SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA  UNIVERZITA V NITRE

.

TECHNICKÁ FAKULTA

1 127468

Upínacie zariadenia obrábacích strojov

Bakalárska práca

Študijný program: Prevádzková bezpečnosť techniky

Študijný odbor: 5.2.57 Kvalita produkcie

Školiace pracovisko: Katedra kvality a strojárskych technológii

Školiteľ: Ing. Ján Žitňanský , PhD.

Konzultant: Ing. Ján Žitňanský , PhD.

Nitra, 2010 Roman Serbinčík

Zadávací protokol

Abstrakt

SERBINČÍK, Roman :Upínacie zariadenia obrábacích strojov. (Bakalárska práca) –

Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Technická fakulta; Katedra kvality

a strojárskych technológii. – Školiteľ: Ing. Ján Žitňanský , PhD. Stupeň odbornej

kvalifikácie: bakalár. – Nitra: SPU, 2010. 41 s

V obsahu mojej práce sme sa zamerali na prezentáciu obrábacích strojov, hlavne

upínacích zariadení na obrábacích strojoch a ich využitie v praxi. Rozvoj strojárskej

výroby, rast produktivity práce a efektívnosti je cieľom komplexnej racionalizácie.

Automatizácia je prostriedkom racionalizačných snáh. Tvrdá automatizácia sa úspešne

uplatňuje niekoľko desaťročí v oblasti veľkosériovej a hromadnej výroby, pričom jej

podiel v Slovenskej a Českej republike predstavuje približne 25%. Podiel kusovej a

stredne sériovej výroby predstavuje 60 až 70 %. Pružná automatizácia v porovnaní s

tvrdou automatizáciou je odlišná nielen svojím uplatnením ale aj prostriedkami, ktoré

využíva. Z hľadiska štruktúry pracnosti ako aj dosahovanej presnosti má obrábanie

najvýznamnejšie postavenie. Pri technológií obrábania sa plochy na súčiastke realizujú

pri vzájomnom relatívnom pohybe nástroja a súčiastky. Podľa použitej technológie

obrábania vykonáva hlavný pohyb buď súčiastka (napr. sústruženie) alebo nástroj (napr.

vŕtanie).

Obrábací stroj sa vyberá na základe technologických požiadaviek a ekonomickej

efektívnosti. Obmedzenie racionalizačných rezerv rastom rezných podmienok je

dočasne ukončené. Čím menšia je výrobná dávka, tým dôležitejšia je schopnosť

výrobného zariadenia adaptabilne sa prispôsobovať zmenám, ako aj jeho dlhodobá

spoľahlivosť a najmä geometrická presnosť. Je dôležité, aby obrábací stroj bol

dynamicky a tepelne stabilný.

Kľúčové slová: obrábací stroj, upínacie zariadenie, skľúčovadlo, obrobok, riadenie,

automatizácia

Abstract

SERBINČÍK, Roman : Clamping device of machine tools. (Bachelor´s work) – Slovak

Agricultural University in Nitra, Technical Faculty ; Department of quality and

mechanical technology. – Consultor: Ing. Ján Žitňanský , PhD. Degree of specialized

qualification: bachelor. – Nitra: SAU, 2010. 41 s

In the concent of my work we targeted the machine tools presentation especially

clamping device on the machine tools and their utilization in praktice. Mechanical

production development, advance in the labor productivity and effectiveness is the aim

of complex rationalisation. Automatization is rationalizing effort facility. Hard

automatization is alleged successfully few decades in the sphere of mass and amassed

production where there is 25 per cent share in the Slovak and the Czech Republic. Share

of unit and medium series is presented 60 or 70 per cent. Flexible automatization in

comparison with hard automatization is different not only its application but also

facilities which are used. Machining has the most important position in the term of

labour input structure as well as reached precision. At machining technology surface on

the component are realized at relative motion of tool and component. According to

used machining technology the main movement practises a component ( turning) or a

tool (drilling).

Machine tool is chosen on the basis of technological specifications and economical

effectiveness. Restriction on rationalization reserves by cutting conditions growth

temporary terminate. When production ration is smaller so it is more important ability

of manufacturing establishment adaptability to abide by changes as its long-time

reliability and especially geometric precision. It is important that a machine tool was

dynamically and thermal stability.

Key words: machine tool, clamping device, scroll, workpiece, control, automatization

Čestné vyhlásenie

Čestne vyhlasujem, že som bakalársku prácu s názvom Upínacie zariadenia obrábacích

strojov vypracoval samostatne a že som uviedol všetku použitú literatúru súvisiacu so

zameraním bakalárskej práce.

Som si vedomý zákonných dôsledkov v prípade, ak horeuvedené údaje nie sú pravdivé.

V Nitre .............................. .......................................................

Roman Serbinčík

Poďakovanie

Touto cestou vyslovujem poďakovanie pánovi Ing. Jánovi Žitňanskému, PhD. za

pomoc, odborné vedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej bakalárskej

práce.

Použité označenia

SPID — podľa ČSN 220010 — sústava: stánok — prispôsobenie — inštrument —

detail

Ostatné označenia sú vysvetlené priamo v texte.

Obsah

Úvod..................................................................................................................................9

1. Cieľ práce...............................................................................................................10

2. Metodika práce......................................................................................................11

3. Základné pojmy.....................................................................................................12

4. Štrukturálna skladba výrobných strojov (VS)...................................................15

4.1 Výkonné orgány................................................................................................18

4.2 Prípravky...........................................................................................................19

4.3 Systémy automatickej výmeny polovýrobkov..................................................19

4.4 Systémy automatickej výmeny nástrojov.........................................................19

4.5 Nosný systém....................................................................................................20

4.6 Riadiace a kontrolné systémy...........................................................................20

5. Charakteristické znaky výrobných strojov.........................................................22

6. Sústruhy.................................................................................................................25

6.1 Upínanie materiálu na hrotovom sústruhu........................................................25

7. Frézovačky.............................................................................................................30

7.1 Konzolové frézovačky......................................................................................30

7.2 Vodorovné konzolové frézovačky....................................................................31

7.3 Upínanie obrobku pri frézovaní........................................................................32

8. Vŕtačky a vyvrávačky...........................................................................................35

8.1 Vŕtačky..............................................................................................................35

8.2 Zvláštne príslušenstvo k vŕtacím a vyvrtávacím strojom. Krížový stôl...........36

9. Návrh na využitie poznatkov................................................................................39

10. Záver....................................................................................................................40

Použitá literatúra...........................................................................................................41

Úvod

Rast priemyselnej výroby zvyšovaním produktivity práce je závislý najmä na technickej

úrovni výrobných procesov, ktoré sú ovplyvňované stavom výrobných strojov.

Dominantné postavenie tu majú obrábacie stroje, lebo obrábanie sa v strojárenskom

priemysle podieľa skoro 40% na celkovej pracnosti výroby. Kvalita a efektívnosť

strojárenskej výroby je závislá na ich technickej úrovni. Obrábacie stroje do značnej

miery určujú technickú úroveň výrobkov. V súčasnej dobe sú automatizované výrobné

systémy využívané vo veľkosériovej a hromadnej výrobe. Z obrábacích strojov v nich

našli svoje uplatnenie jednoúčelové stroje a automatické výrobné linky zostavené zo

stavebnicových jednoúčelových strojov. Je to oblasť tzv. nepružnej automatizácie, ktorá

sa týka len malej časti strojárenskej výroby. Podstatná časť strojárenskej výroby spadá

do oblasti stredne sériovej, malosériovej a kusovej výroby. Použitie číslicového riadenia

obrábacích strojov umožňuje automatické obrábanie v tejto oblasti výroby. Je to tzv.

pružná automatizácia, ktorá pohotovo reaguje na zmeny vo výrobe.

Výrobcovia výrobných strojov využívajú pri ich stavbe a výrobe najnovšie poznatky

vedy a techniky s cieľom znížiť ich výrobné a prevádzkové náklady, zvýšiť ich

výrobnosť a kvalitu výrobkov. Využívajú sa najnovšie poznatky z technológie

obrábania, používajú progresívne rezné nástroje a nové konštrukčné materiály,

integrovanie ovládacej, meracej, upínacej a manipulačnej techniky do výrobného

procesu s cieľom zvýšiť kvalitu výrobkov, zvýšiť výrobnosť, prevádzkovú bezpečnosť a

spoľahlivosť pri minimalizovaní požiadaviek na psychickú a fyzickú záťaž

obsluhujúceho personálu.

Výrazne do stavby výrobných strojov zasahuje rozvoj elektroniky a mikroelektroniky.

Mikroprocesorová technika slúži k riadeniu výrobných procesov od kusovej až po

hromadnú výrobu, umožňuje stavbu voľne programovateľných bezkontaktných

riadiacich systémov, ktoré majú vysokú prevádzkovú spoľahlivosť a nízku spotrebu

energie. To spôsobí pokles výroby univerzálnych konvenčných výrobných strojov a

zvýšenie výroby obrábacích a tvárniacich centier vybavených manipulátormi alebo

robotmi.

9

1. Cieľ práce

V modernej strojárskej výrobe sú klasické upínacie zariadenia ako sú univerzálne

skrucovadlo, klieštiny, úpinky a upínacie dosky nahrádzané pneumatickými

hydraulickými a elektronickými upínacími zariadeniami. Tieto zariadenia urýchľujú

výrobný proces a skracujú pracovný čas pri výrobe a uchytení obrábaných dielcov.Táto

inovácia v strojárskej výrobe má významný vplyv na ekonomiku a presnosť výroby.

Z tohoto dôvodu je cieľom mojej bakalárskej práce teoreticky spracovať možnosti

vyžitia a technické možnosti upínacích zariadení v trieskovom obrábaní formou

kompilačnej práce a navrhnúť možnosti zvýšenia kvality obrábania. Popísať jednotlivé

upínacie zariadenia z hľadiska ich využitia a dokumentovať dostupnou dokumentáciou a

obrázkami.Odporučiť jednotlivé zariadenia na konkrétne stroje.

10

2. Metodika práce

Pre splnenie cieľa a spracovania bakalárskej práce sme použili nasledujúci postup:

úvodné oboznámenie sa s danou tématikou a naštudovanie príslušnej literatúry,

výber jednotlivých statí súvisiacich so zadanou témou,

výber jednotlivých prezentovaných upínacích zariadení využívaných

v trieskovom obrábaní,

výber strojov, na ktorých je možné aplikovať nami prezentované upínacie

zariadenia,

štrukturálna stavba výrobných strojov,

rozdelenie obrábacích strojov a popis systému upínania na jednotlivých strojoch,

textová a obrázková dokumentácia prezentovaných upínacích zariadení,

ekonomický prínos a využitie prezentovaných zariadení,

závery a odporúčania pre použitie v praxi.

11

3. Základné pojmy

Výrobný proces, ktorý sa definuje vo vzťahu na predmet výroby zahŕňa všetky činnosti

podieľajúce sa na výrobe úžitkového predmetu. Tieto činnosti sú reprezentované ich

nositeľmi, ku ktorým patrí predovšetkým človek. Činnosť orientovaná na výrobok,

ktorý možno nazvať objektom výroby sa odráža v zmene jeho vlastnosti. Z hľadiska

takejto predstavy možno model výrobného procesu vyjadriť vzťahom medzi človekom

(Č), pracovnými prostriedkami (PP) a objektom výroby (O) podľa schémy

Č + ± P P < ± 0 .

Vo výrobnom procese sa môžu vyskytovať rôzne činnosti. V každom výrobnom procese

sa však vyskytujú činnosti zamerané na zmenu vlastností objektu výroby, na zmenu

jeho polohy vo výrobnom procese a na synchronizáciu vzťahov medzi zmenami polohy

a zmenami vlastnosti. Činnosť takejto funkcie môže byť ručná alebo strojová.

Synchronizácia činností môže byť buď operatívna, alebo aj automatická podľa vopred

pripraveného programu, alebo na báze prvkov umelého inteligentu. Umelý inteligent

využíva senzory na indikáciu informácií z výrobného procesu, špeciálne procesory a

pomocné zariadenia na spracovanie informácií na signály, ktoré sa potom pomocou

automatizačnej techniky využívajú na riadenie výrobného procesu alebo jeho častí.

Výrobná sústava potom predstavuje súbor prvkov a ich vzťahov s cieľovými funkciami

tvorby objektu výroby požadovanej kvality s minimálnymi nákladmi. Najdôležitejšie

vzťahy v tejto sústave sú vzťahy medzi činnosťou človeka a činnosťou pracovných

prostriedkov.

Parciálne činnosti môžu byť vykonané na rôznej úrovni (zručnosť, technické riešenie

pracovných prostriedkov, najmä využitie ich možností). Táto úroveň sa charakterizuje

ako technológia činnosti. Vo výrobnom procese prechádza objekt výroby viacerými

štádiami (materiál, polovýrobok, súčiastka, montážny uzol, strojové zariadenia). V

rôznych štádiách sa uplatňujú rôzne procesy a činnosti, ktoré menia vlastnosti objektu

výroby.

V štádiu zhotovenia súčiastok je významným procesom obrábanie. Jeho funkciou je dať

materiálom alebo polovýrobkom tzv. funkčnú presnosť, charakterizovanú rozmermi a

stavom obrobených povrchov. Technológia obrábania sa realizuje v sústave stroj —

prípravok — nástroj — obrobok (sústava SPID ). Stroje zaradené v tejto sústave sa nazývajú

12

obrábacie stroje\ prípravky a nástroje - rezné nástroje a objekty technologického

spracovania - obrobky.

Procesy obrábania sa vo výrobných procesoch najčastejšie realizujú rezaním. Vzhľadom

na ekonomický význam a na kvalitatívne aspekty sa hľadajú cesty ich intenzifikácie,

optimalizácie a racionalizácie. Pri riešení takýchto úloh v inžinierskej praxi treba

vychádzať predovšetkým z fyzikálnej podstaty procesu rezania. ( Demeč, 1989 )

Proces rezania sa koncentruje do oblasti kontaktovania reznej hrany nástroja s

obrábaným materiálom. Táto časť tvorí tzv. zónu rezania (obr. 1.1 a, b).

Obr. 1.1 Definícia zóny rezania: a – schéma, b – pohľad

1 - základný materiál, 2 – trieska, 3 - nástroj, 4 – zóna rezania

V kontaktnej zóne sa uskutočňujú premeny obrobku, ktorý má na začiatku procesu

zmien iný tvar ako po ich skončení. Z hľadiska dejov, ktoré v zóne rezania prebiehajú

je dôležité si uvedomiť vstupné vlastnosti interakčných objektov (nástroj, obrobok), ako

aj podmienky, ktoré ovplyvňujú túto interakciu z hľadiska vlastností stroja.

Zo zóny rezania ako výstupné prvky vychádzajú obrobená plocha a trieska. Výrobná

technologická prax vyžaduje určité vlastnosti týchto prvkov. Zákonitosti procesu

rezania cestou intenzifikácie a optimalizácie umožňujú tieto produkty procesu rezania

dosiahnuť.

Metódou postupného prehĺbovania opisu objektov interakcie, ako aj opisovania javov

prebiehajúcich v zóne rezania možno získať poznatky, potrebné pre úlohy intenzifikácie a

racionalizácie. Takýto spôsob opisu je uplatnený aj v nasledujúcom výklade základných

pojmov, definovanom pre potreby inžiniersko- -technickej praxe normami alebo

zvyklostmi, zaužívanými medzi špecialistami technologickej praxe.

13

Súradnicová sústava obrobku ho charakterizuje ako geometrické teleso a vyjadruje ho

osou symetrie, prípadne polárnou súradnicou. Súradnice nástroja ako geometrického

telesa sú odvodené od základnej upínacej plochy nástroja. Pri využití zákonitostí na opis

relatívnych pohybov možno charakterizovať vzťahy medzi prvkami technologického

procesu nástrojom a obrobkom, ktoré predstavujú základné aktivity teórie obrábania.

Ako každý inžiniersky výklad, aj výklad základných pojmov pri obrábaní je prepojený

najmä na analytickú geometriu. Vychádza zo súradnicových sústav, v ktorých sa

obrobok a nástroj, resp. ich zmeny opisujú v zodpovedajúcich súradnicových sústavách.

(obr. 1.2)

Obr. 1.2. Orientácia súradnicových sústav v technologickom systéme ( Demeč, 1989 )

14

4. Štrukturálna skladba výrobných strojov (VS)

Každá z funkčných skupín, ktoré sú súčasťou VS plní pri vykonávaní technologického

procesu určitú funkciu. Funkčné skupiny zabezpečujú pracovnú činnosť výrobného

stroja, vyhotovenie súčiastky s požadovanou kvalitou a výrobnosťou.

Súhrn funkčných skupín a ich vzájomných väzieb vytvára štrukturálnu skladbu

výrobného stroja. Treba však rozlišovať štrukturálnu skladbu konkrétneho výrobného

stroja a všeobecnú štrukturálnu skladbu výrobného stroja. Štrukturálna skladba

konkrétneho výrobného stroja je podmienená jeho pracovným určením. Všeobecná

štrukturálna skladba výrobného stroja zahŕňa podstatnú časť možných funkčných

štruktúr výrobných strojov.

Všeobecná štrukturálna skladba výrobného stroja je znázornená na obr. 2.1. Jej

určujúcim prvkom je polovýrobok (objekt činnosti výrobného stroja). Rozmery,

konštrukčné usporiadanie, výkon a cena výrobného stroja v značnej miere závisia od

výrobku, ktorý sa bude na danom výrobnom stroji vyrábať, od jeho rozmerov a tvaru,

vzájomnej polohy technologických základní a obrábaných, resp. tvarovaných povrchov,

druhu technologických operácií a ich postupnosti, požadovanej výrobnosti výrobného

stroja a kvality vyhotovených obrobkov. ( Vršovský, 1989 )

Obr. 2.1 Všeobecná štrukturálna skladba výrobného stroja

Funkčné skupiny sú na obr. 2.1 znázornené obdĺžnikmi (operačné funkčné skupiny) a

kosoštvorcami (logické funkčné skupiny). Funkčné skupiny znázornené plnou čiarou sú

15

nevyhnutné pre ľubovoľný výrobný stroj. Jednotlivé väzby medzi funkčnými skupinami

sú znázornené čiarami. Dvojité čiary bez šípok označujú tuhé mechanické väzby,

dvojité prerušované čiary - pohyblivé mechanické väzby, hrubé čiary so šípkami - tok

energie, prerušované čiary so šípkami - tok hmoty a tenké čiary so šípkami - tok

informácií.

Základnými funkčnými skupinami výrobných strojov sú pohony, ktoré uskutočňujú

premenu a tok energie pre zabezpečenie pohybov nevyhnutných pre realizáciu

technologického procesu. Relatívne pohyby nástrojov a polovýrobkov v

technologickom procese bezprostredne zabezpečujú výkonné orgány (vretená, suporty,

priamočiare a otočné stoly, šmýkadlá, barany, otočné bubny a pod.). Polovýrobky sa

polohujú vo vzťahu k nástrojom a upevnia sa na výrobnom stroji pomocou upínacích

prípravkov, ktoré sú dôležitými funkčnými skupinami výrobných strojov. Upínací

prípravok môže byť upevnený priamo na nosnom systéme výrobného stroja alebo na

výkonnom orgáne a to vtedy, keď je potrebné zabezpečiť príslušné pohyby

polovýrobku. Na upínanie polovýrobku v upínacom prípravku sa používajú zabudované

pneumatické, hydraulické a elektromechanické pohony (hlavne u veľkých výrobných

strojov). Preto do štrukturálnej skladby výrobného stroja bola začlenená funkčná

skupina pohon prípravku. U výrobných strojov s automatickou výmenou

polovýrobkov v štrukturálnej skladbe je funkčná skupina systém automatickej výmeny

polovýrobkov. Táto funkčná skupina je samostatným zariadením s vlastným pohonom,

ktorá je obyčajne originálnej konštrukcie. Do štruktúry danej funkčnej skupiny patrí

násypka pre polovýrobky jednoduchého tvaru alebo zásobník pre zložitejšie súčiastky

(tieto funkčné prvky môžu byť normalizované). Ďalej tu patria podávacie a posúvacie

zariadenia pre podávanie kusových polovýrobkov, resp. tyčí a pásov. Odoberanie

obrobených súčiastok sa obyčajne vykonáva pôsobením vlastnej hmotnosti pri uvoľnení

a odsunutí upínacích prvkov prípravku. Používajú sa taktiež rôzne odoberače,

vyhadzovače a pod. Pre maximálne využitie hlavne číslicovo riadených výrobných

strojov v štrukturálnej skladbe výrobných strojov je začlenená funkčná skupina systém

automatickej výmeny nástrojov, ktorá umožňuje automaticky riadiť proces

opracovania polovýrobku. Kontrolu parametrov opracovaných polovýrobkov (rozmery,

drsnosť, tvar), kontrolu rozmerov polovýrobkov pred započatím ich opracovania na

výrobnom stroji, resp. kontrolu obrobenosti povrchov polovýrobkov pred vykonaním

nasledujúcich technologických operácií (napr. rezanie závitu po vŕtaní), kontrolu

16

celistvosti nástrojov a pod. vykonáva funkčná skupina kontrolný systém. ( Ženíšek,

1986 )

Horeuvedené funkčné skupiny výrobného stroja možno pomenovať ako cyklové

(základné) preto, že ich činnosťou sa určuje cyklus stroja, ktorý sa realizuje a riadi

funkčnou skupinou - riadiacim systémom. Riadiaci systém pozostáva z funkčných

prvkov ako sú elektrické obvody, riadiaci pult, spínače a koncové vypínače, riadiace

prvky tekutinových pohonov a pod. Pomocou riadiaceho systému sa realizujú rôzne

pracovné režimy výrobných strojov:

• nastavovací, v ktorom každá cyklová funkčná skupina môže pracovať

samostatne nezávisle od druhých,

• poloautomatický, v ktorom pre opakovanie technologického cyklu musí

riadiaci systém dostať povel od operátora,

• automatický, v ktorom sa každý nasledujúci technologický cyklus vykonáva

po skončení predchádzajúceho, nezávisle od operátora, obsluhujúceho výrobný stroj.

Okrem cyklových funkčných skupín môže štrukturálna skladba výrobných strojov

obsahovať necyklové funkčné skupiny, ktoré „obsluhujú“ cyklové funkčné skupiny. K

nim patrí mazací systém, ktorý zabezpečuje mazanie pohyblivých spojení funkčných

skupín (vedení a ozubených prevodov). Táto funkčná skupina pozostáva z

hydrogenerátora, ktorý dodáva z nádrže mazaciu kvapalinu na mazacie miesta. Ďalšie

funkčné prvky mazacieho systému sú: potrubie pre cirkuláciu mazacej kvapaliny, prvky

pre riadenie a kontrolu prúdu kvapaliny, napájače, dávkovače.

K pomocným funkčným skupinám patrí chladiaci systém, zabezpečujúci prívod

chladiacej kvapaliny k nástrojom výrobných strojov (v prípade, keď vysoká teplota

negatívne ovplyvňuje parametre technologického procesu), čistenie chladiacej

kvapaliny a jej odvod do nádrže. Jednotlivé funkčné prvky chladiaceho systému sú

podobné ako u mazacieho systému.

Odvod odpadu z pracovného priestoru výrobného stroja zabezpečuje funkčná skupina

zariadenie pre odvod odpadu, ktorá môže byť jednoduchá v tvare zhrňovača,

upevneného k výkonným orgánom, alebo môže pozostávať z pomerne zložitých

mechanizmov. Napr., závitovkové dopravníky, uzly sfukovania triesok z ustavovacích

17

prvkov upínacieho prípravku, šrotovacie zariadenie na lisoch pre vystrihovanie

výstrižkov z pásového materiálu, resp. navíjanie pásu po vystrihovaní na kotúče a pod.

V poslednej dobe výrobné stroje sú vybavené ďalšou funkčnou skupinou - zariadením

pre zoraďovanie nástrojov, upnutým priamo na nosnom systéme výrobného stroja,

ktoré dovoľuje rýchlo zoradiť nástroje po ich brúsení, resp. po ich výmene.

Jednou z najdôležitejších funkčných skupín výrobných strojov je nosný systém, ktorý

zjednocuje všetky funkčné skupiny do jedného celku a zabezpečuje nemennú polohu

týchto funkčných skupín v súradnicovom systéme výrobného stroja. Nosný systém

uzatvára všetky silové toky, vznikajúce v pracovnom procese a v značnej miere určuje

presnosť výrobného stroja a zabezpečenie tejto presnosti počas jeho životnosti. Medzi

funkčné prvky nosného systému možno zaradiť základové dosky (uložené priamo na

stavebnom základe), lôžka (na nich sú vytvorené vodiace plochy pre vedenie

výkonných orgánov vo vodorovnej aj zvislej polohe), stojany, stĺpy a skrine (sú to

hlavne telesá vreteníkov, prevodových a posuvových skríň, šmýkadiel tvárniacich

strojov). K funkčným prvkom nosného systému výrobných strojov možno priradiť aj

niektoré pohyblivé prvky, ktoré sa pohybujú len pri ich prestavovaní a v priebehu

technologického procesu výroby sú pevne spojené s nepohyblivými funkčnými prvkami

nosného systému výrobných strojov. Patria k nim pohyblivé stojany, portály, priečniky,

ramená, konzoly. ( Šebela, 1991 )

4.1 Výkonné orgány

Najdôležitejšími výkonnými orgánmi výrobných strojov sú vretená, suporty, stoly,

šmýkadlá, barany, priečniky, konzoly, ramená (podrobnejšie o výkonných orgánoch

bude pojednávané pri popise konkrétnych výrobných strojov), ktoré počas

technologického procesu vykonávajú nasledujúce pohyby:

• pracovné, pri kterých sa pôsobením nástroja na polovýrobok dosahuje žiadaný

tvar, rozmery a kvalita výrobku (hlavné a vedľajšie pracovné pohyby),

• prestavovacie - zabezpečujú vzájomnú polohu nástroja a polovýrobku pred

započatím obrábania a v prestávkach medzi jednotlivými pracovnými pohybmi

(prísun, rýchloposuv, spätný zdvih, nastavovacie pohyby, deliace pohyby,

pootáčanie, resp. posuv o určitý rozostup a pod.),

18

• pomocné - všetky ostatné pohyby, ktoré sa uskutočňujú počas technologického

procesu na výrobnom stroji (podávanie a výmena polovýrobku, upínanie a

uvoľnenie polovýrobku, výmena a upínanie nástrojov, upínacie a uvoľňovacie

pohyby jednotlivých funkčných prvkov výrobných strojov, ovládacie pohyby a

pod.)

4.2 Prípravky

Upínacie prípravky sú zložitou samostatnou funkčnou skupinou VS pozostávajúcou z

nasledujúcich prvkov:

• polohovací uzol (polohovanie polovýrobkov vo vzťahu k nástrojom),

• upínací uzol (zabezpečuje stálu polohu polovýrobku pri pôsobení rezných síl),

• prvky polohovania a upínania prípravku na výrobný stroj,

• pomocné prvky (slúžia na vedenie nástrojov, odoberanie polovýrobkov,

bezpečnosť pri práci, a pod.),

• teleso prípravku, ktoré spája horeuvedené prvky do jedného celku a zabezpečuje

v ňom ich zadanú priestorovú polohu.

4.3 Systémy automatickej výmeny polovýrobkov

Tomuto účelu slúžia hlavne podávacie zariadenia, ktoré zabezpečujú podávanie

polovýrobkov do pracovného priestoru výrobných strojov, čím umožňujú ich premenu

na automaty. Zvyšujú ich výrobnosť (znižuje sa čas podania, upnutia a odoberania

polovýrobkov z pracovného priestoru výrobného stroja, ktorý tvorí 20 až 70%

cyklových strát tn).

4.4 Systémy automatickej výmeny nástrojov

Na výrobných strojoch sa nástroje vymieňajú po ich opotrebovaní, resp. poškodení

alebo vtedy, keď podľa technologického procesu je potrebný nástroj iného druhu, resp.

toho istého druhu ale iných rozmerov. V prvom prípade sa nástroj vymieňa obyčajne

ručne pri vypnutom stroji, v druhom prípade ručne alebo aj automaticky. Automatická

výmena nástrojov je výhodnejšia, nakoľko to zodpovedá spôsobu činnosti číslicovo

19

riadených výrobných strojov (NC strojov). Existuje niekoľko systémov automatickej

výmeny nástrojov:

• výmena celých výkonných orgánov s nástrojmi,

• menia sa bezprostredne nástroje na tom istom výkonnom orgáne. Výrobný stroj

má zásobník nástrojov a zariadenie pre ustavenie, upnutie a vybratie nastroja z

výkonného orgánu. Zásobník môže byť umiestnený na výkonnom orgáne alebo

nosnom systéme výrobného stroja, resp. mimo neho. V poslednom prípade je

potrebné doplňujúce dopravné zariadenie pre prenesenie nástroja zo zásobníka do

pracovného priestoru stroja a späť,

• použitie revolverových hláv. Nástroje sú upnuté v otočnej revolverovej

nástrojovej hlave, otočnom bubne, resp. sú rozmiestnené v rade a ich výmena sa

uskutočňuje pootočením (resp. posunutím) a zaistením hlavy v danej polohe,

• kombinované zariadenia napr. dvojpolohový vreteník alebo dvojpolohová

revolverová hlava. Počas práce jedného vretena sa mení nástroj v druhom

vretene, ktoré nie je v pracovnom priestore.( Buda, 1973 )

4.5 Nosný systém

Je to systém spolu spojených prvkov, ktoré medzi sebou prenášajú sily vznikajúce pri

obrábaní alebo tvárnení a ktoré tieto silové účinky prenášajú na základ. Nosný systém

musí pri ľubovoľných pracovných podmienkach a počas značne dlhej doby

zabezpečovať presne definovanú polohu medzi nástrojom a polovýrobkom. Od tuhosti

nosného systému, jeho dynamickej a tepelnej stability závisí schopnosť výrobného

stroja pracovať s požadovanou presnosťou pri jeho plnom využití. Súčasťou nosného

systému sú aj vodiace plochy, ktoré zabezpečujú presnosť vzájomných pohybov

nástroja a polovýrobku.

4.6 Riadiace a kontrolné systémy

Ich činnosť je znázornená na obr. 2.2. Operátor sám zadáva program pre výrobu na VS.

Výkonný orgán (VO) je v spojení so silovým pohonom cez transformačný

mechanizmus (TM) s generátorom (G). Pre činnosť pracovného cyklu sa pomocou

kontrolných a meracích prístrojov (K) sleduje chod VO a robia sa nutné korekcie na

20

činný orgán (ČO) t.j. nastáva regulovanie technologického procesu (riadenie so spätnou

väzbou).

Obr. 2.2 Štrukturálna schéma VS s regulačným okruhom (Dunay, 1989 )

21

5. Charakteristické znaky výrobných strojov

VS slúži na realizovanie technologickej operácie počas technologického procesu, ktorý

môžeme organizovať rôznymi spôsobmi v závislosti od času, od typu použitého VS, od

vybavenia pomocnými mechanizmami (PM) a od princípu činnosti a podľa toho

môžeme VS deliť na také, ktoré pracujú cyklicky (diskrétne) alebo plynulo

(kontinuálne).

Technologický proces sa vykonáva v priebehu niekoľkých cyklov.

Technologický cyklus (to) je to časový úsek potrebný a dostatočný na to, aby sa v stroji

vykonali technologické operácie na akomkoľvek polovýrobku od začiatku jeho vloženia

do pracovného priestoru VS po začiatok druhého cyklu.

Čas na vykonanie technologického cyklu môžeme vyjadriť rovnicami:

to = tp + tv, kde: tp - pracovný čas ČO,

tv = tx + tn, tv - vedľajší čas,

tx - interval nepracovného pohybu ČO, (približovací pohyb ČO k obrobku, spätný

pohyb ČO po vykonaní operácie a pod.),

tn - interval cyklových časových strát (upínanie polovýrobku, vyberanie obrobku z

upínacieho prípravku a pod.).

Pri obrábaní sa polovýrobok a nástroj vzájomne pohybujú tak, aby rezný klin nástroja

vnikol do materiálu a odrezal z neho častice vo forme triesky. ( Annová, 1989 )

Rezný pohyb – je to vzájomný pohyb nástroja a polovýrobku. Skladá sa z hlavného

pohybu a posuvu. Jeho rýchlosť je reznou rýchlosťou. V praxi však reznú rýchlosť

spravidla počítame ako rýchlosť hlavného pohybu. Reznú rýchlosť udávame v m. min-1

alebo výnimočne v m. s-1 (pri brúsení). Hlavný pohyb koná nástroj alebo obrobok.

Môže byť rotačný plynulý pri sústružení, brúsení ..., alebo priamočiary prerušovaný pri

hobľovaní, obrážaní ... .

22

Pri rotačnom hlavnom pohybe počítame reznú rýchlosť ν zo vzorca:

Posuv vykonáva nástroj alebo polovýrobok, prípadne oboje. Umožňuje postupné

odrezávanie triesok. Má súhlasný alebo opačný smer s hlavným pohybom (súbežné a

protibežné frézovanie) alebo je naň kolmý (sústruženie, čelné frézovanie ...). Môže byť

pozdĺžny (po dĺžke stroja alebo polovýrobku), priečny (v smere kolmom na pozdĺžny

posuv) alebo kruhový (pri okružnom frézovaní ...). Je plynulý (pri sústružení) alebo

prerušovaný – po intervaloch (pri hobľovaní ...). Udáva sa v [mm] na otáčku alebo na

jeden dvojzdvih (s) v [mm.min-1] (smin) alebo na jeden zub (sz).

Obr. 3.1 Vzájomné pohyby nástroja a polovýrobku a) pozdĺžne sústruženie; b)

hobľovanie; c) čelné sústruženie; 1 – obrábaná plocha; 2 – rezná plocha; 3 – obrobená

plocha

Prísuv je to pohyb v smere kolmom na povrch polovýrobku. Určuje hĺbku odrezávanej

vrstvy materiálu (hĺbka rezu t).

Kombináciou hlavného pohybu a posuvu sú charakterizované spôsoby obrábania a

hlavné typy obrábacích strojov (obr. 3.2).

Tvar obrobku a jeho geometrické rozmery je určený pomocou relatívnych pohybov

nástroja a polovýrobku. Obrobený povrch vznikne odobratím prídavku na obrábanie v

podobe triesky.

Podľa kombinácií hlavného pohybu a posuvu obrábacie stroje rozdeľujeme na:

23

a) stroje s hlavným pohybom rotačným a plynulým posuvom:

• sústruhy,

• vŕtačky a vyvrtávačky,

• frézovačky,

• brúsky,

• kotúčové píly,

b) stroje s hlavným pohybom priamočiarym a prerušovaným posuvom:

• hobľovačky,

• obrážačky,

• preťahovačky.

Obr. 3.2 Základné spôsoby obrábania: a) sústruženie; b) vŕtanie; c) frézovanie; d)

brúsenie na guľato; e) hobľovanie; f) obrážanie; g) preťahovanie; v – smer reznej

rýchlosti; s – smer posuvu; sp – pozdĺžny posuv; sk – kruhový posuv ( Vrškový, 1990 )

24

6. Sústruhy

Sústruh je obrábací stroj s hlavným pohybom rotačným, ktorý spravidla koná obrobok.

Slúži predovšetkým na obrábanie rotačných plôch vonkajších aj vnútorných, rovinných

plôch (čelných), na vŕtanie otvorov, vyhrubovanie, vystruhovanie a rezanie závitov v

osi sústruženia. Pomocou prídavných zariadení možno brúsiť rotačné plochy vonkajšie

aj vnútorné, frézovať drážky a obrábať povrchy superfinišovaním a pod.

Podľa polohy obrobku sústruhy rozdeľujeme na sústruhy s vodorovnou osou sústruženia

(hrotové a čelné) a na stroje so zvislou osou sústruženia (zvislé sústruhy).

Podľa konštrukčného vyhotovenia a účelu použitia sústruhy rozdeľujeme na univerzálne

hrotové, jednoduché hrotové, čelné, zvislé, revolverové, automatické, špeciálne (na

výrobu vačiek, kľukových hriadeľov...) a podtáčacie. ( Békeš, 1962 )

6.1 Upínanie materiálu na hrotovom sústruhu

Mechanizmus na upínanie materiálu na hrotovom sústruhu musí zabezpečiť prenášanie

krútiaceho momentu na obrábanú súčiastku. Upnutie musí byť pevné a sústava upínací

mechanizmus a obrobok musí byť tuhá. Upínanie musí byť jednoduché a rýchle bez

nároku na vyššiu fyzickú záťaž obsluhy.

Používajú sa najmä tieto spôsoby upínania:

• do skľučovadla,

• do klieštín,

• na sústružnícky tŕň,

• na upínaciu dosku, Obr. 4.1Upínanie súčiastky medzi hroty 1−

unášacia doska; 2 – unášač; 3 – srdiečko

• do čeľusťových unášačov,

• do prípravkov.

Obr. 4.2 Navrtávak

Súčiastky, u ktorých sa vyžaduje presná súosovosť medzi povrchom obrobku a osou

otáčania. Krútiaci moment od vretena sa na súčiastku prenáša unášacou doskou 1,

25

unášačom 2 a srdiečkom 3. Pred upnutím medzi hroty súčiastku zarovnáme na dĺžku a

do čiel navŕtame strediace jamky (obr. 4.3) navrtávakom (obr. 4.2).

Vrcholový uhol kužeľovej plochy strediaceho otvoru pre súčiastky do 100 kg býva 60°,

pre ťažšie súčiastky 90°. Veľkosť otvoru je normalizovaná a závisí od priemeru

súčiastky. Navŕtanú súčiastku vkladáme medzi hroty. Hrot vo vretene je pevný a v

koníku obyčajne otočný (obr. 4.4).

Obr. 4.3 Striedacie jamky Obr. 4. 4 Otočný sústružnický hrot

Skľučovadlá sú upínacie mechanizmy, ktoré upínajú obrábaný materiál čeľusťami.

Pohyb čeľustí je viazaný pre kruhové obrobky alebo sa pohybujú nezávisle – pre

nekruhové obrobky. Univerzálne skľučovadlá majú obyčajne tri čeľuste, ktoré sa dajú

pri upínaní veľkých priemerov obrátiť (obr. 4.5). ( Békeš, 1962 )

Pohyb čeľustí je ovládaný pastorkom 1. Jeho otáčaním pohybujeme ozubeným kotúčom

2, ktorý je opatrený špirálovým závitom vytvoreným na čelnej ploche kotúča, pomocou

ktorého prestavuje čeľuste 3 v radiálnom smere. Na upínanie ťažkých obrobkov, kde

potrebujeme zachytiť väčšiu hmotnosť, prenášať väčšie krútiace momenty sa používajú

špeciálne skľučovadlá (obr. 4. 6). Čeľuste 1 sú pripevnené na šmýkadlá 2, ktoré majú na

zadnej strane vytvorené žliabky, do ktorých zaberajú špirálové zuby závitovkového

kolesa 3. Otáčaním závitovky 4 upevňujeme obrobok.

Obr. 4.5 Univerzálne skľučovadlo Obr. 4.6 Skľučovadlo pre

26

a) pre veľké priemery, upínanie ťažkých obrobkov

b) pre malé priemery

1-pastorok; 2- ozubený kotúč;3- čeľuste

Pneumatické alebo hydraulické skľučovadlá odstraňujú namáhavú prácu robotníka a

znižujú čas potrebný na upnutie obrobku (obr. 4.7). Dlhší koniec dvojramennej páky 1

sa posúva v axiálnom smere tiahlom 2 piesta priamočiareho pneumatického motora. V

krajných polohách dvojramennej páky je obrobok upnutý alebo uvoľnený v čeľustiach,

ktoré sa dajú nastaviť na ľubovoľný priemer upínaného obrobku.

Obr. 4.7 Pneumatické skľučovadlo Obr. 4.8 Upínacie klieštiny

1-vreteno; 2-klieštiny; 3-upínacia rúrka

Obr. 4.9 Sústružnícky tŕň na upínanie medzi hroty Obr. 4.10 Rozpínací sústružnícky

tŕň 1-teleso tŕňa; 2-kuželová vložka;

3-uvoľňovacia matica; 4-obrobok

Obr.4.11 Upínacia doska Obr. 4.12 Upínanie súčiastky pomocou uholníka

1 – uholník; 2 – závažie; 3 – obrobok

27

Klieštiny (obr. 4.8) sa používajú pre upínanie tyčového materiálu. Tyč sa upína

vtiahnutím klieštin 2 do kužeľového otvoru, vretena 1 otáčaním kolieska rukou.

Klieštiny sú vymeniteľné podľa priemeru tyčového materiálu.

Sústružnícke tŕne (obr. 4.9) sa používajú na upínanie obrobkov s otvorom a to vtedy,

keď sa požaduje, aby vonkajší povrch obrobku bol súosí s osou otvoru alebo čelná

plocha kolmá na os sústruženia. Povrch majú kalený a brúsený. ( Zborník Obrábacie

stroje na 11. EMO Pariž 99, Praha Jún, 1999 )

Obr. 4.13 Dvojčeľusťový unášač Obr. 4.14 Upínací prípravok pre armatúry

1- vreteno; 2 – prípravok; 3- obrobok

Na sústružnícky tŕň sa upínajú obrobky s presným otvorom (H7). Tŕň má mierne

kužeľový povrch (1:2500), na ktorý nalisujeme obrobok a potom upneme medzi hroty.

Rozpínacie sústružnícke tŕne (obr. 4.10) sa používajú na upínanie obrobkov s

nepresným otvorom a tenkostenných obrobkov. Tŕň je upevnený vo vretene pomocou

kužeľovej stopky. Obrobok 4 sa nasunie na kužeľovú vložku 2, ktorá sa uťahovaním

matice posúva v axiálnom smere a v radiálnom smere sa rozpína, čím dôjde k upnutiu

obrobku. Uvoľnenie sa dosahuje otáčaním uvoľňovacej matice smerom do ľava.

Upínacia doska (obr. 4.11) sa používa pri upínaní nerotačných obrobkov. Má štyri

čeľuste, ktoré sa pomocou skrutky samostatne nastavujú. Keď odstránime z upínacej

dosky čeľuste, dajú sa na ňu napr. pomocou uholníka 1 (obr. 4.12) upnúť aj obrobky

nepravidelných tvarov 3.

28

Obr. 4.15 Pohyblivá a pevná lamela

Upínaciu dosku s upnutým obrobkom musíme vyvážiť vhodným závažím 2. Odstráni

sa tým dynamické namáhanie ložiska, v ktorom je uložené vreteno a chvenie sústruhu.

Dvojčeľusťové unášače (obr. 4.13) sa používajú na rýchle upínanie obrobkov najmä v

sériovej výrobe. Krútiaci moment je prenášaný dvoma čeľusťami, ktoré majú ryhované

zvieracie plochy a tvoria časť špirály. Správna poloha unášacích čeľustí sa dá nastaviť

skrutkou.

Upínacie prípravky sa používajú v sériovej výrobe. Musia zaručiť presné upnutie

obrobku, jednoduchú a rýchlu obsluhu. Vyrábajú sa zvlášť pre každý obrobok. Na obr.

4.14 je upínací prípravok pre armatúry.

Pri sústružení dlhých a štíhlych obrobkov sa používa pohyblivá (b) alebo pevná (a)

opierka (obr. 4.15). Pohyblivá opierka sa upevňuje na suport a pevná na vnútorné

vodiace plochy lôžka. ( Zborník Strojárenská výroba technika a technológie pre 21.

storočie , Praha November, 1999 )

29

7. Frézovačky

Pre frézovanie je príznačné to, že každý rezný klin odoberá časť materiálu vo forme

samostatnej triesky. Hlavný pohyb je rotačný a vykonáva ho fréza. Posuv vykonáva

obrobok, ale u niektorých typov fréza.

Na frézovačkách sa obrábajú najmä plochy rovinné, okrem toho plochy rôznych

profilov, ozubené kolesá, drážkované hriadele, drážky priame, kruhové aj nekruhové,

vačky, zápustky, formy, šablóny, prípadne aj rotačné súčiastky. Sú rôznych veľkostí –

od malých stolových strojov až po veľké portálové frézovačky s hmotnosťou viac ako

500 000 kg, a to pre kusovú a sériovú výrobu. Tvarom sa jednotlivé frézovačky

podstatne líšia, lebo nemajú spoločné konštrukčné znaky, ktoré by ich tvarovo

charakterizovali a spájali.

Frézovačky delíme podľa konštrukčných znakov a podľa práce pre ktorú sú určené do

niekoľkých základných skupín. Najdôležitejšie z nich sú:

• konzolové,

• rovinné,

• kopírovacie,

• špeciálne,

• pre sériovú a hromadnú výrobu.( Crha, 1990 )

7.1 Konzolové frézovačky

Sú základným a najrozšírenejším druhom frézovačiek. Sú určené na bežné frézovacie

operácie, na obrábanie rovinných plôch, tvarových plôch malých a stredne veľkých

súčiastok v kusovej a malosériovej výrobe.

Ich charakteristickým znakom je zvisle prestaviteľná konzola, na ktorej sú priečne sane

s pracovným stolom a stojan, v ktorom je uložené vreteno a pohon.

Na konzolových frézovačkách poloha vretena nie je prestaviteľná. Nastavenie obrobku

robíme pomocou sústavy (obr. 5.1), ktorá má štyri časti: stôl s pozdĺžnymi saňami 1,

otočný stôl 2, priečne sane 3 a konzolu 4.

30

Hlavné vreteno môže mať zvislú alebo vodorovnú polohu. Na základe toho konzolové

frézovačky rozdeľujeme na: vodorovné, zvislé a univerzálne.

Poloha vretena má vplyv na charakter vykonávanej práce a na používané nástroje, ale

nemá vplyv na stavbu stroja.

Obr. 5.1 Sústava saní: 1-stôl s pozdĺžnymi saňami; 2-otočný stôl; 3-priečne sane; 4-

konzola ( Crha, 1990 )

7.2 Vodorovné konzolové frézovačky

Sú určené na stredne veľké a malé obrobky v kusovej a sériovej výrobe (obr. 5.2). V

stojane 6 je vodorovne uložené pracovné vreteno 4 a hlavný pohon vretena. Na zvislom

vedení stojana je uchytená konzola 1 s priečnymi saňami 2, pozdĺžnymi saňami 3 a

stolom frézovačky 7. Oporné rameno s ložiskami je často vystužené vzperami. Vreteno

frézovačky je uložené v klzných alebo valivých ložiskách. Aby bol zaručený pokojný

chod, je vreteno tuhé. Aby sa mohla fréza otáčať optimálnou reznou rýchlosťou, je

možné nastaviť potrebný počet otáčok vretena. Prevodovkou v pohone je možné

nastaviť 12 alebo aj viac stupňov otáčok. Stôl frézovačky okrem ručného ovládania má

aj strojový posuv. Pomocou decentralizovaného programu je možné nastaviť rôzne

rýchlosti posuvu pre výkonné orgány z dôvodov, aby sa obrobok rýchlo prisunul k

fréze. Veľký rozsah otáčok vretena a rýchlosti posuvu stola dovoľuje hospodárne

obrábanie materiálu. Tuhosť stroja zaručuje vysokú akosť obrábaných povrchov.

31

Obr. 5.2 Schéma vodorovnej konzolovej frézovačky

1-konzola; 2-priečne sane; 3-pozdĺžne sane; 4-vreteno; 5-oporné rameno; 6-stojan; 7-

stôl

Obr. 5.3 Kinematická schéma pohonu vodorovnej konzolovej frézovačky

1-stojan; 2-elektromotor; 3-vreteno ( Věchet, 1990 )

7.3 Upínanie obrobku pri frézovaní

Upínanie obrobku na stôl frézovačky musí byť tuhé a pevné. Nesmie obrobok

deformovať, aby sa neznížila presnosť obrobkov. Rezné sily majú pritláčať obrobok k

pevným častiam úpinacieho prípravku.

Obrobky pri frézovaní upíname:

• úpinkami,

• do zverákov,

• do skľúčovadiel alebo medzi hroty (na deliacich prístrojoch),

• do špeciálnych prípravkov.

32

Obr. 5.1 Úpinky

a) tvaru U ; b) výsuvné; c) otočné; d) zahnuté výsuvné; e) sedlové

Úpinkami pripevňujeme obrobok priamo na stôl stroja alebo na prípravok. Najčastejšie

používané úpinky sú na obr. 5.1.

V prípadoch, kde úpinka nesmie prekážať pri výmene obrobku, má pre úpinaciu skrutku

pozdĺžny otvor, ktorý dovoľuje posunúť úpinku na stranu. Sedlové a zahnuté úpinky sa

používajú tam, kde matica úpinacej skrutky nesmie prekážať nástroju. Na obr. 5.2 a 5.3

je znázornené upnutie obrobku plochou a zahnutou úpinkou, skrutkou a maticou s

podporou a stojančekom.

Strojové zveráky používame na upínanie obrobkov jednoduchých geometrických tvarov.

Upína sa zovretím čeľustí skrutkou s ručnou kľukou alebo excentrom s pákou, prípadne

pneumaticky alebo hydraulicky. Rozličné vyhotovenia zverákov sú na obr. 5.4 až 5.8.

Obr. 5. 2 Upnutie obrábaného predmetu Obr. 5.3 Upnutie obrábaného predmetu

zahnutou úpinkou 1- zahnutá úpinka;

2 – upevňovacia skrutka;

33

Obr. 5.4 Otočný zverák výstredníkový Obr. 5.5 Stolný skrutkový zverák

Obr. 5.6 Pneumatický zverák Obr. 5.7 Zverák na upínanie valcových predmetov

1 – pneumatický motor;

2 – pohyblivá čeľusť; 3 – pevná čeľusť;

4 – obrobky;

Obr. 5.8 Stolný skrutkový zverák otočný a sklopný ( Šebela, 1991 )

34

8. Vŕtačky a vyvrtávačky

Vŕtačky a vyvrtávačky sú určené na vŕtanie otvorov do plného materiálu alebo

obrábanie otvorov, ktoré boli vytvorené s prídavkom na obrábanie pri odlievaní, kovaní,

vypaľovaní a pod.

Hlavný rezný pohyb je rotačný a koná ho nástroj upnutý vo vretene, ktorý sa pri vŕtaní

posúva v smere osi voči obrobku.

8.1 Vŕtačky

Na vŕtačkách sa vyrábajú otvory skrutkovým vrtákom, výhrubníkom a výstružníkom,

zarovnávajú sa čelá otvorov a pomocou prípravkov sa režú závity závitníkom.

Podľa druhu rozdeľujeme vŕtačky:

• jednovretenové (stolové, stĺpové, stojanové a otočné),

• radové a viacvretenové,

• špeciálne (jednoúčelové, súradnicové a pre hlboké otvory).

Ich veľkosť sa určuje podľa STN 20 0410 najväčším priemerom diery, ktorú môžeme

vŕtať vrtákom z rýchloreznej ocele do plného materiálu pevnosti 600 MPa.

Podľa toho rozdeľujeme vŕtačky na malé do 16 mm, stredné do 40 mm a veľké nad 40

mm.

Pre jednovretenové vŕtačky je charakteristické, že zvisle uložené vreteno vykonáva

rotačný pohyb a zároveň priamočiary posuv v smere osi. Skladaním hlavného rotačného

pohybu a posuvu vretena opisuje každý rezný klin vrtáku skrutkovitú dráhu, tak

vznikajú súvislé triesky.

Hlavný pohon sa skladá z elektromotora a viacstupňového ozubeného prevodu a u

niektorých aj zo stupňovitej remenice.

Posuv vŕtacieho vretena 5 (obr. 6.1) sa zabezpečuje ozubeným pastorkom a ozubeným

hrebeňom (8) na pinole. Na malých jednoduchých vŕtačkách je posuv vretena len ručný.

( Zborník Obrábacie stroje a výrobné systémy pre obrábanie, Praha, 2000 )

35

Obr. 6.1 Štrukturálna schéma jednovretenovej vŕtačky

1-hlavný spínač; 2-brzda; 3-menič zmyslu otáčania; 4-prevodovka; 5-puzdro vretena;

6-prevodovka posuvu;7-spojka; 8-vreteno

8.2 Zvláštne príslušenstvo k vŕtacím a vyvrtávacím strojom. Krížový

stôl

Krížový stôl umožňuje nastaviť požadovanú polohu obrobku voči vretenu vŕtačky, čo

umožňuje vyvŕtať otvor v určenom mieste na obrobku. Môže byť upevnený na upínacej

ploche stola alebo na hranolovom stole.

Skladá sa z lôžka, stredných krížových saní a horných priečných saní. Posuv je ručný.

Pre hrubé nastavenie je krížový stôl opatrený dvoma pravítkami. Presné nastavenie

obrobku a odčítanie súradníc sa uskutočňuje na displeji vyhodnocovacej jednotky, kde

je potrebné pomocou tlačidiel zvoliť smer a spôsob odmeriavania. Presnosť odčítania

nastavenej polohy na displeji vyhodnocovacej jednotky je 1 μm. Odmeriavacie

zariadenie zaručuje nezávislosť nastavenej polohy na veľkosti vôle medzi vodiacou

skrutkou a maticou. Nastavená poloha sa zabezpečí pomocou upínacích skrutiek.

Pravítka a snímače sú umiestnené na spodnej strane suportu, čím sú chránené proti

trieskam a chladiacim kvapalinám. Vodiace plochy suportov sú chránené krytmi.

Displej na vyhodnocovacej jednotke umožňuje odčítanie hodnôt pod rôznym zorným

uhlom. Výhody tohto zariadenia spočívajú predovšetkým v skrátení vedľajších časov.

Stôl je vybavený zariadením pre mikroposuv v obidvoch osách. Na jednu otáčku

ručného kolesa sa stôl posunie o 0,1 mm.

36

Pomocou stola môžeme na vŕtačkách aj jemne frézovať. Obrobok sa upína na upínaciu

plochu krížového stola, ktorý je vybavený T drážkami pomocou príchytiek a skrutiek s

maticami.( Zborník Perspektívna inovácia obrábacích strojov, Praha, Apríl 1998 )

8.2.1 Hranolový stôl (obr. 6.3)

Hranolový stôl má dve upínacie plochy opatrené T drážkami, ktoré slúžia na upnutie

obrobku. Stôl je upnutý pomocou skrutiek a matíc na základovej platni vŕtačky.

Obrobky v závislosti na tvare sa upínajú buď na vodorovnú alebo zvislú plochu.

8.2.2 Sklopný stôl (obr. 6.4)

Má hornú a bočnú upínaciu plochu opatrenú T drážkami, ktoré slúžia na upínanie

obrobku. Stôl je sklopný okolo horizontálnej osi, čo umožňuje vŕtať aj šikmé otvory

alebo otvory na šikmých plochách. Upínacia platňa je opatrená 4 otvormi na upevnenie

pomocou skrutiek na základovú platňu alebo na stôl stroja.

8.2.3 Upínací uholník (obr. 6.5)

Zvislá upínacia plocha je opatrená T drážkami, ktoré slúžia na upínanie obrobku.

Používa sa na vŕtanie otvorov do plôch, ktoré sú na seba kolmé.

8.2.4 Vertikálna frézovacia hlava (obr. 6.6)

Používa sa u horizontálnych vyvrtávačiek na frézovanie vodorovných rovinných plôch.

Upína sa na čelnú platňu vreteníka.

8.2.5 Univerzálna frézovacia hlava (obr. 6.7)

Frézovací vreteník je otočný okolo vodorovnej osi, čo umožňuje frézovať na

horizontálnych vyvrtávačkách aj šikmé plochy.

Okrem toho sa k vŕtačkám ako zvláštne príslušenstvo používajú: optická deliaca hlava,

otočný stôl a vysokootáčkový brúsny vreteník (až 12 000 ot/min).

37

Obr. 6.3 Hranolový stôl UK 500 Obr. 6.4 Sklopný stôl

Obr. 6.5 Upínací uholník UU 800 Obr. 6.6 Vertikálna frézovacia

hlava FP 40-WH 10

Obr. 6.7 Univerzálna frézovacia hlava UFP 40 – W 10 ( Buda, 1973 )

38

9. Návrh na využitie poznatkov

V súčasnosti je rozvoj priemyslu stimulovaný konkurenčným zápasom a rastom

technickej úrovne novo navrhovaných súčiastok. Existuje snaha o podstatné skrátenie

doby prípravných prác v rámci technickej prípravy výroby a z toho vyplývajúcej

pružnej reakcie výrobcu na meniace sa požiadavky trhu. Uplatňujú sa rôzne

racionalizačné opatrenia za účelom odstránenia dosiahnutia nižších nákladov,

skvalitnenia výroby a zvýšenia produktivity práce. Taktiež v oblasti , ktorá sa zameriava

na konštrukciu upínacích zariadení na obrábacích strojoch dochádza k neustálej inovácii

a modernizácii zo strany výrobcov s cieľom skvalitniť samostatnú výrobu. Trendy

pokroku sa v súčasnosti a pre blízku budúcnosť prejavujú aj v tom že systémy upínania,

polohovania a orientácie používajú nielen mechanické princípy, ale aj hydraulické

a pneumatické. Tieto upínacie systémy predstavujú často jednu alebo dve riadené osi

NC stoja, ktoré týmto spôsobom možno ľahko znásobovať.

39

10.Záver

Vo vývoji obrábacích, tvárniacich a iných výrobných strojov sa rýchlo približuje nástup

novej generácie strojov, ktoré budú ovládané riadiacimi systémami s otvorenou

architektúrou a systémami na báze PC. V oblasti trieskového obrábania definovaným

tvarom nástroja (sústruženie, frézovanie, vŕtanie, vyvrtávanie a pod.) je tento trend

zvlášť výrazný a to z nasledujúcich dôvodov:

Vývoj rezných materiálov odkryl rezervy v možnostiach radového zvýšenia

reznej rýchlosti a inicioval rozvoj nových technológií vysokorýchlostného,

suchého a tvrdého obrábania.

Nové nástroje a nové technológie, ktorých aplikačné oblasti sa prudko

rozširujú, kladú požiadavky, ktorým už klasicky riešené obrábacie stroje

nemôžu ani zďaleka vyhovieť.

Snaha o riešenie hromadiacich sa problémov obrábacích strojov zvyšovaním

parametrov a rozširovaním funkcií súčasných strojov a riadiacich systémov

vedie k nespoľahlivým, drahým a v prevádzke neudržovateľným monštrám

s neúnosne komplikovanou kábelážou, ktoré vyžadujú špeciálne školenie

strojných operátorov i údržbárov.

V oblasti riadiacej techniky rastie rozmanitosť a rôznorodosť vzájomne

nekompatibilnej ponúkanej techniky. Výrobcovia a užívatelia obrábacích

strojov sa dostávajú do stále ťažšej závislosti na veľkých dodávateľoch CNC

systémov, ktorí z komerčných dôvodov neustále rozširujú objem svojej

“firemnej” časti špeciálnej hardwarovej i softwarovej techniky a neusilujú o

rýchle sprehľadnenie, unifikáciu a celosvetovú normalizáciu interfejsov.

Klasické CNC systémy sa tiež neúnosne komplikujú snahou ich výrobcov o

začlenenie “firemných” programovacích jazykov pre programovanie stredne

zložitých súčiastok na stroji, prípadne o začlenenie špeciálnych CAD/CAM

jazykov pre zložité súčiastky.

Výsledky bakalárskej práce je možné využiť pri práci konštruktéra, technológa, ako i pri

tvorbe výrobných postupov a návrhov spojených s optimalizáciou strojárskej výroby.

40

Použitá literatúra

1. BUDA, J.: Matematical-logic formulation in metal cutting theory. Internát. Journal

Prod., 1973, vol. 11, č. 1

2. Anna, V. a kol.: Výrobné stroje, procesy a zariadenia III. Košice, ES TU 1989

3. Annová, V. a kol.: Výrobně stroje (Stroje a zariadenia pre strojársku výrobu).

Bratislava, ALFA 1989.

4. Békeš, J. a kol.: Obrábanie kovov. Bratislava, ALFA 1962.

5. Crha, J. - Věchet V.: Obráběcí a montážní stroje III. (Pracovní možnosti obráběcích

strojů). Liberec, VŠST 1990.

6. Demeč, P.: Teoretické základy stavby obrábacích strojov. Skriptá PGŠ „Progresivně

metody navrhovania výrobnej techniky pre obrábanie". Košice, ES VŠT 1989.

7. Dunay, G.: Automatické riadenie výrobných strojov. Bratislava, ALFA, 1989

8. Kosóczy, Š. a kol.: Obrábacie stroje. Základy teorie a konštrukčnej koncepcie.

Bratislava, STU 1989.

9. Šebela, A.: Výrobní stroje 1. díl. Obrábacie stroje. Ostrava, VŠB 1991.

10. Vrškový, M a kol.: Výrobné stroje, procesy a zariadenia I. Bratislava, STU, 1990

11. Ženíšek, J.: Teorie a konstrukce výrobních strojů. Praha, SNTL, ALFA 1989

12. Ženíšek, J. - Jenkut, M.: Výrobní stroje a zařízení. Praha, SNTL, ALFA 1986.

13. Zborník prednášok zo seminára „Strojárenská výrobná technika a technologie pre

21.storočie". Praha, Apríl 1997.

14. Zborník prednášok zo seminára „Perspektivná inovácia obrábacích strojov". Praha,

Apríl 1998.

15. Zborník prednášok zo seminára „Obrábacie stroje na 11. EMO Paříž 99". Praha,

Jún 1999.

16. Zborník prednášok zo seminára „Strojárenská výrobná technika a technologie pre

21.storočie". Praha, November 1999.

17. Zborník prednášok z medzinárodného kongresu MATAR Praha 2000. Sekcia 1.

Obrábacie stroje a výrobné systémy pre obrábanie. Praha, 20- 22.6.2000.

41