Témata
Reklama

Zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů

Koncem roku 2016 byl zahájen projekt zaměřený na zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů tradičního českého výrobce – Kovosvit MAS. Ve spolupráci s výzkumným centrem pro strojírenskou výrobní techniku a technologii – RCMT – byly započaty práce na vývojovém projektu, který si klade za cíl přistoupit komplexně k problematice energetické efektivity strojů.

V dnešní době není možné řešit jednotlivé části stroje odděleně, ale je žádoucí zohledňovat vzájemné vlivy realizovaných dílčích kroků. Výzkumný projekt je zaměřen na klíčové oblasti nejen v konstrukci obráběcích strojů, ale i ve zvýšení kompetencí pracovníků Kovosvit MAS v oblasti navrhování a realizace zákaznických výrobních technologií. Vývoj proto probíhá především v těchto oblastech:

  • energetická efektivita v neproduktivním čase – softwarové řízení spotřeby energie;
  • pomocná zařízení – emulzní hospodářství, chlazení stroje, hydraulické okruhy;
  • výrobní technologie – optimalizace chlazení řezu, efektivní strategie;
  • využití stlačeného vzduchu.

Výzkumné práce jsou zaměřeny na dvě řady strojů určených pro výrobu tvarově složitých dílců s vysokou přidanou hodnotou. Získané znalosti a zkušenosti budou využity také v konstrukci dalších typů strojů a ke zvýšení kvality poskytovaných technologických služeb.

Cílem projektu je zvýšení energetické efektivity produkovaných obráběcích strojů při zachování klíčových vlastností, kterými jsou přesnost, produktivita a kvalita výroby. To vše za předpokladu ekonomicky rentabilních nákladů.

Reklama
Reklama
Reklama
Energeticky efektivní dodávka řezné kapaliny zahrnuje určení vhodného tlaku a průtoku v závislosti na použité technologii a řezných podmínkách.

Spotřeba energie v neproduktivním čase

Dlouhodobé zkušenosti ukazují, že v případě středně- a malosériové výroby existují stále relativně dlouhé časové prostoje, kdy stroje nevytvářejí přímo hodnotu formou výroby dílců. Zpravidla se jedná o seřizování stroje, upínání dílců, testy nebo zapnutý stroj, na kterém neprobíhá žádná činnost. V posledním případě jde o ekonomickou ztrátu. V těchto vedlejších časech je však možné úspěšně řídit spotřebu energie některých specifických částí stroje, respektive spotřebičů energie, jejichž činnost není v tomto čase vyžadována. Pokud se podaří tyto spotřebiče vypnout nebo alespoň omezit jejich aktivitu, dochází ke snížení celkové spotřeby energie. Jedním z možných řešení je využití softwarových opcí – hibernačních režimů. Tyto systémy zpravidla sledují čas od výskytu specifického definovaného stavu stroje a v určený okamžik vypínají nastavené spotřebiče definovaným způsobem. V okamžiku jiné definované události okamžitě aktivují vypnuté spotřebiče a uvádějí stroj do žádaného stavu.

Základem pro stanovení možností zvýšení energetické efektivity je analýza aktuálního stavu stroje a jeho hospodaření s energií.

Fluidní okruhy

Velký potenciál úspory energie tradičně spočívá v oblasti emulzního hospodářství. Konkrétně v dodávce chladicího a řezného média. Vhodným řízením dodávky do řezu je možné uspořit energii využitím synergických efektů. Výzkum v této oblasti je proto zaměřen na hledisko vhodných parametrů média v závislosti na použitém nástroji a technologii. Vedlejším očekávaným efektem je pak nižší potřebný chladicí výkon pro temperování řezného média. Tím je pozitivně ovlivněna tepelná stabilita stroje, a tedy i přesnost výroby. Žádané vlastnosti dodávky média jsou samozřejmě úzce spjaty s použitou výrobní technologií, která do značné míry předepisuje požadavky na parametry média. Dále do celého procesu vstupuje použitý nástroj, respektive jeho hydraulický odpor daný tvarem a plochou vnitřních chladicích kanálků. Vše dohromady pak tvoří celek, kterým je energeticky efektivní a přitom produktivní.

Optimalizace řízení hydraulických okruhů je další z oblastí, kde lze úspěšně zlepšit hospodaření s energií v rámci celého stroje.

Výrobní technologie – produktivně i ekonomicky

Základním faktorem ve výrobním průmyslu je schopnost vyrábět produktivně a efektivně. Jedním z hlavních směrů vývoje je proto další posílení schopností a kompetencí v navrhování produktivních technologií, které jsou zároveň ekonomicky výhodné. Rozšíření znalostí navrhování optimálních technologií pro různé tvary dílců z různých materiálů přinese přidanou hodnotu při návrhu zákaznických technologií a rovněž úsporu podnikových nákladů ve vlastní výrobě. Jedním z hlavních úkolů při navrhování technologie výroby je zvolení vhodných strategií pro vyrobení žádaného tvaru ve stanovených okrajových podmínkách (kvalita, geometrie a další). Vhodně zvolená strategie spolu s adekvátními nástroji, které daná strategie dokáže bezezbytku využít, sníží nutný čas výroby a zároveň pozitivně ovlivní jakost výroby.

Produktivní výrobní technologie tvoří se strojem v dnešní době nedělitelnou dvojici.

Stlačený vzduch – nejdražší a nejopomíjenější médium

Stlačený vzduch, který se hojně využívá v přesných obráběcích strojích, je velmi často opomíjen z hlediska nákladů. Stlačený vzduch je obecně vnímán jako dostupné a levné médium, avšak je tomu zcela naopak. Některé zdroje uvádějí až desetkrát vyšší náklady na dodávku stlačeného vzduchu oproti dodávce elektrické energie. Zároveň mu není věnována dostatečná pozornost, která je potřebná. Drobné i větší úniky vzduchu se v mnoha dnešních výrobních halách bohužel stále berou jako přiměřené. Na stlačený vzduch je nutné nahlížet jako na médium, které je zpravidla využíváno jako tzv. hradicí vzduch. Jeho klíčovým úkolem je zajištění mírného přetlaku v kritických částech stroje a zabránění vniku nečistot. To se týká v drtivě většině odměřování a vřetenové jednotky. To však znamená, že vzduch strojem prochází a bezezbytku uniká do okolí. A to po celou dobu chodu stroje. Snížení spotřeby tohoto hradicího vzduchu tak odhaluje velký potenciál snížení celkových nákladů na chod stroje I na tuto oblast je proto zaměřen uvedený vývojový projekt.

Spotřeba stlačeného vzduchu je často opomíjená, ale přitom výrazná nákladová položka.

Závěrem

Zvyšování energetické efektivity moderních obráběcích strojů tvoří spolu s vysoce produktivní technologií konzistentní celek, který přináší jeho uživateli vysokou přidanou hodnotu. To je nutný požadavek na úspěšné udržení a rozvoj pozic na vysoce konkurenčních trzích, kterými bezesporu přesná strojní výroba je. Vývojový projekt, realizovaný v současné době ve společnosti Kovosvit MAS, si klade za cíl splnit tyto požadavky a získané poznatky dále rozvíjet a uplatňovat v portfoliu svých nabízených strojů a technologií.

Využití víceosého stroje a moderních výrobních technologií znamená snížení výrobního času dílce, a tedy celkovou vyšší produktivitu podniku.RCMT, Fakulta strojní, ČVUT v Praze

Ing. Jiří Vyroubal, Ph.D.,


Reklama
Související články
Upnutí obrobku ovlivňuje přesnost a produktivitu obrábění

Přesnost a produktivitu obrábění ovlivňuje mnoho faktorů. Svůj podíl na výsledku má typ a vlastnosti použitého obráběcího stroje, volba nástrojů a řezných podmínek, zvolená strategie obrábění a v neposlední řadě i způsob upnutí a vyrovnání dílce před obráběním. V některých specifických případech je volba upnutí klíčovým faktorem pro realizaci celé technologie v požadovaných parametrech.

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

RCMT - 20 let ve výzkumu obráběcích strojů

Před 20 lety se začaly psát dějiny novodobé tuzemské výzkumné základny strojírenské výrobní techniky. Tento příspěvek nahlíží na klíčové milníky na jeho cestě očima aktérů, kteří stáli a stojí po jeho boku. Vydejme se společně na cestu, která formovala dnešní podobu Výzkumného centra pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT (Research Center of Manufacturing Technology) při FS ČVUT v Praze.

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
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.

Hlavní trendy EMO Hannover 2017 očima výzkumníků

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2 200 českých návštěvníků.

Zvyšování produktivity při obrábění

Obrábění patří ke klíčovým výrobním technologiím. Hlavní předností obrábění je schopnost realizovat téměř neomezenou škálu tvarů a velikostí obrobků s potřebnou přesností a jakostí povrchu v kusové i sériové výrobě. Pro obrábění součástí na CNC strojích jsou dnes běžně komerčně dostupné všechny potřebné nástroje: softwarová CAD+CAM podpora včetně virtuálních simulací a postprocesorů na jedné straně, hardwarová realizace v podobě moderních obráběcích strojů a nástrojů na straně druhé.

Výzkum v oblasti výrobní techniky a technologie

MM Průmyslové spektrum se po dlouhá léta systematicky věnuje problematice výzkumu, vývoje a inovací. V rámci spolupráce nabízíme prostor zveřejňovat své názory a postoje jak zástupcům výzkumné sféry, tak i komerčním firmám.

Reflexe EMO Milano 2015

Italské výstaviště Fieramilano se první říjnový týden stalo středem pozornosti strojařů především evropské provenience. Po šesti letech, kdy vrcholila hospodářská krize, se prestižní veletrh EMO vrátil do italského průmyslového regionu s „budovatelským“ mottem: Let’s build the future. Na ploše 120 000 m2 ve dvanácti výstavních halách se prezentovalo přes 1 600 vystavovatelů, z toho na 500 tuzemských. Podle závěrečné zprávy navštívilo akci přes 155 tisíc návštěvníků (145 tis. EMO Hannover 2013), polovina ze zahraničí. (Pozn. V neděli před zahájením EMO navštívilo vedlejší Expo přes 260 tisíc návštěvníků. Z České republiky do Milána vycestovalo 2 160 strojařů (2 300 na EMO Hannover 2013). Každý z návštěvníků si domů patrně odvezl svůj osobní rekord v nachozených kilometrech po výstavišti.

Návratnost strojních investic

I když nový stroj představuje významnou investici, je pravda, že zhruba 70 % všech strojů se prodává bez nástrojového vybavení. To znamená, že mnoho výrobců stále nemá možnost zkrátit dobu návratnosti a zvýšit investiční návratnost (ROI) z jejich kapitálových výdajů.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Multifunkční bruska aneb tři v jednom pro Koreu

Období sériové výroby, ve kterém TOS Hostivař nebo TOS Čelákovice dodávaly tisíce obráběcích strojů, je dávno minulostí. Tuto úlohu v oblasti univerzálních strojů převzaly do jisté míry asijské firmy, kterým lze, co do kvantity, a tedy i ceny, jen těžko konkurovat.

Revoluce v soustružení - netradiční použití zavedeného procesu

Soustružení je zavedený proces, který už se zdál být takřka navždy neměnný. Ale ti, kteří si mysleli, že jejich proces je neotřesitelný jako skála – dovedený k dokonalosti a se skvěle doladěnými parametry umožňujícími dosažení maximální výkonnosti a ziskovosti –, se musí zamyslet znovu. Co kdyby existoval nový způsob soustružení, který zpochybňuje zakořeněné a předpojaté představy o tomto dlouhá léta využívaném procesu? Nadešel čas připojit se k právě probíhající revoluci v soustružení, prolomit stávající výrobní překážky a užívat si nově nalezenou produktivitu.

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