Upínací síla a deformace: kdy svěrák vyrobí přesný zmetek
Obrobek je po obrábění ve svěráku přesný, ale po uvolnění se otvor změní na elipsu nebo rovina prohne. V takovém případě stroj často nevyrobil špatný tvar. Vyrobil správný tvar na předem deformovaném dílu. Upínací systém je součástí přesnostního i silového řetězce a jeho vliv roste s klesající tuhostí obrobku.
Upnutí musí splnit dva protichůdné požadavky
Síla musí být dostatečná, aby tření a dorazy odolaly řezným silám a momentům. Současně nesmí vytvořit elastickou deformaci, která po odepnutí změní geometrii. Univerzální hodnota neexistuje. Potřebná síla závisí na směru řezu, ploše a součiniteli tření, poloze opěr, tuhosti dílu a na tom, jak se geometrie během úběru mění.
Zvýšit tlak hydrauliky je rychlé řešení proti pohybu, ale ne vždy správné. Výzkum kontaktu obrobku s přípravkem upozorňuje, že vysoká síla může deformovat tenké díly, poškodit kontaktní plochu a měnit kontaktní tuhost. Zároveň příliš nízká síla dovolí mikroskluz, který zhoršuje polohu i stabilitu.
Poloha síly je často důležitější než její velikost
Svorka by měla tlačit proti pevné opoře a síla by měla procházet tuhou částí dílu. Když je čelist vysoko nad opěrnou plochou nebo mimo žebro, vzniká ohybový moment. Přidání podpěry blízko místa řezu může umožnit nižší upínací sílu a současně zvýšit dynamickou tuhost. U tenkých stěn je často výhodnější více menších kontaktních bodů než jedna koncentrovaná síla.
Důležité je také pořadí dotažení. U přípravku s více svorkami první dotažená svorka určí kontakt s lokátory a další mohou díl postupně přitáhnout do deformovaného stavu. Definované pořadí a moment dotažení zlepšují opakovatelnost. U hydrauliky je potřeba znát skutečný poměr tlaku a síly, nikoli spoléhat jen na údaj na manometru.
Jak chybu upnutí prokázat
První test je měřit kritický rozměr před upnutím, po upnutí a po uvolnění, bez obrábění. Úchylkoměr nebo sonda může ukázat okamžitou elastickou změnu. Potom opakujte cyklus s několika definovanými silami. Pokud se výsledná geometrie mění systematicky se silou, je příčina zřejmá. Při podezření na pohyb během řezu označte kontaktní místa nebo sledujte polohu referenčních bodů.
Další možností je obrobit stejný díl ve dvou upnutích: standardním a s podpěrou či měkkými čelistmi kopírujícími větší plochu. Změna výsledku pomůže oddělit deformaci od geometrické chyby stroje. U opakované výroby lze vytvořit jednoduchý konečněprvkový model, ale musí obsahovat realistické kontakty a poddajnost přípravku; studie ukazují, že tyto podmínky významně ovlivňují předpověď.
Proces se během obrábění mění
Po hrubování je díl méně tuhý než polotovar. Síla vhodná na začátku může být při dokončení zbytečně vysoká. U citlivých dílů se proto používá přeupnutí, snížení síly nebo aktivní přípravky, které sílu regulují. Praktickým kompromisem bývá hrubovat v pevném upnutí, ponechat přídavek, díl uvolnit a dokončit v měkkém, geometricky podporovaném upnutí.
Správná upínací síla není nejvyšší bezpečná hodnota. Je to nejnižší hodnota, která s rezervou zabrání ztrátě kontaktu a pohybu při konkrétní operaci. Když se její velikost, poloha a pořadí stanou řízenými parametry, přestane svěrák přidávat do procesu skrytou a proměnlivou chybu.
Související témata
- Frézování v ESPRIT EDGE: simulace nástroje, držáku, obrobku a upnutí v jednom modelu
- Tenkostěnné díly: jak odlišit pružnou deformaci upnutím od zbytkových napětí
- Kalibrace CNC stroje: dobrá geometrie stroje sama neodstraní chybu přípravku