Nosné struktury OS - rámy P3

Rám OS Charakteristika Rám obráběcího stroje je soustava těles, které mezi sebou přenášejí účinky všech působících statických i dynamických sil. Tyto síly přenášejí do základu stroje.

Rám OS Požadované vlastnosti : statická tuhost dynamická stabilita teplotní stabilita ekonomičnost výroby Typy rámů : dělený rám (spojený předepnutými šrouby) nedělený rám otevřený uzavřený

Otevřený rám- typ C Vřeteno vodorovně

Otevřený rám - typ C Vřeteno svisle

Uzavřený rám - typ O Typy : portál s pojízdným stolem

Uzavřený rám - typ O Gantry

Vlastnosti základních typů rámu Otevřený : menší tuhost snadnější manipulace s obrobkem frézky, soustruhy, vyvrtávačky, vrtačky Uzavřený vyšší tuhost omezení maximální velikosti obrobku portálové frézky, karusely hoblovky

Materiály pro stavbu rámů Při výběru materiálu se zohledňují: vlastnosti stavebního materiálu výrobní faktor ekonomický faktor

Odlitky z šedé nebo tvárné litiny Nízká cena Dobré tlumicí schopnosti X Nízké E a G Pnutí v odlitcích potřeba modelu Hmotnější rámy

Ocel Odlitky Svařence z plechů a profilů vyšší E X menší tlumicí schopnosti

Lehké kovy Použití jen výjimečně z důvodu vysoké ceny slitiny hliníku

Minerální litina Anorganické látky v pryskyřici Lití do forem velmi dobré tlumení malá délková roztažnost ekologický materiál

Hydrobeton Tenké ocelové svařence vyplněné hydrobetonem ke zvýšení tlumicích schopností

Granit řezané bloky přírodní žuly, těžba v Africe velmi dobré tlumení teplotní stabilita homogenita

Částicové kompozity Kuličky nebo krátká vlákna kov, keramika,sklo v pryskyřicové matrici velmi dobré tlumení jako výplň svařenců

Vláknové kompozity Orientovaná vlákna, nejvíce uhlíková v pryskyřicové matrici Vrstvený materiál vysoké E malá hmotnost

Sendvičové konstrukce Základní materiál : ocelový svařenec Vyplnění : Kovové pěny na bázi Al Částicové kompozity vysoké tlumení

Zhodnocení materiálů pro stavbu nosných struktur OS Litina, ocel - stále používány nejvíce, zejména u konvenčních strojů Minerální litina, granit - z důvodu tlumicích schopností se užívá u brusek Kompozitní materiály - vysoce dynamicky namáhané díly ( vysoké otáčky, vysoké pojezdové rychlosti)

Výpočtová kontrola dílů rámu Analyticky jako velmi zjednodušený model (nosník, deska, křivé pruty) MKP : numerická metoda pro řešení fyzikálních úloh : tuhost, pevnost, dynamické úlohy, teplotní úlohy, akustické, elektromagnetické, biomechanické,…. Založena na myšlence diskretizace spojitého kontinua do konečných prvků

Výpočtová kontrola dílů rámu Pomocí MKP se provádí : tvarová optimalizace z hlediska dosažení malé hmotnosti a vysoké tuhosti variantní řešení žebrování tuhostní kritéria

Základní díly rámů - lože Nepohyblivý díl připevněný k základu stroje Musí přenést veškeré tíhové síly zbytku stroje, řezné síly  zatížení tlakem, krutem

Lože dlouhé, nízké  nutnost žebrování

Lože optimalizace MKP litina, ocel, betony

Stojan, příčník, konzola Podle koncepce stroje pevný nebo pohyblivý díl Zásadně jako uzavřený profil

Stojan, příčník, konzola Tíhové síly, řezné síly Namáhání ohybem a krutem  Vhodný základní profil

Stojan, příčník, konzola Žebrování základního profilu

Stojan, příčník, konzola Optimalizace MKP litina, ocel

Skříňové části rámu Uložení pohonných systémů : vřeteník smykadlo koník suporty

Skříňové části rámu Nosná funkce pro kinematický řetězec převodovek - Namáhání : řezné síly, tíhové síly ,reakce z pohonných mechanismů nutná vysoká tuhost tlumení ocel, litina

Deskové části rámu Upínací deska karuselu Lícní deska soustruhu Upínací deska otočného stolu

Deskové části rámu Nízké  nutnost žebrování

Deskové části rámu Tuhost - optimalizace pomocí MKP ocel, litina

Vývojové trendy ve stavbě rámů OS Pevné části rámu velmi tuhé, mohutné, z důvodu dobrého tlumení často vyplňované jiným materiálem Pohyblivé části velmi tuhé, značná snaha o minimalizaci hmotnosti ( setrvačné síly) Nekonvenční materiály

Ukládání strojů způsob uložení - je dán vlastnostmi stroje a provozními požadavky : velikost stroje velikost přemísťovaných hmotností tuhost spodku stroje a možnost vyrovnávání stroje do vodorovné polohy velikost rázů vznikajících při obrábění možnost výskytu rušivých kmitů v okolí

Ukládání strojů Na podlahu dílny - malé stroje do 10 t hmotnosti tuhé podložky, podlití stroje pružné podložky Na samostatný základ - střední, velké stroje na zemní vrstvy- obráběcí stroje na pružné prvky - točivé stroje, tvářecí stroje, brusky, stroje na ozubení

Ukládání stroje Požadavky na uložení stroje : tuhost dynamická stabilita teplotní stabilita ekonomičnost

Základ stroje Typy základů : plošné základy- armované betonové bloky hlubinné základy- piloty, šachtové Izolace základu aktivní - izolovat okolí od účinků stroje pasívní - izolovat stroj od vlivu okolí podsypy, pružné koberce

Základ stroje Spojení lože se základem - stavěcí fixátory tuhost výšková přestavitelnost

Základ stroje Návrh potřebné výšky základu , aby bylo dodrženo tuhostní kritérium ( maximální dovolený průhyb) orientačně podle norem a tabulek výpočtem - geologický průzkum staveniště stanovení tuhosti podloží výpočet průhybu základu pod působícími tíhovými silami

Návrh základu stroje Technická představa: systém svislých a vodorovných pružin představujících zemní podloží