|Uvodní stránka|Weblinks|Nejčtenější 15|Registrace|
Hlavní menu
Bazar strojů
Informace
IP adresa:3.219.31.204
Datum:02. 12. 2020
Čas:06:36
Svátek má:Blanka
Beton a přírodní ?ula při výrobě lo?í a rámů obráběcích strojů
Vydáno dne 27. 03. 2006 (4671 přečtení)

V souvislosti s rozvojem řezných materiálů v posledních 20-30 letech, umocněným v posledním desetiletí aplikací tzv. vysokorychlostního obrábění (HSC) rostou u obráběcích strojů stále po?adavky jak na zvy?ování hodnot maximálních otáček vřeten a posuvových rychlostí, tak na dynamiku jejich změn.

V současné době nejsou výjimkou obráběcí stroje s pracovními posuvovými rychlostmi 50-60 m.min-1 , s hodnotami rychloposuvů 100 m.min-1 a zrychleními (resp. zpomaleními) dosahujícími násobků gravitačního zrychlení g. Rostoucím výkonovým a dynamickým parametrům pohonů pohyblivých částí obráběcích strojů musí adekvátně odpovídat i konstrukce nosných částí - lo?í a rámů obráběcích strojů. Jde předev?ím o parametry tuhosti pro zachycení řezných a setrvačných sil a parametry tlumení, schopné absorbovat (utlumit) rázy a chvění, vznikající jak při obrábění, tak při zrychlování a zpomalování pohybujících se částí obráběcích strojů . Klasické materiály, předev?ím litina a ocel (svařované rámy obráběcích strojů) velmi dobře splňují po?adavky na tuhost a pevnost lo?e a rámu stroje, bohu?el se v?ak vyznačují nízkým vlastním tlumením - logaritmický dekrement (poměrné tlumení) se u litiny pohybuje okolo hodnoty D=0,004, u oceli pak D=0,002. Je samozřejmé, ?e na výsledném tlumení mezi nástrojem a obrobkem se kromě "materiálového" tlumení rámu stroje podílí tlumení ve spojích rámu, ve vedeních , atd, tak?e nakonec u reálných strojů s litinovým rámem se hodnota poměrného tlumení v místě mezi nástrojem a obrobkem pohybuje v hodnotách cca D= 0,04 - 0,06. Problém nízkého tlumení klasických materiálů pro stavbu rámů obráběcích strojů tkví v?ak v tom, ?e u pohonů s vysokou dynamikou nejsou schopny dostatečně utlumit rázy z pohonů, vznikající při urychlování a zpomalování pohybujících se částí obráběcího stroje a v důsledků toho je celý stroj rozechvíván, co? má vliv jak na přesnost obrábění , tak na přenos chvění do základu a stability stroje na základu. Je samozřejmé, ?e čím vy??ími tlumicí účinky se jednotlivé konstrukční uzly stroje vyznačují, tím je stroj celkově stabilněj?í, v principu i přesněj?í a jeho chod ti??í. Jednou z mo?ností, jak dosáhnout vy??ích parametrů tlumení lo?í a rámu strojů se ukázalo vyu?ití betonu a přírodní ?uly v jejich konstrukci.
Beton jako konstrukční materiál
Návrat k pou?ití betonu v konstrukci nosných částí strojů je mo?no pozorovat zhruba od prvního ročníku výstavy EMO v Paří?i v roce 1975. Nejedná se o ?ádnou novinku, nebo? první pokusy s aplikací klasického-cementového hydrobetonu byly provedeny profesorem Schlesingerem ji? v průběhu 1. světové války při stavbě rozměrných karuselových soustruhů a výrazněj?í vyu?ití bylo pak zaznamenáno v průběhu 2. světové války, kdy hlavním důvodem byla náhrada nedostatkových klasických kovových materiálů. Renesance s vyu?íváním cementového betonu v konstrukci rámů NC-obráběcích strojů se pak datuje zhruba rokem 1970 a? 75, od roku 1979 pak kromě aplikací klasického cementového betonu bylo v ?ir?ím měřítku započato i s vyu?íváním tzv. polymerického betonu, jeho? pojivo je tvořeno syntetickými pryskyřicemi. Pou?ití betonu bylo původně zdůvodňováno úsporami výrobních nákladů a zkrácením průbě?né doby výroby v porovnání s litinou či ocelí, mo?ností výroby rozměrných částí rámu stroje přímo u zákazníka a počínaje zmíněným datem 1970 a? 75 pak i dosa?ením zvý?ené dynamické stability strojů v důsledku podstatně vy??ího poměrného tlumení betonových konstrukcí v porovnání s litinovými (koeficient poměrného tlumení a? 30x vy??í).

Hydrobeton -podtitulek
Co se týká klasického cementového betonu (hydrobetonu), tak ten je v současné době pou?íván předev?ím jako výplň jednoduchých svařovaných ocelových lo?í, pro zvý?ení jejich hmotnosti, tuhosti a zvý?ení součinitele poměrného tlumení. Příznivou vlastností cementového betonu je jeho v podstatě stejně velký součinitel teplotní rozta?nosti jako u oceli, ale při řádově ni??ím koeficientu tepelné vodivosti ne? u oceli (v porovnání s ocelí velmi dobré izolační vlastnosti pro přestup tepla). Pro připevnění návazných uzlů obráběcích strojů-např. vřeteníků, vodicích ploch apod. jsou do betonu zalévány potřebné kotevní prvky, ocelové desky apod. V současné době existují specializované firmy, které lo?e z hydrobetonu vyrábějí a dodávají, např. rakouská firma Framag, která tato lo?e z hydraulického betonu pod označením Hydropol dodává např. firmám Emco (CNC frézky), HEID (CNC soustruh), Handtman (vysokorychlostní portálové frézky), Walter (brusky), Heckert (CNC frézky), atd.

K hydraulickým betonům , které jsou směsí písku, ?těrku, cementového pojiva, příměsí proti smr??ování a vody lze vyzdvihnout tyto klady: vysoká pevnost v tlaku, bez armování ni??í pevnost v tahu ne? v tlaku (10-15x), velmi dobrá přilnavost k ocelovým materiálům, součinitel tepelné rozta?nosti zhruba stejné velikosti jako u oceli, speciálními příměsemi dosa?itelné zvět?ování objemu při tuhnutí - zvlá?? významné při vyplňování dutin litinových a ocelových lo?í, vysoké vlastní tlumení (a? 40x vět?í ne? u oceli) a malá odolnost vůči působení olejů, solí a dal?ích chemikálií- pokud se přímo s nimi dostávají do styku nutnost nátěru specielním nátěrem.

Pokud je zapotřebí zlep?it vlastnosti "betonového" lo?e v tahu a ohybu, je provedeno armování ocelí- tj. vytvoření ?elezobetonu. V ?elezobetonu je tahové namáhání zachycováno ocelovou výplní, tlakové pak betonem. Ve zvlá?tě exponovaných případech lze ?elezobetonové díly provést ve formě předepjatého betonu, ve kterém v důsledku vysokého tahového předpětí ocelové výplně je beton pouze tlakově namáhán i v případech vněj?ího provozního tahového namáhání.

Polymerický beton ? Granitan -podtitulek
Polymerický beton je znám ze stavebnictví, kde je pou?íván na vysoce exponované části, u kterých je po?adována vysoká pevnost (2-5x vy??í ne? u hydrobetonu), odolnost proti povětrnostním vlivům, působení solí a chemikálií. V oboru obráběcích strojů bylo s četněj?ím vyu?itím tohoto druhu betonu započato zhruba v roce 1979 a jedná se o směs přírodní ("?těrk") nebo umělé keramiky s velikostí granulátů 0 a? 42 mm a syntetického pojiva (procentuelní váhový podíl pojiva v rozmezí 6-10%), která se ve specialním stroji promísí a ukládá se do licí formy, přičem? těsně před výstupem této směsi z mísícího stroje je do směsi přidáváno tu?idlo. Polymerický beton tuhne v průběhu 5 a? 10 minut (za vývinu tepla). Jako syntetické pojivo slou?í epoxidové, metakrylátové, či polyesterové pryskyřice. Dle pou?ité pryskyřice se pak tyto polymerické betony příslu?ně nazývají. V případě nejznáměj?ího polymerického betonu Granitan S 100 (někdy nazývaný i jako umělá ?ula) se jedná o beton s epoxidovou pryskyřicí jako pojivem a přírodním "?těrkem" (čedič, pazourek, gabro, diorit, diabas - tedy hloubkové nerosty s vysokou pevností, s velkou hustotou a isotropní strukturou) o zrnitosti nerostu 0,2 a? 16 mm. Potřebné kotevní prvky jsou do polymerického betonu zalévány stejně jako v případě pou?ití cementového betonu. Obdobně jako v případě cementového betonu je mo?no i polymerický beton vyztu?ovat armováním, vytvářet předepjaté konstrukce, atd.

Ke kladným vlastnostem polymerických betonů předev?ím patří vysoká pevnost v tlaku, bez armování ni??í pevnost v tahu ne? v tlaku (cca 6x), velmi dobrá přilnavost k ocelovým materiálům, součinitel tepelné rozta?nosti vět?í ne? u oceli (o cca 30%), specielními příměsemi dosa?itelné zvět?ování objemu při tuhnutí- zvlá?? významné při vyplňování dutin litinových a ocelových lo?í, vysoké vlastní tlumení (a? 40x vět?í ne? ocel a 30x ne? litina) a velká odolnost vůči působení olejů, solí a dal?ích chemikálií.

Lo?e a díly z polymerického betonu jsou někdy té? nazývány jako díly z minerální litiny - nebo díly, vyrobené technologií litím za studena. S ohledem na tvarovou stálost, vysoký koeficient poměrného tlumení a v neposlední řadě i na jednoduchou technologii výroby ("lití za studena") vyu?ívá řada předních výrobců obráběcích strojů polymerického betonu předev?ím pro výrobu lo?í, stojanů, výjimečně i příčníků, je? mají formu monolitních bloků. Mezi nejznáměj?í příklady patří např. firmy Mikrosa, Schaudt a Studer, které ji? po dlouho řadu let pou?ívají pro v?echny své brusky lo?e z polymerického betonu (Granitanu. Firma Emag, která ji? 25 let pou?ívá pro v?echny typy svých soustruhů, včetně vertikálních typů VSC lo?e a rámy výhradně z polymerického betonu. Dále pak firma Colchester s lo?i CNC soustruhů řady Tornado a mechatronických typů z polymerického betonu, firma Hermle s lo?i a rámy svých Gantry vertikálních obráběcích center z polymerického betonu, atd. Obdobně jako v případě lo?í z hydraulického betonu existují i specializované firmy, zabývající se dodávkou jak betonových směsí, tak výrobou dílů- např. fy Schneeberger, MBA, Epucret, atd.

Přírodní ?ula - Granit -podtitulek
Opracované monolitní bloky z přírodní ?uly (tě?ené vět?inou v oblasti ji?ní Afriky- proto častý název Granit Afrika) jsou pou?ívány předev?ím v konstrukci měřicích přípravků - stoly, pravítka, přesných souřadnicových měřicích strojů a specielních, vysoce přesných obráběcích strojů (předev?ím souřadnicových vyvrtávaček). Masivní bloky Granitanu tvoří vět?inou nepohyblivé stoly (lo?e), příčníky apod.
Pracovní plochy těchto bloků jsou velmi jemně a přesně opracovány a slou?í i jako vodicí plochy vět?inou aero-statických vedení pro posuv dal?ích uzlů stroje. Důvodem pro pou?ití těchto materiálů je jejich vysoká tvarová stabilita, vysoká tuhost, nízký součinitel teplotní rozta?nosti (v porovnání s ocelí zhruba poloviční), velmi nízký součinitel tepelné vodivosti, vysoká odolnost proti opotřebení atd. Pro tyto vlastnosti je v poslední době pou?ití granitu v konstrukci obráběcích strojů stále častěj?í- např. lo?e brusek firem ELB, Präwema, Buderus, vřeteník i lo?e CNC soustruhu fy Hemburg, lo?e i stojany vertikálních obráběcích center fy Bautz, apod. I v oblasti lo?í a rámů z granitu působí na trhu specialní firmy, je? tyto nosné struktury pro výrobce obráběcích strojů vyrábějí - jedná se např. o firmy Microplan Group, Ergbert Reitz Naturstechnik, JFA CNC, East Star, atd.

Příklady strojů a aplikací s pou?itím betonu a granitu
Beton, jak hydraulický tak polymerický a přírodní granit v současné době vyu?ívá v konstrukci lo?í a rámů strojů velké mno?ství výrobců obráběcích strojů. V řadě případů je obtí?né odli?it, zdali se jedná o hydrobeton nebo polymerický beton s ohledem na to, ?e to mnohdy výrobci ani neuvádějí a dokonce vyu?ití betonu ve stavbě rámů obráběcích strojů je v současnosti tak bě?né, ?e jeho pou?ití v jednodu??ích informačních materiálech ani výrobci nezdůrazňují. Kromě ji? dříve uvedených příkladů, vyu?ívají beton v konstrukci lo?í a rámů svých obráběcích strojů i následující firmy: Deckel-Maho -Gildemeister, Waldrich-Siegen, Breton, Weiler, Huron, Chiron, Digma, Mikron, Wissner, Emco, Schütte, Maier, Heller, Weisser, Steinel, Hardinge, Schaublin, Graziano (Gital-Gildemeister), Burkhardt-Weber, G. Fischer, Boehringer, atd. Výčet firem není samozřejmě úplný, má jen dokumentovat současnou ?íři aplikací.

Závěr
Z vý?e uvedeného vyplývá, ?e aplikace betonu a přírodního granitu v konstrukci nosných částí obráběcích strojů významně přispívá nejen ke zlep?ení statických a dynamických vlastností rámu strojů, ale při současném sní?ení výrobních nákladů a zvý?ení flexibility při výrobě přispívá i k celkovému zvý?ení kvality stroje jako celku.
Tyto přínosy, v porovnání se stroji s klasickou konstrukcí rámů z litiny, lze stručně shrnout následovně.
- celkově vy??í tuhost základního lo?e stroje, výrazně sni?ující po?adavky na kvalitu základu, na něj? je stroj ustavován a umo?ňující spolehlivé "3 bodové" ustavení stroje bez nutnosti komplikovaného kotvení stroje do základu;
- u klasických koncepcí strojů je respektován tzv. princip "pyramidy hmoty"-tj. plynulé sni?ování hmotností stroje směrem nahoru od základu;
- vy??í vlastní tlumení rámu stroje, projevující se celkovým sní?ením úrovně chvění stroje, sní?ením úrovně chvění přená?eného ze stroje do základu a sní?ením emise hluku;
- sní?ená úroveň celkového chvění stroje příznivě přispívá ke zlep?ení kvality obráběného povrchu a zvý?ení ?ivotnosti nástrojů;
- zvý?ení stability geometrické přesnosti stroje při kolísající teplotě okolí a rychlej?í teplotní stabilizace stroje po jeho uvedení do chodu;
- sní?ení výrobních nákladů a zkrácení průbě?né doby výroby, co? je při současném charakteru výroby obráběcích strojů (variabilita provedení, přizpůsobení stroje po?adavkům zákazníka, atd) přínos velmi důle?itý.

Pro u?ivatele obráběcích strojů, kteří jsou po dlouhá léta zvyklí na klasické litinové konstrukce rámů obráběcích strojů by pou?ití betonu a přírodního granitu v konstrukci lo?í a rámů strojů nemělo vzbuzovat podezření na "jakési náhradní laciné ře?ení", ale mělo jednoznačně signalizovat snahu výrobců o dosa?ení vy??í kvality a u?itné hodnoty obráběcích strojů při současné optimalizaci výrobních nákladů a tím i jejich ceny.



[Akt. známka: 2,78] 1 2 3 4 5

( Celý článek | Autor: | Počet komentářů: 0 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek | Zdroj: Ing. Josef Vaněk, CSc )

Kalendář
<<  Prosinec  >>
PoÚtStČtSoNe
 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31    
Počasí

Copyright (c)2004 KOVOTECH VALOUCH, Valouch Jaromír, Hradecká 327, 569 02 Březová nad Svitavou
Tento web využívá jádra phpRS - redakčního systému.