Jev, který negativně ovlivňuje zejména jakost obrobků, výrobní výkon a spolehlivost stroje, je vibrace obráběcích strojů. Ústav výrobních strojů a zařízení (Ú12135) a Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii (VCSVTT) při Fakultě strojní, ČVUT v Praze se ve spolupráci s partnerskými výrobci obráběcích strojů problematikou potlačování vibrací komplexně zabývají a vyvíjejí metody, které umožňují vibrace strojů potlačovat. Tyto metody lze obecně tematicky rozdělit podle přístupu na konstrukční a mechatronické. Konstrukční přístup je důležitý, neboť vlastnosti struktury obráběcího stroje ovlivňují kvalitu jeho regulace. Je to právě strukturální chování, které omezuje možnost zvyšovat dynamiku pohonů a zároveň zachovat požadovanou přesnost dráhového řízení. Konstrukční přístupy pro zlepšení dynamického chování pohybových os jsou velmi důležité zejména ve stadiu návrhu prototypu nového stroje. Jeho struktura by měla být v ideálním případě tuhá a lehká, s vysokými vlastními frekvencemi a zároveň s dobrým tlumením. Do této kategorie lze zařadit různé metody strukturální optimalizace s ohledem např. na vlastní frekvence a strukturální tlumení stroje jako celku i dílčích částí. Samostatnou kapitolou mohou být konstrukce dílců z nekonvenčních materiálů. Spadá sem ale i návrh celého řetězce pohonu (vč. nekonvenčních uspořádání) a dalších klíčových komponent. Mechatronické přístupy se pokoušejí problém vznikajících vibrací odstranit náhradním způsobem. Z hlediska potlačování vibrací strojů lze využít dvě ideově odlišné strategie. Obě počítají s tím, že vznikající vibrace mají určitý daný zdroj buzení. Podle první strategie nejlepší potlačení vibrace je vibraci vůbec nevybudit. Lze ji uplatnit u zdrojů buzení, jejichž řízení lze mít při provozu stroje dobře pod kontrolou. Do této kategorie je možné zařadit především metody, které se dají implementovat v rámci řídicího systému stroje (např. buzení od pohonů posuvových os). Obvykle je však k realizaci potřeba znát dynamické chování řízeného systému, tedy buď jeho model, nebo alespoň frekvenční vlastnosti získané měřením. Jako příklad lze uvést metody typu „input shaping“ pro řízení pohonů, které vycházejí z teorie impulzního buzení dynamických systémů. Účelem těchto metod je obecně minimalizovat energii vkládanou do systému pro rozběh na množství nezbytně nutné pro požadovaný pojezd posuvové osy (nedodávat energii pro parazitní vibrace). Druhá strategie je pak uplatňována na zdroje buzení, které můžeme ovlivňovat méně nebo prakticky vůbec (např. pasivní odpory nebo řezné síly). Tato strategie se pak zabývá uplatňováním různých metod potlačování vibrací, jejichž vzniku se nedaří předcházet. Lze sem zařadit především různá přídavná zařízení. Ta mohou být plně autonomní a lze je využít k potlačování vibrací různých mechanických struktur. Z hlediska řízení se jedná buď o prvky pasivní, poloaktivní (semiaktivní) nebo aktivní. Typickým představitelem pasivního prvku je laděný dynamický hltič kmitů. Myšlenka dynamického hltiče kmitů je stará a léty prověřená. Spočívá v připojení přídavné hmoty nebo více hmot k základní struktuře tak, aby se tlumená soustava uklidnila (vibrace struktury na sebe přebírá hltič). Představiteli skupiny poloaktivních prvků jsou takové tlumiče, které umožňují zpětnovazební řízení disipativní tlumicí síly. V jednodušším případě může jít o viskózní kapalinové tlumiče s řiditelnou tlumicí charakteristikou pomocí škrticího ventilu. Zajímavou alternativou jsou pak tlumiče, které využívají tzv. chytré kapaliny (magneto-rheologické, elektro-rheologické, ferrofluids). Přivedením magnetického nebo elektrického pole tyto kapaliny v tlumiči mění viskozitu a tlumič tak v reálném čase získává jinou tlumicí charakteristiku. Mezi aktivní prvky pak obecně patří zpětnovazebně řízené zdroje síly. Aktivní prvky, na rozdíl od předchozích dvou typů prvků, pro potlačování vibrací do systému dodávají další energii a jejich řízení je tedy třeba věnovat patřičnou pozornost. Nevhodné řízení aktivních prvků může způsobit nestabilitu systému a vibrace naopak vybuzovat. Při správném nasazení lze ale pomocí aktivních prvků dosáhnout velmi účinného potlačení vibrací v širokém frekvenčním pásmu. Toho lze u obráběcích strojů využít zejména u struktur, kde za provozu dochází k výraznému frekvenčnímu přelaďování (např. výsuvná smykadla). Kombinací konstrukčních a mechatronických přístupů je v některých případech možné radikálně zvýšit dynamické parametry stroje. Reálné nasazení mechatronických přístupů může pro dosažení optimálního výsledku kombinovat obě uvedené strategie, tedy předcházet vzniku vibrací i potlačovat vibrace již vybuzené. Mechatronické způsoby by však neměly být prosazovány na úkor kvalitního provedení návrhu mechanické stavby stroje. (Pozn.: Článek Jak potlačovat vibrace obráběcích strojů byl vytvořen s finanční podporou TA ČR, projekt č. TE01020075 Centrum kompetence – Strojírenská výrobní technika.)
