Tepelné upínání nástrojů


Úvod


   V poslední době zažívá tepelné upínání nástrojů ve strojírenství velký rozmach. Ve firmách nachází stále větší oblibu a uplatnění díky svým výhodám mezi které patří rychlost, přesnost a v celkovém výsledku i výrazné snížení nákladů. Nesporné výhody se pak projevují především u náročnějších aplikacích jako je obrábění hůře a těžko obrobitelných materiálů a v neposlední řadě vysokorychlostního obrábění


Princip upínání


   Princip upnutí spočívá ve využití tepelné roztažnosti materiálu, v tomto případě materiálu upínače jako takového. Ohřev a následné ochlazení upínače je základním parametrem zabezpečujícím upnutí. Zahřátím upínací části se pouzdro rozevře tak, že je možné nástroj volně nasunout (případně vysunout). Při následném ochlazení se pouzdro bezproblémů smrští a tím zachytí nástroj maximální přídržnou silou. Nutnou podmínkou bezproblémového upnutí je upínací stopka nástroje v tolerančním poli h6. Obrázek ukazuje rozložení teploty na konci průběhu ohřevu při montáži nástroje do upínače. Rozmezí zobrazeného barevného spektra zobrazuje teploty od 20°C do cca 350°C.


Materiál upínače


   Někteří výrobci používají běžný materiál používaný například pro kleštinové upínače. Pro tuhle aplikaci je však tento materiál méně vhodný až nevhodný. Nedokáže opakovaně odolávat zahřívání na cca 250-350°C a následnému ochlazování bez narušení struktury materiálu. Dochází rovněž k odchylkám od požadované přesnosti. Naše upínače jsou vyráběny z materiálu jehož struktura je přizpůsobena opakovanému zahřívání a ochlazování. Struktura v tomto případě odolává teplotám okolo 500°C. Díky tomu je možno výměnu nástroje dělat libovolně často (minimálně 5000 ciklů) bez vlivu na dlouhodobou kvalitu a přesnost upnutí.

 

Upínání


   Pro ohřev upínače – přesněj řečeno jeho koncové části (pro uchycení nástroje) se v naprosté většině případů používá ohřev pomocí indukční cívky. Ta dokáže velmi efektivně a do hloubky prohřát potřebnou část upínače. Doba takového ohřevu se pohybuje v řádu 5 sekund. Část upínače za kterou dochází k úchopu obráběcím strojem zůstává při takto rychlém ohřevu chladná. Jiné způsoby ohřevu jako například horkým vzduchem nejsou pro svoji malou intenzitu a nepřesné zacílení teplotního toku příliš vhodné. Chlazení držáku s nástrojem by poté trvalo 10 až 15 minut. Tento čas se vzhledem k nutnosti operativního použití nástroje zkracuje chlazením. Základní chlazení proudem vzduchu urychlí ochlazení na cca 2-5 minut. V některých systémech s přídavným chladičem je dobba ještě menší a to cca 1 minuta. Asi nejrozšířenější a rovněž nejrychlejší je metoda chlazení kapalinou, kde se upínač vloží (automaticky či manuálně) do chladící lázně a tím dojde k jeho ochlazení na teplotu okolního prostření. Tento cyklus chlazení trvá cca do 20 sekund.


Porovnání hodnot upínací síly (pro stopku 6mm)


Hydraulický upínač – 6.000N
Upínací pouzdro Tribos – 3.000N
Kleštinový upínač – 7.000N
Tepelný upínač – 22.000N


Porovnání hodnot přenášeného hroutícího momentu :