Na podzim 2009 bylo v Plané nad Lužnicí slavnostně otevřeno předváděcí centrum firmy Newtech, která u nás distribuuje stroje společností Mori Seiki, Milltronics, Tsugami, LVD a ONA. Při této příležitosti se zde sešlo skutečně překvapivé množství návštěvníků. Možnost prezentovat své produkty v prostorech předváděcího centra i v rámci krátkých odborných seminářů dostaly i další specializované firmy z oboru obrábění, setkali jsme se tu s nástrojáři Sandwick, Iscar a Walter, stejně jako s distributorem CAx software Esprit, firmou Pimpel, chybět také nemohl přední výrobce a dodavatel sond, společnost Renishaw a distributor moderních systémů magnetického upínání, firma MagCentrum. Využití robotiky při automatizaci obráběcích procesů prezentovala firma ABB.
Jeden ze seminářů věnoval pan Juichi Sakano, manažer aplikačního oddělení Mori Seiki Evropa-USA, prezentaci pokročilých technologií v obráběcích strojích Mori Seiki. Těm se bude věnovat i následující článek, jedná se o pohon působící v těžišti (DCG), přímý pohon motorem (DDM), motor v nástrojové hlavě (BMT) a osmiboké kluzné vedení (ORC).
Pohon působící v těžišti - DCG®
technologie minimalizující vibrace
Důvody vedoucí k vývoji DCG® technologie
Kolem roku 1995 skončilo období, kdy se dařilo každý rok zvyšovat výkon a efektivitu strojů, a to přestože byly k dispozici větší motory, rychlejší pohony a lepší nástroje. Mori Seiki se domnívá, že důvodem zastavení tohoto vývoje jsou zvýšené vibrace vznikající při použití vysokých otáček a rychlých posuvů, které způsobují zhoršení kvality a přesnosti obrábění. Jako příklad můžeme uvést sloup nesoucí vřeteno u horizontální frézky. Představme si, že může vážit až 2 tuny a my se ho snažíme přemístit rychlostí až 20 m/min s přesností polohování 1 μm a to pomocí kuličkového šroubu, který je uložen ve spodní části tohoto odlitku. Z těchto důvodů nastává situace, kdy se celý systém stává nestabilním a náchylným k vibracím a to je důvod, proč již vysokorychlostní obrábění nevykazuje takový pokrok jako dříve. Jako řešení těchto problémů nabízí Mori Seiki technologii DCG spolu s novým uspořádáním stavby stroje nazvaným Box in Box (rám v rámu).
DCG® technologie u vertikálních obráběcích center
Hlavními problémy u konvenčních strojů jsou přesahy pohyblivých částí: u osy Z vzdálenost osy vřetene od osy pohonu, u osy Y přílišné vyložením stolu v krajních polohách přes osu pohonu. U DCG strojů prochází výsledné virtuální působení dvou kuličkových šroubů osou vřetene. Díky obloukové konstrukci sloupu má vřeteno nulové přesazení. Také pracovní stůl je v každé poloze nad základnou a prostorem vymezeným dvěma kuličkovými šrouby osy Y.
Výsledkem těchto zlepšení je dosažení maximální možné kvality obrábění s minimem vibrací.
DCG®technologie u horizontálních obráběcích center
Dosažitelné zrychlení u strojů konvenční konstrukce je limitováno hmotností pohyblivého sloupu a jeho vyvážeností vůči pohonu. Box-in-Box konstrukce umožňuje snížit hmotnost a zvýšit tuhost pohybujících se částí stroje. Díky technologii DCG se dvěma pohony jsou eliminovány vibrace vznikající během zrychlování. Výsledkem těchto zlepšení je vyvážení velké rychlosti obrábění s vysokou kvalitou obrábění.
Přímý pohon motorem - DDM®
nejrychlejší rotační pohon na světě
Důvody vedoucí k vývoji DDM® technologie
Lineární pohyb obráběcích strojů doznal revoluční zrychlení a zpřesnění díky nástupu kuličkových šroubů, které nahradily převod pastorek-ozubený hřeben.
Bohužel u rotačního pohybu k žádnému takovému významnému objevu nedošlo a rotační pohon je realizován stále pomocí převodu šnekovým kolem.
Tento převod má ovšem velké nedostatky: vůli, snahu zadírat se při rychlém pohybu a rychle se opotřebovává.
Jako řešení těchto problémů nabízí Mori Seiki technologii DDM, která využívá vlastností přímo řízeného motoru.
Výhody technologie
Velká rychlost rotace
Díky své rychlosti rotace se z původně polohovací osy stává osa vhodná i pro soustružení. Na rozdíl od šnekového převodu, který má účinnost 50–70 % výkonu motoru, DDM technologie přenáší 100 %.
Velká přesnost polohování
Díky absenci jakýchkoli ozubených převodů, je DDM přenos zcela bez vůle. Klasický systém umožňuje polohovací krok 1° a přesnost polohování je závislá na přesnosti zpevňovacího věnce. DDM systém má možnost polohování 0,001° a přesnost je zajištěna přímým odměřováním.
Snazší údržba a delší životnost
Z důvodu eliminace prvků kinematického řetězce, u kterých dochází k opotřebení, je životnost DDM systému delší. Zároveň při případné kolizi nedojde k mechanickému poškození ozubení, ale pouze k proklouznutí brzdy, což nijak neovlivní následnou přesnost stroje.
Motor v nástrojové hlavě BMT®
revoluce ve frézování nástrojovou hlavou
Důvody vedoucí k vývoji BMT® technologie
Při hledání způsobů, jak vylepšit nástrojovou hlavu obráběcího stroje se vývojáři zpravidla zaměřují na následující slabá místa: nedostatečná tuhost, nedostatečný frézovací výkon, vibrace a teplota. U MORI SEIKI řeší tyto problémy komplexním zlepšením více prvků:
zvýšili výšku kluzného vedení, zvětšili roztečný průměr upínacího věnce nástrojové hlavy, zvětšili tuhost rotačních držáků a tuhost jejich uložení a vyvinuli BMT technologii, díky které eliminovali soustavu převodů a pohonů generující teplo a vibrace.
Výhody technologie
Velký frézovací výkon
U soustružnických strojů s BMT technologií se frézovací výkon téměř blíží výkonu standardních frézovacích strojů. Díky odstranění mechanických převodů se přenáší 100 % výkonu motoru na nástroj. Odpadá také riziko jejich poškození při případné kolizi a tím servisní náklady.
Větší přesnost obrábění
Kromě snížených vibrací je přesnost obrábění zvýšena také díky tuhému uložení rotačních nástrojů, jejichž poloha je na nástrojové hlavě zajištěna pomocí tří přesných per.
Menší vibrace
Velikost rozsahu vibrací u BMT nástrojové hlavy je 3× menší než hlavy konvenční, což má také pozitivní vliv na délku životnosti nástroje a tím nákladů na výrobu.
Nižší teplota
Nárůst teplot nástrojové hlavy s BMT technologií je 10× menší než u nástrojové hlavy konvenčního stroje, protože vznikající teplo je efektivně odváděno olejovým chlazením pláště motoru.
Osmiboké kluzné vedení ORC®
osmiboký profil pro přímý pohyb
Důvody vedoucí k vývoji ORC® technologie
Pro uložení pohyblivých částí využívají obráběcí stroje dvou typů vedení. Valivé a kluzné.
V porovnání s valivým vedením má kluzné vedení jednu zásadní výhodu -nepřenáší vibrace.
Kluzné části tohoto vedení jsou zaškrabány a to nejen z důvodu přesnosti a rovinnosti povrchu, ale hlavně kvůli vytvoření mnoha miniaturních prohlubní, které slouží jako olejové kapsy.
Tyto olejové zásobníčky plní dvě důležité funkce:
a)slouží jako zásoba mazacího oleje, tzn. prevence proti zadření
b)absorbují vibrace vznikající při změně pohybu a při obrábění
Síly působící na vedení během obrábění vytlačují olej z jedné kapsičky do druhé, a ten se průchodem přes malé prostory ohřívá. Tím je vibrační energie transformována na energii tepelnou.
Bohužel při vysokých rychlostech nebo během hrubování způsobuje toto zahřívání teplotní deformace vedení a následně ovlivňuje přesnost stroje.
Technologie ORC řeší tento problém použitím symetrického osmibokého vedení, na které působí teplotní deformace ve čtyřech směrech stejnoměrně a proto střed pohybující se části zůstává stále na stejném místě.
Výhody ORC technologie
Velká rychlost posuvů a stálá přímost vedení
ORC technologie nabízí dokonalou přímost vedení a stálou polohu středu i při velkých rychlostech posuvů, což je velmi důležité u 5osého prostorového obrábění, kdy malá odchylka středu rotace má následně vliv na celou geometrii.
Tlumaní vibrací a řízené teplotní deformace
Výhody čtyřhranného kluzného vedení jsou zachovány a nevýhody jsou dokonale odstraněny.
www.newtech.cz