Zvyšování produktivity, přesnosti a životnosti obráběcích strojů

Současné vysoké nároky na produktivitu a kvalitu výroby jsou motivací pro vývoj také v oblasti příslušenství obráběcích strojů. V rámci této „honby“ za produktivitou jsou hledány nové cesty a postupy, jak obráběcí stroje dále zpřesňovat při současném zvýšení jejich výrobní kapacity a snižování nákladů na jejich stavbu i provoz. Mimo optimalizace mechanické konstrukce obráběcích stojů, která je základním kamenem jejich stavby, dochází k implementaci řady softwarových i hardwarových prostředků zlepšujících pracovní výkony strojů. Trendem je sledování skutečného stavu stroje a následné přizpůsobení a kompenzace nepříznivých projevů. Jedním z takovýchto přístupů jsou systémy pro měření a kompenzaci změn geometrie stroje. Téměř nutností jsou dnes již kompenzace teplotních deformací, které rekonstruují a kompenzují deformaci stroje na základě měření teplot v různých místech stroje a dalších veličin. Algoritmy vyhodnocení teplotní deformace jsou chráněným know-how každého výrobce obráběcích stojů a dosahují různých výsledků v závislosti na jejich komplexnosti. Vyšším stupněm jsou potom metody integrovaného přímého měření deformace mechanické struktury stroje, které jsou schopny postihnout nejen deformace způsobené teplotním ovlivněním, ale také deformace způsobené zatížením stroje nebo změnou jeho geometrie vlivem přestavení. Takovéto systémy jsou poměrně nové a v oblasti obráběcích strojů mají velkou perspektivu. Dalším charakteristickým prvkem zvyšujícím kvalitu výroby jsou softwarové doplňky řídicích systémů, které se v poslední době soustřeďují především na optimalizaci dráhového řízení, adaptivní zásahy do regulace a na kontrolu možných kolizí. Optimalizace dráhového řízení je v současnosti započata již na úrovni úpravy vygenerovaných dat CAM softwarem, kdy dochází k jejich modifikaci s ohledem na konstantní úběr materiálu, minimalizaci kolísání posuvové rychlosti, zahrnutí vlivu řezných sil atd. Další optimalizace jsou potom přímo součástí řídicího systému, kde jsou v rámci interpolátoru programovány algoritmy pro zpracování NC kódu s cílem minimalizovat odchylky od požadovaného tvaru a celkový čas obrábění. Adaptivní systémy jsou potom založeny zejména na sledování vibrací pohybové osy nebo vřetene v řezu a na základě těchto informací ovlivňují velikost posuvu, popř. zastavují stroj v případě vznikající kolize. Výsledkem je snížení vibrací při obrábění a současně zvýšení bezpečnosti provozu. Pro vyšší stupeň potlačení vibrací včetně vibrací vznikajících od zrychlení pohybových os jsou v oblasti obráběcích strojů stále častěji nasazovány dynamické hltiče. Jejich aktivní varianty jsou použitelné pro široké frekvenční spektrum a dokážou tak adaptivně potlačit aktuálně vzniklé vibrace. Nedílnou součástí vývoje v oblasti příslušenství obráběcích strojů je také vhodná volba jeho typu a parametrů. V oblasti pohonů obráběcích strojů má vhodná volba komponent majoritní vliv na chování celého stroje včetně parametrů jeho životnosti. Komponenty jsou vybírány tak, aby vyhověly požadavkům, ale zároveň aby nebyly zbytečně předimenzovány. Můžeme tedy hovořit o optimalizovaném návrhu pohonů. Současně s tím se začínají objevovat také nekonvenční typy pohonů, které rozšiřují funkčnost stroje, dosahují vyšších parametrů a jsou schopny pokrýt požadavky trhu na univerzální použití stroje. Ing. Jiří Švéda, Ph.D. Ústav výrobních strojů a zařízení ČVUT v Praze, Fakulta strojní