JIC 120“ s OMS Intelligence Solutions a jejich integrační platformou WorkSys v oblasti digitalizace — Středa 25. listopadu 2020 10.00-12.00 Close

Vyvinuli jsme pro TOS KUŘIM ocelobetonové rámy a zvýšili tak výkonnost obráběcích center

INTEMAC

Neustále se zvyšující požadavky na rychlost a kvalitu výroby společně s tlakem na snižování nákladů se promítají do všech průmyslových odvětví. Strojírenství není výjimkou. Vysoké nároky se zde kladou především na výkon a přesnost obráběcích strojů. V centru INTEMAC jsme pro TOS KUŘIM vyvinuli a otestovali unikátní spojení ocelového svařence a speciální betonové směsi, které umožňují zvyšovat výkon obrábění. Návrh byl proveden s pomocí FEM výpočtů a výsledky jsme též experimentálně validovali.

Firma TOS KUŘIM

Společnost TOS KUŘIM se zaměřuje na výrobu obráběcích strojů, které exportuje do více než 30 zemí světa. Firma obráběcí centra rovněž vyvíjí a patentuje při tom nové technologie. Společnost TOS KUŘIM je od svého založení průkopníkem v zavádění nových technologií do praxe a obchodní značka se tak stala symbolem spolehlivých a přesných obráběcích strojů s dlouhodobou životností. Výrobní strategie firmy je založena na širokém sortimentu obráběcích strojů včetně příslušenství a na jejich nepřetržité inovaci.

Spolupráce s výzkumným a vývojovým centrem INTEMAC byla zahájena s cílem pomoci odborníkům z TOS KUŘIM při vývoji konstrukce nového obráběcího stroje FUT. Ze strany centra INTEMAC se jednalo především o zapojení specialistů na strojírenství a obrábění kovů a současně možnost nové vyvíjené technologie průběžně testovat díky experimentálnímu zázemí v naší těžké laboratoři.

vyvinuli-jsme-pro-tos-kurim-ocelobetonove-ramy

Proč využívat kompozitní materiály pro konstrukce obráběcích strojů

Pro uživatele obráběcího stroje je zásadní výkon obrábění, který však může být limitován vznikajícími vibracemi. Rámy obráběcích strojů musí dostatečně efektivně nést veškeré zatížení a tlumit vibrace a teplotní deformace. Současně musí být schopné zachovávat dlouhodobě geometrickou stabilitu, což může být zejména u rozměrných obráběcích strojů komplikované.

Výhody použití takzvaných kompozitů jsou ve stavbě obráběcích strojů známé už dlouho. Překážkou však obvykle bývají vyšší náklady spojené s použitím těchto materiálů. V centru INTEMAC jsme dokázali díky využití alternativních materiálů zlepšit vlastnosti kompozitního rámu a přitom snížit jeho výrobní cenu. Při stavbě rámu jsme použili kombinaci ocelového svařence s betonovou výplní. Použití betonu vyžadovalo zvýšenou pozornost věnovanou jeho specifickým vlastnostem, které výrazně komplikují jeho využití ve strojírenství. Kompozitní strukturu jsme tedy museli vyladit tak, aby vyhovovala vysokým požadavkům kladeným na obráběcí stroje.

Unikátní ocelobetonová konstrukce, která lépe pohlcuje vibrace a odolává teplotním změnám

Výsledkem výzkumného projektu se stala unikátní betonová směs vyvinutá pro betonové výplně obráběcího stroje FUT. Specialisté centra INTEMAC ji vyvinuli společně s odborníky z FAST VUT. Betonová směs se používá v kombinaci s ocelovou formou, kterou lze vyrobit přesně podle požadavků zákazníka.

Spojení betonové směsi a ocelového svařence přináší značné snížení výrobních nákladů a současně umožňuje těžit z vynikajících vlastností tohoto spojení více materiálů. Ocelobetonová konstrukce obráběcího stroje vykazuje významné zvýšení tuhosti a schopnosti tlumit vibrace a odolávat teplotním změnám.

proc-vyuzivat-kompozitni-materialy-pro-konstrukce-obrabecich-stroju

Vývoj projektu a historie ocelobetonových konstrukcí

Ocelobetonový rám obráběcího stroje byl poprvé testován na horizontálním frézovacím centru FUT v roce 2015. Pozitivní výsledky a ověřené výborné vlastnosti stroje při obrábění byly důvodem pro podání projektového záměru na další vývoj těchto obráběcích center. Od roku 2017 je problematika ocelobetonových konstrukcí řešena v projektu FV20 595 podporovaném Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR společně se spoluřešiteli TOS KUŘIM, Ústavem betonových a zděných konstrukcí a Ústavem technologie stavebních hmot a dílců při VUT v Brně.

V rámci výzkumného projektu došlo k vylepšení vlastností betonové směsi. Náročné zkoušky nám umožnily přesněji popsat charakteristiku spojení betonu a oceli a chování těchto materiálů v čase. To vše vyústilo v doplnění výpočtového modelu o nová data a jeho další zdokonalení. Výsledkem pak byl návrh optimalizovaného ocelobetonového dílce s ještě vyšší tuhostí při zachování hmotnosti.

Obráběcí stroj FUT představuje úspěšné završení snahy společnosti TOS KUŘIM vyhovět požadavkům ze strany českých i zahraničních výrobních firem, které obráběcí stroje využívají pro svoji produkci. Model šestiosého horizontálního frézovacího stroje v sobě spojuje všechny výhody současného konstrukčního pojetí. Má automatické výměnné hlavy vlastní konstrukce nebo moderní robotické řešení výměny nástrojů. Uspořádání os stroje zasahuje do segmentu horizontálních vyvrtávaček, kde však parametrově převyšuje konkurenci, a to zejména v dynamice a parametrech tuhosti. Ocelobeton je na tomto stroji použit při výrobě lože stolu, stojanu i na samotný stojan.