace pro soustružení;
  • na souřadnicových měřicích strojích;
  • v elektroerozivních strojích.

Zero point upínání firmy Zero Clamp má následující výhody:

  • velmi vysoká přesnost, protože je užit princip HSK kužele;
  • pouze jeden typ upínacího čepu;
  • termosymetrická konstrukce;
  • jednoduchá montáž s několika komponentami a velmi vysokou přesností opakování upnutí;
  • upínání je bez samosvornosti, což chrání samotný obráběcí stroj a v případě poruchy lze pomocí šroubů vyjímat upínací prvky;
  • upínaný prvek lze vkládat bez naklápění a hledání správné polohy pro upnutí;
  • pneumatický upínací systém má nízkou zástavbovou výšku díky patentované konstrukci pružiny a zaručuje velmi vysoké upínací síly, přičemž pro uvolnění postačí dílenský tlak vzduchu;
  • vysoká spolehlivost.

Řada upínacích jednotek se skládá ze čtyř průměrů v rozmezí od 90 mm (3,5 palce) do 190 mm (7,5 palce). Upínací síly 60 kN nabízejí bezpečnost i při těžkém obrábění. Tento upínací systém má nízké nároky na údržbu. Systém Zero Clamp může být dodáván i v mechanickém provedení ručního upínání pomocí dotahovaní šroubu v upínací jednotce. Samozřejmosti jsou i různá zákaznická řešení.

Upínání lze používat i s monitorováním upínacího tlaku, zejména při těžkém obrábění. Řídicí jednotka nabízí různé provozní a monitorovací funkce. V automatizované verzi je možné ji připojit k řídicímu systému stroje a aktivně těsnícím médiím (např. vzduch).

Závěr

Bezpečné, přesné, robustní, spolehlivé a opakovatelné upínání na obráběcích strojích je dnes pro řadu techniků „jakousi“ samozřejmostí, ale dodejme, že tyto atributy mohou být splněny „různým způsobem“. Provoz strojů ukazuje, že systém Zero point přináší řadu výhod nejenom pro uživatele obráběcích center, ale i pro výrobce, kteří dodávají seřízené stroje na určitou zákaznickou technologii. Prezentovaný příklad provedení Zero point systému vyvinutý firmou Zero Clamp může navíc,m jak bylo naznačeno výše, přinést řadu výhod oproti ostatním systémům zero point. Nakolik bude toto tvrzení pravdivé, to ukážou až průmyslové aplikace tohoto, podle mého názoru „smart“ konstrukčního provedení.

Dodavatelem výrobků firmy Zero Clamp pro ČR je společnost Grumant, která je výrobců a uživatelům obráběcích strojů dostatečně známa.

Prof. Dr. Ing. Jiří Marek

VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství

marek@fme.vutbr.cz

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 180112
Datum: 07. 02. 2018
Rubrika: Výroba / Obrábění
Firmy
Související články
Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Veletržní kaleidoskop

Strojírenské veletrhy jsou přehlídkou novinek a inovací v široké paletě oborů. Nejinak tomu bylo i letos v Brně, kdy akce opět poskytla návštěvníkům ucelený pohled na současnou úroveň strojírenství. Přesto, že od konání veletrhu již určitá doba uběhla, na aktuálnosti prezentovaného to bezesporu nemá žádný vliv. Nabízíme výběr zajímavostí z výrobní a měřicí techniky.

Související články
Zákaznické dny v Bielefeldu

Před prázdninami se konaly tradiční zákaznické dny v montážním závodě DMG Mori v Bielefeldu. Na pozvání brněnské pobočky DMG Mori Czech se této akce se zúčastnilo též na 50 hostů z České a Slovenské republiky. Všichni účastníci společně odletěli do Paderbornu nacházejícího se nedaleko výrobního závodu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Technologie soustružení na CIMT 2015

Na veletrhu CIMT bylo možné vidět různé typy a velikosti výrobních zařízení. V tomto článku se budeme věnovat strojům provádějícím primárně soustružnické operace. Svislé soustruhy a svislá obráběcí centra na rotační součástky jsou v Číně, ale i v Indii, specifickou skupinou. Z hlediska výroby lze konstatovat, že je vyrábí každá firma mající ve výrobním programu více než dva typy obráběcích strojů. Samozřejmě vedle těchto existují firmy, které se na svislé soustruhy specializují.

Vodorovné vyvrtávačky v praxi, Zastavení čtvrté

Zkušenosti zákazníků jsou nejcennějším podnětem, kterých se dodavateli-výrobci dostává. Nezkreslené reference na zkušenosti z provozu a servisu pak přináší objektivními informace pro další potenciální zákazníky. Kdo jiný by měl tedy o kvalitě firmy vědět více než ten, kdo její produkty vyzkoušel? To je cesta k publikované formě článků, kterou MM Průmyslové spektrum na trhu českých technických periodik zastává. Navštěvovat uživatele produktů a nechat je vyprávět o zkušenostech, které mají s jejich používáním, s komunikací s dodavatelem, se spokojeností s jeho službami. Pak získáme skutečnou referenci, z níž si lze udělat určitou referenci.

Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Rychlovýměnný upínací systém

Společnost v-tech v minulém roce představila modulární rychlovýměnný systém pro CNC obráběcí stroje. Slouží jako rozhraní mezi stolem CNC stroje a upínačem obrobku, který může být v podobě svěráku, univerzálního sklíčidla či přípravku.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

Produktivní high-end obrábění

V minulém vydání jsme vám přinesli referenci rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků, konkrétně z laakirchenského závodu na výrobu rotačných dílů firmy Miba Gleitlager Austria GmbH. V Rakousku nadále zůstáváme a dnes se vydáme se do salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber, která se vedle sestav specializuje na výrobu kusovou až velkosériovou.

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