Poháněné nástroje a jejich upínání
Poháněné nástroje představují podstatné zvýšení technologických možností obráběcího stroje a významný příspěvek k možnosti zhotovit obrobek na jedno upnutí; de facto mohou představovat další řízenou osu. Jejich úzká vázanost na stroje konkrétního výrobce (zdroj pohybu, způsob upnutí a prostorová omezení) způsobuje omezenou přenositelnost z jednoho typu stroje na druhý a počet firem, které je mají ve výrobním programu, je podstatně menší než těch, kteří se věnují samotným řezným nástrojům. Protože se jedná o přídavné komponenty, které nejsou plně integrovány do struktury obráběcího stroje, je nutno počítat s některými omezeními, jako např. omezená tuhost a podobně. Konstrukčním provedením se výrazně liší poháněné nástroje upínané do pracovního vřetena stroje a poháněné nástroje, které jsou upínány do revolverové hlavy.
Obr. 1: Mechanizace úhlové hlavy BENZ
Poháněné nástroje, upínané do pracovního vřetena stroje, jsou upínány pomocí kuželu do kuželové dutiny vřetena stroje a mohou být vybaveny přírubou pro systém automatické výměny (obr. 1). Zahrnují vyvrtávací hlavy přestavitelné během operace tak, že mohou zhotovovat kuželové otvory, otvory obecného průřezu či obrábět čela otvorů; dále hlavy zrychlovací, které podstatně zvyšují rozsah otáček použitelných na stroji směrem vzhůru, dále hlavy úhlové, přestavitelné úhlové a vícevřetenové (např. Benz Werkzeugsysteme, Nikken, d´Andrea).
Obr. 2: Vyvrtávací hlava KOMET M042
Pokud jsou vybaveny separátním elektronickým pohonem a dálkovým napájením – např. systémy pro řízení osy U Komtronic společnosti Komet Group – způsob jejich upnutí se neliší od způsobu běžných nástrojů, upínaných do vřetena, a rotují s ním. Vlastní hlava je vybavena přímým absolutním odměřovacím systémem na příčných saních, servomotorem pro příčný posun saní s upnutým řezným nástrojem, zařízením pro bezdotykový infračervený příjem dat a pro induktivní příjem elektrické energie; na vřeteníku stroje nebo v jeho pracovním prostoru jsou umístěny příslušné stacionární vysílače. Rozlišení je 1 µm na průměru, dosahovaná přesnost obnáší několik málo µm a vnější průměr hlavy činí zhruba 110 mm. Dodávají se také v provedení pro jemné vyvrtávání, kdy příčné saně jsou nahrazeny vychylovacím mechanizmem vyvrtávací tyče (obr. 2). V opačném případě musí být tělo poháněného nástroje fixováno vůči vřeteníku stroje pomocí příruby nebo kotvicího ramene krouticího momentu s ustavovacím čepem (obr. 3) a vlastním zdrojem pohonu je vřeteno stroje. Ustavovací čep kotvicího ramene zapadá do přesné drážky 18H6 zhotovené v kotvicím bloku, pevně spojeném s vřeteníkem. Pro kužel vřetene vel. 40 se volí rozteč os čepu a kužele 65 mm a pro kužel vel. 50 se volí 80 nebo 110 mm. Průměr čepu bývá 20 mm a na jeho konci je zhotoven prizmatický tvar, zapadající do drážky kotvicího bloku. Kotvicí blok se často zhotovuje individuálně, podle konkrétního stroje, neboť je žádoucí, aby jeho spojení s ustavovacím čepem bylo bez vůle. Kotvicí blok a ustavovací čep bývají rovněž využívány k přívodu řezné kapaliny.
Obr. 3: Sestava úhlové hlavy BENZ včetně kotvicího ramene s čepem a upínacího HSK kužele
Poháněné nástro je, upínané do revolverové hlavy, vytvářejí ve spojení s vřetenem, které lze zasta vit v přesné po lo ze, z CNC stro je víceprofesní centrum (obr. 4), protože lze plně využít výhodu více řízených os ke komplexnímu zhotovení dílce. Snaha obrobit dílec na jedno upnutí tedy vede ke značnému rozšíření těchto nástrojů a jejich typů. Poháněné nástroje mohou být na revolverové hlavě situovány radiálně nebo axiálně, na trhu jsou provedení přímá, úhlová i speciál ní se dvěma řeznými nástroji, která tak rozšiřují počet využitelných poloh revolverové hlavy; přívod řezné kapaliny středem nástroje je běžný. Podle provedení se vyznačují rozličnou radiální či axiální tuhostí a tím i řeznými podmínkami, které na nich lze použít. Možné axiální či radiální zatížení poháněného nástroje včetně maximálních otáček hnacího hřídele jsou udávány v technické specifikaci nástroje. Způsoby upnutí poháněných nástrojů se však vzájemně liší podle typu obráběcího stroje resp. provedení jeho revolverové hlavy. Běžné upínací rozhraní poháněný nástroj/revolverová hlava je tvořeno válcovým polohovacím čepem nástroje, který je opatřen příčnými drážkami, sloužícími ke vtažení poháněného nástroje do otvoru revolverové hlavy. Při tom dojde k propojení hnaného hřídele poháněného nástroje s hnacím hřídelem, který je součástí revolverové hlavy. Krouticí moment zachycuje jeden nebo více ustavovacích čepů.
Obr. 4: Revolverová hlava a poháněné nástroje CNC soustruhu MAZAK řady QT Smart
Obr. 5: Poháněné nástroje Kennametal pro soustruhy OKUMA
V požadovaných rozměrech válcového polohovacího čepu a ve způsobu propojení hnacího a hnaného hřídele je u revolverových hlav obráběcích strojů různých značek nejvíce odlišností. Lze se tak setkat např. s provedeními Mori Seiki, Okuma (obr. 5) a Mazak, která se liší především ve tvaru spojení poháněného hřídele nástroje s pohonným elementem revolverové hlavy (drážkový hřídel, čelní ozubená spojka nebo příčné pero a drážka) aj.; v Evropě je rozšířeno upínání specifikované normami VDI DIN 1809, DIN 5482 a DIN 5480. Sandvik Coromant doporučuje toto rozhraní v provedení CDI (Coromant Capto Disc Interface) a CBI (Coromant Capto Bolt-on Interface), které využívají známého principu polygonálního kužele Coromant Capto. Výhodou takovéhoto interface je jeho stabilita, tuhost a stejné provedení pro statické i poháněné nástroje. Další výhodou této koncepce je, že lze užít upínání typu Sandvik Coromant Quick Change, které je schopno upnout a polohovat vlastní řezný nástroj do upínacího bloku velmi rychle, pouhým pootočením upínací páky. Tím lze z 90 % odstranit prostoje, které vzniknou, je-li třeba vyměnit sadu řezných nástrojů v revolverové hlavě – pokud se upíná řezný nástroj např. do kleštiny (viz obr. 1), je celý proces výměny časově náročnější.
Ing. Petr Borovan