1Diplomsko delo
Diplomsko delo
Smer: Orodjarstvo
Somentor: doc. dr. Mirko FICKO
Maribor, avgust 2016
Podpisani Roman MOHORI izjavljam, da:
je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,
da je predloeno delo v celoti ali v delih ni bilo predloeno za pridobitev kakršnekoli
izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,
da so rezultati korektno navedeni,
da nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,
da soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjinici tehniških fakultet ter
Digitalni knjinici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in
elektronske verzije zakljunega dela.
in somentorju doc. dr. Mirku Ficku za pomo in
vodenje pri pripravi diplomskega dela.
Zahvaljujem se podjetju Domel, d. d., za podatke,
potrebne za pripravo praktinega dela naloge.
Posebno zahvalo izrekam vodji orodjarne Klemnu
Benediiu, ki mi je omogoil dostop do potrebnih
podatkov in razpolaganje z njimi.
- V -
REZKALNEM STROJU »YASDA«
UDK klasifikacija: 621.926(043.2)
Diplomsko delo prouuje monosti optimiranja izdelave izsekovalno-paketirnih orodij na
rezkalnem stroju Yasda in razliko med uporabo obstojee in nove tehnologije za izdelavo
rezilnih, vodilnih in okvirnih ploš. Osrednji del predstavlja izbiro stroja ter postavitev
optimalne tehnologije, v zakljunem delu je prikazana analiza prihrankov ter upravienosti
nalobe v stroj.
eprav se je naloba v stroj Yasda 9150V izkazala za visoko, analiza prihrankov kae na
upravienost nakupa, ob upoštevanju konstantne uporabe v proizvodnji.
- VI -
VERTICAL MILLING MACHINE »YASDA«
ABSTRACT
The diploma thesis examines the possibilities of optimizing manufacturing of thinning-
packaging tools on the Yasda milling machine and the difference between the use of existing
and new technology for the production of cutting, fore- and framework plates. The central
part of the thesis presents a selection of the machine and setting the optimum technology.
The final part presents an analysis of savings and the justification of the investment in the
machine.
Although the investment in the Yasda 9150V machine proved to be high, savings analysis
demonstrates the justification of the purchase considering the constant use in production.
- VII -
KAZALO
1.2 Namen, cilji in teze diplomskega dela .......................................................................... 1
1.3 Predpostavke in omejitve diplomskega dela ............................................................... 2
2 IZDELAVA IZSEKOVALNO-PAKETIRNIH ORODIJ ............................................................... 3
2.1 Zaetek projekta in doloitev tehnološko-tehninih zahtev (TTZ) ............................... 3
2.2 Opredelitev tehnološko-tehninih zahtev (TTZ) .......................................................... 5
2.3 Konstrukcija orodja ...................................................................................................... 5
2.5 Rezilni vloki ................................................................................................................. 8
2.6 Vodilni vloki ................................................................................................................. 9
2.7.1 Grobo CNC-rezanje in brušenje ploš ............................................................. 11
2.7.2 Fino CNC-rezkanje in brušenje ploš .............................................................. 13
2.7.3 Koordinatno brušenje ..................................................................................... 15
2.8 Vrtljiva postaja ............................................................................................................ 16
3 UPORABA IZSEKOVALNO-PAKETIRNIH ORODIJ V PRAKSI ............................................. 20
3.1 Izraun imenske sile stiskalnice .................................................................................. 21
3.1.1 Ekscentrska stiskalnica Minster PM3-200 ...................................................... 23
3.2 Preizkus izsekovalno-paketirnih orodij ...................................................................... 28
4 IZBIRA REZKALNEGA STROJA ZA FINO REZKANJE PLOŠ ............................................... 30
4.1 Test stroja Yasda YBM 950V ....................................................................................... 30
4.1.1 Primerjava rezultatov, dobljenih z merjenjem na stroju Yasda YBM 950V in
merilnim strojem LEITZ PMM-xi ..................................................................... 35
4.2 Izraun prihrankov na rezilnih orodjih in opravienost investicije ............................ 40
5 REZKALNI STROJ YASDA YBM 9150V ............................................................................ 42
5.1 Priprava temelja za stroj Yasda YBM 9150V .............................................................. 43
5.2 Ohišje stroja Yasda YBM 9150V.................................................................................. 44
- VIII -
5.3 Glavno vreteno stroja ................................................................................................. 46
5.4 Sistem merjenja Renishaw ......................................................................................... 47
6 IZDELAVA REZILNIH, VODILNIH IN OKVIRNIH PLOŠ S TEHNOLOGIJO REZKANJA .......... 49
6.1 Vpetje BIG Plus – BBT 40 ............................................................................................ 49
6.2 Izbira orodja za struenje lukenj ................................................................................ 50
6.3 Izbira rezkalnega orodja ............................................................................................. 51
6.4 Orodje za grobo rezkanje DIJET .................................................................................. 52
6.5 Obdelava ploš po novi tehnologiji ............................................................................ 53
7 ANALIZA MERITEV, IZMERJENIH NA STROJU IN IZMERJENIH V
MERILNICI NA KOORDINATNEM MERILNEM STROJU LEITZ PMM-XI ............................. 58
8 ANALIZA STROŠKOV NA ORODJIH IN PRIHRANEK NA LETNI RAVNI ............................... 60
9 ZAKLJUEK .................................................................................................................. 62
KAZALO SLIK
Slika 2: Trak [18] ..................................................................................................................... 6
Slika 3: Rezilni no, izdelan z ino erozijo [18] ...................................................................... 7
Slika 4: Rezilni vloek iz karbidne trdine [18] ......................................................................... 8
Slika 5: Izdelani vodilni vloek, material 1.2379 [18] ............................................................. 9
Slika 6: Spodnja okvirna ploša skupaj z rezilno [18] ........................................................... 10
Slika 7: Zgornja okvirna ploša z vodilno plošo [18] ........................................................... 11
Slika 8: CNC rezkalni stroj Mikron VCP 1350 [1] .................................................................. 12
Slika 9: Grobo obdelana rezilna ploša [18] ......................................................................... 12
Slika 10: Plani brusilni stroj ABA [2] ....................................................................................... 13
Slika 11: Rezilna ploša [18] ................................................................................................... 14
Slika 12: Hauser S35 [3] .......................................................................................................... 15
Slika 13: Vrtljiva postaja [18] .................................................................................................. 17
Slika 14: Sestav spodnjega dela orodja [18] ........................................................................... 18
Slika 15: Sestav zgornjega dela orodja [18] ............................................................................ 19
Slika 16: Shema štiri stebelne stiskalnice [4] .......................................................................... 20
- IX -
Slika 17: Shematsko prikazana tipina ekscentrska stiskalnica z mehanizmom [5]............... 22
Slika 18: Shematsko prikazana kolenasto-vzvodna stiskalnica [5] ......................................... 22
Slika 19: Odvisnost imenske sile od poloaja roice [5] ......................................................... 23
Slika 20: Specifikacija opreme Minster PM3-200 [18] ........................................................... 24
Slika 21: Ekscentrska stiskalnica Minster PM3- 200 [6] ......................................................... 25
Slika 22: Zasnova izboljšane kolenaste gredi [6] .................................................................... 26
Slika 23: Ojnici in pah stiskalnice [6] ...................................................................................... 27
Slika 24: Hiter dvig paha stiskalnice [6] .................................................................................. 28
Slika 25: Zahteve kupca za izdelan paket z izsekovalno-paketirnim orodjem [18] ................ 29
Slika 26: Yasda YBM 950V [7] ................................................................................................. 32
Slika 27: Testni kos 1 [18] ....................................................................................................... 33
Slika 28: Testni kos 2 [18] ....................................................................................................... 34
Slika 29: Testni kos 3 [18] ....................................................................................................... 35
Slika 30: LEITZ PMM-xi [8] ...................................................................................................... 36
Slika 31: Merilna glava LSP-X5 [9] .......................................................................................... 37
Slika 32: Meritve testnega kosa 1 [18] ................................................................................... 38
Slika 33: Meritve testnega kosa 2 [18] ................................................................................... 38
Slika 34: Meritve testnega kosa 3 [18] ................................................................................... 39
Slika 35: Izraun prihranka na izsekovalnem orodju [18] ...................................................... 41
Slika 36: Rezkalni stroj Yasda YBM 9150V [10] ...................................................................... 43
Slika 37: Shema temelja [18] .................................................................................................. 44
Slika 38: Dvostebrno ohišje [11] ............................................................................................. 45
Slika 39: Sestav stroja Yasda 9150V [11] ................................................................................ 46
Slika 40: Vreteno Yasda [11] ................................................................................................... 47
Slika 41: Renishaw OMP400 [12] ........................................................................................... 48
Slika 42: Vpetje BIG Plus – BBT [13] ....................................................................................... 49
Slika 43: Tonost vpenjala Big Daishowa [14] ........................................................................ 50
Slika 44: Shema privitja in odvitja rezkarja v vpenjalo [14].................................................... 50
Slika 45: Izbira vpenjal BIG Daishowa [14] ............................................................................. 50
Slika 46: Orodje za struenje lukenj Big Kaiser [15] ............................................................... 51
Slika 47: Vrste rezkarjev EPHT [16] ........................................................................................ 52
Slika 48: Groba rezkalna glava DIJET [17] ............................................................................... 53
- X -
Slika 50: Grobo obdelana rezilna ploša na Yasdi [18] ........................................................... 54
Slika 51: Ploša za izdelavo [18] ............................................................................................. 55
Slika 52: Prve meritve [18] ..................................................................................................... 56
Slika 53: Druge meritve [18] ................................................................................................... 56
Slika 54: Tretje meritve [18] ................................................................................................... 57
Slika 55: Primerjava meritev na stroju Yasda in merilnem stroju Leitz [18] .......................... 59
Slika 56: Prihranki na orodjih in letni ravni [18] ..................................................................... 61
- XI -
r – polmer roice [mm]
- XII -
- 1 -
V orodjarni Domel, d. d., je glavna panoga izdelava izsekovalno-paketirnih orodij za
potrebe proizvodnje v podjetju in prodajo kupcem na mednarodnem trgu. Orodja je
podjetje najprej zaelo izdelovati za kupce na trgu, zdaj pa je glavna dejavnost
podjetja izdelava polizdelkov, za kar orodjarna podjetja zagotavlja lastno izdelana
orodja.
Ker je pot od izdelave samega orodja do plasiranja polizdelka na trg zelo kratka,
število potrebnih ur za izdelavo samega orodja pa veliko, se v podjetju pojavi potreba
po iskanju zunanjih kooperantov, ki ponujajo tovrstne storitve.
Zaradi teav podjetja z zagotavljanjem kakovosti zunanjih kooperantov in dobavami v
dogovorjenih rokih so v podjetju zaeli razmišljati o nakupu novega brusilnega
koordinatnega stroja, ker ta segment obdelave še ni bil pokrit. Pri preverjanju
dobaviteljev stroja je bilo ugotovljeno, da obstajajo tudi rezkalni stroji take tonosti,
kot je potreba v orodjarni podjetja Domel, d. d.
1.2 Namen, cilji in teze diplomskega dela
Namen diplomskega dela je skrajšanje asov pri izdelavi orodij, posledino pa tudi
skrajšanje dobavnih rokov za kupce in seveda pocenitev izdelave orodja. Opisali
bomo razliko med pripravo, izdelavo, stroški in skrajšanje asa dobavnih rokov z
uporabo novega rezkalnega stroja Yasda.
Cilji diplomskega dela je opisati razliko med obstojeo in novo tehnologijo, ki temelji
na novem rezkalnem stroju Yasda. e eli imeti podjetje kakovostno in tono
obdelavo, morajo biti izpolnjeni vsi pogoji za namestitev nove tehnologije (temelj
stroja, okolica, izbira novega rezkalnega orodja, usposobljenost kadrov za rokovanje
s strojem).
Prav tako je cilj predstaviti delovanje novega rezkalnega stroja, izdelanega glede na
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 2 -
zahtevo podjetja po doseganju toleranc na obdelovancih. e se podjetje eli im bolj
pribliati doseganju natannosti toleranc, potrebuje rezkalni stroj, ki deluje z
natannostjo ± 0,003 mm na celotnem delovnem obmoju.
V fazi testiranja rezkalnega stroja pred nakupom in v produkciji je treba analizirati
porabljen as in stroške posameznih operacij pri izdelavi obdelovancev z uporabo
nove tehnologije in ga primerjati s porabljenim asom obdelave s staro tehnologijo.
To je tudi eden izmed ciljev diplomske naloge.
Glavni cilj diplomskega dela je predstavitev celotnega postopka izdelave rezilnih,
vodilnih in okvirnih ploš (obdelovancev) z novo tehnologijo rezkanja. Z vpeljavo
nove tehnologije rezkanja je treba izbrati vpenjala, nova rezkalna orodja za
zagotavljanje kar najbolj natanne tolerance pri obdelavi obdelovancev. Prav tako je
pomembno za zagotavljanje kar se da natanne tolerance doloiti ustrezne
parametre rezkanja in doloiti metode merjenja dimenzij obdelovancev.
1.3 Predpostavke in omejitve diplomskega dela
Predpostavljamo, da lahko z novo tehnologijo bistveno skrajšamo obdelovalne ase,
dobavne roke in stroške. Posledino zniamo prodajno ceno samega orodja in s tem
zagotovimo vejo konkurennost podjetja na trgu. Pri teh obdelavah smo omejeni s
kakovostjo, zato lahko niamo obdelovalne ase samo do doloene meje, ker je
kakovost še vedno na prvem mestu.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 3 -
2.1 Zaetek projekta in doloitev tehnološko-tehninih zahtev (TTZ)
V orodjarni Domel, d. d., smo dobili projekt, v katerem smo morali izdelati
izsekovalno-paketirno orodje za MAXON Motors. MAXON Motors je vodilni svetovni
ponudnik sistemov za visoko natanne motorje do 500 W. Po vsem svetu ima
MAXON Motors zaposlenih ve kot 2.000 ljudi. Komercialna podjetja v 40 dravah
zagotavljajo lokalno zaposlitev. MAXON Motors ima proizvodne obrate v Švici, pa
tudi v Nemiji in na Madarskem. Ko sta se naš prodajnik in njihov nabavnik
dogovorila okrog cene orodja, so pri nas s pomojo tehnologa iz MAXON Motorsa
zaele potekati aktivnosti. Najprej so predstavili risbe izdelka vodji konstrukcije in
vodji tehnologije. Zahteve MAXON Motorsa so predstavljene na Sliki 1. Hkrati so
potekale dejavnosti za odpiranje novega projekta.
Ko oddelek Orodjarna pridobi interno ali eksterno naroilo, je treba odpreti nov
projekt. Glede na zaporedno številko projekta nato spremljajo potek same
konstrukcije, tehnologije, potek proizvodnje in nazadnje preizkus orodja. Glede na
projekt so vezani tudi vsi nastali stroški in po zakljuku projekta se izdela obraun
stroškov dela in materiala za izdelano orodje. Številka projekta se doloi po vrsti,
oznaen pa je s rko C. Za to orodje je bila doloena številka projekta C/000439.
Hkrati s številko projekta se doloi tudi interna koda orodja, ta je bila 01.370.00.000.
Ta se doloi glede na zvrst orodja, ki ga bomo delali. Lahko so krivila orodja, orodja
za tlano litje, merilna orodja itd. 01. na zaetku kode pomeni, da je to izsekovalno
orodje, 370. pa je zaporedna številka izsekovalnega orodja. Ko so odprte vse kode,
se lahko zane kreiranje projektne mape in doloitev tehnoloških tehninih zahtev
(TTZ).
- 4 -
- 5 -
Pred konstrukcijo je treba skupaj z naronikom, oddelkom za konstrukcije,
tehnologijo orodjarne in za tehnologijo avtomatskih stiskalnic opredeliti tehnološko-
tehnine zahteve orodja (v nadaljevanju TTZ). Glede na TTZ zane konstruktor z
risanjem orodja. Na TTZ se tono doloijo zahteve A in zahteve B.
Zahteve A so:
vodenje traku;
material za vitalne dele (rezilni, vodilni vloki).
2.3 Konstrukcija orodja
Ko ima konstruktor vse podatke, najpomembnejši so zbrani v TTZ, lahko zane s
konstrukcijo orodja. Najprej nariše postavitev noev v orodju, postavitev lovilcev in
postavitev vrtilnih postaj. Tako dobimo trak, ki je zasnova orodja. Trak je predstavljen
na Sliki 2. Ko sta doloeni dolina in širina traku, doloimo tudi širino in dolino
orodja. Konstruktor zane s konstrukcijo, ki za takšno izsekovalno-paketirno orodje
traja priblino en mesec. Ko ima konstruktor konstrukcijo izdelano, izdela delavniške
risbe, sestavnico celotnega orodja in kosovnico. Kosovnica je osnova za naroilo
materiala, iz katerega bo orodje izdelano. Ker ima to orodje noe in rezilne vloke iz
karbidne trdine, je treba najprej naroiti karbidno trdino, saj je dobavni rok en mesec.
Za ostali material je rok dobave priblino en teden.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 6 -
2.4 Rezilni noi in lovilci v orodju
Vsi noi in lovilci v orodju so izdelani iz karbidne trdine. To so karbidne trdine
nemškega proizvajalca CERATIZIT. Pri naroanju tega materiala je treba paziti, da
se naroi material, primeren za obdelavo na ini eroziji. Postopek na ini eroziji
poteka v vodi, zato je treba naroiti material, ki je odporen proti koroziji, v
nasprotnem primeru prihaja do razpada kobalta in struktura noa se poruši, s tem pa
tudi obstoj noev in lovilcev v orodju. Na ini eroziji se izdelujejo noi zahtevnih
oblik; okrogli noi in lovilci se obdelajo z okroglim brušenjem. Pri okroglem brušenju
se za obdelavo karbidnih trdin uporabljajo diamantne brusne ploše. Vsi noi se
morajo izdelati v toleranci – 0,005 mm in vzporednosti ± 0,002 mm.
Glava na nou je lotana ne glede na postopek izdelave, pa naj bo to ina erozija ali
brušenje. Primer noa, izdelanega z ino erozijo, je predstavljen na Sliki 3. Lovilci v
orodju so izdelani iz enakega materiala kot noi, le tanjši so za 0,01 mm/Ø, ker nam
trak lovijo skozi luknje, ki smo jih prej odrezali z noem. Lovilci v orodju so okrogli,
kar je pomembno zaradi laje izdelave in cene, saj jih v našem primeru potrebujemo
veje število, to je 24 za 358 mm dolg trak.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 7 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 8 -
2.5 Rezilni vloki
Tako kot noi so tudi rezilni vloki izdelani iz karbidne trdine. e samo ime pove, da
rezilni vloki sluijo za rezanje traku. Pri teh vlokih je pomembno, da so izdelani
tono v tolerancah. Pomembna je zranost med noem in rezilnim robom na vloku,
pomembna pa je tudi tonost zunanjih mer, saj pridejo vstavljeni v rezilno plošo.
Rezilne oblike imajo nagib zaradi lajega izpada odpadkov. Na Sliki 4 vidimo, da je
zranost med noem in matrico 0,015 mm/steno, zato za doseganje tolerance
potrebujemo stroj – ino erozijo, ki omogoa natannost obdelave 0,003 mm.
Slika 4: Rezilni vloek iz karbidne trdine [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 9 -
2.6 Vodilni vloki
Vodilni vloki so namenjeni za vodenje noev, preden zareejo v rezilni vloek. Med
noem in vodilnim vlokom je drsni prileg. Te vloke obdelamo tako, da jih še
nekaljene najprej na grobo rezkamo, vrtamo in vreemo navoje. Po kaljenju jih
brusimo na plošinskih obdelovalnih strojih, nato oblike izreemo na ini eroziji,
zadnja operacija je koordinatno brušenje, saj so majhni noi vodeni dvakrat. Ti vloki
so vstavljeni v vodilno plošo, zato je tudi zunanja mera zelo pomembna. Primer
takega vloka je prikazan na Sliki 5.
Slika 5: Izdelani vodilni vloek, material 1.2379 [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 10 -
Izsekovalno-paketirna orodja imajo veliko sestavnih delov, lahko tudi ez 1.000
kosov, ki morajo biti vsi izdelani s tonostjo ± 0,003 mm. Vsi aktivni deli so izdelani iz
karbidne trdine in obdelani z brušenjem ali ino erozijo. Poleg aktivnih delov v
orodju je zelo pomemben dejavnik tudi izdelava ploš, v katere vstavimo aktivne
dele. Pri izsekovalno-paktirnem orodju so pomembne predvsem štiri ploše. Spodnja
okvirna ploša, ki daje poloaj rezilni ploši, ki je na spodnjo okvirno plošo
pozicionirana z orodjarskimi zatiki, potem še zgornja okvirna ploša, ki daje poloaj
vodilni ploši. Tonost med spodnjim in zgornjim delom orodja omogoa vekratno
vodenje z vodili proizvajalca AGATHON. Primer okvirne ploše skupaj z rezilno in
pripadajoim vodenjem in pozicioniranjem je prikazan na Sliki 6. Zgornjo okvirno
plošo skupaj z vodili AGATHON in vodilno plošo predstavljamo na Sliki 7.
Postopek izdelave ploš je pri vseh štirih plošah podoben, zato bomo opisali samo
izdelavo rezilne in vodilne ploše, ki sta kljunega pomena pri izsekovalno-
paketirnem orodju.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 11 -
2.7.1 Grobo CNC-rezanje in brušenje ploš
Ko nam dobavitelj dostavi material v podjetje, se zane grobo rezkanje. Pri vseh
plošah najprej izrezkamo najveje epe, ker skušamo odpraviti im ve notranjih
napetosti. Za to obdelavo je potreben CNC rezkalni stroj MIKRON VCP 1350 s
krmilnikom proizvajalca HEIDENHAIN TNC 426. To je stroj, ki ima delovno obmoje v
smeri X-osi 1.350 mm. Stroj obdeluje z natannostjo ± 0,01 mm na dolini 1.000 mm,
zato ni primeren za rezkanje delov izsekovalnih orodij na konne mere. Primer
takega stroja je predstavljen na Sliki 8. Slika 9 prikazuje rezilno plošo po operaciji
grobega rezkanja.
- 12 -
Slika 9: Grobo obdelana rezilna ploša [18]
Ko so ploše grobo obdelane, sledi plošinsko brušenje na stroju proizvajalca ABA.
To je plani brusilni stroj, s katerim lahko brusimo ploše do 2.000 mm doline.
Opremljen je s krmilnikom SINUMERIK 840D. Vzporednost brušenih ploš, ki jo ta
stroj dosega, je 0,005 mm. Pri tej operaciji brušenja pustimo dodatek mere 0,05 mm
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 13 -
za fino brušenje po konanih finih obdelavah CNC-rezkanja. Primer takega stroja si
lahko ogledamo na Sliki 10.
Slika 10: Plani brusilni stroj ABA [2]
2.7.2 Fino CNC-rezkanje in brušenje ploš
Po konanih grobih obdelavah se zanejo operacije finega CNC-rezkanja. Te
obdelave potekajo na rezkalnem stroju Mikron VCP 1350. Pri tem obdelamo celotno
plošo na mero, razen mer, ki imajo mikronsko toleranco in pozicijsko natannost. Te
izvrtine, oblike in ostale geometrije obdelamo z dodatkom za brušenje 0,15 mm/s. Po
obdelavi na CNC rezkalnem stroju se ploša ponovno brusi v vzporednost na stroju
za plano brušenje na toleranco 0,005 mm. Tudi natannost poloaja mora biti na celi
ploši ± 0,003 mm, zato jo obdelamo s koordinatnim brušenjem. Zahtevane tolerance
prikazuje Slika 11.
- 14 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 15 -
2.7.3 Koordinatno brušenje
V orodjarni se za koordinatno brušenje uporablja CNC brusilni stroj proizvajalca
Hauser S35, ki omogoa pozicijsko natannost ± 0,003 mm. Teava tega stroja so
kratki delovni hodi, ker v smeri X-osi omogoa samo 500 mm. Teave z delovnimi
hodi smo reševali tako, da smo plošo vekrat prestavili, kar podaljša as izdelave in
zmanjša natannost v primerjavi z izdelavo z enim vpetjem. Uporablja krmilnik
proizvajalca FANUC, ki je precej preprost in zanesljiv. Stroj proizvajalca Hauser S35
je skupaj s krmilnikom FANUC predstavljen na Sliki 12.
Vekrat se zgodi, da brušenje okvirnih ploš na stroju Hauser S35 ni mogoe, zato je
orodjarna podjetja Domel, d. d., uporabila zunanje kooperante, ki so ploše izdelali v
zahtevanih tolerancah, vendar so zaradi prezasedenosti strojev zamujali z dobavnimi
roki, sama storitev pa je bila stroškovno neugodna glede na ceno, ki jo lahko dosee
orodje na trgu.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 16 -
Zadnji pomemben element v izsekovalno-paketirnem orodju je vrtljiva postaja.
Namen vrtljive postaje je, da izdelek pri vsakem odrezu zavrti za doloen kot. S tem
zmanjšamo vpliv netone vzporednosti ploevine, razbremenijo se tudi
elektrostatine napetosti v samem izdelku, ki nastajajo zaradi ploevine. Sama
vrtljiva postaja mora biti izdelana natanno, saj vsaka netonost vpliva na
pravokotnost paketa. Vrtljiva postaja je izdelana iz sintranih jekel zaradi manjših
deformacij pri finih obdelavah brušenja. V vrtljivo postajo je vstavljenih ve
elementov, vsak pa ima doloeno nalogo. Najprej je vstavljena rezilna postaja, ki
izdelek odree iz traku, nato je vstavljena zavorna puša, ki paket pridruje, da ne
razpade, na koncu pa je še zobnik, ki obraa postajo za doloen kot. Cela postaja je
uleajena, centrinost zunaj in znotraj mora biti izdelana pod 0,005 mm. Cela postaja
je izdelana z okroglim in CNC-brušenjem in vekrat preverjena v merilnici. Primer
take vrtljive postaje je predstavljen na Sliki 13.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 17 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 18 -
2.9 Sestav izsekovalno-paketirnega orodja
Delavniške risbe so izdelane iz sestavnice orodja, iz katere izvira tudi kosovnica, ki je
osnova za sestavnico. Sestav orodja mora vsebovati vse elemente orodja oz. vse
dele, ki so opredeljeni na kosovnici in nujni za delovanje orodja. Tu je obvezen še
jermen za pogon vrtljive postaje, razna stikala, senzorji, zašite, konektorji. Na Sliki
14 je prikazan sestav spodnjega dela orodja, na Sliki 15 pa predstavljamo sestav
zgornjega dela orodja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 19 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 20 -
PRAKSI
Na oddelku avtomatskih stiskalnic so najbolj mnoino v uporabi hitrotekoe
avtomatske stiskalnice. Na teh stiskalnicah se izdelujejo lamele iz elektro ploevine,
zadnje ase pa so v uporabi izsekovalno-paketirna orodja, s katerimi izdelamo
konne pakete, ki se vgradijo v elektromotorje. Tako prihranimo as, saj nam odpade
operacija kovienja, transporta, dosegajo pa se tudi precej boljše tolerance samega
izdelka. Te stiskalnice obratujejo na tri izmene, saj je sam nakup stiskalnice in
pripadajoe opreme zelo velika naloba. Pri odloanju za nakup take stiskalnice
moramo upoštevati kar nekaj meril.
Konstrukcija stiskalnice mora biti stabilna in kompaktna, zato se uporabljajo
štiri stebelne stiskalnice, ki lahko prenesejo vse obremenitve pri velikem
številu udarcev, to je tudi do 800 udarcev/minuto. Shema štiristebelne
stiskalnice je prikazana na Sliki 16.
Slika 16: Shema štiri stebelne stiskalnice [4]
Pri nakupu stiskalnice moramo biti pozorni na velikost mize, zato predhodno
na oddelku tehnologij avtomatskih stiskalnic preverimo velikost rezilnih orodij,
ki so namenjena za kasnejšo uporabo na stiskalnici.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 21 -
Imenska sila stiskalnice mora biti 30 % višja od predvidenih sil na orodju. Taka
rezerva izvira iz dejstva, da se pri obrabi rezilnih noev in rezilnih vlokov
poveajo tudi sile na stroju do 25 % [19].
Pri delovanju izsekovalnih-paketirnih orodij je najpomembnejša globina
paketirnih kovic, zato nam stiskalnica mora omogoati konstantno globino
vhoda paha.
Stiskalnica mora biti opremljena s krmilnikom, ki omogoa toen nadzor nad
procesom (pomik, globina izsekovanja, evakuacija paketov …).
Vse novejše stiskalnice so e opremljene z dvigom zgornjega pehala, kar
omogoa vpogled v stanje rezilne ploše, ko je orodje vpeto v stroj.
3.1 Izraun imenske sile stiskalnice
Da bi razumeli delovanje ekscentrskih stiskalnic, se je treba najprej osredotoiti na
izraun, kdaj je na stiskalnici imenska sila najveja. Pri prenosu kronega gibanja v
premortno je potrebno upoštevati momente, radije, kote itd. Preprosta ponazoritev
tipine ekscentrske stiskalnice je prikazana na Sliki 17. Na Sliki 18 pa je shematsko
prikazana kolenasto-vzvodna stiskalnica. Formula za izraun za stiskalnici je enaka,
imensko silo izraunamo po enabi:
F(α) =
(1)
Imensko nazivno mo doseejo ekscentrine stiskalnice pri 30o pred mrtvo spodnjo
toko ekscentra. To imenujemo imenska sila stiskalnice, v tej toki je sila tudi
najveja. To si lahko natanno ogledamo na sliki 19, kar lahko opišemo tudi z
enabo:
- 22 -
Slika 17: Shematsko prikazana tipina ekscentrska stiskalnica z mehanizmom [5]
Slika 18: Shematsko prikazana kolenasto-vzvodna stiskalnica [5]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 23 -
3.1.1 Ekscentrska stiskalnica Minster PM3-200
Na oddelku hitrotekoih avtomatskih stiskalnic je najpogosteje uporabljena
stiskalnica proizvajalca Minster PM3-200, ki jo uvršamo med stiskalnice z omejeno
potjo gibanja in je primerna za izsekovanje, saj ima dokaj kratek hod paha. Slaba
lastnost teh stiskalnic je konstantna dolina hoda paha, ki pri tej stiskalnici znaša
31,8 mm. Minster PM3-200 ima klasien ekscentrini mehanizem. Dela na principu
kolenaste gredi in ojnice, za pogon uporablja servo motor, pomemben del pa je tudi
sklopka. Vsak posamezni sestavni del stiskalnice ima pri obratovanju pomembno
vlogo in mora biti izdelan natanno, še posebej kolenasta gred, ojnica, vodila paha
itd. Slika 21 prikazuje sestavne dele stiskalnice Minster PM-200, Slika 20 pa
predstavlja specifikacijo opreme stroja. Imenska sila stiskalnice je 2000 kN.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 24 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 25 -
Slika 21: Ekscentrska stiskalnica Minster PM3- 200 [6]
Konstrukcija stiskalnice je zasnovana na štirih stebrih in je zgrajena iz štirih odlitkov,
ki so med seboj varjeni. Samo ohišje je zasnovano tako, da nam maksimalno duši
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 26 -
vibracije, kar nam pri obratovanju podaljša obstojnost noev in matrice.
Kolenasta gred je masivna in zasnovana tako, da prenaša vse obremenitve, ki
delujejo nanjo v asu obratovanja. Nova zasnova kolenaste gredi omogoa uporabo
vejih leajev v primerjavi z normalno kolenasto gredjo, kar pozitivno vpliva na
obstojnost gredi in ojnice. Primer nove zasnove je prikazan na Sliki 22.
Slika 22: Zasnova izboljšane kolenaste gredi [6]
Ojnici stiskalnice sta zasnovani tako, da zmanjšata upogib pri polni obremenitvi
stroja. Velike leajne puše pa nam omogoajo natanno delovanje, manjšo obrabo in
so namenjene za hitrosti izsekovanja do 550 udarcev/minuto. Ojnici skupaj z leajem
in pahom sta prikazani na Sliki 23.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 27 -
Masivna postelja stroja omogoa stabilnost in natannost stroja. Hidrostatina vodila
nam omogoajo natanno vodenje paha. Stiskalnica ima tudi nadzor mazanja
hidrostatinih vodil in se ob padcu tlaka sama zaustavi, da ne bi prišlo do poškodbe
vodil. Vztrajnik je namešen tako, da preko sklopke omogoa natanno vrtenje
kolenaste gredi. Hidravlina sklopka in zavora omogoata natanno delovanje
stiskalnice in takojšnjo zaustavitev kolenaste gredi. Dinamino uravnoteenje
stiskalnice mono zmanjša vpliv vztrajnostnih sil pri visokih hitrostih delovanja
stiskalnice. Nastavitev višine paha je mehanska in poteka preko polastega zobnika
in navojne matice. Hiter dvig paha stiskalnice, ki omogoa, da lahko pogledamo
stanje rezilne ploše, pa je hidravlien. Maksimalen hiter dvig je 76 mm. Primer
hitrega dviga paha ja prikazan na Sliki 24.
Za optimalno delovanje stiskalnice je pomemben tudi temelj pod strojem, ki je loen
od ostalih tlakov, da ne prihaja do prenosa vibracij med stroji. Ko imamo vse pogoje
izpolnjene, tudi na oddelku avtomatskih stiskalnic, se opravi preizkus orodja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 28 -
3.2 Preizkus izsekovalno-paketirnih orodij
Ko je orodje sestavljeno v roni orodjarni, se opravi prvi preizkus. Pri preizkusu so
prisotni tudi tehnolog iz oddelka avtomatskih stiskalnic, konstruktor in roni orodjar, ki
je orodje sestavil. Obiajno opravljenemu preizkusu sledi optimiranje orodja glede na
rezultate preizkusa. Ko se orodje v orodjarni optimira, se izvede ponoven preizkus, to
se lahko ponovi tudi vekrat, pogoj je, da se izdela mersko dober kos. Te kose nato
pošljejo kupcu v potrditev. Na izsekovalno-paketirnih orodjih se uporablja
elektroploevina debeline od 0,2 do 0,5 mm. Posebnost teh izsekovalno-paketirnih
orodij je v tem, da iz orodja dobimo e spojen paket, ki ga lahko takoj uporabimo v
proizvodnji. e je izdelek okrogle oblike, se v praksi uporabi še vrtenje teh paketov,
saj s tem izniimo neravnost ploevine, izdelamo bolj ravne pakete, v praksi pa se
pokae tudi, da ima tak paket manjše izgube na raun vrtinnih tokov. Posebnost teh
orodij so vrtljive postaje, ki jih vrtijo servomotorji. Navadno imamo 3, 4, 8 ali 12
paketirnih kovic, ki nam drijo paket skupaj. Hitrost izsekovanja pri teh rezilnih orodjih
je od 200 do 300 udarcev/minuto. Transport paketa izpod orodja je urejen s
transportnimi trakovi, ki so opremljeni s senzorji, da ne pride do okvare orodja. Pri teh
orodjih je prihranek asa, ker nam odpade postopek kovienja, slabost teh orodij pa
je cena, saj so priblino 50 % draja od konvencionalnih orodij. Na Sliki 25 je
prikazan primer paketa z merami in s tolerancami.
Podjetje Domel, d. d., letno izdela 100.000 paketov z oznako statorskega paketa 316
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 29 -
131. Statorski paket je višine 16,1 mm. Za en statorski paket potrebujemo 46 lamel.
Letna koliina potrebnih izsekanih lamel je 4.600.000 kosov.
Slika 25: Zahteve kupca za izdelan paket z izsekovalno-paketirnim orodjem [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 30 -
PLOŠ
Zaelo se je razmišljati o nakupu novega brusilnega koordinatnega stroja, ker tega
segmenta obdelave orodjarna Domela še ni izvajala sama, temve preko zunanjih
kooperantov. Glede na vedno veje potrebe po vsakodnevnih obdelavah je bila
oblikovana zahteva pri specifikaciji stroja z velikimi hodi po osi X in Y osi. Podjetje je
elelo kupiti stroj vsaj 1200 mm po X osi in 700 mm po Y osi. Ker koordinatnih
brusilnih strojev takih dimenzij ni veliko, je bilo treba preveriti ve proizvajalcev, kot
so Hauser, Moore, Studer. Vse ponudbe, ki smo jih dobili, so se gibale okrog 1 mio.
evrov. Pri preverjanju dobaviteljev stroja smo se seznanili z dejstvom, da obstajajo
rezkalni stroji, ki omogoajo izdelavo v zahtevani natannosti.
Preverili smo konkurenco na trgu za izdelavo izsekovalno-paketirnih orodij in
ugotovili, da sta samo dva proizvajalca tako natannih strojev, Yasda in Makino. Ker
so stroji Makino na slovenskem trišu bolj poznani, smo najprej poklicali
predstavnika za Makino v Sloveniji. Po razgovoru z njim smo izvedeli, da so edino
navpini stroji take tonosti. Naša zahtevana tonost je bila ± 0,003 na 1 m doline.
Ko smo preverili nabor strojev Makino, smo ugotovili, da nimajo stroja, ki bi bil po
hodih stroja primeren za našo orodjarno. Tudi sam predstavnik Makina je predlagal,
naj preverimo še pri Yasdi. Podjetje CELADA Slovenija je zastopnik za stroje Yasda.
Zastopnik se je oglasil v nekaj dneh. Tudi pri Yasdi so nam razloili, da le portalni
navpini stroji dosegajo tako tonost. Pri naboru strojev smo imeli ve sree, saj smo
našli stroj, ki je ustrezal našim zahtevam. Stroj z oznako Yasda YBM 9150V in s hodi
v smeri X-osi 1.000 mm, v smeri Y-osi 900 mm in v smeri Z-osi 450 mm je bil izbran.
Pri stroju lahko opazimo zelo kratek hod v smeri Z-osi, vendar je to zaradi togosti
stroja. Ker stroja nismo poznali, smo se dogovorili za test, ki naj bi bil izveden v Italiji.
4.1 Test stroja Yasda YBM 950V
Ker v okolici Slovenije ni bilo stroja Yasda 9150V, smo test izvedli na manjšem stroju
Yasda YBM 950V v Italiji. Stroj ima hode v smeri X-osi 900 mm, v smeri Y-osi 500
mm in v smeri Z-osi 350 mm. Zagotovljeno nam je bilo, da so vsi stroji z oznako YBM
enako natanni ne glede na velikost stroja. Na Sliki 26 je prikazan stroj Yasda YMB
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 31 -
950V, to je stroj, na katerem smo izvajali test. Za test smo pripravili tri obdelovance.
Slika 27 prikazuje obdelovanec, na katerem smo eleli izmeriti predvsem mersko
natannost izdelane luknje (+ 0,005) in ovalnost luknje. Na drugem testnem kosu
smo eleli preveriti tonost stroja, e ga na stroju umerimo z merilnim sistemom
Renishaw. Test dve prikazuje Slika 28. Na tretjem testnem kosu smo eleli preveriti
natannost izdelanih lukenj in pozicijsko natannost stroja. Ker je takih ploš pri nas
najve, smo bili na ta tretji test še posebej pozorni. Ploša za tretji test je prikazana
na Sliki 29. Vsi trije testi so potekali brez teav in v zelo kratkem obdelovalnem asu.
Opazili smo tudi, da ima stroj merilni sistem Renishaw natannosti 0,001 mm. Ker
ima stroj tako natanen merilni sistem, operater lahko e na stroju za sabo pomeri in
doloi popravke. Nad dobljenimi rezultati smo bili preseneeni, saj nismo nikjer
prekoraili 0,005 mm, kar kae na natannost stroja. Po zakljuenih testih smo testne
kose odpeljali s seboj v podjetje Domel, d. d. Nato smo jih premestili v merilnico, jih
pustili 24 ur na izravnavanju temperature in z zanimanjem akali, kaj bodo pomerili v
merilnici Domela.
- 32 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 33 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 34 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 35 -
4.1.1 Primerjava rezultatov, dobljenih z merjenjem na stroju Yasda
YBM 950V in merilnim strojem LEITZ PMM-xi
Da bi z merjenjem testnih kosov dobili prave rezultate, je treba zagotoviti ustrezne
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 36 -
pogoje za merjenje. Na prvem mestu je temperatura v merilnici. Temperatura mora
biti konstantna 20,5 °C z nihanjem ± 0,2 °C. Naslednji pomemben pogoj je, da
pustimo obdelovanec vsaj 24 ur v merilnem prostoru, da se temperatura
obdelovanca izenai s temperaturo okolice. Ko sta ta dva pogoja izpolnjena, je tu še
merilni koordinatni stroj in seveda primerno usposobljeno osebje.
Meritve so bile izvedene na koordinatnem merilnem stroju LEITZ PMM-xi. To je stroj
visoke natannosti, saj dosega 0,6 µm + L/550. Ogrodje stroja je preteno iz granita
zaradi temperaturne stabilnosti. Stroj je predstavljen na Sliki 30. Za doseganje
omenjene natannosti ima tudi stabilno merilno glavo, ki je ni mogoe rotirati prav
zaradi togosti. Taka merilna glava je predstavljena na Sliki 31.
Slika 30: LEITZ PMM-xi [8]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 37 -
Slika 31: Merilna glava LSP-X5 [9]
Testni kosi so bili v merilnici 48 ur pred zaetkom meritev. Meritve so bile opravljene
na koordinatnem merilnem stroju LEITZ PMM-xi. Izvedel jih je strokovno usposobljen
delavec za delo z omenjenim strojem. Meritve so bile v mejah tolerance, ki jo
predstavljamo na Sliki 32 za testni kos 1, na Sliki 33 za testni kos 2 in na Sliki 34 za
testni kos 3. Rezultati meritev so presegali priakovanja in vodstvo orodjarne se je
odloilo za nakup stroja. Ker je bila naloba 500.000 evrov, je bilo nujno izdelati
izraun prihrankov na orodjih in upravienost nalobe.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 38 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 39 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 40 -
investicije
Trenutno vse obdelave dimenzij s predpisanimi ojimi tolerancami na plošah
izsekovalnih orodij potekajo s koordinatnim brušenjem. Z razvojem rezkalnih strojev
je mono z rezkanjem dosei zahtevano natannost, kar smo dokazali tudi s testiranji
stroja. Takšen nain izdelave prinaša predvsem velike asovne in stroškovne
prihranke, kar je dokazano v analizi prihranka. Veina priznanih proizvajalcev
izsekovalnih orodij uporablja tovrstno tehnologijo, saj je mono ob krajšem asu
izdelave dosei enako natannost kot z brušenjem. Upoštevati je potrebno tudi
dejstvo, da gre v tem primeru za rezkalni stroj, na katerem je mono tudi merjenje
poloajev in dimenzij.
V analizi smo predstavili, kakšni bi bili realno minimalni prihranki ob spremenjeni
tehnologiji izdelave izsekovalnih orodij (rezkanje namesto brušenja).
Poleg prihranka na obdelavah, krajšem potrebnem asu za montao in optimiranja
orodij, manj asa, potrebnega za merjenje ploš, vidimo ve pozitivnih uinkov, ki jih
je zelo teko realno ovrednotiti. Kot pomembno konkurenno prednost vidimo tudi
monost skrajšanja izdelovalnih asov orodij, saj so ob trenutni tehnologiji izdelave
izsekovalnih orodij vedno na kritini poti pozicije, ki jih je potrebno koordinatno brusiti.
Z nakupom stroja bi skrajšali as izdelave, dvignili kakovost ter razbremenili operacijo
brušenja. Ocenjujemo, da bi as izdelave izsekovalnega orodja vrednosti pribl.
100.000 evrov lahko skrajšali za 2 tedna. Izraun prihrankov na izsekovalnih orodjih
temelji na predpostavki, e bi namesto koordinatnega brušenja izdelali ploše na
konne mere z rezkanjem, pri emer smo za rezkanje na Yasdi upošteval urno
postavko 50 evrov. Predvideni asi za fino frezanje so ocenjeni na podlagi rezultatov
testa v Italiji. Prihranek znaša 10,76 % na celotno vrednost izsekovalno-paketirnega
orodja 01.359.00.000. Na Sliki 35 so prikazani izrauni prihrankov za vodilno plošo,
rezilno plošo, spodnji in zgornji jarem. Vodstvo podjetja Domel, d. d., se je odloilo,
da je naloba upraviena.
- 41 -
- 42 -
Yasda stroje izdelujejo na Japonskem, proizvajalec nima velike proizvodnje, samo
nekaj sto strojev letno. Vse stroje izdelajo rono, vsak stroj je za tono doloenega
kupca. Yasda YBM 9150V je stroj z izredno natannostjo, ki ima delavno obmoje
1500 mm x 900 mm x 450 mm, nosilnost mize pa 3000 kg. Stroj meri 4260 mm x
5670 mm x 3384 mm, tehta pa 16000 kg. Vreteno ima 24000 vrtljajev, natannost
stroja na celotnem delavnem obmoju ± 0,003 mm. Da je stroj lahko tako natanen,
skrbijo trije hladilni sistemi, ki hladijo celotno posteljo stroja, vodila, vreteno in
hladilno sredstvo. Temperatura stroja se uravnava glede na temperaturo okolice.
Stroj ima tudi sistem za merjenje ter monost merjenja z Renishaw merilno glavo,
katere natannost je 0,001 mm. Za stroj take natannosti je pomembna konstrukcija
stroja, sama mehanska izdelava, hlajenje stroja, vreteno, merilni sistem, krmilnik
stroja itd. Stroj Yasda YBM 9150V je predstavljen na Sliki 36. Seveda pa moramo za
tak stroj izdelati poseben temelj in ga postaviti v klimatiziran prostor.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 43 -
Slika 36: Rezkalni stroj Yasda YBM 9150V [10]
5.1 Priprava temelja za stroj Yasda YBM 9150V
Za pripravo so bili potrebni podatki o predpisanih karakteristikah za izgradnjo temelja
stroja. Posebna zahteva proizvajalca stroja je bila, da mora biti temelj loen od
ostalih temeljev s 50-milimetrsko izolacijo. Po pregledu zahtev proizvajalca smo
ugotovili, da bo temelj velik poseg v orodjarni podjetja Domel, d. d. Z gradbenimi
stroji je bilo potrebno izkopati 1.200 mm globoko luknjo, da se je gradnja temelja
sploh zaela. Ker je bil stroj umešen med ostale stroje, je bil velik poudarek na
zašiti ostalih strojev pred prahom, ki nastaja pri kopanju z gradbenim strojem.
Temelj je bil zgrajen po zahtevah izdelovalca strojev, zahteve pa so prikazane na
Sliki 37.
- 44 -
5.2 Ohišje stroja Yasda YBM 9150V
Stroj tonosti ± 0,003 mm na 1.000 mm doline mora imeti e pravo zasnovo. Vsi
stroji take tonosti in tako velikih hodov so dvostebrni stroji. Pri teh strojih ne pride do
povesa mize, vreteno pa je vpeto togo na preni povezovalni nosilec. Stroji take
tonosti imajo kratek gib po Z-osi zaradi togosti vretena. Posebnost tega stroja je tudi
ta, da sta stebra in spodnji del stroja e mehansko v pravokotnosti 0,005 mm. To
doseejo z rono obdelavo oz. tuširanjem. Primer takega dvostebrnega ohišja je
prikazan na Sliki 38.
- 45 -
5.2.1 Sestav stroja Yasda YBM 9150V
Sestav stroja je izredno stabilen in tog. Celotno ohišje je termino stabilno, vodila so
mona in robustna. Vretena so predimenzionirana, kot prikazuje Slika 39, skupaj z
opisom posameznih komponent stroja.
- 46 -
5.3 Glavno vreteno stroja
Pri obiajnih vretenih s prednapetjem leaja se dogaja, da pri visokih hitrostih vretena
pride do povišanja temperature v leajih, kar nam posledino povzroi nihanje
stabilnosti vretena. Yasda ima razvit poseben sistem za uravnavanje prednapetosti
leaja. Vgrajen imajo poseben element, ki ni odvisen od temperature glavnega
motorja, kot tudi ne od vpenjalnega vretena. Ta mehanizem omogoa natannost
rezkanja tako pri nizkem kot pri visokem številu vrtljajev. Glavni vretenski motor je
stabilen, uravnoteen, tih in z elektronsko regulacijo vrtljajev. Stroj ima tudi toplotno
stabilizacijo vseh osi, glavnega motorja, ohišja in vpenjalnega vretena. Zaradi
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 47 -
toplotne stabilnosti vretena in osi, ki se prilagaja zunanji temperaturi, je Yasda eden
najtonejših strojev na svetu. Shema vretena Yasde je predstavljena na Sliki 40.
Slika 40: Vreteno Yasda [11]
5.4 Sistem merjenja Renishaw
Izvajanje meritev na stroju omogoa merilna glava proizvajalca Renishaw OMP400,
ki dosega tonost pod 0,001 mm. Merilni sistem najprej umerimo in ga vekrat
kontroliramo na stroju s kalibrom. Samo vrtenje tipala mora biti umerjeno v tonosti
pod 2 µm. Ko umerimo še dolino tipala, ki se umeri z laserjem, lahko zanemo
meriti na stroju. Primer takega Renishaw OMP400 je predstavljen na Sliki 41.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 48 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 49 -
TEHNOLOGIJO REZKANJA
V asu dobave novega stroja je bilo treba v orodjarni podjetja Domel, d. d., izdelati
tudi novo tehnologijo za izdelavo ploš. Iz izkušenj, ki smo jih pridobili na testu v
Italiji, smo skušali izdelati najbolj optimalno tehnologijo. Ker imajo vsi stroji Yasda
posebno BIG Plus vpenjalno glavo, smo poiskali dobavitelja za ta vpenjalni sistem.
Edino na svetu, ki ponujajo originalna orodja, razvita skupaj z izdelovalci vreten BIG
Plus, je podjetje BIG DAISHOWA. To je japonsko podjetje, ki izdeluje kakovostno in
natanno vpenjalno orodje.
6.1 Vpetje BIG Plus – BBT 40
Posebnost tega vpetja je dvojni stik med konusom in elom vpenjala. Da bi vpenjalno
orodje BIG-Plus imelo pravo vlogo pri obdelavah, morajo biti vpenjalni trni izdelani
izredno natanno. Primer vpetja BIG Plus- BBT 40 je prikazan na Sliki 42. Posebnost
teh vpenjal je izredna natannost, tudi pri sami obdelavi. Pri vpetju v vreteno je
tonost 0,001 µm, pri vpetju rezkarja v vpenjalno orodje pa 3 µm. Tonost vpenjal je
prikazana na Sliki 43. Posebnost teh vpenjal je tudi ta, da vsa privitja in odvitja
rezkalnih orodij opravimo z enim kljuem, kar je prikazano na Sliki 44. Izbrali smo
vpenjala štirih vrst, s katerim smo pokrili ves segment rezkalnih orodij. Ta vpenjala so
predstavljena na Sliki 45.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 50 -
Slika 44: Shema privitja in odvitja rezkarja v vpenjalo [14]
Slika 45: Izbira vpenjal BIG Daishowa [14]
6.2 Izbira orodja za struenje lukenj
Tudi pri izbiri orodja za struenje lukenj ni prav dosti izbire med proizvajalci, e
elimo zagotoviti kvalitetno BIG Plus vpetje. Po pregledu trga smo ugotovili, da je
edini proizvajalec BIG Kaiser. To švicarsko podjetje se je kasneje povezalo z
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 51 -
japonskim podjetjem BIG Daishowa – Seiki, ustanovljeno pa je bilo tudi podjetje BIG
Kaiser USA. Izdelujejo visoko natanna orodja za struenje lukenj, katerih
natannost je 0,001 mm, to nam prikazuje Slika 46. Odloili smo se za nakup treh
kompletov, s katerimi smo pokrili struenje lukenj od fi 10 mm do fi 203 mm.
Slika 46: Orodje za struenje lukenj Big Kaiser [15]
6.3 Izbira rezkalnega orodja
Preverili smo kar nekaj proizvajalcev rezkalnih orodij, vendar so nam v podjetju
Yasda zagotovili, e hoemo izdelovati ploše tonosti ± 0.003 µm, edino pravo
orodje HITACHI. Ker so tudi v Italiji uporabljali orodje HITACHI, smo se tudi v
orodjarni podjetja Domel odloili za izdelavo natanne ploše s tem orodjem.
HITACHI rezilno orodje se izdeluje na Japonskem in je visoke kakovosti in višjega
cenovnega razreda. Za izdelavo ploš se uporablja orodje oznake EPHT. Sama
oznaka EPHT pomeni »Epoch Hard TH-Coating«, omogoa pa rezkanje vse do
trdote materiala 70 Hrc. Slika 47 prikazuje rezkanje z oznako EPHT.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 52 -
Slika 47: Vrste rezkarjev EPHT [16]
6.4 Orodje za grobo rezkanje DIJET
Orodje za grobo rezkanje DIJET izdelujejo na Japonskem. Za to orodje smo se
odloili zaradi togosti orodja, kar pri obdelavah pomeni tudi pozicijsko natannost
izdelanih lukenj.
Posebnost tega orodja je tudi ta, da lahko menjamo plošice med obdelavo s
tonostjo 0,15 mm. Vpenjala so iz karbidne trdine, kar omogoa vejo togost orodja
in pa tudi veje globine rezkanja. Tudi plošice, ki se menjajo, so izdelane z najvejo
kakovostjo obdelave. Primer grobe rezkalne glave je prikazan na Sliki 48, primer
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 53 -
Slika 48: Groba rezkalna glava DIJET [17]
Slika 49: Menjalna plošica DIJET [17]
6.5 Obdelava ploš po novi tehnologiji
Stroj Yasda je v orodjarni podjetja Domel namestilo podjetje CELADA, ki je tudi
generalni uvoznik za Slovenijo. Sama inštalacija stroja je zahtevna, saj izdelava
ploš v tolerannem polju ± 0,003 ni preprosta. Ko je bil stroj postavljen, se je izdelal
še identini test kot na testiranju v Italiji. Testi so bili narejeni v mejah toleranc, zato
smo zaeli z delom. Sama tehnologija grobih obdelav se ni kaj dosti spremenila,
razlika je bila samo ta, da smo toleranne luknje izdelali z nadmero 0,5 mm/steno v
toleranci ± 0,1. Ker so bile tolerance tako ohlapne, smo prihranili as. Lahko se
spomnimo, da so dodatki pri brušenju precej manjši, e ne bi bil as brušenja na
koordinatnem brusilnem stroju predolg. Izdelava ploše na rezkalnem stroju Yasda
9150V pa poteka v doloenem zaporedju.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 54 -
a) Grobo rezkanje ploše
Pri grobem rezkanju smo uporabili glave za grobo rezkanje DIJET, premera 15 mm.
Ker so glave izredno natanne izdelave, lahko programiramo 0,1 mm/steno dodatka
za fino rezkanje. Po obdelavah sten isto obdelamo tudi poden z nadmero 0,05 mm.
Proizvajalec nam je podal tudi parametre za rezkanje:
število vrtljajev vretena (n) = 7000 [min-1]
podajalna hitrost (Vf) = 2500 [mm/min]
globina reza (ap) = 0,3 [mm]
širina reza (ae) = 10 [mm].
Vse grobe obdelave naredimo naenkrat, nato šele zanemo s polfinim in finim
rezkanjem. Slika 50 prikazuje predhodno obdelano rezilno plošo na stroju Mirkon
VCP 1350 (rumena barva) in pa grobo obdelano rezilno plošo na Yasdi (modra
barva).
b) Polfino in fino rezkanje ploše
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 55 -
Za polfino rezkanje ploše vzamemo isto orodje kot za fino rezkanje. Na mero
izdelamo plošo v treh korakih. Za primer bomo izbrali rezanje ene od oblik na rezilni
ploši. Vzeli bomo obliko mere 210 + 0,005 in 200 + 0,005, ploša je prikazana na
Sliki 51. Za polfino in fino rezkanje uporabimo rezkar HITACHI EPHT-6120. To je
rezkar s premerom 12 mm. Pri tem rezkarju imamo parametre:
število vrtljajev vretena (n) = 6000 [min-1]
podajalna hitrost (Vf) = 1000 [mm/min]
globina reza (ap) = 4 [mm]
širina reza (ae) = 8 [mm].
Ti rezkarji so natanne izdelave, zato zanemo rezkati samo z 0,03 mm/steno
dodatka. Ker je stroj izredno tog in toen, so meritve po prvem merjenju priakovane,
kar je prikazano na Sliki 52.
Slika 51: Ploša za izdelavo [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 56 -
Slika 52: Prve meritve [18]
Po izvedenih prvih meritvah dodamo 0,025 mm na steno epa in se skušamo poasi
pribliati meri in toleranci na risbi. Ko dodajamo, moramo posebej paziti, da rezkamo
vedno z istimi parametri rezkanja, saj se nam le tako mera ne spreminja. V primeru,
da bi rezkali ve lukenj, rezkamo vse luknje z isto nadmero, potem pa dodamo in
spet rezkamo vse luknje. Ko smo še drugi rezkali polfino, smo dobili rezultate, ki so
prikazani na Sliki 53.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 57 -
Ostane nam samo še fini rez. Vedno pazimo, da nam ostane za fini rez vsaj kakšna
stotinka na steno, ker nam rezkar mora rezati, da dobimo mero v toleranci. Pri finem
rezu smo se odloili, da dodamo 0,011 mm na steno epa in rezultati so bili v mejah
tolerance, kar nam prikazuje tudi Slika 54.
Slika 54: Tretje meritve [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 58 -
IZMERJENIH V MERILNICI NA KOORDINATNEM
MERILNEM STROJU LEITZ PMM-XI
Stroji Yasda so visoko natanni, kar se vidi iz opravljenega testa, predstavljenega na
Sliki 54. Seveda so bili to rezultati, merjeni na stroju, e pa elimo imeti pravi rezultat,
moramo vse to meriti še v merilnici. Na stroju smo izdelali celotno plošo,
predstavljeno na Sliki 51. Za primerjavo meritev, izmerjenih na stroju Yasda, in
meritev, izmerjenih na stroju Leitz, smo izdelali tabelo, ki je prikazana na Sliki 55.
Yasda YBM
Koordinata X = 261,500 zgoraj + spodaj 261,5004 261,4992
261,5006
0,0003
210,0004 209,9994
zgoraj + spodaj 200,0003 200,0009
415,0000 415,0003
0,0006 0,0005
76,0013 76,0026
76,0020 76,0030
86,0010 86,0024
86,0006 86,0027
Izvrtine za vodila D 46,000 prvi Koordinata X = 623,000 zgoraj + spodaj 622,9989 623,0032
622,9990
194,9965
Premer D 46,000 (0 do + 0,005) zgoraj + spodaj 46,0009 45,9999
46,0009 46,0014
Koordinata X = 623,000 zgoraj + spodaj 622,9988 623,0001
622,9964
- 59 -
195,0022
Premer D 46,000 (0 do + 0,005) zgoraj + spodaj 46,0008 46,0048
45,9987 46,0068
Izvrtine za vodila D 46,000 tretji Koordinata X = 132,000 zgoraj + spodaj 132,0005 131,9988
132,0006
195,0022
Premer D 46,000 (0 do +0,005) zgoraj + spodaj 46,0011 45,9998
46,0011 46,0013
Izvrtine za vodila D 46,000 etrti Koordinata X = 132,000 zgoraj + spodaj 132,0004 131,9979
132,0008
-194,9969
Premer D 46,000 (0 do + 0,005) zgoraj + spodaj 46,0006 46,0006
46,0004 46,0002
Slika 55: Primerjava meritev na stroju Yasda in merilnem stroju Leitz [18]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 60 -
LETNI RAVNI
Analiza je izdelana za veja orodja, naroena v letu 2015, torej preteno tista, na
katerih je bil prihranek najveji. Zaradi kakovostnejše izdelave bi se zmanjšalo tudi
število preizkusov, vrednost enega preizkusa orodja znaša 800 evrov. Pri prihranku
ob montai orodja in optimiranju smo upoštevali prihranek zaradi manjšega števila
prilagajanj, dodelav in popravkov v fazi montae in optimiranja.
Prihranek pri meritvah obsega as, ki ga prihranimo zaradi drugane tehnologije
dela. Ker je stroj dovolj natanen, lahko meritve opravimo kar na stroju po konanih
obdelavah.
Pri prihrankih ni upoštevan prihranek zaradi zmanjšanja (sploh ne bo ve treba)
brušenja.
Trenutno veino ploš, predvsem vejih, izdelamo s storitvijo, stroški takih izdelav so
zelo visoki, teh prihrankov tudi nismo upoštevali pri analizi. Iz tabele se vidi, da je
prihranek veji, e je orodje veje oziroma draje. Prihranki so bili izraunani na
dejansko narejenih orodjih z upoštevanjem ur, opravljenih na Yasdi, in oceni o
zmanjšanju ur pri montai orodja, optimiranju orodja, manj ur, opravljenih v merilnici,
in manj preizkusov. Analiza prihrankov je predstavljena na Sliki 56. Iz tabele vidimo,
da je skupni letni prihranek priblino 120.000 evrov.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 61 -
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 62 -
9 ZAKLJUEK
Kljub visoki nalobi v stroj Yasda 9150V smo skozi obdelave in kasneje tudi z analizo
prihrankov ugotovili, da se naloba v tak stroj izplaa in je upraviena, e je v
pogonu, torej, da ima podjetje konstantna naroila, saj izdelava majhnih in
nezahtevnih orodij na takem stroju ekonomsko ni upraviena. Lahko pogledamo tudi
izbor opreme za ta stroj in ugotovimo, da je preteno japonske izdelave kot tudi sam
stroj. Izkušnje kaejo, da se kljub visokim cenam opreme in stroja izplaa kupiti
orodje visoke kakovosti.
Skozi diplomsko nalogo smo opisali razliko med obstojeo in novo tehnologijo, ki
temeljni na novem rezkalnem stroju Yasda. Predstavili smo celoten postopek
izdelave rezilnih, vodilnih in okvirnih ploš (obdelovancev) z novo tehnologijo
rezkanja.
Ugotovili smo, da e se podjetje eli im bolj pribliati doseganju natannosti
toleranc, potrebuje rezkalni stroj, ki deluje z natannostjo ± 0,003 mm na celotnem
delovnem obmoju. To je v našem primeru stroj Yasda.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
- 63 -
stanok_view.php?next=1&v_id=18055 [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[2] Ecoline 1506L CNC [online], Dosegljivo: http://www.automation.siemens.com/
mc-app/machine-booklet-mobile/MachineDetail.aspx?entry=48ebeb5a-e15e-
[3] Hauser S35 CNC400 [online], Dosegljivo: http://www.fix-cnc.de/index.php/
leistungen/koordinatenschleifen/11-hauser-s35-cnc400 [Datum dostopa: 28. 5.
2016].
rexroth.com/en/us/industries/machinery-applications-and-engineering/machine-
tools-forming-and-presses/applications/mechanical-presses/servo-
presses/servo-presses [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[5] K. H. Grote, E. K. Antonsson. (2007). Springer Handbook of Mechanical
Engineering. Dosegljivo: https://books.google.si/books?id=9T5kd-ewRE8C&pg=
PA604&lpg=PA604&dq=mechanical+press+force+calculation&source=bl&ots=5
gR-sGtqQD&sig=vC1PsuPQCHNTfjmtZj-ATA7P7v4&hl=sl&sa=X&ved=0ahUK
EwiP44a0r5XNAhUJ1hQKHc--D7gQ6AEIbTAM#v=onepage&q=mechanical%
20press%20force%20calculation&f=false [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[6] MINSTER, SERIES PM3, Piece-Maker III [online], Dosegljivo:
http://www.minster.com/products/presses/mechanical/pm3/catalog/132B.pdf
[7] Jig boring machine / CNC / high-accuracy [online], Dosegljivo:
https://www.google.si/search?q=yasda+ybm+950v&biw=1760&bih=864&source
=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjGkKPWm6LNAhXEVhQKHZfvAgMQ_
AUIBigB#imgrc=1KtFO4DX42vzLM%3A [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[8] Leitz PMM-C LINE [online], Dosegljivo: http://www.hartwiginc.com/wp-content/
uploads/2015/01/Leitz-PMM-C-Line_brochure_en.pdf [Datum dostopa: 28. 5.
2016].
[9] Leitz PMM-Xi - Ultra-high precision CMM & gear checker [online], Dosegljivo:
http://hexagonmi.com/products/coordinate-measuring-machines/bridge-
- 64 -
[10] Jig boring machine / CNC [online], Dosegljivo: http://www.directindustry.com/
prod/yasda/product-16711-463355.html [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[11] YASDA precision tool [online], Dosegljivo: http:// www.yasda.co.jp [Datum
dostopa: 28. 5. 2016].
[12] Renishaw plc [online], Dosegljivo: https://www.google.si/url?sa=i&rct=j&q=&esrc
=s&source=images&cd=&ved=0ahUKEwjBoM6V-crNAhWFXRoKHW5pA
g0QjhwIAw&url=http%3A%2F%2Fwww.renishaw.com%2Fmedia%2Fpdf%2Fen
%2F9c91761a7e14431db7aa90076955b0ff.pdf&psig=AFQjCNEPn5nDIvgLTfp
2016].
daishowa.com/big-plus_index.php [28. 5. 2016].
pdf/big-daishowa/general-catalogs/33258-435979.html [28. 5. 2016].
[Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[16] Hitachi Tool - EPxT - Epoch Hard/Ball TH Coating [online], Dosegljivo:
https://www.google.si/search?q=hitachi+epht&biw=1760&bih=864&source=lnm
s&tbm=isch&sa=X&sqi=2&ved=0ahUKEwi28eLPt8XNAhUJtBQKHXCmAucQ_A
UIBigB#tbm=isch&q=hitachi+epht+6200&imgrc=4Svg7i7ePX8TZM%3A [Datum
dostopa: 28. 5. 2016].
zibtr.com/files/dijet_-_modular_head_418-1_0.pdf [Datum dostopa: 28. 5. 2016].
[18] Domel d.d., Interni podatki podjetja. elezniki: Domel d.d., 2016.
[19] B. Musafija, Obrada metala plastinom deformacijom. Sarajevo: IGKRO
»SVETLOST« OOUR Zavod za udbenike,1978.
[20] J. Bali, I. Pahole, Proizvodnje tehnologije. Maribor: Fakulteta za strojništvo,
2003.
[21] M. Je, L. Kosec, K. Kuzman, E. Marek, H. Muren, V. Prosenc, J. Puhar, D.
vab, J. vokelj, Strojnotehnološki prironik. Ljubljana: Tehniška zaloba
Slovenije, 1986.
[22] J. Bali, I. Pahole, Obdelovalni stroji. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2003.