Byl verifikován komplexní model
pohybové osy s rotujícím KŠ na standu
STD-30. Zahájila se spolupráce s Ústavem
technické matematiky FS v tématu
vývoje systému pro výpočet odebíraného
objemu materiálu v průběhu obrábění
a vizualizace obrobeného povrchu.
Výpočetní systém bude koncipován
s ohledem na možnost budoucího záměru
simulací řezných sil. Byl vytvořen
matematický model pohybové osy OS
v systému „Hardware in the loop“, propojující
virtuální model stroje s reálným
řídícím systémem MEFI. Praktickým
výstupem simulací je záznam trajektorie
pohybu, na jejímž základě bude možno
predikovat výslednou kvalitu obrobeného
povrchu.
Programování a p říprava
výroby pro CNC stroje
Hlavní cíl: Zvýšení přesnosti a produktivity
obrábění tvarově složitých
dílů.
Zde bylo realizováno naprogramování,
výroba a proměření geometricky
složitých ploch. K měření se použilo
obrobkových sond včetně odpovídajícího
programového vybavení. Pokračovaly
práce v oblasti programování
meridiálního obrábění geometricky
složitých ploch průtočných částí proudových
strojů se zvláštním zřetelem na
tvarovou přesnost a jakost povrchu na
takové úrovni, aby bylo zcela eliminováno
ruční dokončování nejen lopatkových
ploch, ale i náběžných hran
s přesně definovanou geometrií. Uvedené
poznatky se bezprostředně uplatnily
při spolupráci s průmyslem při výrobě
prototypů oběžných kol radiálních
kompresorů. Pro uvedenou výrobu jsou
navrženy nástroje a ověřena jejich dobrá
použitelnost. Proběhly zkoušky opracování
tvarově složitých dílů z niklových
slitin (Nimonic 80 A ); výsledka zkoušek
prokázaly, že se současně disponibilními
nástroji je opracování tvarově
složitých dílů ekonomicky nepřijatelné.
Jako vhodnější postup se jednoznačně
prokázala technologie přesného lití na
ztracený vosk. Byla dobře zvládnuta
technologie opracování přesných voskových
modelů, které svoji výslednou
přesností zcela uspokojily požadavky
průmyslu.
V části „Aplikace programovacích
metod pro víceosé obrábění“ dále
pokračovaly práce v oblasti přípravy
postprocesingu pro generaci programů
k obrábění geometricky složitých ploch;
byla dokončena a ověřena prvá verze
postprocesoru Catia, s jehož pomocí
se podařilo úspěšně generovat data pro
5osé obrábění a provést jejich ověření
na reálném stroji při opracování lopatek.
Postrocesor je tvořen jako otevřená
stavebnice s tím, že je vhodné v práci
pokračovat. Postrocesor na stroj LM1
byl oživen a funkčně ověřen pro generaci
dat umožňujících aplikace vyšších
typů interepolací (Nurbs, B spline, Akimov).
Pokračovaly práce na aplikaci
vizualizace orientované na těžké CNC
obráběcí stroje (je to významné z hlediska
eliminace kolizí a výrazné úspory
strojního času těchto strojů). Geometricky
složité plochy byly s využitím disponibilního
souřadnicového měřicího
stroje systematicky měřeny a získané
výsledky bezprostředně využívány pro
zvýšení tvarové přesnosti opracovávaných
ploch. Všechny uvedené práce
a výsledky, zvláště v oblasti tvorby geometricky
složitých ploch, jsou cíleně
aplikovány a ověřovány při spolupráci
s průmyslem.
Problematika „Optimalizace technologického
programu“ je řešena
Aproudových částí plynových motorů
a dmychadel za využití bodového
i meridiálního obrábění. Optimalizovaly
se výrobní časy za pomoci sekundárního
technologického postprocesoru pro
technologickou optimalizaci NC kódu,
pomocí Visual Studia 2008, respektující
požadavky na řídicí výstupní NC kód
pro souvislé 5osé obrábění a zvolené
hodnoty posuvu na zub při současném
pohybu rotačních os. Byla provedena
aplikace poznatků při opracování reálných
dílů a optimalizace 3 a 5osého
obrábění z hlediska úspory strojního
času. Sledovala se životnost nástrojů při
dynamické změně pracovních posuvů.
Proběhla i modifikace technologického
postprocesoru a ověřování dosahovaných
výsledků při dynamickém řízení
posuvových funkcí pro rozličné typy
geometricky složitých ploch a opracovávaných
materiálů.
Tematický okruh č. 2:
Výzkum vlastností obráběcích
strojů, jejich měření, monitorování
a hodnocení
Řešená témata
Přesnost CNC obráběcích
strojů
Hlavní cíle
1. Zvýšit produktivitu současných
metod měření prostorové přesnosti
frézovacích center za neustáleného
teplotního stavu stroje i okolí.
2. Formulovat požadavky na konstrukci
termicky stabilních rámů přesných
obráběcích strojů.
3. Vyšetřit podmínky zvýšení přesnosti
frézovacích a soustružnických vřeten
za rotace.
V roce 2008 zde bylo realizováno
doplňkové chlazení sériově vyráběné
frézky protékaným a skrápěným rámem,
splňující požadavek výrobce minimálně
měnit odlitky (nízká cena inovace).
Navrhly se dva samostatné chladicí
okruhy a SW kompenzační metody pro
pomalé a rychlé změny teploty. Byla
provedena analýza podílu třísek na
celkové tepelné energii vygenerované
strojem za provozu a vytvořena nová
metoda měření a výpočtu tohoto podílu.
Proběhl vývoj inteligentního chladicího
systému, zaručujícího snížení teplotních
deformací i při proměnlivé tepelné
zátěži. Chladicí systém zde využívá teplotních
přenosových funkcí. Zpracovala
se rovněž komplexní analýza a shrnuly
se výsledky výzkumu za období let
2005 až 2008, sloužící jako východisko
pro výzkum v dalších letech.
Postprocesní
a inprocesní kontrola
Hlavní cíl: Podporovat a ulehčovat
realizaci postprocesní kontroly jakosti
v interakční soustavě stroj-nástrojobrobek
a tak zabezpečit stále rostoucí
požadavky na přesnost výrobků.
V roce 2008 byla navržena a odzkoušena
metodika ustavování nerotačních
nástrojů, především soustružnických
nožů, pomocí bezdotykové laserové
sondy NC4 firmy Renishaw. Metodu
jsme testovali na soustružnickém centru
SPM16 Kovosvit MAS a pro řídicí
systém Sinumerik 840D byly také
vypracovány měřicí cykly s ohledem
na nejčastěji v průmyslu používané typy
břitových destiček. Pro detekci poškození
nástroje je odzkoušena bezdotyková
metoda, založená na principech
difrakční spektroskopie. Pro tyto účely
byla navržena úprava sondy NC4. Bezkontaktní
metoda ustavování nástrojů
byla porovnána s kontaktním způsobem
měření s ohledem na opakovatelnost
a přesnost měření, přičemž výsledky
hovoří ve prospěch nově navržené
metodiky.
Výkonnost, spolehlivost
a diagnostikovatelnost
CNC obráběcích strojů
Hlavní cíle:
1. Optimalizovat dynamické vlastnosti
frézovacích vřeten již ve stádiu
návrhu.
2. Vyvinout specializovanou metodu
a zařízení, monitorující frézovací
vřetena.
3. Vyvinout specializovaný expertní
systém, použitelný v provozu ke sledování
stavu vřeten.
4. Pilotní projekty diagnostikovatelných
frézovacích vřeten.
V tomto tématu jsme zaznamenali
návrh diagnostikovatelného frézovacího
vřetena, který se uplatnil v průmyslu jako
vysokootáčkové vřeteno pro dřevoobráběcí
vícevřetenovou frézku. Vřeteno je
navrženo a vyrobeno v několika alternativách.
Zkouškou na stroji byla vybrána
nejlepší alternativa. Je vypracována
přehledová zpráva o nejzajímavějších
výsledcích zkoušek komerčních vřeten
instalovaných na strojích českých výrobců
obráběcích strojů. Dále se ukončila
etapa vývoje monitorovací jednotky pro
obráběcí stroje, která může sloužit také
jako „černá skřínka”, zaznamenávající
nepřípustné zacházení s vřetenem. Jednotka
jsme představili partnerům z průmyslu
na samostatném semináři. Byla
dokončena stavba zkušebního, diagnostického
stendu pro vřetena. Předpokládá
se využití pro simulace poruch vřeten
a vytvoření databáze diagnostických analýz
odezev na simulované poruchy. Dále
byl proveden pilotní projekt frézovacího
vřetena dynamicky a termoelasticky optimalizovaného
a uplatněna interaktivní
metoda výpočtu termoelastického stavu
uložení vřetena. Rovněž byla provedena
komplexní analýza výsledků výzkumu za
léta 2007 až 2008 - zpráva shrnující nejdůležitější
výsledky výzkumu ve vyznačeném
období a sloužící jako východisko
pro výzkum v roce 2009.
Analýza rizik
a bezpečnost strojů
Hlavní cíl: Podpořit zajištění plné
funkčnosti, provozuschopnosti a bezpečnosti
provozu strojů.
V období roku 2008 se v rámci řešení
projektu vyvíjela databázová podpora
analýzy a hodnocení rizik výrobních
strojů; byly zajištěny a nastudovány
nové normativy se zaměřením na
řešení bezpečnosti strojních zařízení,
které vyšly v roce 2007 a 2008. Dále
je navržen ověřovací model funkční
bezpečnosti strojních zařízení a dokončena
komplexní metodika hodnocení
bezpečnosti strojů. Vytvořená komplexní
metodika byla průběžně aplikována
na posouzení rizik u čtyř strojů a jejich
typových řad.
Tematický okruh č. 3:
Výzkum perspektivních, výkonných
a ekologických výrobních procesů
(zejména obráběcích)
Řešená témata
Tvrdé obrábění
Hlavní cíl: Experimentální výzkum
procesů probíhajících při obrábění těžkoobrobitelných
materiálů.
V rámci řešení projektu v roce 2008
se stanovil vliv řezných podmínek na
teploty při obrábění slitiny Ti6Al4V. Nejprve
byla navržena a realizována zdokonalená
metoda kalibrace poloumělého
a přirozeného termočlánku, která vede
k naměření přesnějších hodnot teplot při
obrábění. Posléze se inovovala metoda
měření přirozeným a poloumělým termočlánkem
při obrábění. Tato metoda
byla ověřena a následně plně využita při
praktickém obrábění. Dále došlo na první
část výzkumu tvarové a rozměrové přesnosti
při frézování těžkoobrobitelných
materiálů. Proběhlo obrobení vzorových
kusů pro stanovení tvarové a rozměrové
přesnosti. Nad rámec úkolů byla řešena
také problematika obrábění těžkoobrobitelných
materiálů novou generací nástrojů
z rychlořezné oceli. Byla provedena
série měření trvanlivosti břitů nástrojů
pro možnost stanovení optimální kombinace
materiál nástroje - řezné podmínky
z hlediska maximálního řezného výkonu
nástroje nebo minimálních výrobních
nákladů. Část závěrů provedených
výzkumů se aplikovala při spolupráci
s firmami ISCAR a SHM, kdy byly testovány
různé typy povlaků při frézování
nerezových ocelí.
Dále by měla následovat podle projektu
témata Ekologické obrábění a Vysokorychlostní
obrábění. Tu jsme však v souladu
s plánem v roce 2006 a 2007 ukončili.
Mikroobrábění
Hlavní cíl: Optimalizace sledovaných
procesů, měření a objektivizované vyhodnocení
dosažených výsledků včetně jejich
prezentace. Zpracování obecných zásad
pro aplikaci těchto technologií.
Prof. Ing. Jaromír Houša, DrSc. vedoucí VC SVTT
