Témata
Reklama

Zjišťování tlumicí vlastností obráběcích strojů

Má-li se produktivita a přesnost obráběcích strojů zvyšovat, musí se zajistit jejich tuhost a stabilita. Proto je nutné znát tlumicí vlastnosti jejich částí. Vhodná zkušební zařízení nyní společně s rozšířenou metodikou zkoušení umožňují zjišťovat opakovaně parametry tlumení pro prizmatická vedení.

Výrobci obráběcích strojů řeší stálé dilema: vyhovět zvyšujícím se požadavkům zákazníků na růst produktivity při současně vysokých nárocích na přesnost obrábění. Rostoucí produktivita je spojena s opatřeními vyvolávajícími zvýšení řezných sil, případně řezné rychlosti. Aby se zajistila stabilita procesu výroby, musíme umět vysvětlit dynamické chování stroje. K tomu slouží simulace dynamického chování obráběcího stroje, z níž se stanoví optimální konstrukce stroje.

Reklama
Reklama
Reklama

Určení tlumení pro jednotlivá místa stroje je obtížné

Pro bezpečnou prognózu dynamického chování stroje je nutné znát nejen rozdělení tuhosti a hmoty všech konstrukčních elementů, ale také jejich tlumicí vlastnosti. Spolehlivé modelování tlumení je vzhledem k nedostatečným znalostem tlumicích vlastností spojených součástí obtížné, může vznikat mezera mezi spojenými povrchy. U obráběcích strojů se nejvíce používají prizmatická vedení, proto mají jejich tlumicí vlastnosti největší význam pro výkon a přesnost stroje.

Obr. 1. Valivé vedení od firmy Bosch Rexroth

Tlumení je ztráta kinetické energie a je možné ji zjišťovat pouze pomocí výzkumu dynamického chování zařízení. Pro výzkum dynamického chování prizmatického vedení byl vyvinut zkušební stand sestávající ze dvou hmot spojených prizmatickým vedením (obr. 2). Pomocí širokopásmového budiče kmitání se zkušební stand rozkmitá charakteristickým tvarem kmitů. Při dosažení polohy těžiště hmoty do průsečíku tlakových linií valivého tělesa je možné z kmitání zkušebního standu odvodit buď posuvové, nebo rotační tvary kmitů. Na základě měření frekvence kmitů poddajnosti standu je možné stanovit charakteristické tvary kmitů pro modální tlumení. Přesto toto modální tlumení obsahuje ještě celkový systém tlumení zkušebního standu, které snižuje energii v jednom tvaru kmitů. Toto kmitání obsahuje vedle hledaných kmitů prizmatického vedení také tlumení jednotlivých částí standu a nepřesností v jejich styku (nedokonalé lícování – spáry). Učinit závěr o tlumení v jednotlivých místech standu tak není možné.

Metodou, jak stanovit místní rozdělení tlumení, je postupné sestavování zkušebního standu. Pro každý stav sestavení se provádí měření a porovnává se se simulačním modelem, takže je možné změřit a určit vliv každého nového prvku, případně spáry mezi dvěma díly. V důsledku postupného skládání zkušebního standu se mění poměry hmoty a tuhosti. Následně je možné zjistit parametry tlumení rozborem tvarů kmitů a vlastní frekvence kmitání, které se pak dají rozlišit z celkového sestaveného standu. Aby se tato nepříjemnost odstranila, byl vyvinut metodický postup (metodika) zobrazený na obr. 3. Zkušební zařízení bylo opatřeno místo prizmatickým vedením speciálně zhotovenou referenční náhradou. Tato referenční náhrada má hmoty a rozdělení tuhosti srovnatelné s prizmatickým vedením, avšak při velmi malém tlumení. Srovnáním výsledků měření této náhrady s odpovídajícím simulačním modelem můžeme nyní stanovit neznámé tlumení celého zkušebního standu. Nyní lze porovnat výsledky měření prizmatického vedení se simulačním modelem. Změnou rozdělení hmoty může být zkušební stand dynamicky rozladěn. Srovnáním předpovídaného tlumení s výsledky měření se ukáže, který model chování lépe vyhovuje.

Viskozita mazacího média významně ovlivní tlumení

Při zkoumání běžně používaného prizmatického vedení firmy Bosch Rexroth bylo možné určit všechny faktory ovlivňující tlumení. Abychom odstranili vliv různých konstrukčních provedení a zajistili reprodukovatelnost měření, probíhaly zkoušky nejprve při suchém vedení (bez mazání). Při srovnání různých tříd předpětí a velikostí konstrukce stroje na základě viskózních modelů tlumení podle tvaru kmitání v kolmém směru k vedení (ve směru normály) se ukazuje: s rostoucí třídou předpětí se snižuje tlumení. Významný vliv na schopnost tlumení prizmatických vedení má viskozita použité mazací tekutiny. Čím je viskozita mazacího prostředku vyšší, tím větší je tlumení. Například tlumení při mazání tukem o viskozitě základního oleje 120 mm2s-1 leží mezi nízkou a vysokou viskozitou mazacího oleje.

Obr. č. 2. Porovnání různých tříd předpětí a velikostí konstrukce pro tvar kmitání v normálovém směru na základě viskózního modelu tlumeníTlumicí vlastnosti stroje ovlivňují také detaily konstrukce, například optimální oblast vstupu na začátku vedení, která byla vyvinuta s ohledem na zmenšení pulzací a zvýšení trvanlivosti, ovlivňují tlumicí vlastnosti stroje. Tato konstrukční opatření vedou u nové generace valivých vedení (RSHP) od firmy Bosch Rexroth k výraznému zvětšení tlumení pro všechny třídy předpětí.
Obr. 3. Metodický postup identifikace modelování tlumení a parametrizace prizmatických vedení

Konstrukční detaily mohou ovlivnit proces tlumení

Protože výrobci obráběcích strojů jsou při vysvětlování dynamiky stroje závislí na charakteris-tických hodnotách tlumení, může být pro výrobce komponent znalost vlastností tlumení jejich pro-duktů výhodou v soutěži na světovém trhu. Rozšířená metodika a vyvinuté zkušební standy umožňují účinné a reprodukovatelné zjištění parametrů tlumení prizmatického vedení.

Tyto výsledky byly získány v rámci řešení výzkumného projektu „Dämpfungseffekte in Werk-zeugmaschinen“ (FOR 1087), podporovaného DFG. Přitom byla prověřována schopnost předvídat a stanovit parametry modelu tlumení prizmatických vedení pro lineární osy a reálné struktury kon-strukce obráběcího stroje.

Zdroj: MM DAS INDUSTRIEMAGAZIN, č. 21, 2015

Christian Brecher, Michael Wagner a Marcel Fey

zpracoval Ing. Jaroslav Řasa, CSc.

jar.rasa@seznam.cz

Reklama
Vydání #11
Firmy
Související články
Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizovaná upínací technika

Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

Univerzální brusky pro broušení na kulato

Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

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.

Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Chytré měření upínací síly

Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

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.

Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

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.

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