TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH - Utc.sk

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINESTROJNÍCKA FAKULTAKATEDRA AUTOMATIZÁCIE A VÝROBNÝCH SYSTÉMOVDIPLOMOVÁ PRÁCAVSPRM /302 -2009ROMAN CHVOJKA

Analytický listFakulta: Strojnícka fakultaKatedra: Katedra automatizácie a výrobných systémovVedúci DP: Prof. Dr. Ing. Ivan KuricDiplomová práca za rok: 2008/20091. Meno a priezvisko: Roman Chvojka2. Názov práce: Analýza vplyvu na presnosť obrobkov pomocou zariadeniaBallbar QC103. Počet strán: 58 Počet obrázkov: 29 Počet tabuliek: 3Počet grafov: 0 Počet príloh: 1 Počet použ.lit.: 144. Heslá (kľúčové slová): Ballbar QC10, Talyrond 73, meranie presnosti, priamaa nepriama metóda merania5. Anotácia:Diplomová práca sa zaoberá problematikou presnosti obrobkov. Analyzuje vplyvrezných podmienok na presnosť obrobkov, ktoré sa obrábali na CNC obrábacom stroji.V diplomovej práci sa navrhla metodika vyhodnotenia vplyvu rezných podmienok napresnosť obrobkov pomocou priamej a nepriamej metódy. Priama meracia metóda savyhodnotila pomocou meracieho zariadenia Ballbar QC 10 a nepriama metóda meraniasa vyhodnotila pomocou vzoriek na meracom zariadení Talyrond 73.6. Resume:Thesis daels with the accuracy of the workpieces. It analyzes the impact of cuttingconditions on the accuracy of the workpieces to be machining of CNC machine tools. Inthe thesis, the proposed impact assessment methodology of cutting conditions on theaccuracy of the workpieces, using direct and indirect methods. Direct measurementmethod was evaluated using a measuring device Ballbar QC 10 and the indirectmeasurement method is evaluated using the samples for measuring devices Talyrond73.

Abstrakt v SJDiplomová práca sa zaoberá problematikou presnosti obrobkov. Analyzuje vplyvrezných podmienok na presnosť obrobkov, ktoré sa obrábali na CNC obrábacom stroji.V diplomovej práci sa navrhla metodika vyhodnotenia vplyvu rezných podmienok napresnosť obrobkov pomocou priamej a nepriamej metódy. Priama meracia metóda savyhodnotila pomocou meracieho zariadenia Ballbar QC 10 a nepriama metóda meraniasa vyhodnotila pomocou vzoriek na meracom zariadení Talyrond 73.Abstrakt v AJThesis daels with the accuracy of the workpieces. It analyzes the impact of cuttingconditions on the accuracy of the workpieces to be machining of CNC machine tools. Inthe thesis, the proposed impact assessment methodology of cutting conditions on theaccuracy of the workpieces, using direct and indirect methods. Direct measurementmethod was evaluated using a measuring device Ballbar QC 10 and the indirectmeasurement method is evaluated using the samples for measuring devices Talyrond73.

Čestné vyhlásenieVyhlasujem, že som diplomovú prácu vypracoval samostatne, pod odbornýmvedením vedúceho diplomovej práce Prof. Dr. Ing. Ivanom Kuricom a s použitímodbornej literatúry uvedenej v práci.V Žiline, dňa:..........................................vlastnoručný podpis

PoďakovanieChcel by som sa poďakovať vedúcemu diplomovej práce Prof. Dr. Ing. IvanoviKuricovi a konzultantovi doc. Dr. Ing. Miroslavovi Neslušanovi za cenné rady a pomocpri riešení diplomovej práce. Osobitné poďakovanie patrí doc. Ing. StanislavoviTurekovi Phd. za správne nasmerovanie a odborné pripomienky pri riešení praktickejčasti diplomovej práce.

ObsahÚvod ................................................................................................................................. 51 Presnosť ..................................................................................................................... 71.1 Presnosť a nepresnosť ........................................................................................... 71.2 Meranie presnosti .................................................................................................. 91.2.1 Základy merania........................................................................................... 101.2.2 Chyby merania............................................................................................. 101.3 Meracie prostriedky............................................................................................. 111.4 Odchýlka kruhovitosti ......................................................................................... 152 Konštrukcia a prevedenie obrábacieho stroja...................................................... 182.1 Hlavné časti obrábacieho stroja........................................................................... 182.1.1 Pohony ......................................................................................................... 202.1.2 Vedenia ........................................................................................................ 202.1.3 Vretená obrábacích strojov .......................................................................... 223 Presnosť obrábacieho stroja .................................................................................. 233.1 Metodika zisťovania presnosti obrábacieho stroja .............................................. 243.2 Parametre presnosti obrábacieho stroja............................................................... 263.3 Meracie metódy................................................................................................... 273.4 Príčiny vzniku nepresnosti obrábacieho stroja ................................................ 293.4.1 Nepresnosti vyplývajúce zo stavu stroja, nástrojov a prípravkov................ 304 Vplyv rezných podmienok na presnosť výroby ................................................... 324.1 Tuhosť technologickej sústavy............................................................................ 324.2 Nepresnosti dané podmienkami práce................................................................. 334.2.1 Vplyv poddajnosti sústavy stroj – nástroj – obrobok................................... 345 Návrh metodiky na analýzu nepresnosti............................................................... 355.1 Opis experimentálneho zariadenia ...................................................................... 356 Experimentálna časť............................................................................................... 416.1 Príprava vzoriek................................................................................................... 416.2 Popis merania ...................................................................................................... 416.3 Priama metóda merania ....................................................................................... 426.4 Nepriama metóda merania................................................................................... 44

6.4.1 Meranie zložiek síl pôsobiacich na obrobok v čeľustiach zveráka.............. 456.5 Vyhodnotenie priamej metódy merania .............................................................. 486.6 Vyhodnotenie nepriamej metódy merania........................................................... 50Záver .............................................................................................................................. 56Zoznam použitej literatúry .......................................................................................... 57Prílohy............................................................................................................................ 58

Strojnícka fakultaKAVSZoznam symbolov a skratiek∆p odchýlka polohy (mm)∆t odchýlka tvaru (mm)R max drsnosť povrchu (µm)∆f odchýlka rozmeru (mm)M si skutočný rozmer (mm)M m menovitý rozmer (mm)F 1 sila čeľusti pôsobiaca na obrobok (N)F 2 sila čeľusti pôsobiaca na obrobok (N)F x zložka sily F v smere osi x (N)F y zložka sily F v smere osi y (N)F z zložka sily F v smere osi z (N)∆z odchýlka kruhovitosti (μm)z p maximálny výstupok (μm)z v maximálne priehlbeniny (μm)φ v uhol maximálnej priehlbeniny (°)O ovál (μm)NC číslicovo riadený obrábací stroj (-)CNC počítačom riadený obrábací stroj (-)ISO medzinárodná technická norma (-)STN slovenská technická norma (-)DIN nemecká technická norma (-)ASME norma pre kontrolu strojov (-)UNMS SR úrad pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo SR (-)K1, K2, K3 triedy presnosti v poradí podľa vzrastajúcej presnosti (-)HSC vysoko rýchlostne obrábanie (-)8

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSÚvodKvalita výrobkov stále viac vstupuje do popredia a stáva sa jedným z veľmidiskutovaných a riešených problémov. Charakteristickým rysom súčasného technickéhorozvoja strojárskych výrobkov je jeho neustále urýchľovanie. Je to dané neustále sadiferencujúcimi potrebami odberateľov. Na strane druhej rastie produkcia a súčasne stým sa zvyšujú nároky na kvalitu výrobkov a presnosť strojov. Zatiaľ čo skôrrozhodovala predajná cena, dnes rozhoduje stále viac kvalita výrobkov. Výrazne sa tiežprejavuje zvyšovanie nákladov na kvalitu, ku ktorým počítame náklady na nepodarky,prípadne ich opravu, reklamáciu zákazníkov, náklady na skúšanie a kontrolu.Základom technického pokroku v rôznych odvetviach ľudskej činnosti je vysokáúroveň strojárskej výroby. Jej zdokonaľovanie, zefektívňovanie a rast kvality produkciesú úzko späté s progresom v stavbe obrábacích strojov. Mechanické obrábanie patrí vosvete stále medzi najrozšírenejšie strojárske technológie a celosvetový trend,charakterizovaný vo vyspelých krajinách presýtením trhu výrobkami, výrazneuprednostňuje technológiu mechanického obrábania založenú na CNC - riadiacejtechnike a pružnej automatizácii ako vysoko pružnú adaptabilnú technológiu, schopnúrýchlo reagovať na inovačné zmeny vyplývajúce s požiadaviek trhu. [7]Spomedzi mnohých ukazovateľov technickej úrovne obrábacích strojov máprioritné postavenie ich pracovná presnosť. Aby mohla obrobená súčiastka plniť tiefunkcie, na ktoré je určená, aby mohla byť bez problémov automaticky montovaná donadradených funkčných členov a pod., môže sa jej skutočný tvar, povrch a rozmery líšiťod ideálneho tvaru, povrchu a rozmerov (ktoré sú definované výkresom súčiastky) lenpo určité hranice, zistené ako uspokojivé pre plnenie požadovaných funkcií.Presnosť obrábania a tým aj presnosť obrobku je ovplyvnená celým radomnepresností a odchýlok vznikajúcich v nosnom systéme stroja (pružné a tepelnédeformácie telies nosného systému, stykové deformácie v pohyblivých i nepohyblivýchspojeniach), v pohonoch jednotlivých výkonných členov, v riadiacom systéme,v odmeriavacích systémoch, na nástroji, prípravku i samotnom obrobku.Neustály rast požiadaviek na kvalitu produkcie, ale aj kvalitu obrobkov vediek tomu aby sa stále zdokonaľovali technológie obrábania, ale aj samotné obrábaciestroje čo má za následok, že obrábacie stroje sú stále zložitejšie a dokonalejšiemechatronické systémy, ktoré však zároveň rýchlejšie podliehajú morálnemu5

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSopotrebovaniu, než stroje dávnejšie vyrobené. Konštruktéri obrábacích strojov pritvorbe nového stroja musia v pomerne krátkom časovom intervale hľadať optimálnetechnické riešenie ako pre obrábací stroj v celku, tak i pre jeho jednotlivé funkčné celkyich charakteristiky a vzájomnú koreláciu Presnosť obrábania spolu s výrobnosťouurčujú kvalitu produkcie a efektívnosť strojárskej výroby. Preto otázky zvyšovaniapresnosti i výrobnosti vždy stoja v popredí záujmu konštruktérov obrábacích strojov. [7]V tejto diplomovej práci sa zameriame na vplyv rezných podmienok na presnosťobrobkov, pretože rezné podmienky výrazne ovplyvňujú presnosť obrábania a tým ajpresnosť obrobenej súčiastky. Vplyv rezných podmienok budeme hodnotiť nameracom zariadení od firmy RENISHAW a vzorky na meracom TALYROND 73.6

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS1 Presnosť1.1 Presnosť a nepresnosťPod pojmom presnosť obrábania rozumieme stupeň zhody obrobenej súčiastkyz jej geometrickým vzorom, ktorý je určený výkresom. Čím je táto zhoda väčšia, tým jepresnosť obrábania vyššia. Na druhej strane príslušná odchýlka (chyba) predstavujestupeň nezhody obrobenej súčiastky s príslušným geometrickým vzorom a nazývame junepresnosť.Aby mohla ľubovoľná súčiastka plniť správne svoju funkciu, na ktorú je určená,môže sa jej skutočný tvar a povrch odchyľovať od tvaru a povrchu ideálnej súčiastkylen v určitých prípustných medziach, ktoré boli zistené ako uspokojivé pre plneniepožadovanej funkcie. Určiť a zmerať nepresnosť každého bodu skutočného povrchuobrobenej súčiastky je prakticky nemožné. Z tohto dôvodu s zaviedli a definovalipríslušne druhy odchýliek – drsnosť povrchu, odchýlky tvaru, odchýlky polohya odchýlky rozmerov od ich menovitých hodnôt. [7]Obr. 1.1 Druhy odchýliek skutočnej povrchovej plochy obrobkuPod pojmom drsnosť povrchu R max rozumieme rozmerovo veľmi malénepravidelnosti povrchu (v µm), ktoré na obrobenej súčiastke vznikajú ako stopy poostrí nástrojov, brúsnych zŕn a pod. Veľkosť a tvar nepravidelností povrchu súdeterminované spôsobom obrábania, fyzikálnymi vlastnosťami obrábaného materiálu,7

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVStrením nástroja po obrobenej ploche, tuhosťou nástroja, akosťou a tvarom ostria,geometriou nástroja a reznými podmienkami.Odchýlka tvaru ∆ t je určená rozdielom tvaru skutočnej plochy vzhľadom naideálny tvar súčiastky. Do odchýlky tvaru s zahrňuje aj vlnitosť skutočnej plochyspôsobená hlavne kmitaním sústavy stroj – nástroj – obrobok.Odchýlka polohy ∆ p je daná nepresnosťou vzájomného vzťahu dvoch prvkov(plôch, priamok, bodov), a to na jednej súčiastke, alebo na viacerých súčiastkachnavzájom. Jej veľkosť závisí od spôsobu obrábania, pracovných podmienok, presnostia tuhosti obrábacieho stroja, pri viacerých súčiastkach spolupôsobí aj vplyv montáže.Odchýlka rozmeru ∆ r predstavuje rozmerovú nepresnosť skutočnej plochyvzhľadom na rozmer menovitej plochy. Matematicky je to teda rozdiel medziskutočným rozmerom M si a menovitým rozmerom M m . [7]Skutočný rozmer je rozmer nameraný na súčiastke a v každom bode ´´i´´ skutočnejplochy je iný. Veľkosť odchýlky rozmeru bude teda v každom bode skutočnej plochyiná.Pri výrobe súčiastok nie je prakticky možné vyrobiť súčiastku s absolútnoupresnosťou. Rozmery obrobenej súčiastky sa vždy líšia od menovitej hodnoty. Príslušnáodchýlka je závislá od mnohých činiteľov, z ktorých najdôležitejším je výrobnáoperácia. Niektoré dokončovacie operácie umožňujú priblížiť sa k menovitému rozmeruveľmi blízko, takže rozdiel medzi skutočným rozmerom a rozmerom predpísaným navýkrese je veľmi malý.Celková nepresnosť obrábania je výsledkom celého radu faktorov. Každý z nichpodporuje vznik prvotných charakteristických nepresností, z ktorých najdôležitejšie sú:• nepresnosti spôsobené pružnými deformáciami technologickej sústavy stroj –nástroj – obrobok od rezných síl a odporov,• nepresnosti vyvolané teplotnými deformáciami technologickej sústavy,• nepresnosti spôsobené opotrebovaním ostria rezného nástroja,• nepresnosti zoradenia stroja a ustavenia obrobku na stroji,• nepresnosti spôsobené deformáciami obrobku od upínacích síl,8

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS• nepresnosti vyvolané geometrickými a kinematickými nepresnosťamiobrábacieho stroja,• nepresnosti spôsobené geometrickými nepresnosťami rezného nástroja,• nepresnosti vyvolané vnútornými napätiami v materiáli obrobku,• nepresnosti spôsobené kmitaním technologickej sústavy,• nepresnosti spôsobené kmitaním technologickej sústavy,Z uvedeného prehľadu základných faktorov ovplyvňujúcich presnosť obrábaniavidíme, že rozhodujúcu úlohu pri zaistení presnosti výroby zohráva obrábací stroj a jehopresnosť. [7]1.2 Meranie presnostiZákladným predpokladom úspešnosti každej výroby je produkcia kvalitných výrobkov.To, či sú výrobky kvalitné, je možné určiť meraním, ktoré je definované ako súborčinností na určenie hodnoty veličiny. Veda ktorá sa zaoberá meraním a všetkým čos meraním súvisí, (meracie postupy, meradlá, chyby merania ...) sa nazýva metrológia.Pri meraní presnosti používame overené meradla. Overenie určeného meradlapozostáva zo skúšky meradla a potvrdenia jeho zhody so schváleným typoma technickými požiadavkami a metrologickými požiadavkami na daný druh meradla.Meranie je súbor činností s cieľom určiť hodnotu veličiny (meraného objektu).Meranie sa môže vykonávať i autorizovane, t.j. osoba, ktorá vykonáva meranie, môžebyť na túto činnosť autorizovaná, poverená ÚNMS SR. Pri meraní sa využívajú rôznejavy, ako veličiny na meranie, napr. termoelektrické javy na meranie teploty,josephsonov jav na meranie elektrického napätia. Meracia metóda je logický postupoperácií stanovený metrologickým predpisom.Presnosť merania je tesnosť zhody medzi výsledkom merania a konvenčnepravou hodnotou meranej veličiny. STN 01 0115 definíciu neuvádza.Presnosť je kvalitatívny pojem a nedá sa priamo kvalifikovať, nedá sakvantitatívne vyjadriť. Pri hodnotení kvality konkrétneho meradla nás zaujíma neistotamerania meradla, ktorá je definovaná pre určité konštantné podmienky (teplota, tlak,vlhkosť, teplotný gradient, pozorovateľ).9

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSVýznam presností spočíva v experimentálnom fakte, že viaceré merania, ktoré satýkajú toho istého objektu merania, dávajú údaje prístrojov navzájom rozdielne a takvzniká otázka, do akej miery im možno dôverovať. Pri meraní získané údaje sú podvplyvom chýb. Stále zdokonaľovanie prístrojov dáva stále menšie chyby. Ideálnysystém merania by sa vyznačoval pravou hodnotou. Neexistuje prístroj, ktorý by bolschopný udávať pravú hodnotu merania, teda presnosť nemá teoretické hranice, ale ibahranice praktické. Nemáme žiadnu možnosť poznať pravú hodnotu.Zásadne vždy musíme špecifikovať, či ide o chybu merania, alebo o chybumeradla. Taktiež musíme vždy špecifikovať či ide o výsledok jedného merania,výsledok jedného merania z radu opakovaných meraní, alebo o výsledok stanovenýz počtu n meraní.Bez ohľadu na to, či bolo vykonané jedno meranie alebo viac meraní, chybamerania pozostáva zo súčtu náhodnej chyby a systematickej chyby. Keďže limitanáhodnej chyby pre n rastúce do nekonečna sa rovná nule, limita chyby merania pre nrastúce do nekonečna sa rovná systematickej chybe merania. [1]1.2.1 Základy meraniaMeranie môžeme rozdeliť podľa rôznych hľadísk. Podľa toho či zisťujeme nejakúčíselnú hodnotu, alebo len to či je daná hodnota správna, rozdeľujeme meranie na:• kvantitatívne – zisťujeme číselnú hodnotu určitej vlastnosti, t.j. hodnotuv príslušných jednotkách (napr. meranie rozmeru v mm).• kvalitatívne – nezisťujeme číselnú hodnotu určitej vlastnosti, ale kontrolujeme, čije daná vlastnosť v predpísaných medziach (napr. kontrola rozmeru kalibrom).[6]1.2.2 Chyby meraniaChyba merania je matematický rozdiel nameranej (napr. rozmer zistený meranímpomocou meracieho prístroja) a skutočnej (napr. rozmer, ktorý je skutočne vyrobený nasúčiastke) hodnoty určitej veličiny. Chyby vzniknuté pri meraní môžeme rozdeliť dotroch skupín:1. Systematické chyby – sú chyby, ktoré pri opakovanom meraní tej istej hodnoty zatých istých podmienok zostávajú rovnaké (rovnaká veľkosť aj znamienko).Vznikajú chybami meracieho prístroja, chybami pozorovateľa, vplyvom10

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSprostredia, meracích síl, gravitácie atď. Ak sú systematické chyby známe,z nameraných hodnôt ich vylúčime matematicky (odčítaním).2. Náhodné chyby – sú chyby, ktoré majú pri opakovanom meraní za rovnakýchpodmienok rôznu veľkosť aj znamienko. Nie sú priestorovo ani časovokonštantné. Ich zdrojom sú nekontrolované zmeny meranej súčiastky, prostredia,pozorovateľa a meracieho prístroja. Čiastočne sú príčiny níhodných chýbrovnaké ako u systematických chýb.3. Hrubé chyby – nameraná hodnota sa výrazne odlišuje od ostatných nameranýchhodnôt. Takáto hodnota sa vylúči zo súboru nameraných hodnôt a meranie saopakuje. [6]1.3 Meracie prostriedkyMeradlá sú technické prostriedky určené na vykonávanie meraní. Môžeme ichrozdeliť na miery (koncové mierky, medzné kalibre ...) a meracie prístroje (mikrometre,posuvné meradlá, ...).[6]Tento pojem nahrádzame i názvom meracie prostriedky a v konkrétnychprípadoch používame názvy meracie zariadenia alebo meracie vybavenie. Medzimeracie prostriedky zahrňujeme najmä:• meradlá, meracie prístroje,• meracie prevodník,• pomocné meracie zariadenia,• certifikované referenčné materiály.Meradlami rozumieme technické prostriedky určené na vykonávanie meraní, ktorémajú potrebné metrologické vlastnosti. Medzi meradlá zahŕňame meracie prístrojea zhmotnené miery. Zhmotnená miera je merací prostriedok, ktorý v priebehupoužívania reprodukuje trvalým spôsobom jednu alebo viac známych hodnôt danejveličiny (miera hmotnosti, pravítko s čiarkovou stupnicou, dĺžková miera). Etalóny súmeradlá, etalónové miery, etalónové meracie prístroje, určené na uchovávanie,reprodukciu a prenos hodnôt jednotiek meraných veličín na rozličných úrovniachpresností. Najdôležitejší kvalitatívny znak meracieho prístroja je funkčná spôsobilosť,ktorá ma tieto vlastnosti:• neistotu,11

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS• citlivosť,• spoľahlivosť,• životnosť,• stabilitu.Stabilita je veľmi dôležitá vlastnosť prístroja, ktorá zabezpečuje neistotu meraniaa to, že po overení alebo kalibrácii bude reprodukovať stanovenú mieru s danouneistotou i po určitom, stanovenom čase. Stabilita meracieho prístroja je jedna z veľmidôležitých vlastností, lebo na jej základe sa určuje doba následného overenia čikalibrácie meradla. Pri určených meradlách sa stanovuje doba následného overenia čikalibrácie meradla. Pri určených meradlách sa stanovuje doba následného overenia nazáklade skúšky typu meradla. Treba prijať, že túto hranicu musí stanovovať výrobcameradla a vykonávateľ skúšky typu meradla ju potvrdí alebo zamietne. Kto iný, akovýrobca, má najviac informácií o meradle. Výrobca meradlo vyvíja, konštruuje, skúšaa dáva do používania, on je o meradle a jeho vlastnostiach najlepšie informovaný.Niektoré renomované firmy túto skutočnosť už uvádzajú. Tento údaj by mal byťpodmienkou pre výrobcu pri uvádzaní meradla na trh.Dôležitá časť metrológie je odčítanie nameraných hodnôt, ale tomuto úkonupredchádza veľmi dôležitý úkon samotného merania. Ide tu vlastne o samotné snímaniemeranej veličiny v alebo na meranom objekte. Samotný pochod tiež úzko súvisís overením a kalibráciou meradla. Na tento účel ma meradlo samotný snímač, senzor,ktorý pre správnu reprodukciu meranej veličiny musí mať:• konštantnú prítlačnú dotykovú silu,• správny ponor na snímanie meranej veličiny,• vymedzenú vôľu pri meraní zhodne s úkonom overovania a kalibrácie,• správne miesto na snímanie meranej veličiny, lebo len toto miesto reprodukujehodnotu meranej veličiny,• správny čas na reprodukciu meranej veličiny, najmä ak nejde o statické hodnotymeranej veličiny.Tejto problematike hovoríme technológia merania, ktorá si vyžaduje od subjektuveľké znalosti, skúsenosti a tiež úzko súvisí s postupom merania spracovanéhovýrobcom.12

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSVlastnosti, ktoré priamo súvisia s procesom a výsledkom merania, súmetrologické charakteristiky. Sú to tie, ktoré ovplyvňujú výsledok merania, chybymerania a neistotu merania. Charakteristiky meradiel rozdeľujeme na:• statické charakteristiky,• dynamické charakteristiky,• charakteristiky metrologickej spoľahlivosti.Statická metrologická charakteristika je rozdiel medzi údajom meradla a konvenčnepravou hodnotou meranej veličiny v ustálenom stave.Dynamickými charakteristikami nazývame vlastnosti meracích prístrojov, ktoré saprejavujú pri meraní, keď hodnoty meranej veličiny alebo ovplyvňujúcich veličín samenia s časom.Stabilita a meracia spoľahlivosť je závažná vlastnosť meracích prostriedkov.Stabilita je schopnosť plniť stanovenú funkciu v stanovenom čase, časovom intervale.Pri meraniach sa používajú technické prostriedky – meradlá. Preto sú uvedenédefinície základných pojmov z oblasti meradiel. Preto sem uvedieme definíciezákladných pojmov z oblasti meradiel.• Meradlo- je prostriedok, ktorý slúži na určenie hodnoty meranej veličiny, pričomzahŕňa mieru, merací prístroj, jeho komponenty, prídavné zariadenia a meraciezariadenia,• Merací prístroj- je meradlo, ktoré slúži na prevod meranej veličiny na údaj. Patrísem napr. posuvné meradlo, dĺžkomer, tlakomer, voltmeter, ...• Miera (zhmotnená)- je meradlo, ktoré počas používania trvalým spôsobomreprodukuje alebo poskytuje jednu alebo viacero známych hodnôt ( s príslušnouneistotou tejto hodnoty). Patrí sem napr. závažie, objemová odmerka, pravítkos čiarkovou stupnicou, koncová mierka,• Merací prevodník- je zariadenie, ktoré uskutočňuje prevod hodnôt vstupnejveličiny na hodnoty výstupnej veličiny podľa určitej zákonitosti. Má častošpeciálny názov. Merací zosilňovač, merací zoslabovač, analógovo –číslicovýprevodník,• Pomocné meracie zariadenia- sú zariadenia potrebné na uskutočnenie meraní, nadosiahnutie potrebnej presnosti a pod. Ich použitie ovplyvňuje výsledok merania,13

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSaj keď to nie sú meradlá ani meracie prevodníky, lebo slúžia napr. na udržiavaniemeraných a ovplyvňujúcich veličín na požadovaných hodnotách na uľahčeniea skvalitnenie meracích úkonov,• Referenčný materiál- je látka, ktorej zloženie alebo vlastnosti sú určenés dostatočnou presnosťou, používaná na overovanie alebo kalibráciu prístrojov,vyhodnocovanie meracích metód a určovanie kvantitatívnych vlastnostímateriálov,• Etalón- je meradlo, určené na definovanie, realizovanie, uchovávanie aleboreprodukovanie meracej jednotky alebo stupnice hodnôt fyzikálnej alebotechnickej veličiny. Jeho úlohou je odovzdávať hodnotu tejto jednotky menejpresným meradlám,• Nadväznosť etalónu alebo meradla- je vzťah hodnoty etalónu alebo údajameradla k národnému etalónu, k medzinárodnému etalónu alebo inému etalónunajvyššej metrologickej kvality, preukázaný prostredníctvom neprerušenéhoreťazca porovnaní s určenými neistotami.• Meradlo, plniace úlohu etalónu, musí spĺňať určité metrologické požiadavky,z ktorých najdôležitejšie sú:- Fyzikálny jav alebo vlastnosť, ktorými sa reprodukuje jednotka danejveličiny, musia byť dobre známe a podložené dobre spracovanouteóriou a experimentom,- Časová stabilita,- Malá závislosť od ovplyvňujúcich veličín,- Technika prenosu jednotky na iné meradlá sa musí dať fyzikálnerealizovať.Podľa hierarchie poznáme primárne a sekundárne etalóny, podľa oblastí použitiareferenčné, pracovné a porovnávacie etalóny a podľa uznania medzinárodné a národnéetalóny. Odčítanie nameraných hodnôt je dôležitou časťou metrológie, ktorej jevenovaná veľká časť tejto kvality. Tomuto úkonu predchádza veľmi dôležitý úkonsamotného merania, kde ide vlastne o samotné snímanie meranej veličiny v meranomobjekte alebo na jeho povrchu. Na tento účel má meradlo samostatný snímač, senzor,dotyk, ktorý pre správnu a presnú reprodukciu meranej veličiny musí mať:• konštantnú prítlačnú dotykovú silu,14

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS• správny ponor na snímanie meranej veličiny,• vymedzenú vôľu pri meraní zhodne s úkonom overovania a kalibrácie,• správne miesto na snímanie meranej veličiny, lebo len toto miesto reprodukujehodnotu meranej veličiny,• správny čas na reprodukciu meranej veličiny, najmä ak nejde o statické hodnotymeranej veličiny.Tejto problematike hovoríme technológia merania, ktorá si vyžaduje od subjektuskúsenosti a tiež úzko súvisí s postupom merania spracovaným výrobcom.Vlastnosti, ktoré priamo súvisia s procesom a výsledkom merania uvažovanýmmeradlom, lebo ovplyvňujú výsledok a chyby merania, sú metrologickécharakteristiky.[1]1.4 Odchýlka kruhovitostiOdchýlka kruhovitosti je najväčšia vzdialenosť bodov skutočného profilu odobalovej kružnice.Obalová kružnica je kružnica s najmenším priemerom opísaná okolo skutočnéhoprofilu vonkajšej rotačnej plochy, alebo kružnica s najväčším priemerom vpísaná doskutočného profilu vnútornej rotačnej plochy.Kruhovitosť stredov kružníc a veľkosť ich polomerov sa musia zvoliť tak, abyradiálna vzdialenosť medzi dvoma sústrednými kružnicami bola čo najmenšia.Obr. 1.2 Vyhodnotenie odchýlky kruhovitostiSprávna poloha dvoch sústredených kružníc je tá, ktorá je označená A 2 .Radiálna vzdialenosť ∆r 2 je minimálna.Odchýlka kruhovitosti má vo výrobe valivých ložísk ale aj iných rotačnýchsúčiastok mimoriadny význam. Je jeden z najsledovanejších parametrov kvality plôch.15

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSSpoločne s drsnosťou povrchu významne ovplyvňuje úroveň vibrácií rotujúcich častía tým aj kvalitu celého zariadenia. Aj z tohto dôvodu je stále venovaná vysokápozornosť zdokonaľovaniu metód hodnotenia tejto odchýlky a meracej technike.Vlastné meranie a vyhodnotenie nemá za úlohu len kvantifikovať veľkosť odchýlky, aleaj umožňovať získať informácie použiteľné v procese tvorby povrchu – obrábanís cieľom korigovať a zlepšovať technologické postupy.Na meranie odchýlok tvaru sa používajú rôzne metódy a rôzne meracie prístroje.Vo výrobe sa často kontrolujú tvary jednoduchými pomôckami. Konvenčné meraniekruhovitosti sa realizuje meraním v tzv. uhlových podložkách, prípadne inompodobnom usporiadaní. Tieto metódy sa zvyknú nazývať relatívne, alebo trojbodovéa na ich základe sa dajú navrhnúť prístroje, ktoré sa môžu využiť vo výrobe a aj priamona stroji počas obrábania.Nepriame metódy zahŕňajú dvoj a viacbodové merania. Na určenie odchýlkykruhovitosti je potrebné zohľadniť usporiadanie bodov uhol α a uhol β sklonumeracieho prístroja (viď. obr.1.2). [3]Obr.1.3 Schéma merania odchýlky kruhovitosti na súčiastke uloženej v hranolovej podložke –symetrické usporiadanie(a), asymetrické usporiadanie(b)Použitie nepriamych metód v priemysle je obmedzené, pretože dopredu častonepoznáme tvar profilu (ovál, trojhran a pod.). Na meranie odchýlky kruhovitostiv prevládajúcej miere používajú špeciálne meracie prístroje. Špeciálny prístroj –kruhomer je konštruovaný buď s presným vretenom so snímačom (obr. 1.5a), ktorýsníma zmenu polomeru súčiastky, alebo s otočným stolom, na ktorom je upevnenásúčiastka a snímač je pevný (obr. 1.5b). Pred vlastným meraním sa súčiastka centruje na16

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSstole kruhomera. Povrch meranej súčiastky sa sníma spojite a zobrazí sa na polárnomzázname. Ak je prístroj vybavený počítačom, spracuje sa číslicový signál podľazostaveného programu číselne.Obr.1.4 Princíp merania kruhovitosti a) s rotujúcim vretenom, b) s rotačným stolom1 – merací dotyk, 2 – merací prístroj, 3 – meraná súčiastkaMeracou základňou pri tejto metóde je os meranej súčiastky. Merací prístrojzabezpečuje veľmi vysokú presnosť, často lepšiu ako 0,1 μm. Vyžaduje si však časovonáročnú prípravu, ktorá zahŕňa vystredenie a vyrovnanie súčiastky, preto sú predurčenéskôr na laboratórne merania.V prípade merania kruhovitosti sa určujú dve sústredené kružnice, v medzikružíktorých sa bude nachádzať celý zosnímaný profil. Rozdiel polomerov kružníc musí byťminimálny – bude minimálna šírka medzikružia. [3]17

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS2 Konštrukcia a prevedenie obrábacieho stroja2.1 Hlavné časti obrábacieho strojaMedzi hlavné (základne) časti obrábacieho stroja patria:• rám,• vretenníky,• pohony,• vedenia,• suport,• iné (koník, revolverové hlavy, atď.).Nosný systém (rám) stroja je funkčná skupina, ktorej úlohou je uzatvárať silový tok vstroji a zaistiť potrebnú relatívnu polohu nástroja a spracovávaného predmetu prirealizácii technologického procesu. Rám stroja môže s ohľadom na svoje rozmery azložitosť tvarov podstatne ovplyvniť celkovú funkčnú a hlavne ekonomickú hodnotustroja.Z funkčného hľadiska je rám stroja tou jeho časťou, ktorá nielenže umožňuje rozloženievšetkých ostatných funkčných skupín stroja v priestore, ale musí svojimi vnútornýmisilami zachytávať aj všetky reakcie v uložení členov pohonov jednotlivých výkonnýchorgánov. Tieto reakcie sú spravidla periodicky premenlivé, môžu byť budiacimi silamivynúteného kmitania rámu. Rám musí byť natoľko dynamicky stabilný, aby jehovlastné frekvencie boli podstatne vyššie, než frekvencie vynútených kmitov a nenastalarezonancia. Na druhej strane je ale nutné, aby kmity boli rámom tlmené a neprenášali saz jedného pohonu na druhý a do základu. Rámy rôznych strojov sa líšia svojimfunkčným určením, ktoré ovplyvňuje predovšetkým ich tvar. Vo všeobecnosti možnorámy rozdeliť podľa výrobnej technológie a použitého materiálu na rámy odlievané zosivej liatiny alebo z ocele na odliatky, rámy zvárané z oceľových plechov, rámykombinované a rámy z iných (neželezných) materiálov. [11]Rám – požiadavky:- stálosť tvaru – vhodným materiálom a technológiou zabrániť vzniku vnútornýchnapätí, ktoré spôsobujú deformáciu rámu,- tuhosť – najväčšie sily pri práci stroja nesmú spôsobiť deformácie, ktoré by viedli kprekročeniu dovolenej nepresnosti stroja,18

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS- dynamická stabilita – odolnosť proti chveniu, aby opracované plochy malivyžadovanú kvalitu,- odolnosť proti opotrebeniu vodiacich plôch – presnosť pohybov stroja, aby sa vôlenemuseli často vymedzovať a plochy opravovať,- dobrý odvod triesok – padajúce triesky sa nesmú zhromažďovať na ráme atepelne ovplyvňovať stroj, nesmú ohrozovať funkciu mechanizmov a vodiacichplôch.[12]Tvary rámov:- otvorené rámy (viď. Obr. 2.1) – sú z hľadiska statiky tvarovo i staticky určitékonštrukcie. Ako také majú teda možnosť voľne sa deformovať, čo niekedy nie je zhľadiska požadovanej tuhosti (a presnosti) stroja dovolené. Otvorené rámovékonštrukcie sa používajú u malých a univerzálnych výrobných strojov. Ich výhodou jeprístupnejší pracovný priestor a možnosť spracovávať i predmety väčšie, než jecharakteristický rozmer stroja.- uzatvorené rámy – (viď. Obr. 2.2)– sú z hľadiska statiky sústavy tvarovo neurčité astaticky neurčité. Ich tuhosť je preto vyššia a takéto nosné systémy sa s výhodouvyužívajú u veľkých, vysoko výkonných a vysoko presných výrobných strojov. Ichurčitou nevýhodou je obmedzený pracovný priestor. Typické konštrukcie uzavretýchrámov predstavujú napríklad všetky dvojstojanové varianty obrábacích strojov.Obr. 2.1 Schéma stroja s otvorenýmObr. 2.2 Schéma s stroja s uzavretýmrámomrámom- vysoká tuhosť – je ľahšie dosiahnuteľná na uzavretom ráme, ktorý napriek svojezložitosti a vyššiemu počtu dielov býva pri rovnakej hmotnosti tuhší ako otvorený rám.- manipulácia s obrobkom – je výhodnejšia na otvorenom ráme, ktorý má ľahšieprístupný pracovný priestor a je rovnako výhodný pre manipuláciu s nástrojmi, obsluhua riadenie práce stroja.19

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS- rozmery obrobku – na uzavretom ráme sú jednoznačne obmedzené, na strojiotvoreným rámom možno opracovať aj rozmernejšie súčiastky. [12]2.1.1 PohonyPohony obrábacích strojov sú teda skupiny, ktorými sa privádza tok energie do procesuobrábania. Sú tvorené hnacou jednotkou (motorom) a mechanizmom pohonu(hriadeľmi, ozubenými kolesami, posuvovými skrutkami a pod.Pohony obrábacích strojov sú elektrické, hydraulické, elektrohydraulickéElektrické pohony sú: jednosmerné:-jednosmerné motory,-jednosmerné motory s cudzím budením,-jednosmerné regulačné motory:- rýchlobežné,- pomalobežné,-krokové.Striedavé:-striedavé motory:-synchrónne,-asynchrónne. [12]2.1.2 VedeniaVodiaci systém (vedenie) je sústava plôch (vodiace plochy), na ktorých sa stýkapohyblivá časť stroja s nepohyblivou časťou a ktorá má zaručiť pohyb po geometrickypresnej dráhe (priamka, kružnica) s jedným stupňom voľnosti.Vedenia výrobných strojov musia vyhovovať celému radu požiadaviek, medzi ktorépatria predovšetkým:· vysoká presnosť pohybu,· vysoká tuhosť,· odolnosť voči opotrebeniu,· možnosť vymedzovania vôle,· jednoduchý a dokonalý tvar s vysokou kvalitou povrchu,· nízke pasívne odpory v smere pohybu,· schopnosť tlmiť chvenie v smere pohybu a v smere kolmom na smer pohybu. [11]Základne rozdelenie vedení:• podľa tvaru dráhy: -priamočiare,20

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS-kruhové,• podľa tvaru vodiacích ploch:-ploché,-prizmatické,-rybinovité,-kruhové,• podľa charakteru trenia:-klzné,-valivé,-klzné s kvapalinovým trením (hydrostatické),-aerostatické (pneumostatické),-kombinované. [10]Na obr. 2.3 sú zobrazené niektoré príklady konštrukcií valivých vedení. Na obr. 2.3a jezobrazený princíp kompaktného valivého vedenia, ktoré pozostáva z vodiacej dráhy 1 avalivého hniezda 2. Vodiaca dráha sa priskrutkuje ku nepohyblivej časti stroja, valivéhniezdo ku pohyblivej časti. Dvojica sa dodáva zmontovaná od výrobcu ako celok aj spožadovaným predpätím. Počet valivých hniezd na jednej vodiacej dráhe závisí odrozmerov a zaťaženia pohyblivého uzla stroja (pozri obr. 2.3b, kde na každej dráhe súpo dve valivé hniezda). Na obr. 2.3c je zobrazená ďalšia možnosť, ktorú dnes ponúkajúvýrobcovia modulov pre stavbu výrobných strojov – kompletná lineárna pohybová ospozostávajúca z pohonu guľôčkovou skrutkou, nepohyblivej časti a pohyblivého uzlauloženého do nepohyblivej vo valivom vedení. Na čelnej strane nepohyblivej časti súvytvorené štandardné upínacie plochy pre elektromotor. Na obr. 2.3d sú zobrazenékompaktné valivé vedenia kruhové, ktoré umožňujú viesť pohyblivý uzol stroja pokružnici. [10]Obr. 2.3 Príklady konštrukcií valivých vedení21

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS2.1.3 Vretená obrábacích strojovVretenový uzol je jedným z uzlov obrábacieho stroja, ktorý sa významne podieľa nakvalite jeho práce. Tuhosť uloženia ale aj tuhosť jeho samotného, presnosť chodudynamická a tepelná stabilita sú vlastnosti, ktoré sa prednostne u každého obrábaciehostroja sledované. S uplatnením strojov pre HSC sa sprísnili požiadavky na konštrukciuvretenových uzlov. Ide hlavne o rýchlobežnosti, dokonalé vyváženie, zníženiehmotnosti, rýchle a spoľahlivé upnutie nástroja či obrobku. [10]Požiadavky na vretená:- zabezpečiť presnosť chodu vretena,- vreteno musí udržiavať stabilnú polohu v priestore,- uloženie musí umožňovať kompenzáciu – vymedzenie vôle, resp. predpätia ložísk priopotrebovaní,- pasívne odpory pohybu musia byť minimálne, t.j. vysoká účinnosť prevodov, dobrémazanie, chladenie...Pri návrh sa treba zamerať na:- geometrická presnosť vretena,- výber konštrukčného materiálu,- tvarová konfigurácia priemerov. [11]22

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS3 Presnosť obrábacieho strojaPresnosť obrábacieho stroja je vlastnosť, ktorá charakterizuje schopnosť strojavyrábať súčiastky požadovaných tvarov a rozmerov s dodržaním požadovanýchtolerancií a pri dosiahnutí požadovanej drsnosti povrchu.Požiadavky kladené na presnosť obrábacích strojov vyplývajú z potrebnejpresnosti súčiastok ktoré sa majú na danom stroji vyrábať. Pretože na jednom stroji saspravidla obrábajú rôzne plochy súčiastok rôzneho geometrického tvaru, je nevyhnutnédodržiavať presnosť väčšieho počtu základných rozmerových prvkov stroja, ako napr.rovinnosť a priamosť vodiacich plôch, súosovosť upínacích plôch, rovnobežnosť osís vedeniami, kolmosť osi vretena s upínacou plochou stola a pod.Presnosť obrábacieho stroja je determinovaná v prvom rade presnosťou jehojednotlivých častí a uzlov. Pretože tieto sú vyrábané normálnymi pochodmi strojárskejvýroby, ich rozmery, tvary a vzájomné plochy sú na výkresoch určované s príslušnýmitoleranciami, ktoré sa musia pri výrobe a montáži presne dodržať. Pritom treba pamätaťaj na drsnosti povrchov, ktoré musia zodpovedať funkcií príslušných plôch (klznáplocha, upínacia plocha, voľná plocha) a presnosti rozmeru (čím je rozmer ´´presnejší´´,tým musí drsnosť povrchu menšia).Dodržaním predpísanej presnosti výroby a montáže častí a uzlov obrábacíchstrojov možno dosiahnuť takzvanú statickú presnosť obrábacieho stroja, nazývanú tiežpresnosťou geometrickou. Geometrická presnosť obrábacieho stroja ja daná presnosťoutvaru a polohy jeho jednotlivých strojových častí a ich vzájomných pohybov. Jenutným, ale nie postačujúcim predpokladom pre zabezpečnenie požadovanej presnostipráce obrábacieho stroja. Závisí o nej presnosť tvaru relatívnej dráhy nástroja a obrobkuobrobeného na danom stroji. Napríklad pre sústruženie presných rotačných plôch jepotrebné, aby sa vreteno otáčalo okolo stálej osi, pre sústruženie valcových plôch samusí hrot nástroja pohybovať po priamke rovnobežnej s osou otáčania obrobku, prihobľovaní rovinných plôch je potrebné, aby sa stôl s obrobkom pohyboval priamočiaroa pod.Prvé preberacie podmienky pre kontrolu geometrickej presnosti obrábacích strojovzostavil ešte v roku 1927 profesor Vysokej školy technickej v Berlíne -CharlottenburguDr. Georg Schlesinger. Tieto preberacie podmienky boli v hlavných rysoch prevzatévšetkými priemyselnými krajinami a príslušne upravené pre súčasné podmienky sú23

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSzákladom noriem ISO, DIN, STN a pod. Skúšky geometrickej presnosti obrábacíchstrojov sú podľa svojho pôvodcu často nazývané aj Schlesingerovými skúškami.V Slovenskej republike sú skúšky geometrickej presnosti obrábacích strojovnormalizované technickými normami STN. Všeobecné požiadavky na skúšku súobsahom STN 20 0300-1:1984 (zmena od 1.7.1990) a všeobecné požiadavky na metódykontroly presnosti sú obsahom STN 20 0300-2:1984. Skúšky presnosti sa v zmyslecitovaných noriem musia robiť po skúške stroja pri chode na prázdno a po skúškachstroja v prevádzke pri zaťažení na plný výkon, resp. maximálny krútiaci moment, alebopri maximálnej reznej sile aj pri zaťažení hmotnosťou obrobku. Skúšky geometrickejpresnosti obrábacieho stroja zahŕňajú zisťovanie všetkých odchýliek tvaru a polohy jehojednotlivých častí na úplne zmontovanom stroji. Všetky meracie operácie musia byťnavrhnuté tak, aby nebolo potrebné odmontovať žiadnu časť tvoriacu jeden funkčnýcelok zmontovaného stroja. [7]3.1 Metodika zisťovania presnosti obrábacieho strojaPožiadavky na konštrukciu obrobkov:• Tvar skúšobných obrobkov musí odpovedať hlavnému určeniu stroja. Pritom nieje možné použiť doplňujúce príslušenstvo, napr. otočné stoly, deliace prístroje.• Rozmery skúšobných obrokov podľa typu rozmerov stroja.• Rozmery upínacích a dosadacích plôch stanoví výrobca stroja.• Na meraných plochách nesmú byť otvory ani vybrania, ktoré nie sú uvedené vnormách na presnosť konkrétnych druhov obrábacích strojov.• U hranolových obrobkov je dovolené rozdeliť obrábané rovinné plochy drážkamina rad pozdĺžnych pásov v závislosti na počte na umiestnení pozdĺžnychmeraných čiar. Šírka jedného obrábaného pásu sa volí podľa rozmerov skúšobnejdrážky a metód obrábania. Nesmie byť menšia ako 16 mm.Požiadavky na presnosť:• Tolerancia tvaru dosadacích plôch hranolových skúšobných obrobkov nesmieprekročiť dovolené hodnoty, pre tolerancie tvaru meraných plôch, obrobenýchnačisto, ktoré sú rovnobežné s dosadacími plochami. [8]24

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS• Tolerancia tvaru a polohy upínacích plôch a nahrubo obrobených meranýchplôch hranolových obrobkov nesmie prekročiť 1,6 násobok hodnoty dovolenýchodchýlok pre merané plochy obrobené načisto.• Drsnosť dosadacích plôch u obrobkov určených pre meranie drsnosti povrchunesmie byť väčšia ako drsnosť načisto obrobených meraných plôch.Požiadavky na kvalitu materiálu:• V prípade, keď vlastnosti materiálu môžu podstatne ovplyvniť výsledok merania,určujú sa doplňujúce požiadavky (na tvrdosť, pevnosť, štruktúru materiálu).• Na meraných plochách obrobkov nesmú byť trhliny, lunkre ani mechanicképoškodenia.Požiadavky na obrábanie a meranie:• Potrebné podmienky obrábania stanovuje výrobca a musia zodpovedaťpodmienkam pre dokončovacie operácie.• Hotové skúšobné obrobky sa prednostne kontrolujú mimo stroj (na meracejdoske, na špeciálnom meracom zariadení).Pri určovaní metodiky hodnotenia technického stavu obrábacieho stroja je potrebnévychádzať z údajov od výrobcu stroja. Výrobca stroj zaraďuje do triedy presnosti tj.odchýlky namerané výrobcom sú najnižšie aké na tomto stroji môžu byť. Medznýmstavom sú dovolené hodnoty odchýlok, ktoré stanovuje tiež výrobca. Ak odchýlkypresahujú medzné stavy, stroj je buď poškodený alebo opotrebovaný do takej miery, žepresnosť výrobkov vyrábaných na tomto stroji už nemôže byť zaručená. V takýchtosituáciách je nutné pristúpiť ku celkovej, alebo generálnej oprave stroja. Tieto úkony súspojené s výdavkami preto dobrý technický stav stroja je lepšie udržiavať ako vytvárať.Tento sa dá docieliť kvalitnou obsluhou a údržbou. Presnosťou strojov sa zaoberá celýrad noriem STN 20 0301 až STN 20 0389 konkrétne pre jednotlivé druhy typyobrábacích strojov. [8]Samotné merania je možné vykonať rôznymi metódami, ku ktorým patrí napr.meranie pomocou kontrolného pravítka (uholníka) a prístroja na meranie dĺžky,meranie pomocou kontrolnej dosky a prístroja na meranie dĺžky, meranie pomocouvodováhy, autokoimátora, pomocou ďalekohľadu a zameriavacej značky, pomocoumikroskopu a napnutej struny, pomocou súradnicového meracieho stroja, kontrolného25

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVStŕňa, rovinného, valcového, alebo špeciálneho uholníka, pentagonál-neho hranolaa zameriavacej značky a podobne. Ďalšie metódy merania využívajú vysokopresnéanalógové snímače, taktiež optické zariadenia ako napríklad laser v podobelaserového interferometra a fotoelektrický snímač.Výsledky skúšok presnosti sa zaznamenávajú do protokolu zo skúšky presnostiobrábacieho stroja, ktorý sa stáva súčasťou jeho sprievodnej dokumentácie. V tomtoprotokole sú uvedené základné identifikačné údaje stroja, názvy jednotlivých skúšok,dovolené odchýlky a namerané odchýlky.Ako už bolo spomenuté, skúšky geometrickej presnosti sú len nutným, ale niepostačujúcim predpokladom pre presnú prácu obrábacieho stroja. Sú síce pomernejednoducho a lacno realizovateľné a môžu odhaliť celý rad skrytých nedostatkovzapríčinených nedokonalosťou výroby a montáže obrábacieho stroja. Nemajú všakveľkú vypovedaciu schopnosť o vlastnostiach stroja pri práci, teda pri zaťažení reznýmisilami a odpormi, kde sa prejavia dynamické vplyvy pohybujúcich sa častí stroja. Pretosa zaviedli skúšky pracovnej presnosti, ktorú niektorí autori zvyknú nazývať ajpresnosťou dynamickou. [8]3.2 Parametre presnosti obrábacieho strojaPresnosť obrábacieho stroja je determinovaná presnosťou pracovných pohybovjeho výkonných orgánov (vretená, suporty, stoly, šmykadlá) a ich relatívnou polohoupri práci. Hodnotenie presnosti obrábacích strojov sa uskutočňuje na základeparametrov, charakterizujúcich geometrickú presnosť strojov ako sú napr.:• presnosť základní pre ustavenie nástroja a obrobku,• presnosť dráh pohybov výkonných orgánov,• presnosť polohy výkonných orgánov,• presnosť deliacich a nastavovacích pohybov výkonných orgánov,• presnosť polohovania výkonných orgánov nesúcich nástroj, resp. obrobok,• stálosť niektorých parametrov pri opakovanej kontrole ( napr. pri nabehnutí nadoraz apod.).• Parametrov, charakterizujúcich presnosť obrábania skúšobných vzoriek, akonapr.:26

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS- presnosť geometrických tvarov a polôh obrobených plôchskúšobných obrobkov,- stálosť rozmerov pre sériu skúšobných obrobkov- drsnosť obrobených plôch skúšobných obrobkov• Parametrov charakterizujúcich schopnosť zachovania vzájomnej polohyvýkonných orgánov stroja nesúcich nástroj a obrobok za podmienok:- pôsobenia vonkajšieho zaťaženia ( statická tuhosť),- pôsobenia tepla vznikajúceho za chodu stroja naprázdno ( teplotnástabilita),- pôsobenie chvenia, vznikajúceho za chodu stroja naprázdno.Podľa toho, ako sú jednotlivé parametre splnené, rozdeľujeme potom obrábaciestroje do tried presnosti absolútnym alebo relatívnym systémom. V absolútnom systémeklasifikácie presnosti strojov je stanovených päť tried presnosti označených podľavzrastajúcej presnosti: І, ІІ, ІІІ, ІV, V. Do rovnakej triedy presnosti v absolútnomsystéme patria stroje, ktoré zaručujú rovnakú presnosť obrábania tvarom aj rozmermiodpovedajúcich plôch skúšobných obrokov, a to nezávisle na druhu stroja. V relatívnomsystéme klasifikácie strojov podľa presnosti sú stanovené triedy presnosti označenéK1,K2,K3 atď. V poradí podľa vzrastajúcej presnosti (K1-bežná presnosť, K2- zvýšenápresnosť, K3-vysoká presnosť). Rozdelenie strojov do tried presnosti v relatívnomsystéme sa vykonáva podľa druhu strojov. Do triedy presnosti K1 patria stroje jednéhodruhu, ktorých presnosť odpovedá normám používaným v súčastnej svetovej praxi prestroje bežného použitia. [13]3.3 Meracie metódyPodľa spôsobu určovania meranej veličiny poznáme:a) priamu meraciu metódu,b) nepriamu meraciu metódu.V prípade priamej meracej metódy sa hodnota meranej veličiny získa priamo beznutnosti merania ďalších veličín funkčne viazaných s veličinou meranou. Priamoumeracou metódou je napríklad stanovenie hmotnosti na mechanických váhach, meraniedĺžky čiarkovými mierami a podobne.27

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSNepriamou meracou metódou sa hodnota meranej veličiny získa meraním iných veličínfunkčne viazaných s meranou veličinou. Príkladom nepriamej meracej metódy jemeranie teploty odporovým teplomerom, meranie prietoku škrtiacim orgánom, meranietlaku kvapalinovým tlakomerom a podobne.Podľa spôsobu merania sa meracie metódy delia na dve časti:a) absolútnu (definičnú) meraciu metódu, ktorá sa zakladá na meraní veličínobsiahnutých v definícii meranej veličiny.b) porovnávaciu meraciu metódu, pri ktorej sa porovnáva hodnota meranej veličiny soznámou hodnotou veličiny rovnakého druhu alebo veličiny iného druhu, ktorá sa dátransformovať na druh meranej veličiny.Porovnávacie metódy sa ďalej delia podľa techniky merania, pričom poznáme:1. priamu porovnávaciu metódu, pri ktorej sa meraná veličina priamo porovnávaso známou hodnotou veličiny rovnakého druhu, napr. meranie rozmerovčiarkovými mierami, meranie hmotnosti na rovnomerných váhach a pod.,2. nepriamu porovnávaciu metódu, pri ktorej sa porovnávajú známe hodnoty inejveličiny viazanej s meranou veličinou známym funkčným vzťahom. Idenapríklad o meranie tlaku deformačným tlakomerom, meranie teplotydilatačným teplomerom a pod.,3. substitučnú metódu, pri ktorej sa meraná veličina nahrádza veličinourovnakého druhu so známou hodnotou, ktorá sa vyhľadá tak, aby boli rovnakéúdaje vyvolané na indikačnom zariadení. Ide napríklad o presné meranie dĺžokpomocou koncových mierok a komparačného meradla,4. kompenzačnú metódu, pri ktorej účinok veličiny neznámej hodnoty zrušímeúčinkom rovnakej veličiny, ktorej hodnotu poznáme. Ide napríklad o meranieelektrického odporu kompenzátorom a podobne,5. diferenčnú metódu, pri ktorej sa meraná veličina porovnáva s veličinourovnakého druhu a známej hodnoty málo sa líšiacej od hodnoty meranejveličiny, pričom sa určuje rozdiel medzi nimi. Ide napríklad o váženie nazávažových váhach a podobne,6. nulovú metódu, pri ktorej sa hodnota meranej veličiny stanoví na základerovnováhy nastavenej jednou alebo niekoľkými veličinami známych hodnôt,pričom vzťah s meranou veličinou pri rovnováhe je známy. Ide napríklad28

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSo váženie na decimálnych a mostových váhach, meranie elektrického odporupomocou mostíka a podobne. [14]3.4 Príčiny vzniku nepresnosti obrábacieho strojaHlavným zdrojom nepresností, ktoré do celkovej bilancie pracovnej presnostiobrábacieho stroja vnášajú vedenia pohyblivých uzlov, sú lineárne premiestneniaa uhlové deformácie – naklopenia zapríčinené poddajnosťou stykových plôch (v prípadeklzných vedení), poddajnosťou stykových plôch a valivých teliesok (v prípade vedenívalivých), alebo poddajnosťou tlakového média (v prípade vedení hydrostatických,pneumatických a servostatických). Okrem vyššie uvádzaných zdrojov nepresností sa navýslednej hodnote pracovnej presnosti obrábacieho stroja podieľa celý rad ďalšíchčiniteľov:1. Deformácie obrobku vyvolané reznými silami, resp. vlastnou tiažouobrobku. Ďalším zdrojom nepresností je upnutie obrobku na stole, vovretene a pod. Do tejto kategórie môžeme zahrnúť aj nepresnosti upínacíchprípravkov.2. Nepresnosti transformačných mechanizmov v pohonoch, resp.servopohonoch výkonných činiteľov. Napr. v servopohonoch suportovalebo stolov NC-strojov a obrábacích centier sa veľmi často využíva pretransformáciu rotačného pohybu na priamočiary skrutkový mechanizmuss valivým trením (guľôčková skrutka a matica). V tomto mechanizme, akovieme, sú zdrojom nepresností deformácie od osových síl a krútiacichmomentov, radiálne hádzanie, axiálne hádzanie, nepresnosti stúpaniazávitu, vôle a nerovnomerné opotrebovanie.3. Nepresnosti indexovania otočných stolov, revolverových nástrojových hláva pod. Tu sa vyskytujú uhlové odchýlky od presnej polohy, ktoré sú zavisléod konkrétnej konštrukcie.4. Teplotné deformácie jednotlivých častí stroja spôsobené vnútornýmizdrojmi (hnacie agregáty a pod.) a zdrojmi vonkajšími (z okolia stroja).Tieto deformácie sú taktiež závislé od konkrétnej konštrukcie stroja, miestajeho inštalovania, ale aj (a to v podstatnej miere) od času.29

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS5. Nepresnosti odmeriavacích zariadení priamočiarych alebo rotačnýchpohybov. Tieto sú dané ich konštrukciou a konkrétny spôsobom použitia nastroji.6. Nepresnosti riadenia – sem patria všetky nepresnosti spojené napríkladu číslicového riadenia s programovaním, interpoláciou a pod. u ostatnýchspôsobov riadenia nepresnosti spôsobene s konštrukciou a montážou (tvarčinnej plochy vačky, rozostavenie narážok, tvar šablóny a pod.)7. Nepresnosti nástroja – nepresnosti jeho tvaru a rozmerov, nepresnostinastavenia a upnutia nástroja, deformácie nástroja od rezných odporov,opotrebovanie a pod.Je zrejmé že uvedený stručný prehľad ďalších faktorov ovplyvňujúcich presnosťpráce nie je úplný a ani uzavretý. [7]3.4.1 Nepresnosti vyplývajúce zo stavu stroja, nástrojov a prípravkovPresnosť obrábacích strojov možno zhodnotiť z geometrického, kinematickéhoa dynamického hľadiska. Geometrická (alebo tzv. statická) presnosť stroja jecharakterizovaná odchýlkami od predpísanej vzájomnej polohy funkčných častí stroja.Táto presnosť sa nazýva aj presnosť podľa Schlesingera. Pri meraní geometrickejpresnosti je vreteno aj ostatné mechanizmy stroja v pokoji. Pretože geometrickéodchýlky vzájomnej polohy jednotlivých uzlov stroja sa počas práce stroja menia,presnosť obrábania môže byť podstatne iná ako geometrická presnosť stroja.Kinematická presnosť stroja ja charakterizovaná odchýlkami skutočnej dráhymechanizmov od ideálnej. Pri tejto je stroj v prevádzke (alebo aspoň jeho mechanizmisa pohybujú), avšak nie je zaťažený reznými silami. Kinematické nepresnosti stroja súpríčinou tvarových odchýlok obrobkov a vplývajú najmä na vzájomnú polohuobrábaných plôch, na ich kolmosť, súosovosť a pod.Dynamická presnosť stroja sa udáva odchýlkami vzájomnej polohy uzlov stroja priich zaťažení silami, ktorá vznikajú pri obrábaní. Veľkosť týchto odchýlok ovplyvňuje ajchvenie a teplota súčiastok. Aj nepresné nastavenie jednotlivých uzlov stroja je príčinoutvarových odchýlok. Veľké opotrebenie stroja môže veľmi ovplyvniť presnosťobrobkov, najmä ich geometrický tvar. Hoci správna obsluha stroja môže podstatneznížiť nepresnosti dané stavom stroja, predsa presné obrábanie na málo presnýchstrojoch je spojené s veľkými časovými stratami a je málo efektívne. [4]30

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS3.4.1.1 Nepresnosť nástrojaVplyv stavu nástroja na nepresnosť obrábania závisí od druhu nástroja. Rozmerovénástroje (vrtáky, výstružníky, závitníky, zapichovacie nože, frézy na drážky a pod.)bezprostredne odovzdávajú svoj rozmer súčiastke.Tvarové nástroje (tvarové nože a frézy, tvarové brúsne kotúče) bezprostredneodovzdávajú súčiastke svoj tvar. Rozmer súčiastky sa nastavuje nezávisle od tvarunástroja.Obyčajné nástroje (komunálne sústružnícke nože, valcové a čelné frézy, plochébrúsne kotúče a pod.) priamo ovplyvňujú iba mikrogeometrické odchýlky (drsnosťpovrchu). Na presnosť obrábania vplývajú iba nepriamo. Geometria nástroja ovplyvňujerezné odpory a opotrebenie reznej hrany, teda faktory od ktorých bezprostredne závisípresnosť obrábania. [4]3.4.1.2 Nepresnosť prípravkovUpínacie prípravky určujú vzájomnú polohu nástroja a obrobku pri obrábaní.Nepresnosť upínacích prípravkov môže byť preto príčinou tvarových i rozmerovýchodchýlok obrábaných plôch. Tieto nezávisia od procesu rezania a preto ich možnozvýšením presnosti upínacích prípravkov podstatne znížiť.Upínacie sily môžu však deformovať obrábanú súčiastku alebo sa upínacíprípravok deformuje pôsobením rezného odporu. Takto vznikajú ďalšie nepresnosti,ktoré však nezávisia bezprostredne od presnosti zhotovenia prípravku. [4]31

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS4 Vplyv rezných podmienok na presnosť výrobyVplyv posuvu. Skutočná drsnosť je v oblasti malých posuvov podstatne väčšia akoteoretická a na rozdiel od nej sa pri zväčšovaní posuvu od určitej hodnoty nemení.Príčiny sú v drsnosti skutočnej reznej hrany, plastických deformáciách reznej plochya v chvení. V oblasti celkom malých posuvov, ak vzniká chvenie, drsnosť môže byťväčšia ako pr posuvoch väčších.Vplyv polomeru hrotu. So zväčšovaním polomeru hrotu v súlade s teoretickoudrsnosťou klesá aj skutočná drsnosť, avšak len do určitej limitnej hodnoty polomeru,kým nevzniká chvenie. Pri väčších polomeroch vzniká chvenie a skutočná drsnosťa presnosť sa zhoršuje.Vplyv reznej rýchlosti. Rezná rýchlosť nevplýva na teoretickú drsnosť. Skutočnádrsnosť vykazuje extrém v oblasti vzniku nárastku. Chvenie môže vyvolať ďalšieextrémy.Vplyv uhla čela. Závislosť drsnosti povrchu a uhla čela vykazuje minimum. Primalých uhloch čela drsnosť povrchu sa zhoršuje následkom väčších deformáciíobrábaného povrchu a vzniku samobudeného kmitania. Pri veľkých uhloch čela pevnosťreznej hrany je malá a ľahko sa vyštrbuje. Režeme teda reznou hranou, ktorá jepodstatne drsnejšia ako je rezná hrana s optimálnym uhlom čela.Vplyv opotrebenia. Opotrebením reznej hrany sa mení drsnosť reznej hrany,polomer hrotu a šírka plôšky opotrebenia na chrbte nástroja. Závislosť drsnosti povrchuod opotrebovania odráža všetky tieto vplyvy.Vplyv hĺbky rezu pri malých hĺbkach rezu sa obrobený povrch vytvárav povrchovej vrstve, ktorá bola predchádzajúcim obrábaním spevnená. Prejavuje sa toumenšou drsnosťou povrchu ako pri väčších hĺbkach rezu, keď sa obrobený povrchvytvára v nesprávnom materiály. V tejto oblasti zmena hĺbky erzu, ak nevyvolávachvenie, nevplýva na drsnosť povrchu. Väčšia hĺbka rezania podporuje vznik chveniačo má za následok aj vyššiu nepresnosť obrábania. [9]4.1 Tuhosť technologickej sústavyPodľa zákonov pružnosti a pevnosti môžu deformácie prechádzať v oblasti podmedzou pružnosti, to sú tzv. pružné deformácie, alebo v oblasti plastických deformácií.Pri konštruovaní strojových súčiastok treba dodržiavať zásadu, aby deformácie danej32

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSsúčiastky alebo sústavy neprebiehali v oblasti plastických deformácií, inými slovamisúčiastky sa dimenzujú na pevnosť. Pružné deformácie mnohých strojových súčiastoka strojov zvyčajne nezaujímajú konštruktérov ani pracovníkov, ktorí sledujú prevádzkustrojov. [4]V strojárskej technológií a v konštrukcií obrábacích strojov, prípravkov a nástrojovsa venuje pozornosť aj pružným deformáciám; zaoberáme sa tu tzv. tuhosťoutechnologickej sústavy stroj – obrobok – nástroj prípadne tuhosťou jej časti. Tuhosťurčitej sústavy vyjadruje v podstate jej odolnosť proti pružným deformáciám.Technologickou sústavou rozumieme väzbu obrábacieho stroja s obrábanýmpredmetom a nástrojom vrátane všetkých spojovacích článkov (skľučovadla, lunety,prípravky, atď.).Tuhosť technologickej sústavy stroj – obrobok – nástroj má veľký vplyv natechnológiu obrábania. Význam problematiky tuhosti technologickej sústavy trebavidieť predovšetkým z nasledujúcich dvoch hľadísk:1. tuhosť veľmi vplýva na presnosť. Sily vznikajúce v reznom procesespôsobujú deformáciu technologickej sústavy, v dôsledku čoho tvara rozmery súčiastky po obrábaní sú iné, ako boli v prípade keby satechnologická sústava nedeformovala.2. Tuhosť technologickej sústavy súvisí so vznikom chvenia pri obrábaní.Ako uvidíme neskôr, zvyšovanie tuhosti je jedným zo základnýchprostriedkov vzniku škodlivého chvenia.Ak sa zvyšuje tuhosť technologickej sústavy, možno zvyšovať aj rezné pomerybez nebezpečenstva že sa zhorší presnosť a akosť povrchu obrobených súčiastok. Pretokaždé opatrenie, ktoré vedie k zvýšeniu tuhosti, vedie súčasne aj k zvýšeniuproduktivity práce pri obrábaní resp. k podobným možnostiam. [4]4.2 Nepresnosti dané podmienkami práceV závislosti od použitých rezných podmienok pôsobia na jednotlivé členy sústavystroj – nástroj – obrobok menlivé sily, stroj, nástroj i obrobok sa ohrievajú a nástroj saopotrebúva. Vplyvom týchto faktorov sa mení vzájomná poloha členov sústavy stroj –nástroj – obrobok a vznikajú tvarové a rozmerové odchýlky obrábaných plôch. Veľkosťtýchto odchýlok priamo súvisí s podmienkami obrábania. [4]33

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS4.2.1 Vplyv poddajnosti sústavy stroj – nástroj – obrobokPri obrábaní pôsobia na obrobok a nástroj sily, ktoré vyvolávajú reakcie v uzlochstroja, v pohone vretena a v posuvovom mechanizme. Tieto sily pružne deformujúsústavu stroj – nástroj – obrobok. Tým sa pozmení vzájomná poloha reznej hranynástroja a obrobku a vznikajú odchýlky od ideálneho tvaru súčiastky. Keď sa nástrojodtlačí od obrobku, neodreže celú nastavenú hĺbku rezu a skutočná obrábaná plocha jevypuklejšia ako ideálna. V opačnom prípade vzniká vydutejší povrch. Poddajnosťsústavy stroj – nástroj – obrobok podstatne vplýva na presnosť obrábania. Pri správnejobsluhe stroja určuje 20 až 80 % celkovej odchýlky od nastaveného rozmeru.Sily vznikajúce pri obrábaní majú na vzájomnú polohu reznej hrany nástroja aobrobku rôzny vplyv. Preto vplývajú na presnosť obrábania takou mierou, akouovplyvňujú vzájomnú polohu nástroja a obrobku. Zložky rezného odporu ôsobia v trochnavzájom kolmých smeroch. Z hľadiska presnosti obrábania je však rozhodujúce ibaodtlačenie v smere normály na obrobený povrch, pretože odchýlky rozmerov sú impriamo úmerné. Preto najväčší vplyv na presnosť na presnosť obrábania má zložka F y .Odtlačenia vyvolané v smere z alebo x o desatiny milimetra zapríčiní rádove menšietvarové a rozmerové odchýlky. Zložky F z a F x a sily, ktoré vznikajú v pohone stroja,môžu však vyvolať odtlačenie v smere y. Tieto odtlačenia plnou mierou vplývajú nazmenu obrobeného rozmeru. [4]34

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS5 Návrh metodiky na analýzu nepresnosti5.1 Opis experimentálneho zariadeniaPresnosť súčiastok obrábaných na NC a CNC strojoch závisí rozhodujúcimspôsobom na presnosti stroja. Z tohto konštatovania plynú závažné dôsledky jednak prevýrobcov, tak aj pre užívateľov CNC strojov. Výrobcovia sú požiadavkami zákazníkovvedení k výrobe presných strojov, schopných dlhodobo naplno zachovávať garantovanéparametre. Tieto parametre musia byť zároveň schopný dokladovať v súlades uznávanými medzinárodnými štandardami. Riešia sa tak problémy v oblasti kontrolyobrobkov, nepodarkovosťou, stratou času, zníženej produktivity a dlhodobonedostatočnej kvality.Veľmi často sa stáva, že sa problémy zisťujú až po vyrobení pri prehliadkacha kontrole presnosti. V tejto dobe je však už obvykle neskoro zabrániť produkciínepodarkov, alebo nákladom z dôvodu odstavenia stroja. Z tohto dôvodu vznikázásadná potreba kontrolovať presnosť stroja ešte predtým, než je zahájená výrobajednotlivých dielcov.Systém QC10 je rýchlo a ľahko použiteľný pre dielenské meranie. Užívateľomponúka možnosť sledovať presnosť ich strojov a s predstihom plánovať ich údržbu.Zvyšuje efektivitu výroby a zlepšuje konkurencieschopnosť firmy. Väčšinainštitúcií poskytujúcich kalibračné služby ho považuje za kľúčovézariadenie. Zabezpečovacie náklady sa vrátia často v priebehu niekoľkých mesiacovalebo dokonca hneď pri prvej zákazke. Renishaw ballbar QC10 je už viac ako 15 rokovnajlepšou a najpraktickejšou metódou rýchlej kontroly funkcie polohovania stroja.Tento systém predstavuje najrýchlejší, najjednoduchší a najefektívnejší spôsobsledovania stavu obrábacieho stroja. Sada kalibračného systému predstavuje úplné,výkonné a zároveň prenosné riešenie – stačí len pripojiť PC. [8]35

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr. 5.1 Systém Renishaw QC10 ballbarKalibračný systém Renishaw QC10 predstavuje ideálne a univerzálne riešenienielen pre 3-osé obrábacie centrá. Presnosť stroja sa pomocou neho dá overiťtestom trvajúcim 10 minút. Tento prenosný systém predstavuje najrýchlejší,najjednoduchší a najefektívnejší spôsob sledovania stavu obrábacieho stroja.Výkonná softwarová analýza umožňuje automatickú diagnostiku konkrétnych chýbstroja. Jednotlivé chyby sú usporiadané podľa významu z hľadiska celkovejpresnosti stroja. Celková presnosť stroja je vyhodnocovaná podľa kruhovitostia presnosti polohovania. Určenie konkrétnych chýb stroja umožňuje efektívnua cielenú údržbu, vďaka ktorej možno minimalizovať prestoje. [8]Obr. 5.2 Systém Renishaw QC10 ballbar36

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSSystém Renishaw QC10 ballbar je nástroj pre jednoduchú a rýchlu kontrolupolohovania CNC obrábacieho stroja. Skladá sa z analógového snímača umiestneného vteleskopickej tyči zakončenej guľôčkou, adaptéru ktorý je možné upevniť na obrábacomstroji a softwaru.Obr. 5.3 Práca systému Renishaw QC10 ballbar a zapisovanie odchýlky do softwéruPre meranie pomocou QC10 ballbar vykonáva vreteno stroja kruhovú interpoláciu.Malé odchýlky v polomere tohto pohybu sú merané analógovým snímačom v systéme.Z nameraných hodnôt systém automaticky detekuje a diagnostikuje odchýlky geometriestroja, chyby pohybu a polohovania vretena. Systém, ktorý je uznávaný mnohýmimedzinárodnými normami pre testovanie presnosti obrábacích strojov používajúužívatelia a výrobcovia obrábacích strojov. Mnohé firmy poskytujúce kalibračné službyich používajú ako kľúčové zariadenia. [8]Meranie pomocou QC10 ballbarInštalácia prebieha rýchlo a jednoducho pomocou softwaru pracujúcehov prostredí Windows. Software vykonáva obsluhu jednotlivými krokmi. Kalibračnýsystém je pomocou magnetov upevnený medzi dva guľové kĺby. Pre konkrétny test jepotrebné pripraviť jednoduchý program pre kruhovú interpoláciu s príkazmi G02 a G03.Stroj následne prevedie dva kruhové oblúky. Jeden v smere a druhý v protismerehodinových ručičiek. Systém QC10 meria v teste presne akékoľvek odchýlkyv kruhovom oblúku. Dáta sú následne z kalibračného systému odoslané priamo dopočítača cez štandardné rozhranie RS232. Software Ballbar 5 potom analyzuje dátav súlade s normami ISO230-4, ASME B5.54-B5.57, alebo JIS B6194, ktoré sa týkajúpresnosti stroja. Tvar grafu vykresleného na obrazovke indikuje hlavné zdroje chýbstroja. Výkonná softwarová analýza umožňuje automatické diagnostikovaniekonkrétnych chýb stroja. Jednotlivé chyby sú usporiadané podľa významu z hľadiskacelkovej presnosti stroja. Celková presnosť stroja vyhodnocovaná podľa kruhovitosti37

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSa presnosti polohovania. Určenie konkrétnych chýb stroja umožňuje efektívnu a cielenúúdržbu stroja, vďaka ktorej je možné minimalizovať prestoje. Pomocou aktívnehoodkazu je možné prejsť do príslušnej časti užívateľskej príručky online. V príručke súvysvetlené možné príčiny jednotlivých typov chýb stroja a zároveň je tu uvedený návrh,ako by bolo možné danú chybu najlepšie odstrániť. Protokoly na obrazovke je možnévytlačiť, alebo archivovať pre prípad budúceho použitia. Sledovaním stavu stroja jemožné plánovať programy údržby.Obr. 5.4 Software systému Renishaw QC10 ballbarAplikácia Ballbar QC 10Kalibračný systém je neobyčajne univerzálny nástroj určený pre použitie u veľkejrady strojov. Štandardný systém je možné používať pre testovanie horizontálnych ajvertikálnych strojov CNC s dvomi, alebo tromi osami (napr. horizontálne a vertikálneobrábacie centrá, stroje na rezanie laserom, atď.) S použitím prídavného príslušenstva jemožné pomocou kalibračného systému QC10 testovať ďaleko viac typov strojov.Pre dvojosé aplikácie CNC sa používa špeciálny prípravok – adaptér pre vertikálnesústruhy. To umožňuje využívať diagnostiku kalibračného systému QC10u štandardných dvojosích strojov (napr. stroje pre automatickú manipulácius materiálom, stroje pre rezanie laserom a vertikálne sústruhy). 360º adaptér pre sústruhumožňuje využívať kalibračný systém QC10 na väčšine CNC sústruhov. Rovnako akou obrábacích centier je možné taktiež vykonávať úplnú diagnostiku sústruhov. StrojeCNC s kratšími osami je možné testovať pomocou sady s príslušenstvom pre menšiepolomery. Ďalej je možné u väčšiny sústruhov vykonávať zložitejšie analýzykontrolných systémov servomotorov. [8]38

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr. 5.5 Kalibračný systém QC10 ballbar, adaptér pre vertikálne sústruhy, 360º adaptér presústruh, prípravná sada pre malé polomeryDiagnostické možnostiAnalýza kruhovitosti podľa ČSN ISO 230-4Nekruhovitosti podľa ASME B 5.57Obr. 5.6 Software systému Renishaw QC10 ballbar s vykreslením jednotlivých odchýlokJednou z možností je uskutočniť analýzu odchýlok kruhovitosti a kvantifikovaťpodiel jednotlivých možných príčin na celkovej odchýlke. Konečný výsledokdiagnostiky je potom daný percentuálnym podielom, prípadne absolútnou hodnotouvplyvu jednotlivých chýb na celkovej chybe presnosti. Všetky tieto výsledky je možné39

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSspoľahlivo doložiť výpismi uvedenými v protokole z merania, ktoré obsahuje nižšieuvedené prílohy :diagnostický graf s percentuálnou kvalifikáciou podielu zložiekdiagnostický graf s absolútnou kvalifikáciou podielu zložiek v µmDiagnostickým meraním neovplyvňujúcim priebeh výroby je možné zistiť vplyvskutočného oneskorenia serva, chybu mŕtveho chodu v detekovaných osiach, chybunastavenia serva, chybu priečnej vôle, cyklickú chybu, chybu kolmosti (pravouhlosti),chybu priamosti, chybu nastavenia odmeriavania a celkový stav nastavenia pohonovvšetkých osí. Stroj je možné testovať vo všetkých rovinách. Sledovaním trendu vývojapresnosti strojov a diagnostika opakovateľnosti sú ošetrené diagnostickými blokmi :analýza trendovmaximálna opakovateľnosťštatistická opakovateľnosťĎalšou prednosťou tohto systému je možnosť vytvárať archív z uskutočnenýchmeraní a tým získať kontinuálny pohľad na vývoji parametrov stroja. Nasadením tohtotypu diagnostiky je možné sledovať trendy vývoja presnosti NC a CNC strojného parku.Je možné určiť, ktorý stroj je schopný splniť požiadavky na presnosť daného typusúčiastky.Touto klasifikáciou a jej periodickým opakovaním je možné znížiť náklady nanepodarky vzniknuté zlým dorazením výrobku na stroj. Ďalej je možné znížiť nákladyvzniknuté odstránením stroja, pretože sledovaním trendu vývoja presnosti je možnéstanoviť potrebu opravy skôr, než dôjde k závažnejšej poruche. Oprava je menejnákladná predovšetkým je minimalizovaná doba nutného odstavenia stroja. [8]Tab.1 Parametre systémuRozlíšeniePresnosť senzoru kalibračného systémuMaximálna snímacia frekvenciaPredĺženiePrevádzková teplota0,1 μm±0,5 μm (pri 20 °C)250 hodnôt za sekundu50mm, 150mm, 300mm0 °C – 40 °C (32-104F)40

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS6 Experimentálna časť6.1 Príprava vzoriekNa prípravu vzoriek sme použili východiskový materiál 11500.3. Z tohtopolotovaru o rozmeroch 2000 x 2000 mm a hrúbke 15 mm sme na páliacom stroji typuRS 131 východiskový polotovar narezali na 9 častí o rozmeroch 300 x 285 mm. Ďalejnasledovalo zarovnanie čiel a bočných hrán vzoriek na vertikálnej frézke FA4AVčelnou valcovou frézou o priemere Ø100 mm. Ďalej sme vzorky prebrúsili z obidvochstrán z rozmeru 15 mm na rozmer 13 mm na magnetickej brúske typu BRH40B. Všetkyďalšie operácie sme vykonávali na CNC obrábacom stroji HURCO typu VMX 30t.Poslednou operáciou pripravovanej vzorky bolo vyfrézovanie otvoru o priemere200mm. Ako nástroj bola použitá dvojzubá fréza z tvrdokovu o priemere 14mm.Celkovo bolo pripravených sedem vzoriek, kde jedna vzorka bola pripravená akonáhradná vzorka.Obr. 6.1 Rozmery vzorky po obrábaní6.2 Popis meraniaMeranie sme uskutočnili na CNC vertikálnom obrábacom centre HURCO typuVMX30t. Pre daný CNC obrábací stroj sa koncepčne uvažuje o využití na väčšieobrobky, je tu teda obrovský nárast sily, vhodný pre hrubovanie, ale aj pre inétechnologické možnosti. Meranie bude prebiehať v dvoch polohách a to v polohecentrálnej a v polohe okrajovej. Za polohu centrálnu považujeme polohu využívanú a zapolohu okrajovú považujeme polohu v pravej hornej časti obrábacieho stroja, ktorá sana obrábanie súčiastok nevyužíva. Týmto meraním chceme potvrdiť, prípadne vyvrátiť41

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSpredpoklad, že ak budeme vzorky obrábať v rôznych miestach pracovného stola, ichpresnosť bude totožná.Tab.2 Technické parametre CNC obrábacieho stroja HURCOTechnické parametre VMX 30 tRozjazd (X‐Y‐Z)760 ‐ 510 ‐ 610 mmVýkon vretena13 kWOtáčky vretena12 000 ot./minRozmery stola1020 x 510 mmMaximálna váha obrobku1000 kgRýchlosti rýchlo posuvu v X/Y/Z 35 / 35 / 30 m/minKrútiaci moment214 Nm pri 600 ot./miŠtandardné vreteno s kužeľom SK40 24 nástrojovRiadiaci systém UltiMAX s dvoma obrazovkamiObr.6.2 Obrábacie centrum HURCO VMX 30t6.3 Priama metóda meraniaPriama metóda merania je metóda merania, kde meranie prebieha priamo naobrábacom CNC stroji. Merať sa bude v nezaťažených podmienkach.42

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSMeranie presností bolo merané pomocou meracieho zariadenia Ballbar QC10 odfirmy Renishaw.Postup merania prebiehal nasledovne:• Na pracovný stôl umiestnime magnetický stredový držiak.• Do vretena obrábacieho stroja upneme magnetickú misku.• Medzi magnetický stredový držiak a magnetickú misku umiestnimeprevodníkový prvok ballbar o dĺžke 100 mm. Prevodníkový prvok ballbar jeprepojený so snímačom, ktorý je umiestnime na konštrukciu obrábacieho stroja.• CNC vertikálne obrábacie centrum sme naprogramovali pomocou generátoraručného programovania Ballbar, ktorý automaticky vytvorí ručný programodpovedajúci ovládaciemu systému stroja, tak aby opisoval kružnicu dvakrátv smere hodinových ručičiek (CW) a dvakrát protismere hodinových ručičiek(CCW).• Po overení programu spustíme v počítači softvér ballbar a následne spustímeprogram na stroji. Po ukončený programu na obrábacom stroji, vykreslí softvérballbar odchýlku kruhovitosti pri nezaťaženom stroji.Pri priamej metóde budeme zisťovať presnosť CNC obrábacieho stroja. Pracovnýstôl pri priebehu skúšky merania kopíruje kružnicu 100mm, kde prevodníkový prvokballbaru má dĺžku 100mm a otáča sa okolo osi vretena (obr.6.3). Meranie prebiehalo priteplote 20,65°C a atmosférickom tlaku 0,97 bar. Meracie zariadenie ballbar sapredovšetkým používa na preventívnu údržbu a na identifikáciu problémov naobrábacom stroji. Obvykle sa dajú problémy zistiť ešte skôr ako sa použije ballbar testa to kontrolným premeraním súčiastok meracím zariadením, prípadne opticky, kde budevidieť zhoršenú drsnosť obrobku. Čo sa týka presnosti meracieho zariadenia ballbar, takje aj nie je presný. Treba mať na pamäti, že meranie prebieha v nezaťaženýchpodmienkach. Výrobca by mal ale zaručovať zhodu medzi meraním bez záťaže a zozáťažou a taktiež zhodu pri obrábaní v rôznych miestach pracovného stola obrábaciehostroja. Ďalšie podrobnosti o systéme Ballbar QC 10 sú uvedené v predchádzajúcejkapitole43

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr.6.3 Spôsob zapojenia ballbaru6.4 Nepriama metóda meraniaNepriama metóda merania spočíva obrobení vzoriek na obrábacom CNC strojia následnom vyhodnotení pomocou diagnostického zariadenia Talyrond 73. Na začiatkusa upla vzorka do čeľusti zveráku, kde sa z priemeru 200 mm odfrézovalo 0,5mm. Prifrézovaní bola použité rôzne hĺbky rezu 0,2mm a 1mm a konštantné otáčky 3000ot./min pre všetky vzorky . Rýchlosť pohybu nástroja bola rôzna pre všetky vzorky.Frézovalo sa pri pohybe nástroja 500, 1000 mm/min. Celkom sa frézovalo šesť vzoriekv jednej polohe. Ako nástroj bola použitá dvojzubá fréza z tvrdokovu o priemere 14mm.Kvôli deformácií obrobku, ktorá bola spôsobená upnutím vo zveráku, sme začali upínaťvzorky s úpinkami. Tomuto zisteniu sme prišli po premeraní vzoriek na meracomzariadení Talyrond 73 a následnom vyhodnotení. Výsledná odchýlka kruhovitosti privzorkách upnutých do zveráku, mala ovál pretiahnutý v osi y. Pre overenie chyby smeďalšie meranie vykonali na dynamometri, kde sme zisťovali veľkosť síl pôsobiacich naobrobok pri upnutí vo zveráku. Toto meranie je rozpracovane v nasledujúcejpodkapitole 6.4.1.Na obrobených vzorkách sme vyhodnocovali odchýlku kruhovitosti na priemere199 mm pomocou diagnostického zariadenia Talyrond 73. Meranie prebiehalo prikonštantnej teplote 18,6°C.Talyrond 73 je extrémne presný merací prístroj kruhovitosti rotujúceho typupick-up. Konštrukcia prístroja umožňuje analýzu kruhovitosti s vysokou presnosťou,44

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSktorá má byť vykonaná rýchlo a jednoducho. Vysoká presnosť rotačného vretena vkombinácii s nástrojom umožňuje vykresliť polárne grafy až s 20 000 násobnýmzväčšením.Obr.6.4 Meranie na Talyronde 736.4.1 Meranie zložiek síl pôsobiacich na obrobok v čeľustiach zverákaPoznatky o veľkosti síl pôsobiacich pri uchytení obrobku do zveráku a ich priebehusú potrebné nielen pre teoretické objasnenie vplyvu na proces obrábania, aleskúmanie síl pôsobiacich na obrobok má aj praktický význam. Teoretické poznatkyo silách pôsobiacich na obrobok počas procesu obrábania umožňuje spresňovaťteórie o vedľajších vplyvoch na obrobok počas procesu obrábania.Pre zistenie síl pôsobiacich na obrobok pri upnutí do zveráku v danomprípade použijeme metódu merania zložiek síl F 1 a F 2 (obr.5.5) pomocoupiezoelektrického dynamometra KISTLER typ 9255A. Schéma zapojenia meraniapri pôsobení zveráku na obrobok je zobrazená na obr. 27 Dynamometer pracuje naprincípe piezoelektrického javu. Z kryštálu polovodiča sa vyreže platnička, ak jupodrobíme zaťaženiu ťahom alebo tlakom v smere elektrickej osi, ktorá je kolmá naoptickú os, potom platnička aj molekuly kryštálu sa deformujú a na protiľahlýchplochách kryštálu vznikne rovnako veľký náboj rôznej polarity.45

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr.6.5 Uchytenie vzorky vo zverákuObr.6.6 Piezoelektrický dynamometer používaný pre frézovaniePre správne meranie je treba najskôr nakalibrovať dynamometer, ktorý jeupevnený na pracovnom stole lisu LRH 3. Dynamometer kalibrujeme 10kgzávažím. Pri pôsobení sily lisu na obrobok, teda aj na dynamometer, sa vytváraelektrický náboj, ktorý vedie do zosilňovača typu 5006. Elektrický náboj zosilňujepre každú zložku zvlášť a tiež sa zvlášť vyhodnocuje. Takto zosilnený náboj saprivádza na analógový indikátor typu 5506, kde sa odčíta príslušné zosilnenénapätie, ktoré sa po kalibrácii prekonvertuje na silu v [N]. Po odčítaný výsledkovz grafu(viď. Graf 6.8) optickou metódou a urobení aritmetického priemeru námvyšla deformácia dosky 1 μm pri pôsobení sily 36 N. [5]46

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr.6.7 Schéma zapojenia na meranie zložiek síl pôsobiacich pri upnutí do zverákuObr. 6.8 Graf závislosti pôsobenis sily a deformácieObr.6.9 Obrázok merania deformácie obrobku47

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS6.5 Vyhodnotenie priamej metódy meraniaPri vyhodnocovaní výsledkov merania sme použili softvér ballbar od firmyrenishaw. Vyhodnocovali sme odchýlku kruhovitosti pri nezaťaženom stroji. Softvérobsahuje etalóny, podľa ktorých vyhodnocujeme chyby stroja. Chyby sú vyjadrenépercentuálnym pomerom. Pre porovnanie s nepriamou metódou merania sme chceliurobiť harmonickú analýzu, ale softvér od ballbaru neumožňuje urobiť takúto analýzua ani číselné hodnoty zo súborov, ktoré zapisuje ballbar sa nám nepodarilo previesť naharmonické zložky sme museli samostatne vyhodnotiť priamu a samostatne nepriamumetódu merania. Pri priamej metóde sme hodnotili chyby stroja na základe grafuodchýlky kruhovitosti ktorý nám vykreslil softvér od ballbaru.Obr. 7. Graf kruhovej interpolácie s nameranými hodnotamiAko vidíme z obrázku najväčší percentuálny podiel na má mŕtvi chod v smere Y.Axiálna vôľa v smere osi Y je kladná 5,6µm a 2,9µm. Táto chyba môže byť zapríčinenávôľou v pohone osi stroja. Tá býva obvykle zapríčinená pohybom voľného koncaguľkovej skrutky alebo opotrebením pohybovej matice. Vo vedení stola môže byť vôľa,ktorá pri zmene smeru pohybu spôsobuje omeškanie v pohybe. Relatívna chybaodmeriavania môže byť spôsobená tým že u jednej z osí stroja dochádza vzhľadomk inej osi k predbehnutiu alebo nedobiehavosti. Stroj môže mať bočnú vôľu, ktorá pripohybe u osi X alebo u osi Y spôsobuje bočné hádzanie v rovine testu. Dôvodom jenepriamosť alebo nedostatočná tuhosť vedení osí. Dôsledkom relatívnej chybyodmeriavania je , že súčiastky obrábané na obrábacom stroji budú vykazovať rozmerové48

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSchyby. Nezhoda servopohonu stola stroja má veľkosť 0,21ms. Táto hodnota vyjadrujepredbiehanie jedného serva osi stroja voči druhému. Nezhoda servopohonu stolanastane v prípade nezhody zosilnenia polohovej slučky interpolujúcich osí. Dôsledkomje predstih jednej osi pred druhou, čo spôsobuje oválny tvar grafu. Dôsledkom jenezhody servopohunu stola je, že interpolované kruhy budú oválne. Obecne platí že sovzrastajúcim posuvom bude narastať oválnosť interpolovaného kruhu. Oneskorenieservopohonu stola stroja má hodnoty záporné v osi x a ich velkosti sú – 1,4µm a - 3µm.Táto chyba môže nastať vtedy ak dochádza k pohybu osi v jednom smere, po ktorommá nastať obrat a pohyb v opačnom smere, môže v bode obratu namiesto plynulejzmeny chodu dôjsť k chvíľkovému zastaveniu. Amplitúda cyklickej chyby v osi x mákladne hodnoty 2,9µm a 1,5µm. Táto chyba môže byť zapríčinená celým radommožných príčin:• Stúpanie závitu guľkovej skrutky je nerovnomerné , čo namiesto rovnomernéhopohybu spôsobuje cyklický pohyb osi.• Odmeriavací systém môže byť uchytený excentricky.• Guľková skrutka môže byť uložená excentricky.Pokiaľ sa cyklická chyba vyskytne u vertikálnej osi iba v jednom smere, jepravdepodobné, že chyba je vo vyvažovacom mechanizme stroja. Ďalšie chyby ktoré savyskytli na stroji sú znázornené na obrázku 7.149

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr. 7.1 Graf odchýlky nekruhovitosti6.6 Vyhodnotenie nepriamej metódy meraniaVyhodnotenie nepriamej metódy prebiehalo na meracom zariadení TALYROND73 v metrologickom laboratóriu. Vyhodnocovali sme vzorky po obrábaní, na ktorýchsme merali odchýlku kruhovitosti na obrobku do ktorého sa vyfrézoval otvor o priemere200 mm. Meralo sa šesť vzoriek z toho tri vzorky boli obrobené pri rýchlosti pohybunástroja 500 mm/min a pracovným posuvom 0,2 mm a ďalšie tri vzorky boli obrobenépri rýchlosti nástroja 1000 mm/min a pracovným posuvom 1mm. Výsledky z talyrondu73 sme spracovali tak aby sme mohli matematicky vyjadriť odchýlku kruhovitosti.Výstupom z talyrondu sú polárne grafy pri ktorých sme analyzovali odchýlkukruhovitosti, a tieto polárne grafy sme ďalej spracovali do harmonickej analýzy aby smevedeli porovnať vplyv rezných podmienok na presnosť obrobkov.Ako prvú vzorku sme merali obrobok, ktorý bol pri obrábaní uchytený v čeľustiachzveráka. Pri vyhodnocovaní vzorky nám vyšiel veľký ovál, kde bolo zrejmé, že sa jednáo stlačenie vzorky (obr. 7.1.1). Podľa výsledkov, ktoré nám vyhodnotil program je ováldva krát väčší ako u ostatných vzoriek, čo sme potvrdili aj pri meraní na dynamometri.50

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSS dynamometrom sme tieto výsledky potvrdili a uistili sa, že všetky testované vzorkytreba upnúť do úpiniek, aby sme eliminovali ovál vzorky.Aby sme zistili do akej miery ovplyvňuje tuhosť konštrukcie vretena odchýlkukruhovitosti, zmerali sme jeho tuhosť. Z výslednej tuhosti sme určili podiel aký má nanepresnosti obrobených vzoriek. Tuhosť vretena stroja sme namerali posunutie 5μ pripôsobení 100N. Táto sila pôsobí pri zaťažení stroja, teda táto zložka sa nám neprejavilapri priamom meraní. Preto pri meraní nepriamou metódou treba počítať i s ďalšímivplyvmi, ktoré ovplyvňujú celkový výsledok merania.Ako vidieť na obr. 7.6 meraná vzorka s nižším posuvom nám vyšla presnejšie akovzorka s vyšším posuvom. Toto porovnanie pre väčšiu prehľadnosť sme uviedli aj dotabuľky (viď tab.3) V tomto tvrdení nás uistili aj harmonické zložky ktoré smeusporiadali do grafu. Na vyhodnocovaných obrázkoch obr. 7.2 a 7.4 v hornej polovicimáme zobrazené maximálne výstupky, ktoré predstavujú nábeh nástroja predobrábaním. V dolnej polovici týchto obrázkov sme nábeh nástroja odstránili v programeROFORM ktorý sa dodáva k diagnostickému zariadeniu TALYROND 73 aby smezmenšili maximálnu odchýlku kruhovitosti a výsledky celkovej odchýlky kruhovitostiboli presnejšie.Obr. 7.2 Odchýlka kruhovitosti pri posuvoch 0,2 mm a 1 mm51

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr. 7.3 Graf harmonických zložiek pri posuvoch 0.2 mm a 1 mmObr. 7.4 Graf harmonických odchýlky kruhovitosti po odstránení druhej harmonickej52

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSObr. 7.5 Graf harmonických zložiek od tretej po deviatu harmonickúObr. 7.6 Graf odchýlky kruhovitosti vzorky uchytenej vo zverákuTab. 3 Základné parametre odchýlky kruhovitosti53

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVS0,2mm, 1mm,Posuv 500mm/min 1000mm/min∆Z 17 µm 34,3 µmZp 10 µm 20,7 µmZv 6,94 µm 13,6 µmφv 239 45 232 33O 24,5 µm 47,2 µm3amplitúda harmonickej zložky2,521,510,50-0,5-11000mm/min posuv1mm/min500mm/min posuv0,2mm/minrozdiel3 4 5 6 7 8 9harmonické zložky kruhovitostiObr. 7.7 Porovnanie harmonických zložiek posuvov3amplitúda harmonickej zložky2,521,510,50-0,5-11000mm/min posuv1mm/min500mm/min posuv0,2mm/minrozdiel3 4 5 6 7 8 9harmonické zložky kruhovitostiObr. 7.7 Porovnanie harmonických zložiek posuvov po odstránení druhej harmonickej54

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSVýrazný podiel na veľkosti druhej harmonickej ako sme predpokladali má veľkosťposuvu. Na obr. 7.4 Sme odstránili druhú harmonickú zložku kvôli tomu aby smepodstatne znížili oválnosť grafu. Ako vidíme z grafu po odstránení druhej harmonickejsa nám podarilo znížiť nepresnosť v obidvoch posuvoch. Druhá harmonická zložka jevýsledkom nábehu nástroja, preto je potrebné pri diagnostike sa venovať druhejharmonickej zložke, pretože tá časť oválu je dominantná. Na obr.7.7 vidímedominantnú štvrtú harmonickú zložku, ktorá až tak výslednú odchýlku kruhovitostineovplyvnila ako druhá harmonická. Druhá harmonická nám ovplyvňuje nielenmaximálnu odchýlku kruhovitosti, ale aj maximálny výstupok a ovál, teda hodnoty,ktoré sú pre správne vyhodnotenie pre nás dôležité. Preto sa musíme snažiť čo najviaceliminovať druhú harmonickú. Táto eliminácia by mala spočívať v tom, že by sa zlepšilnábeh nástroja do obrobku. V našom prípade boli súčiastky obrábane spôsobom kedynástroj prišiel do miesta obrábania, vnútorného priemeru vzorky, kde zastavil a začalobrábať. Vtedy nástroj vtiahne a vznikne nábeh nástroja, ktorý nám nepriaznivoovplyvňuje celkovú odchýlku kruhovitosti, teda aj harmonické zložky. Pretonajideálnejší spôsob ako nabiehať nástrojom do obrobku je plynule, kde nástroj nabiehado obrobku plynule a pri vychádzaní vystupuje na inom mieste, ale spôsobom ako doobrobku vchádzal. Túto metódu nazývame trochoidný nábeh. Ďalšie harmonické zložkynám ďalej potvrdzujú, že jednotlivé odchýlky sú natoľko malé že ich môžemepovažovať za totožné. Pri pohľade na tab vidíme že základné parametre odchýlkykruhovitosti sú pri posuve 1mm približne dvojnásobne väčšie ako pri posuve 0,2 mm.Z toho vyplýva že veľkosť posuvu výrazne ovplyvňuje presnosť obrábacieho stroja,preto by sa malo obrábať pri nižších rezných posuvoch.55

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSZáverCieľom mojej diplomovej práce bolo zistiť vplyv rezných podmienok na presnosťobrobkov. Na záver môžeme zhodnotiť, že pri analyzovaní presnosti stroja pri rôznychveľkostiach posuvov, sme došli k záveru, že pri väčších posuvoch stroj pracuje menejpresne ako pri posuvoch menších, čiže aj presnosť obrobku je nižšia. Pri vyššom posuvesa nám odchýlka kruhovitosti zväčšila približne dvojnásobne čím sa zväčšila výslednáchyba vzorky. Aj keď sa nám chyba zväčšila, nevieme posúdiť či je táto chyba natoľkoveľká, aby sme vedeli povedať že na stroji treba vykonať neplánovanú opravu, alebostroj ponechať v prevádzke, pretože nemáme k dispozícií etalóny podľa ktorých by smeto vedeli posúdiť.Pri priamej metóde merania sme zistili rôzne chyby na stroji ako je napríkladaxiálna vôľa v smere osi y, chyba polohovania stola, nezhoda serva, ktoré sa námprejavili aj pri meraní nepriamou metódou, kde sme merali vplyv rezných podmienokna presnosť obrobkov na meracom zariadení TALYROND 73. Na výslednej chybe sapodstatne prejavila aj chyba polohovania stola, ktorá bola naklonená o proti osi y o 45 , čo znamená predbiehanie jedného serva voči druhému. Toto tvrdenie nám potvrdiliaj etalóny z ballbaru. Zo zvyšovaním posuvu sa nám zhoršuje aj drsnosť obrobenejsúčiastky. Pri nepriamej metóde sme zamerali na druhú harmonickú zložku. Táto bolaspôsobená zlým nábehom nástroja do obrobku. Pri nepriamej metóde sme tiež zistili, žepri obrábaní súčiastok pri ktorých sa obrába vnútorný priemer je vhodnejšie použiťúpinky a nie zverák, čo sme si overili aj meraním na dynamometri, nám spôsobuje oválvnútorného priemeru. Kedže sme zistili chybu polohovania na stroji, tak pre budúcnosťby som odporúčal pravidelne kontrolovať stroj na meracom zariadení ballbar QC 10,ktorý slúži na rýchlu a jednoduchú diagnostiku a dáva nám približnú predstavu o stavestroja.Vízia do budúcnosti je namiesto bežných CNC obrábacích strojov použiť HSCCNC obrábacie stroje, pretože pri HSC obrábaní môžeme použiť väčšie posuvya vyššie rýchlosti obrábania pri zachovaní požadovanej presnosti obrobkov.56

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSZoznam použitej literatúry[1] BOROVIČKA, M., JANÁČ, A., GÖRÖG, A.: Metrológia. STU Bratislava, 2005.65-71 s. ISBN 80-227-2198-0.[2] BRENÍK, P., PÍČ, J.: Obráběcí stroje (základy konstrukce a výpočty). SNTLPraha, 1970.[3] BRYCHTA, J., NESLUŠAN, M., TUREK, S. et al.: Experimentálne metódyv trieskovom obrábaní. EDIS Žilina, 2007. ISBN 978-80-8070-711-8.[4] BUDA, J., BÉKÉS, J.: Teoretické základy obrábania kovov. Bratislava Alfa, 1977[5] ČIERNY, M.: Hodnotenie efektívnosti brúsenia a identifikácia reznosti SGbrúsnych kotúčov. ŽU Žilina, 2002. 62–63 s. Dizertačná práca.[6] GÖRÖG, A., CHARBULA, J., JANÁČ, A., LIPA, Z., PETERKA, J.:Technológia obrábania a Metrológia – návody na cičenia. STU Bratislava, 2002.ISBN 80-227-1711-8[7] DEMEČ, P.: Presnosť obrábacích strojov a jej matematické modelovanie. VienalaKošice, 2001. ISBN 80-7099-620-X[8] ĎURICA, I.: Multiparametrická diagnostika CNC obrábacích strojov. ŽU Žilina,2009. Dizertačná práca.[9] NESLUŠAN, M., ČILLIKOVÁ, M.: Teória obrábania. EDIS Žilina, 2007. ISBN978-80-8070-790-3[10] PILC, J. ,STANČEKOVÁ, D.: Základy stavby obrábacích strojov.Žilina:EDIS,2004.ISBN 80-8070-281-0[11] http://www.sjf.tuke.sk/kvtar/1/files/11_Nosne_a_Vodiace_Systemy_Vyrobnych_Strojov.pdf[12] http://www.kvt.sjf.stuba.sk/WEB/prednaskyVS/02_prednaska_VyrStroje_2_3_09.pdf[13] http://www.sjf.tuke.sk/transferinovacii/pages/archiv/transfer/1-1999/pdf/96-99.pdf[14] http://ccdec.tuke.sk/~terpak/Vyucba/Meranie_a_systemy_merania/denni/Pr_01.pd57

Strojnícka fakulta, Žilinská univerzitaKAVSPrílohyPríloha A:CD médium – diplomová práca v elektronickej podobe pdf, prílohy velektronickej podobe výstupy z Talyrondu 73 a Ballbaru QC1058