MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA Pedagogická fakulta

Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání

Rozpracování učiva pro odborný výcvik se zaměřením na konstrukci obráběcích strojů Diplomová práce

Brno 2015

Vedoucí práce:

Autor práce:

Ing. Jan Děcký

Bc. Radim Páral

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a použil jen uvedené informační zdroje. Datum : 23.3.2015

Podpis:

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval Ing. Janu Děckému za metodickou pomoc, cenné rady a připomínky, které mi poskytl při zpracování diplomové práce.

Bibliografický záznam Bc. Radim Páral: „Rozpracování učiva pro odborný výcvik se zaměřením na konstrukci obráběcích strojů“ diplomová práce, Brno: Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta, Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání, 2015, 82 s. Vedoucí práce: Ing. Jan Děcký Anotace Diplomová práce „Rozpracování učiva pro odborný výcvik se zaměřením na konstrukci obráběcích strojů“ pojednává o konstrukci obráběcích strojů, jejich ovládání a funkci jednotlivých části. Annotation The diploma thesis "Development of curriculum for vocational training with a focus on the design of machine tools" is considering construction of CNC machine, their using and function of each part. Klíčová slova Obráběcí stroj, konstrukce, soustruh, frézka, nástroj, CNC Keywords Machine, construction, lathe, milling machine, instrument, CNC machine

Obsah OBSAH ................................................................................................................................... 5 1.

ÚVOD ........................................................................................................................... 7

2.

DIDAKTICKÁ ČÁST ........................................................................................................ 9 2.1

CÍLE VZDĚLÁVÁNÍ ............................................................................................................. 10

2.2

POJETÍ VÝUKY ................................................................................................................. 10

2.3

METODIKA VÝUKY TÉMATU KONSTRUKCE A OVLÁDÁNÍ OBRÁBĚCÍCH STROJŮ ................................ 10

2.4

CÍLE VÝUKY ..................................................................................................................... 11

2.5

ROZPIS UČIVA ................................................................................................................. 11

2.6

DIDAKTICKÉ POMŮCKY ...................................................................................................... 14

2.7

STUDIJNÍ POMŮCKY.......................................................................................................... 14

2.8

METODIKA HODNOCENÍ ŽÁKA ............................................................................................ 14

2.9

OVĚŘENÍ ZNALOSTÍ UČIVA ................................................................................................. 14

2.10

3.

VZOROVÉ UČEBNÍ DNY ................................................................................................. 15

2.10.1

Fáze základního nácviku: .................................................................................. 15

2.10.2

Vzorová příprava na učební den aplikačního dne ............................................. 21

2.10.3

Vzorová příprava na učební den – den procvičování dovedností ...................... 24

2.10.4

Vzorová příprava na učební den – diagnostický den, souborná práce .............. 27

ODBORNÁ ČÁST ......................................................................................................... 29 3.1

OBRÁBĚCÍ STROJE ............................................................................................................ 29

3.1.1

Druhy obráběcích strojů .................................................................................... 29

3.1.2

Základní části obráběcích strojů ....................................................................... 30

3.2

SOUSTRUHY.................................................................................................................... 31

3.2.1 3.3

HROTOVÝ SOUSTRUH A JEHO KONSTRUKCE ........................................................................... 35

3.3.1 3.4

Druhy soustruhů ................................................................................................ 31

Popis hlavních částí soustruhu .......................................................................... 36

FRÉZKY .......................................................................................................................... 41

3.4.1

Druhy frézek ...................................................................................................... 41

3.4.2

Hlavní části konzolových frézek......................................................................... 46

3.5

ÚVOD DO CNC STROJŮ .................................................................................................... 50

3.5.1

Využití CNC techniky.......................................................................................... 50

3.5.2

Rozdělení CNC strojů ......................................................................................... 51

3.5.3

Schéma CNC obráběcího stroje ......................................................................... 51

3.5.4

Základní části CNC obráběcích strojů ................................................................ 52

3.6

TEST ZNALOSTI Z OBSLUHY CNC STROJŮ............................................................................... 65

3.7

VÝZKUM ........................................................................................................................ 70

3.7.1

Metodika výzkumu ............................................................................................ 70

3.7.2

Výzkumný vzorek............................................................................................... 70

3.7.3

Průběh výzkumu ................................................................................................ 70

3.7.4

Hypotézy ........................................................................................................... 70

3.8

VYHODNOCENÍ TESTU ZNALOSTÍ ......................................................................................... 71

4.

ZÁVĚR ........................................................................................................................ 75

5.

RESUME ..................................................................................................................... 76

6.

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .................................................................................. 77

7.

SEZNAM OBRÁZKŮ ..................................................................................................... 79

8.

SEZNAM TABULEK ...................................................................................................... 81

9.

SEZNAM GRAFŮ ......................................................................................................... 82

1. Úvod Diplomová práce se zabývá výukou konstrukce obráběcích strojů a jejich ovládáním. Zpracované téma je určeno pro první a druhý ročník obráběčů kovů se zaměřením na CNC a mechaniky strojů a zařízení. Probírané učivo navazuje na předchozí přípravu v teoretické výuce v předmětu technologie. V prvním ročníku jsou žáci seznamováni s konstrukcí klasických obráběcích strojů, na což naváží v druhém ročníku a jejich vědomosti a dovednosti jsou rozšiřovány z oblasti konstrukce CNC strojů. Žáci by měli mít přehled o konstrukci obráběcích strojů z důvodu odborné obsluhy a ovládání obráběcích strojů s ní spojenou. V případě, že nebudou znát základní funkčnost některých částí stroje, nemohou na něm vykonávat odbornou práci. Literatura, z které jsme čerpali informace, se skládá z více zdrojů. Především se jedná o knihy zabývající se toto problematikou a jsou určeny pro střední školy. Dále jsme čerpali z návodů pro obsluhu obráběcích stojů, které byly součástí dodávky obráběcích strojů. Vše jsme doplnili obrázky a fotkami strojů s jejich jednotlivými částmi pro lepší pochopení učiva a názornost. Diplomová práce je rozdělena na dva celky - teoretickou a praktickou část. V teoretické části je zpracováno učivo, které žáci musí zvládnout, aby mohli pracovat na obráběcích strojích. Je rozdělena na tři celky. V prvním se zabýváme rozdělením klasických soustruhů podle druhu, jejich popisem a následným širším rozpracováním konstrukce univerzálního hrotového soustruhu. V praxi je tento soustruh nejvíce používaný a také žáci na něm vykonávají pracovní úkoly v dílnách naší školy. V druhém celku se zabýváme rozdělením druhů frézek, jejich popisem a širším rozebráním konzolových frézek, které se také používají v našich dílnách. V poslední teoretické části navazujeme na konstrukci klasických strojů a rozšiřujeme o rozdíly v konstrukci CNC obráběcích strojů. Při vlastní výuce prohlubujeme vědomosti získaných z klasických obráběcích strojů. V druhém praktickém celku se zabýváme vlastní výukou. Součástí práce jsou popsané tří vzorové učební dny - den základního nácviku, den procvičování dovedností a den diagnostický. Dále jsou k jednotlivým dnům zpracovány vzorové přípravy, které jsme zpracovali k učebnímu textu.

7

V závěru práce je proveden výzkum, v kterém porovnáváme úspěšnost žáků z tříletého učebního oboru Obráběč kovů a oboru maturitního čtyřletého Mechanik strojů a zařízení. Součástí výzkumu je vyhodnocení testových úkolů, vypracovaných žáky. Výsledky jsou zpracovány v tabulce a udány v procentech.

8

2. Didaktická část Diplomová práce je určena pro výuku odborného výcviku u oboru Obráběč kovů a mechanik strojů a zařízení. Obsah učiva vychází z rámcového vzdělávacího programu 23-56-H/01 Obráběč kovů a 23-44-L/01 Mechanik strojů a zařízení. Obráběč kovů 23-56-H/O1. Jedná se o tříletý učební obor zakončený výučním listem. V prvním ročníku žáci probírají konstrukci, a s tím spojené ovládání klasických obráběcích strojů. Jejich pracovní den má šest vyučovacích hodin. Poměr teorie a praxe je sedm na tři. To znamená, že během čtrnácti dnů mají sedm dní školy a tři dny dílen. Výuka začíná 7:00 a končí v 13:20. V jednom učebním dni mají žáci přestávku od 9:00 do 9:20. V druhém ročníku navazují na vědomosti a dovednosti získané v prvním ročníku a rozšiřují si je o konstrukci a ovládání CNC obráběcích strojů. Při výuce jsou upozorňováni na konstrukční rozdíly mezi klasickými obráběcími stroji a CNC stroji. Jejich hodinová dotace se v druhém ročníku mění z šesti vyučovacích hodin na sedm hodin a poměr teorie a praxe na šest dnů školy a čtyři dny dílen. Přestávka se posouvá o půl hodiny, tedy na 10:00 až 10:20. Ve třetím ročníku je hodinová dotace shodná s druhým ročníkem, část žáků chodí na praxe do smluvních firem školy. Mechanik strojů a zařízení 23-44-L/01 je čtyřletý maturitní obor zakončený maturitní zkouškou. Je zde podobný postup při výuce jako u obráběčů kovů. V prvním ročníku žáci probírají konstrukci a ovládání klasických obráběcích strojů při hodinové dotaci šesti hodin na jeden učební den. Mechanici strojů mají během čtrnácti dnů osm dní teorie a dva dny praxe. Přestávka je stejná jako u prvního ročníku Obráběčů kovů, a to od 9:00 do 9:20. V druhém ročníku se mění poměr mezi školou a praxí na sedm dní školy a tři dny praxe. Hodinová dotace zůstává stejná jako v prvním ročníku, tedy šest hodin během jednoho pracovního dne. Žáci také naváží na konstrukci klasických obráběcích strojů a rozvíjí své vědomosti a dovednosti v oblasti CNC techniky. Mechanici strojů a zařízení probírají konstrukci obráběcích strojů více podrobně, jednotlivé části montují a demontují a znají princip jejich vlastního provozu popřípadě jejich částí, u kterých to dovoluje a umožnuje výrobce. Obráběči kovů se učí spíše takové věci ovládat a nastavovat, neboť smyslem jejich budoucího zaměstnání může být servis obráběcích strojů, popřípadě usazování, oživování nových strojů a následné předávání nebo proškolování ovládání zákazníků. Širší obsah zmiňovaného učiva je

9

však probírán ve třetím a čtvrtém ročníku tohoto oboru. V porovnání s oborem obráběč kovů je studium náročnější ve smyslu zvládnutí učiva.

2.1 Cíle vzdělávání Průběh výuky musí vést k cílovým znalostem a dovednostem, ve kterých zvládají žáci teoreticky a prakticky: 

práci s technickou dokumentací,



orientování se v jednotlivých konstrukčních materiálech,



poznávání jednotlivých částí strojů,



seřízení, obsluhu a běžnou údržbu obráběcích strojů.

2.2 Pojetí výuky Výuka probíhá skupinově pod vedením učitele odborného výcviku. Při výuce jsou žáci seznámeni s probíraným učivem, které navazuje na jejich teoretickou přípravu. Poté následuje praktická instruktáž s odborným výkladem na dílně přímo u obráběcích strojů. Žáci si prohlédnou jednotlivé části strojů a v rámci možností je uvidí i při samotném provozu nebo jen některé části, u kterých to dovoluje a umožňuje výrobce. Následuje praktický nácvik, v němž si osvojují a zdokonalují své manuální dovednosti, u kterých využívají teoretické znalosti. Jsou vedeni k samostatné práci, využívání informačních technologií, k používání technické literatury, k volbě správného nářadí a pomůcek, dodržování bezpečnosti práce, a k ohledu na životní prostředí. Učivo rozpracované v diplomové práci je probíráno u obou oborů v prvním a druhém ročníku.

2.3 Metodika výuky tématu konstrukce a ovládání obráběcích strojů Žáci jsou v předmětu odborný výcvik rozdělováni do skupin o maximálním počtu dvanácti žáků.

10

2.4 Cíle výuky 

Získání základních znalostí z oblasti konstrukce a ovládání obráběcích strojů,



zvládnutí ovládání obráběcích strojů a výroba součástí dle technické dokumentace.

2.5 Rozpis učiva

Rozpis učiva

Výsledky vzdělávání 

Klasické strojní obrábění

podstatu

Vysvětlí

třískového

obrábění,

a/ soustružení



na obráběcím stroji upíná nástroje,



BOZP pro soustruhy,

polotovary, obrobky a ustavuje



části soustruhu a ovládací prvky,

jejich polohu na různých druzích



upínání obrobků,

obráběcích strojů,



nástroje a jejich upínání,



soustružení čelních ploch,



soustružení vnějších

i



operace obrábění,

válcových

ploch

vnitřních

včetně

osazených a tolerovaných, 

 

BOZP pro frézky,



upínání obrobků,



nástroje a jejich upínání,



frézování rovinných ploch,



spojených ploch,



vybrání úhlových ploch.

na

obráběcích

strojích

volí pro zvolený způsob obrábění ekologicky vhodné řezné kapaliny,



nastavuje pracovní podmínky pro dělení materiálů řezáním a dělí

b/ frézování 

obrábí

polotovary hrubováním,

práce s nástroji upínanými do koníka.

volí nástroje pro technologické

materiál řezáním, 

obrábí

technologicky

nesložité

obrobky na základních druzích konvenčních

obráběcích

strojů

(soustruzích, frézách, vrtačkách, brouskách apod.), 

kontroluje

výsledky

obrábění

měřidly a měřicími přístroji, 

provádí údržbu obráběcích strojů,



řídí se při obsluze strojů a zařízení

11

zásadami a předpisy pro obsluhu elektrických zařízení, 

popíše a vysvětlí technologické procesy

dokončovacích

operací

obrábění, 

rozlišuje obráběné materiály podle platných

norem,

zná

jejich

vlastnosti z hlediska obrobitelnosti, 

určuje vhodný druh a typ stroje pro výrobu

na

základě

pracovních

podkladů, provádí jeho celkové seřízení, obsluhu a běžnou údržbu, 

upíná obrobky s ohledem na jejich tvar a velikost, způsob obrábění a požadavky na rozměrové, tvarové a polohové tolerance,



chápe

kvalitu

nástroj

jako

významný

konkurenceschopnosti

a dobrého jména podniku, 

dodržuje

stanovené

normy

(standardy) a předpisy související se

systémem

řízení

jakosti

zavedeným na pracovišti, 

dbá na zabezpečování parametrů (standardů)

kvality

procesů,

výrobků nebo služeb, zohledňuje požadavky

klienta

(zákazníka,

občana). 

CNC obrábění 

Úvod do problematiky (seznámení s

obsluhou,

systému),

aktivace

řídicího

Dovede vysvětlit princip práce CNC stroje,



popíše ovládací prvky konkrétních CNC strojů na dílně,



12

upíná a zaměřuje obrobky,



režimy provozu, blokové schéma,



upíná, seřizuje a zaměřuje nástroje,

režimy,



vypracuje program pro výrobu



upínání a seřízení nástrojů, korekce,



zaměření

nástrojů

speciálního přístroje, 

pomocí

jednoduché součásti, 

seřídí stroj a odladí program,



obrábí

ruční řízení.

technologicky

obrobky

na

nesložité

číslicově

řízených

obráběcích strojích, včetně korekcí programů, 

rozlišuje obráběné materiály podle platných

norem,

zná

jejich

vlastnosti z hlediska obrobitelnosti, 

určuje vhodný druh a typ stroje pro výrobu

na

základě

pracovních

podkladů, provádí jeho celkové seřízení, obsluhu a běžnou údržbu, 

upíná obrobky s ohledem na jejich tvar a velikost, způsob obrábění a požadavky na rozměrové, tvarové a polohové tolerance,



obrábí

technologicky

nesložité

obrobky buď na základních druzích konvenčních nebo

obráběcích

strojů,

na

číslicově

řízených

obráběcích

strojích,

včetně

provádění korekcí programů. (14 s.185)

13

2.6 Didaktické pomůcky 

Tabule,



dataprojektor,



počítač,



plátno,



modely jednotlivých částí obráběcích strojů.

2.7 Studijní pomůcky 

Prezentace,



technické výkresy.

2.8 Metodika hodnocení žáka Žáci jsou hodnoceni: 

průběžně na základě písemných a ústních přezkoušení teoretických znalostí,



průběžným hodnocením při cvičné práci učitelem.

2.9 Ověření znalostí učiva Závěrečné ověření pochopení učiva a splnění cílů výuky je prováděno pomocí didaktického testu.

14

2.10 Vzorové učební dny V této kapitole se pokusíme popsat průběh výuky učebního dne a vytvořit náhled, jak by se mohla učit problematika zpracovaná v diplomové práci. Zpracujeme tři učební dny navazující na témata v diplomové práci, a to na konstrukci klasických soustruhů, konstrukci klasických frézek, a konstrukci CNC obráběcích strojů. Každý učební den bude směřován na jinou fázi podle možnosti členění učebního dne v přípravném období: Fáze: 

základního nácviku,



procvičování dovedností,



diagnostická.

2.10.1 Fáze základního nácviku: Tento den se skládá ze tří částí - úvodní, pracovní a závěrečné části. Používá se při prvním seznamování s učivem. Úvodní část 

Po příchodu do školy žáci směřují do šatny, v níž se převléknou z civilního oblečení do pracovního,



z šatny přejdou na pracoviště,



učební skupina nastoupí,



provedeme prezenci, zapíšeme do deníku a elektronické třídní knihy,



zkontrolujeme upravenost žáků,



sdělíme jim průběh dne, po němž následuje výklad, jehož součástí je i opakování bezpečnosti práce k dané problematice,



v rámci nového učiva navazujeme na teoretickou výuku a danou problematiku zopakujeme, v případě potřeby učivo žákům znovu vysvětlíme,



snažíme se do výuky zahrnout poznatky a zkušenosti z praxe,



motivujeme žáky k aktivní činnosti,



provedeme instruktáž,



používáme metodu vysvětlení – žákům učivo vysvětlíme přímo u stroje a upozorníme na nejčastější chyby, kterých se dopouští při práci s nimi, 15



ukázka – žákům názorně ukážeme, jaký je správný postup práce, využíváme pomalé tempo, aby si stíhali všímat jednotlivých pohybů a úkonů při práci,



předvedení – žákům demonstrujeme postup práce v plné rychlosti, aby byli motivováni k postupnému dosažení stejného času,



opakování učiva - po předvedení postupu práce provedeme znovu ukázku v pomalém tempu, při němž zopakujeme učivo a klademe důraz na dodržování bezpečnosti práce, tzn. upozorníme na nebezpečí úrazu, který při práci hrozí. Pracovní část



Cvičení žáků – po instruktáži přejdou na svá pracovní místa, která zkontrolují a popřípadě nahlásí nedostatky, v případě, že na pracovištích nenajdou žádný problém, dle zadání začnou rozvíjet své dovednosti a uplatňovat teoretické vědomosti v praxi,



průběžná kontrola - během vlastní činnosti provádíme průběžnou kontrolu jejich práce a sledujeme pochopení učiva,



průběžná instruktáž - v případě že během průběžné kontroly zjistíme špatný stav pochopení učiva, u většiny žáků, práci pozastavíme, svoláme je, provedeme instruktáž znovu a upozorníme na špatný postup, kterého se žáci dopouštěli,



individuální

instruktáž - jestliže průběžnou kontrolou zjistíme nedostatek

u některého z žáků, provedeme individuální instruktáž a případné nedostatky se snažíme odstranit, 

průběžné hodnocení - sledováním žáků hodnotíme jejich zájem o práci, jakým způsobem si počínají při dosahování cíle výuky a správnosti postupu práce. Závěrečná část



Kontrola odevzdaných prací – je-li výstupem práce žáků výrobek, vybereme si je a zhodnotíme jejich kvalitu provedení a správnost pracovního postupu při jejich výrobě,



hodnocení – provedeme slovní hodnocení, jakých chyb se žáci dopouštěli, čeho by se měli vyvarovat a zhodnotíme pracovní aktivitu, popřípadě provedeme klasifikaci,



závěrečná instruktáž - znovu shrneme důležité zásady pracovní činnosti, zopakujeme bezpečnost práce a rozebereme pracovní výsledky,

16



zadání domácího úkolu - zadáme jej v návaznosti na probíranou problematiku,



celkové zhodnocení vyučovacího dne - zhodnotím celkové pracovní nasazení žáků a jejich zájem o práci,



úklid pracoviště - žáci uklidí a zkontrolují své pracoviště, které následně kontrolujeme my, v případě nutnosti upozorníme na nedostatky a necháme je pracoviště douklidit,



nástup – při závěrečném nástupu se rozloučíme a pošleme žáky do šaten, v níž se převléknou a odchází. Fáze procvičování dovedností



Tento den má většinou také úvodní, pracovní a závěrečnou část. Používá se u dnů, v nichž žáci mají probranou teoretickou přípravu, nebo když se problematika rozšiřuje. Úvodní část



Po příchodu do školy žáci směřují do šatny, v níž se převléknou z civilního oblečení do pracovního,



z ní přijdou na pracoviště,



učební skupina nastoupí,



provedeme prezenci, zapíšeme do deníku a elektronické třídní knihy,



zkontrolujeme upravenost žáků,



sdělíme průběh dne,



seznámíme je s klasifikací z předchozího dne,



výklad – realizujeme, jestliže procvičované téma rozšiřujeme, nebo následuje téma, které navazuje na procvičovanou práci,



instruktáž – zahajujeme li novou společnou práci určenou k procvičování, provedeme názornou instruktáž a upozorníme na nejčastější chyby, kterých se žáci dopouští. V případě že každý žák má jinou práci, provádíme instruktáž individuální. Pracovní část



Příprava ke cvičení - žáci se v této části kontrolují pracoviště, zda je v pořádku, v případě neshod mě musí nahlásit závady. Mezi tím obcházíme jednotlivá

17

pracoviště a zadáváme úkoly, na kterých mají pracovat, nebo rozdám rozpracované práce. Žáci si během přípravy prostudují technickou dokumentaci, zvolí postup práce, nástroje a pomůcky, které budou k této práci potřebovat. Některé z nich mají přímo na pracovišti a pro některé si musí zajít do výdejny, kde jim jsou zapůjčeny. Žák, který si něco půjčí, dává známku, která se pověsí místo dané věci. Jakmile vypůjčenou věc donese zpět, známka se mu vrátí. Žáci je dostávají při nástupu do prvního ročníku a mají je až do konce studia. Jedná se o kovové trojúhelníčky, na kterých je vyražené logo a číslo. Každý má jiné číslo a tím můžeme zjistit, komu známka patří. Žací se tím učí pořádnosti a připravuji se tím na výkon povolání, jelikož podobný princip se používá i u větších obráběcích firem. 

Cvičení - žáci pracují na zadaných úkolech a upevňují si svoje pracovní návyky a dovednosti, využívají u toho vědomosti získané v teoretické přípravě. V případě nějakého problému chodí za námi problém konzultovat. Snažíme se je navést na správný postup, nebo provedeme individuální instruktáž.



Průběžná kontrola – při práci chodíme mezi jednotlivými pracovišti a sledujeme jejich práci.



Korekce činnosti – shledáme-li nějaké nedostatky, vstoupíme do pracovní činnosti, upozorníme je na nedostatky, popřípadě vysvětlíme problematiku znovu.



Průběžná instruktáž – provádíme za předpokladu vážnějších nedostatků v pracovní aktivitě více žáků nebo v případě potřeby rozšíření učiva.



Individuální instruktáž – volíme při změně úkolu, případně při vážných nedostatcích v pracovním postupu některého z žáků.



Průběžné hodnocení - sledujeme samostatnost žáků, jejich pracovní aktivitu, snahu a zájem vykonat zadaný úkol a dodržování bezpečnosti práce. Závěrečná část



Převzetí učební práce – při odevzdávání práce zkontrolujeme její úplnost, správnost provedení, a zda práci odevzdali všichni.



Závěr - provedeme instruktáž, u níž upozorníme na nedostatky, kterých se žáci dopouštěli. Zdůrazníme bezpečnost práce.

18



Hodnocení pracovního výkonu žáků - zhodnotíme jednotlivé výkony, a to buď slovně, nebo pomocí známek.



Dotazy žáků - v závěrečné části dáváme prostor pro hromadné dotazy žáků. Při jejich zodpovídání se snažíme dovysvětlit mezery v učivu, které mají.



Úklid - žáci uklízí přidělené pracoviště a dávají jej do původního stavu. Kvalitu uklizení pracoviště zkontrolujeme a přebereme.



Ukončení - žáci si nastoupí, rozloučíme se s nimi a následně odchází do šatny. Fáze diagnostická



Diagnostický den se skládá ze tří částí, jako předchozí dvě, ale liší se u nich aktivity žáků i mistra. Tento den hlavně slouží jako zpětná vazba pro nás, podle ní poznáme pochopení učiva žáky, a následné zvládnutí pracovních činností s nimi spojenými. Úvodní část



Zahájení - z šatny přijdou žáci na pracoviště.



Učební skupina nastoupí na dílnu.



Provedeme prezenci, zapíšeme do deníku a elektronické třídní knihy.



Zkontrolujeme upravenost žáků.



Sdělíme jim průběh dne.



Zadání kontrolní práce – seznámíme je s cílem práce, kterého by měli dosáhnout. Upozorníme je na požadovanou kvalitu a její přesnost. Sdělíme časový limit, u něhož budeme práci ukončovat a kontrolovat. Větší pozornost věnujeme věcem, na něž se budeme zaměřovat při hodnocení.



Zadání pracovního úkolu - předáme žákům technickou dokumentaci potřebnou pro vykonání úkolu. Dostanou potřebný materiál, nebo pracovní prostředky, které si nemohou půjčit ve výdejně. Podle povahy úkolu ukážeme žákům hotovou práci. Následně zodpovíme dotazy žáků. Pracovní část



Samostatná práce žáků – znovu si prostudují technickou dokumentaci, určí si nástroje a pomůcky, které budou potřebovat pro zvládnutí úkolu. Půjčí si je ve výdejně a přenesou na pracoviště. Naplánují si výrobní postup pro zhotovení

19

úkolu. Poté začnou provádět samostatnou práci dle technické dokumentace a předchozích instrukcí. 

Průběžná kontrola - během dne se pohybujeme mezi jednotlivými pracovišti a kontrolujeme pracovní postup a dodržování bezpečnosti práce. V případě vážných nedostatků, je opravíme a sdělíme žákům jejich pochybení. Necháváme je pracovat samostatně, do práce jim nijak nezasahujeme a snažíme se je naší přítomností při práci nerušit. Žáci si při práci musí počínat tak, aby neohrožovali sebe ani své okolí a aby nerušili svoje spolužáky při práci. V případě že mají při práci nějaký problém, jako třeba výpadek stroje, neprodleně jej musí ohlásit. Závěrečná část



Ukončení – po uplynutí stanoveného času ukončíme práci. Podle druhu práce si ji označí například razníky a odevzdají. Odevzdanou práce předběžně zkontrolujeme. Dbáme na její kvalitu a úplnost.



Úklid – žáci uklidí svoje pracoviště, povrací vypučené nástroje a pomůcky do výdejny. Následně zkontrolujeme kvalitu úklidu.



Ukončení – žáci nastoupí, rozloučíme se s nimi a odchází do šaten.



Hodnocení – po odchodu žáků provedeme podrobnou kontrolu a hodnocení jednotlivých prací. Jedná-li se o výrobek, který se dá změřit, provedeme měření jednotlivých prací. Zapisujeme je do tabulky. Rozměry dílce mají přiřazeny určitý počet bodů, který je určen podle náročnosti výroby nebo funkčnosti plochy. Žáci při jeho výrobě mají výkres s přiřazeným počtem bodů k dispozici. Do konečného bodování je zahrnut i pracovní postup, úprava obrobku a dodržování bezpečnosti práce. Za dodržení bezpečnosti práce se body neudělují, ale za její porušení se body odčítají z celkově dosaženého počtu. Po změření sečtu dosažený počet bodů a podle procentuálního dosažení bodů dosadíme známku. V následném vyučovacím dni žákům oznámíme dosažené výsledky.

20

2.10.2 Vzorová příprava na učební den aplikačního dne 

Předmět: Odborný výcvik



Obor: Obráběč kovů 23-56-H/01



Třída: OK1



Datum:



Číslo hodiny:



Téma: 2.3 části hrotového soustruhu a jejich ovládání



Cíl: Žáci pojmenují jednotlivé části hrotového soustruhu, popíší jejich funkci a umí jej ovládat. Průběh:



6:50-7:00



Žáci přichází z šatny na dílnu



7:00-7:15 úvod



Nástup žáků



Zjištění účasti žáků



Zapsání do třídní knihy



Kontrola ustrojení



Žáci si nachystají své potřeby, usadí se na místo, které zkontrolují a případné nedostatky nahlásí učiteli.



Spuštění prezentace na plátno



7:15-7:45 výklad



Motivace žáků příprava na výuku Výklad k jednotlivým částem stroje:



Lože - většinu strojů spojuje v jeden celek, místění vodících ploch, požadavky na lože soustruhu



Vřeteník – uložení pro vřeteno, hlavní ukazatel kvality, požadavky na vřeteník, rozdělení dle konstrukce.



Suport – pohyb nástroje vůči obrobku, umístění na ložích stroje, uložení mechanismu k ovládání stroje.



Suportová skříň – připojení na vodící šroub a posuvovou tyč.

21



Koník - využití k podpírání, vrtání, vyhrubování, vystružování, uložení pinoly, upínání mezi hroty.



Posuvová převodovka – poháněná od točivého pohybu vřetena, ovládání podélného příčného strojního posuvu, volba rychlosti posuvu.



Vodící šroub – strojní pohyb suportu, sladění polohy suportu a obrobku, řezání závitů.



Vodící tyč – strojní posuv, točivý pohyb na podélný.



Vodící plochy - přesnost a kvalita výroby, posun mechanismu stroje.



Hrotová objímka - pinola koníků, upínání nástrojů a hrotů, možnost posuvu.



7:45 – 8:30 instruktáž



Přechod z učebny k hrotovému soustruhu SV18R



Rozmístění žáků kolem stroje, aby každý z nich dobře viděl a byla dodržena bezpečnost práce



Popis jednotlivých částí soustruhu a ukázka jejich ovládání:



Ukázka loží a zmínění o jejich tvaru a funkci



Následné umístění vřeteníku a popis jednotlivých částí



Popis upínače obrobků – univerzální sklíčidlo



Popis koníků, ukázka upínání otočného hrotu, popřípadě řezného nástroje



Suport- popis suportu a vysvětlení jeho funkce



Suportová skříň – propojení s vodícím šroubem a vodící tyčí



Posuvová převodovka – popsání jednotlivých částí a její význam



8:30- 8:45 zadání úkolů



Upnutí stranového nože do nožového držáku, vystředění nože, pomocí otočného hrotu, upnutého do koníka.



Ukázka postupu upnutí a vyrovnání nože malým tempem



Předvedení práce plnou rychlostí



Zopakujeme znovu pomalu postup práce a zaměříme se na bezpečnost práce.



8:45 – 9:30 pracovní část



Rozdělení žáků na jednotlivá pracoviště



Kontrola pracovišť žáky, případné nedostatky nahlásí učiteli



Vlastní upínání a vyrovnání nástrojů



Průběžná kontrola postupu práce jednotlivých žáků

22



V případě nutnosti individuální instruktáž



9:30- 9:50 přestávka



9:50- 10:10 instruktáž



Pomalá ukázka upnutí kulatiny o průměru 30mm do univerzálního sklíčidla



Zapnutí hlavního vypínače stroje



Najetí nástrojem k materiálu



Nastavení otáček



Zapnutí otáček



Naškrábnutí materiálu



Přidání třísky a vysvětlení principu zacházení s noniusem suportu



Přetočení průměru o 1 mm v délce 15 mm



Následné přidání další třísky



Přetočení obrobků na průměr 25 mm v délce 10 mm



Ukázka v plné rychlosti



Pomalá ukázka s kladením důrazem na bezpečnost práce



10:10 – 12:50 cvičení



Rozchod žáků na svá pracoviště



Vlastní práce dle instruktáže



Průběžná kontrola postupu práce jednotlivých žáků



V případě nutnosti individuální instruktáž



12:50-13:00 kontrola



Přebrání prací



Slovní hodnocení jednotlivých žáků



13:00-13:10 instruktáž



Závěrečná instruktáž – shrnutí důležitých zásad při práci a zdůraznění bezpečnost práce.



13:10 – 13:20 závěr



Úklid pracoviště



Kontrola úklidu jednotlivých pracovišť



Nástup žáků



Rozloučení



Odchod do šaten

23

2.10.3 Vzorová příprava na učební den – den procvičování dovedností 

Předmět: Odborný výcvik



Obor: Obráběč kovů 23-56-H/01



Třída: OK2



Datum:



Číslo hodiny:



Téma: 3.6 automatická výměna nástrojů



Cíl: Žáci pojmenují jednotlivé druhy zásobníků, umí upínat nástroj do zásobníku, orientují se v nástrojovém listu, zapisují korekce do tabulky nástrojů. Průběh



6:50-7:00



Žáci přichází z šatny na dílnu



7:00-7:15 úvod



Nástup žáků



Zjištění jejich účasti



Zapsání do třídní knihy



Kontrola ustrojení



Žáci si nachystají své potřeby, usadí se na místo, které zkontrolují a případné nedostatky nahlásí učiteli.



Spuštění prezentace číslo 25 - Automatická výměna nástrojů



7:15-7:35 výklad



Motivace žáků příprava na výuku Výklad:



Použití systému automatické výměny



Požadavky kladené na systémy automatické výměny



Nosné zásobníky – umístění, kapacita nástrojů, upínání nástrojů



Skladovací zásobníky – umístění, kapacita nástrojů, upínání nástrojů, rozdělení - podle konstrukce, počtu nástrojových míst a podle cesty, kterou vykonává nástroj ze zásobníku do vřetene.



7:35- 7: 55 instruktáž výměny nástroje na frézovacím centru VMF1000 24



Zapnutí stroje hlavním vypínačem



Načtení systému pomocí tlačítka CE



Najetí referenčních bodů



Tlačítko polohování s ručním zadáním



Tlačítko TOOL CALL vypsání čísla požadovaného nástroje



Tlačítko END



Tlačítko CNC START



Zásobník natočí pozici s požadovaným nástrojem, vyklopení zásobníkové kapsy, výměnné rameno se pootočí o 90°, upne nástroj, vysunutí ramene, otočení ramene o 180°, vsunutí nástroje do vřetene, vrácení ramene do základní polohy.



Tlačítko RUČNÍ REŽIM



Tlačítko uvolnění nástroje



Otevření dveří stroje



Vložení nástroje do vřetene



Stisknutí tlačítka pro uvolnění nástroje a jeho držení



Zasunutí nástroje do vřetene



Puštění uvolňovacího tlačítka



Zavření dveří



Tlačítko pro ukončení výměny nástrojů



Vše provézt v plné rychlosti



Následné pomalé opakování a kladení důrazu na bezpečnost práce



7:55-8:25 instruktáž výměny nástroje na CNC soustruhu SFB/48-CNC



Zapnutí stroje hlavním vypínačem



Stisknutí tlačítka pro načtení řídícího systému



Stisknutí tlačítka ESC dvakrát pro zapnutí hydrauliky



Stisknout tlačítko pro sjetí referenčních bodů



Stisknout tlačítko CNC start pro aktivaci najíždění referenčního bodu



Pootočit potenciometrem na ruční ovládání a provézt najetí suportu do vhodné polohy



Zmáčknout tlačítko T modře vyznačeno



Na displeji se červeně vyznačí aktivní poloha zásobníku



Přepíšeme číslo požadované polohy

25



Potvrdíme tlačítkem CNC start



Suport přejede do polohy výměny nástroje a otočí revolverový zásobník na požadovanou polohu



Vložíme nástrojový držák a imbusovým klíčem číslo 8 přitáhneme



Do držáku vložíme nástroj a imbusovým klíčem číslo 6 dotáhneme



Je možné vkládat držák s již upevněným nástrojem



V tabulce nástrojů zvolíme tvar vkládaného nástroje a dle tvaru vypíšeme úhly nástroje



To vše zopakujeme v plné rychlosti



Znovu pomalu s důrazem na bezpečnost práce



8:25-10:00 pracovní část



Rozdělení žáků na jednotlivá pracoviště



Kontrola pracovišť žáky, případné nedostatky nahlásí učiteli



Rozdání úkolu ve formě nástrojových listu a následné upnutí nástrojů žáky podle nástrojového listu a přepsání tabulek nástrojů



Průběžná kontrola postupu práce jednotlivých žáků



V případě nutnosti individuální instruktáž



10:00-10:20 přestávka



10:20-13:20 cvičení



Práce žáků na zadaných úkolech



Průběžná kontrola, korekce činnosti žáků



Individuální instruktáž, průběžné hodnoceni



13:20-13:50 závěrečná instruktáž



Shrnutí důležitých zásad při práci a zdůraznění bezpečnosti práce



13:50 – 14:20 závěrečná část



Hodnocení pracovního výkonu žáků



Dotazy žáků



Úklid na pracovišti, kontrola úklidu



Nástup žáků



Rozloučení s žáky



Odchod do šaten

26

2.10.4 Vzorová příprava na učební den – diagnostický den, souborná práce 

Předmět: Odborný výcvik



Obor: Obráběč kovů 23-56-H/01



Třída: OK1



Datum:



Číslo hodiny:



Téma: 3.11 Souborná test



Cíl: Žáci ovládají stroj, zvládají výrobu součástí dle výkresu. Průběh dne



6:50-7:00



Žáci přichází z šatny na dílnu



7:00-7:15 Úvod



Nástup žáků



zjištění jejich účasti



zapsání do třídní knihy



Kontrola ustrojení



Sdělení průběhu dne



7:15 – 7:25 zadání kontrolní práce



Cíl práce



Požadavky kvality práce



Časový limit práce



Seznámit žáky s hodnocením práce



7:25 – 7:35 zadání pracovního úkolu



Rozdání výkresové dokumentace



Rozdání materiálu na kontrolní práci



Upozornit na pracovní postup



Zdůraznit dodržování bezpečnosti práce



7:35- 9:30 pracovní část



Vlastní práce žáků



Průběžná kontrola žáků



9:30- 9:50 přestávka

27



9:50- 13:50 pracovní část



Vlastní práce žáků



Průběžná kontrola žáků



13:50- 14:00



Ukončení práce



Převzetí práce



Kontrola úplnosti a označení práce žáků



14:00-14:20 závěrečná část



Úklid pracoviště



Nástup žáků



Rozloučení



Odchod do šaten

28

3. Odborná část 3.1 Obráběcí stroje Obráběcí stroj zastupuje základní prvek obráběcího systému stroj-nástroj obrobek. V tomto systému je realizován vlastní obráběcí proces. Technologické vlastnosti obráběcích strojů mají významný vliv na výslednou kvalitu obráběcího procesu. Ta se projevuje na parametrech obrobené plochy a na hospodárnosti obráběcího procesu. Rozdělení konvenčních obráběcích strojů znázorňuje Tabulka 1.

Tabulka 1 Rozdělení konvenčních obráběcích strojů

3.1.1 Druhy obráběcích strojů Obráběcí stroj můžeme charakterizovat podle různých technologických hledisek, jako například způsobu obrábění, konstrukčně-technologického provedení, stupně mechanizace automatizace a podobně. Podle způsobu vlastního obrábění stroje dělíme na: 

soustružnické,



frézovací,



hoblovací,



vyvrtávací,



protahovací,



obrážecí.

29

Podle konstrukčně-technologického provedení na: 

univerzální,



speciální,



jednoúčelové.

Podle stupně automatizace se dělí na: 

ručně ovládané,



poloautomatické,



automatické (1 s. 21).

3.1.2 Základní části obráběcích strojů Obráběcí stroj představuje sám o sobě složitý energetický systém, který můžeme z funkčního hlediska rozčlenit na jednotlivé subsystémy dle Tabulka 2.

Tabulka 2 Členění obráběcího stroje

30

3.2 Soustruhy Soustruh je obráběcí stroj, na němž se vyrábí obrobky rotačního tvaru. Obrobek je pomocí upínače upnut ve vřetenu. Otáčí se a tím vykonává hlavní řezný pohyb. Vedlejší pohyb u soustružení provádí obráběcí nástroj a je většinou přímočarý. Pohyb může být veden směrem s osou obrobku, jedná se o podélný posuv, nebo kolmo na osu obrobku a je to posuv příčný. V praxi mohou tyto pohyby probíhat současně. Jedná se kombinovaný pohyb například při kopírování nebo při srážení hran na obrobku. Posun obráběcího nástroje může být strojní, kdy se obráběcí nástroj upíná pevně do nožového držáku na posuvové části stroje. Rychlost posuvu lze dle potřeby nastavovat pomocí posuvové převodovky, popřípadě naprogramováním (4 s. 144). Hlavní motor přenáší kroutící moment na vřeteno, tím otáčí obrobkem. Řezný nástroj se posouvá směrem do obrobku a postupně odebírá jednotlivé vrstvy materiálu. Z odebraného materiálu vzniká odpad ve formě třísek. Při vlastním obrábění se velká část mechanické energie mění na teplo a zahřívá obrobek i nástroj. Aby nedošlo k poškození nástroje či obrobku vlivem tepla, je zapotřebí přebytečné teplo odvádět. K odvodu se volí vhodná řezná kapalina dle obráběného materiálu. Nejčastěji se jedná o emulzi, která se vytvoří smícháním vody a emulzního oleje.

3.2.1 Druhy soustruhů Univerzální hrotové soustruhy Hrotové soustruhy jsou určeny k obrábění rotačních válcových ploch obrobků, které jsou upnuty mezi hroty, ve sklíčidle, na trny, upínací lícní desce, úhelníku atd. V kapitole 3.3 je podrobněji zpracována konstrukce hrotového soustruhu (4 s. 144). Čelní soustruhy Používají se v kusové a malosériové výrobě pro soustružení velkých obrobků, u nichž převládá průměr nad délkou. Jejich konstrukce je jednoduchá a nemají koník. Obrobek se upíná na lícní desku s vodorovnou osou otáčení, čímž je ztíženo upínání a vyrovnávání obrobku. Lože a suport tvoří samostatnou jednotku, což je dobře vidět na Obrázek 1 Čelní soustruh. Výhodou je malá zastavěná plocha strojem a nízká hmotnost stroje (4 s. 153).

31

Obrázek 1 Čelní soustruh (4 s. 153) Revolverové soustruhy Uplatnění nachází v sériové výrobě. Obrábí se na nich převážně rotační součástky, u kterých je možno ve výrobním postupu provést více úkonů na jedno upnutí (např. soustružení, vrtání, vyvrtávání, vystružování, řezání závitů). Pro výrobu je nejčastěji využíván tyčový materiál, z něhož se vyrobený dílec upichuje. Charakteristickou částí revolverového soustruhu je revolverová hlava, která umožňuje upnutí potřebných nástrojů. Velikost se určuje podle průměru tyče materiálu procházející vřetenem. Malé – průměr tyče 12 až 25 mm, střední – průměr tyče 32 až63 mm a velké – průměr tyče 80 až 315 mm. Podle polohy osy revolverové hlavy jsou soustruhy s vodorovnou osou a se svislou osou (8 s. 76).

Obrázek 2 Revolverový soustruh s hlavou otáčející se kolem svislé osy (3 s. 88)

32

Svislé soustruhy Jiným názvem karusely - Obrázek 3 Svislý soustruh. Vyrábí se na nich čelní, válcové a kuželové plochy velkých a těžkých součástí. Lze na nich také vrtat, řezat závity, vyvrtávat, popřípadě za použití speciálních upínacích přípravků frézovat, obrážet nebo brousit. Velikost svislých soustruhů je charakterizována největším průměrem obrobku, který je možné na stroji protočit. Tyto průměry jsou normalizovány od 800 do 20 000 mm. Do průměru 1 200 mm se vyrábí svislé soustruhy jednostojanové, větší pak dvoustojanové (10 s. 111).

Obrázek 3 Svislý soustruh (10 s. 111) Jednostojanové svislé soustruhy - jejich hlavní částí je stojan, po němž se svislým směrem pohybuje příčník. Pro upínání nástrojů se využívá revolverová hlava, která je společně se suportem připevněna na příčníku. Stroje bývají vybaveny ještě jedním bočním suportem, který je na vedení stolu. Dvoustojanové svislé soustruhy - příčník je vedený na dvou stojanech a na něm jsou většinou umístěny dva suporty. Další suport je na jednom, popřípadě obou stojanech.

33

Jako zvláštní doplněk může být v příslušenství stroje zařízení na soustružení kuželů, na řezání závitů a kopírovací zařízení. Konstrukce svislých soustruhů je řešena způsobem nezávislého ovládání každého suportu, tím umožňující obrábět několika nástroji najednou (10 s. 111-112). Poloautomatické soustruhy U

strojů

je

možný

automatický

pracovní

cyklus

nástrojů,

ale

k následnému opakování cyklu je nezbytný ruční zásah obsluhy stroje. Ty nachází uplatnění hlavně ve středně sériové a velkosériové výrobě. Automatizace je řešena pomocí čelních nebo obvodových vaček. Podle upínání obrobku je rozdělujeme na: poloautomatické soustruhy hrotové a poloautomatické soustruhy sklíčidlové (1 s. 34). Automatické soustruhy Na těchto strojích se obrábějí složité rotační součástí, nejčastěji z tyčového materiálu. Pracovní cykly probíhají automaticky, stejně jako výměna obrobků. V případě, že se na stroji obrábí součásti přírubových tvarů, je stroj dovybaven mechanismem automatického vkládání obrobku do stroje a po následném obrobení vyndávání obrobku z upínače (4 s. 154). Číslicově řízené soustruhy Tato kapitola je podrobněji rozpracována v další části diplomové práce.

34

3.3 Hrotový soustruh a jeho konstrukce

Obrázek 4 Hlavní části hrotového soustruhu (1 s. 31)

Obrázek 5 Hrotový soustruh na dílně (obr. vlastní)

35

3.3.1 Popis hlavních částí soustruhu Jednotlivé hlavní části hrotového soustruhu zobrazuje a popisuje Obrázek 4 Hlavní části hrotového soustruhu. Lože Jedná se o část stroje skříňového tvaru, u něhož zpravidla převládá délka, popřípadě šířka, nad výškou. U většiny strojů lože spojuje základní části stroje v celek. Na loži jsou umístěny vodící plochy pro suport stroje nebo koníka. Může být také dosedací plochou, která slouží pro umístění dalších základních částí k soustruhu. Požadavky na lože soustruhu jsou hlavně tuhost a nenáchylnost k vibracím, aby byla zajištěna dostatečná přesnost obrábění. Obrázek 6 Lože soustruhu zobrazuje ty, které jsou používané ve školních dílnách (4 s. 146).

Obrázek 6 Lože soustruhu (obr. vlastní) Vřeteník Jedná se o část stroje, zpravidla skříňového tvaru, ve kterém je uloženo vřeteno, popřípadě zařízení sloužící ke změně otáček. Je vyobrazeno na Obrázek 7 Vřeteník. Vřeteno obráběcího stroje je složeno z několika komponentů. Je hlavní ukazatel kvality obráběcího stroje, jelikož má přímý vliv na přesnost vyráběných součástek. Z tohoto důvodu jsou kladeny na konstrukci a následnou výrobu vysoké nároky. Používá se několik typů vřeteníku. Jejich hlavní dělení dle konstrukce je v Chyba! Nenalezen zdroj odkazů. (4 s. 146).

36

Obrázek 7 Vřeteník (obr. vlastní)

Tabulka 3 Konstrukce vřeteníku Suport Umožňuje napolohování nástroje vůči obrobku a jeho následný pohyb určitým směrem a rychlostí při vlastním obrábění. Je umístěna na ložích stroje a jsou na něm umístěny další mechanismy sloužící k ovládání stroje, které znázorňuje Obrázek 8 Suport (4 s. 148).

Obrázek 8 Suport (obr. vlastní)

37

Suportová skříň Je část stroje, která je napojena na vodící šroub a posuvovou tyč. Pomocí ní je umožněn ovládat posuv suportu. Koník Je umístěn na ložích stroje naproti vřeteníku. Slouží například k podepření dlouhých součástí, vrtání, vyhrubování, vystružování a podobně. V dutině tělesa koníku je uložena pinola která má osu rovnoběžnou s osou pracovního vřetene. Pinola je posuvná a k upínání nástrojů slouží zpravidla Morse kužel. Při vyosení koníku je pak na soustruzích možné obrábět dlouhé kužely. Obrobek se upne mezi hroty a podélným posuvem se soustruží nastavený kužel (5 s. 35).

Obrázek 9 Koník (obr. vlastní) Posuvová převodovka Je poháněna od točivého pohybu vřetena. Pomocí převodovky ovládáme podélný i příčný strojní posuv. Umožňuje volbu velikosti posuvu v závislosti na otáčkách vřetena (5 s. 35).

38

Vodící šroub Je to pohybový šroub jedno nebo několikachodý, zpravidla s lichoběžníkovým závitem. Používá se pro strojní pohyb suportu. Je zapotřebí sladění přesné polohy suportu nástroje s vřetenem, například při řezání závitu.

Obrázek 10 Posuvová převodovka (obr. vlastní) Vodící tyč Využití pro strojní posuv suportu s nástrojem. Pomocí ní se převátí točivý pohyb na podélný. Většinou jde o tyč šestiúhelníkového profilu, popřípadě o kruhovou, na které je vyrobena drážka po celé její délce.

Obrázek 11 Vodící tyč (obr. vlastní) Vodící plochy Jsou to plochy, po nichž se posunují mechanismy stroje. Je zde důležitá přesnost výroby a vysoká kvalita opracování. Z tohoto důvodu se vyrábí broušením. Pro podélný posuv jsou tyto plochy vyrobeny z jednoho kusu odlitím, a pak následným strojním opracováním (5 s. 34).

39

Obrázek 12 Vodící plochy (obr. vlastní) Hrotová objímka (pinola koníku) Je to část koníku, do které lze za pomoci Morseho kužele upínat nástroje. Pinola má možnost určitého výsuvu, která je stanovená výrobcem stroje.

40

3.4 Frézky Na trhu je dostupné velké množství jejich variant a velikostí. K těmto strojům je možné pořídit nejrůznější příslušenství. Základní jsou vyráběny a dodávány ve velkém počtu členění. Dělíme je do čtyř skupin: 

konzolové,



stolové,



rovinné,



speciální. Z hlediska řízení pracovního cyklu se rozlišují frézky ovládané ručně a řízené

programově (tvrdá a pružná automatizace). Velikost frézky lze v praxi určit dle šířky upínací plochy stolu a velikostí kužele ve vřetenu, do kterého se upíná nástroj. Dále se dá velikost frézek určit pomocí maximálního rozjezdu pracovního stolu, popřípadě vřeteníku. Velice důležitými parametry jsou výkon elektromotoru, rozsah otáček vřetene, maximální rychlost posuvů (1 s. 42).

3.4.1 Druhy frézek Konzolové Mají nejvyšší zastoupení z používaných obráběcích strojů v praxi. Název je odvozen od konzoly, která je posuvná po stojanu. Na konzole je umístěn pracovní stůl, na nějž se upíná obrobek. Pomocí ní je umožněn svislý posuv stolu, který má příčný a podélný posuv. Pracovní posuvy jsou vytvářeny za pomocí motoru, převodovky, šroubu a matice. Motor přes převodovku otáčí šroubem. Matice je pevně připevněná ke stolu, otočením šroubu dojde k posunu pracovního stolu. Stůl má většinou možnost posuvu ve třech na sebe navzájem kolmých osách. Konzolové frézky lze rozdělit na vodorovné, svislé, a univerzální (1 s. 42).

41

a) Svislé frézky Hlavním poznávacím znakem svislých frézek je vertikální vřeteno, které má osu kolmo k upínacímu stolu frézky. Je uloženo ve svislé hlavě, která bývá otočná kolem své osy o úhel 45 stupňů. Nejčastěji se na ni obrábí pomocí čelních fréz, stopkových fréz, drážkovacích fréz a frézovacích hlav (4 s. 237).

Obrázek 13 Svislá konzolová frézka (2 s. 114) b) Vodorovné konzolové frézky Vodorovné frézky mají na rozdíl od vertikálních frézek vřeteno uložené horizontálně, tedy rovnoběžně s osou pracovního stolu. Na těchto strojích se obrábí různými válcovými, kotoučovými frézami, popřípadě jejich kombinací. Upínají se na dlouhý frézovací trn, který je podpírán ložiskem na podpěrném ramenu. Dále lze upínat nástroje přímo do dutiny vřetene a to jako na vertikální frézce. Lze použít přídavné zařízení na upínání nástrojů jako je vertikální hlava nebo obrážecí hlava (9 s. 190).

42

Obrázek 14 Vodorovná konzolová frézka (10 s. 190) c) Univerzální konzolové frézky Jejich konstrukce je takřka shodná s konstrukcí vodorovných frézek. U univerzální frézky je však možnost natočení pracovního stolu o 45 stupňů. Díky této možnosti je na těchto strojích možno vyrábět šroubovice. K příslušenství dále patří svislá, či vertikální frézovací hlava, obrážecí hlava, které se nasazuje na svislé vedení (2 s. 190).

Obrázek 15 Příslušenství frézek (10 s.190) 43

Stolové frézky Stroj je charakteristická pevným příčným a podélným stolem. Nemá konzolu. Výhodou této konstrukce je přesně definovaná výška stolu, která se v průběhu práce nemění. Pohyb v ose vřetene je zajištěn pohybem frézovacího vřetene. Tato konstrukce bývá tužší a přesnější než v případě konzolových frézek. Použití je pro větší a těžší obrobky (10 s. 191).

Obrázek 16 Stolová frézka (10 s. 192) Rovinná frézka U tohoto provedení se pracovní stůl pohybuje jen v podélném směru po pevném loži. Nástroj se pohybuje spolu s vřeteníkem po svislém stojanu frézky a příčně vysouváním pinoly z vřeteníku. V praxi jsou rovinné frézky s jedním vřeteníkem, nebo mohou mít druhý stojan s vřeteníkem na druhé straně stolu. Každý vřeteník je vybaven svou převodovkou a motorem a pracují nezávisle na sobě. Na rovinných frézkách se většinou obrábějí rovinné, svislé a šikmé plochy, drážky větších součástí pomocí frézovacích hlav, čelních, kotoučových a skládaných fréz. Vyznačují se velkým výkonem a velice dobrou geometrickou přesností (10 s. 191).

44

Obrázek 17 Rovinná frézka (10 s. 193) Speciální frézky V této skupině jsou zařazeny frézky, které jsou určeny pro výrobu speciálních operací jako je ozubení, závity, drážky, vačky atd. (10 s. 93).

45

3.4.2 Hlavní části konzolových frézek

Obrázek 18 Konzolová frézka na dílně (obr. vlastní) Stojan Je nosnou částí všech ostatních dílů a mechanismů frézek. Je vyroben z litiny, má skříňový tvar uvnitř vyztužený žebry. Ve spodní části přechází v základovou desku, v níž jsou uloženy nádrže s chladicí kapalinou (5 s. 52).

Obrázek 19 Stojan konzolové frézky (obr. vlastní)

46

Konzola Je litinový odlitek skříňového tvaru. Je posuvně uložena na svislém vedení přední části stojanu, na němž se pohybuje vertikálním směrem. Jsou v ní uloženy převody pro ruční a strojní posuvy (4 s. 240).

Obrázek 20 Konzola (obr. vlastní) Příčné saně Nesou podélný stůl a umožňují příčné nastavení podélného stolu. Na jejich horní ploše je vedení podélného stolu. U univerzálních frézek je na nich uložena točnice (4 s. 240).

Obrázek 21 Příčné saně (obr. vlastní)

47

Podélný stůl Podélný stůl se pohybuje podélně nebo příčně ve vodorovné rovině. Pracovní plocha stolu má několik podélných T drážek, pomocí níž se upíná obrobek.

Obrázek 22 Podélný stůl (obr. vlastní) Vřeteník Nachází se v horní části stojanu a je v něm uloženo otočně vřeteno. Je duté a uložené v radiálně-axiálních ložiskách. V krajní části je kuželová dutina, u frézek novější výroby je i vnější konec vřetena kuželový. Kuželová dutina i vnější kuželový konec vřetena slouží k upínání nástrojů (4 s. 240).

Obrázek 23 Vřeteník (obr. vlastní)

48

Výsuvné rameno Výsuvné rameno mají vodorovné a univerzální frézky. Je uloženo v rybinovém vedení horní části stojanu a přestavitelné v příčném směru. Vysunutí je závislé na délce frézovacího trnu (4 s. 240). Podpěrné rameno Podpěrné rameno je uloženo ve vedení výsuvného ramena. V jeho ložisku je uložen letmý konec frézovacího trnu (4 s. 240).

49

3.5 Úvod do CNC strojů Vývoj ve strojírenství jasně naznačuje, že využívání výpočetní technika se stává jedním z hnacích motorů strojírenského oboru. Počítače se uplatňují při návrhu a v konstrukčních výpočtech strojů, čímž zvyšují kvalitu návrhu a možnosti jeho rychlejšího teoretického ověření. Řízení a regulace strojů počítačem zvyšuje zásadním způsobem jejich technickou hodnotu tím, že provádí rychle, přesně a spolehlivě opakované činnosti, nebo nahrazuje pomalé a nedokonalé reakce člověka na očekávané změny. Ve strojírenské výrobě jsou počítače využívány nejen pro ovládání obráběcích strojů nejrůznějších druhů ale také ke tvorbě programů a následně jejich kontrole. První programovatelné stroje byli označované jako NC stroje. Vykonávaly příkazy, které byly stroji předávány pomocí děrné pásky nebo děrného štítku, později na magnetofonové pásce. Ve své době byly využívány hlavně na výrobu složitějších součástí při určité opakovatelnosti. Využívaly se tam, kde by se nevyplatila výroba jednoúčelového stroje a pro klasické stroje by tato výroba byla dražší, popřípadě nevyrobitelná. V této podobě se prosadily ve výrobě zejména složitějších součástí při odpovídající opakovatelnosti. Velkou nevýhodou však bylo drahé pořizování a uchovávání těchto programů. Dalším vývojem byly do NC strojů zabudovány počítače CNC, čímž se mnohem zjednodušilo programování a následné uchovávání programů. Použití počítačů značně rozšířilo možnosti využití těchto strojů i pro menší počty obrobků i pro jednodušší tvary obrábění. Zjednodušilo se tak programování možností

využívání

cyklů

a

také

pohybování

nástrojem

nebo

obrobkem

po matematicky definovaných křivkách. Z důvodů rostoucího výkonu počítačů a relativně nízké ceně se CNC stoje začaly prosazovat i v kusové výrobě. V některých případech jsou CNC stroje pro výrobu dokonce nenahraditelné. Je to z důvodů složitosti tvarů požadovaných obrobků, neboť řídící počítač je schopen regulovat parametry, které jsou důležité pro bezproblémový chod stroje (například při řezání laserovým paprskem) (10 s. 5).

3.5.1 Využití CNC techniky V dnešní době jsou CNC stroje využívány pro široký rozsah způsobů obrábění. Najdou zastoupení pro specializované stroje jako CNC soustruhy, brusky, frézky, stroje pro elektroerozivní obrábění, ale i univerzální stroje jako CNC frézovací centra, 50

soustružnická centra, stavebnicové stroje a centra. V praxi se vyskytují různě vysoko produkční stroje určené pro hromadnou výrobu v podobě CNC automatů, ale i stroje pro kusovou a malosériovou výrobu. Ve výrobě jsou také využívány víceosé měřící stroje pro měření složitých součástí (6 s. 221). CNC obrábění se řadí do pružné automatizace. Je mnohem lepe přizpůsobitelná rychlému předělání na nový typ práce a snadnější odladění než u automatizace tvrdé, která je vytvářena za pomoci vaček a narážek. Ve výrobě se rozšiřuje trend ustupování klasických strojů strojům CNC. Jejich využívání je vhodné pro přípravné práce při obrábění, v opravárenství a tam kde stroje nepracují celou směnu. CNC ovládání strojů však přináší další nároky na obsluhu. Musí samozřejmě ovládat klasickou technologii obrábění, jako je správná volba nástrojů, správná volba řezných podmínek, ale navíc musí mít znalost výpočetní techniky potřebné pro obsluhu CNC obráběcích strojů. Oblast CNC techniky se bouřlivě rozvíjí, a proto poznatky dále uváděné nelze považovat za konečné. Je nutné neustále sledovat vývoj v dané oblasti a novinky pružně zavádět jak do výroby, tak hlavně do výuky (10s.6).

3.5.2 Rozdělení CNC strojů Je mnoho možností jak rozdělit CNC obráběcí stroje. Jedna z nich je uvedena v knize Konstrukce CNC obráběcích strojů.

Tabulka 4 Rozdělení CNC strojů (9 s. 14)

3.5.3 Schéma CNC obráběcího stroje Pohyby stroje jsou řízeny strojním kódem – programem. Je uložen do paměti řídícího počítače, který je většinou součástí stroje. Data jsou přeposílána 51

do řídícího obvodu, jenž sepíná jednotlivé pohony. Následně jsou posílána přes porovnávací zařízení do řídicího obvodu, který ovládá pohony. Odměřovací zařízení sleduje hodnoty stroje (např. poloha suportu, otáčky vřetena, pomocné funkce) a posílá zpět do porovnávacího zařízení, kde jsou porovnávány se zadanými hodnotami a v případě odlišností dochází ke korekcím. Zjednodušené blokové schéma je znázorněno na obr. 26 (12 s. 10).

Obrázek 24 Schéma CNC obráběcího stroje (12 s. 10)

3.5.4 Základní části CNC obráběcích strojů Lože – jsou na ně kladeny vyšší nároky než na lože u konvenčních strojů. Je to zapříčiněno vysokými nároky na geometrickou přesnost a také vysokými provozními rychlostmi pohybujících se základních částí stroje. Stroje skříňového tvaru, zpravidla s převládající délkou nad šířkou nebo výškou. U většiny strojů spojují všechny konstrukční části v jeden celek. Na loži jsou vyrobeny vodící plochy, na které se usazuje stůl, suport nebo jiné základní části (6 s. 224). Podstavec – je většinou vyroben z šedé litiny. U většiny strojů spojuje všechny konstrukční části stroje v jeden celek a má přímý vliv na stabilitu stroje (9 s. 10). Základová deska – je spodní část stroje deskového tvaru. Na ní jsou dosedací plochy pro uložení dalších základních částí, případně upínací plochy s drážkami pro upnutí stolu nebo obrobku (9 s. 10).

52

Stojan – je část stroje skříňového tvaru s výškou převládající nad délkou nebo šířkou. Jeho součástí jsou vodící nebo dosedací plochy, které jsou určeny pro uložení dalších základních částí stroje. Podle polohy těchto částí rozlišujeme stojan šikmý nebo svislý (9 s. 10). Sloup – jedná se o součást obráběcího stroje válcovitého tvaru s výškou, která značně převládá nad průměrem. Na něj jsou usazeny další části stroje (9 s. 10). Konzola – je část stroje ustavená zpravidla na základní svislé rovině. Podle polohy roviny dosedacích ploch k dalším částem je konzola vodorovná, šikmá nebo svislá (9 s. 10). Příčník – je vodorovně uložená část stroje skříňového tvaru s délkou značně převládající nad šířkou a výškou. Jeho uložení je většinou pohyblivé na jednom nebo dvou stojanech. Jsou na něm vodící plochy pro vřeteník nebo suport (9 s. 10). Rameno – je část stroje, na níž převládá délka značně nad výškou nebo šířkou. Jedním koncem je pohyblivě uloženo na sloupu nebo stojanu, druhý konec je volný. Na přední svislé straně jsou vodící plochy pro uložení vřeteníku (9 s. 10). Příčka (most) – je část skříňového tvaru, na níž převládá délka značně nad výškou nebo šířkou. Spojuje horní konce stojanů (9 s. 11). Vřeteník – je část stroje zpravidla skříňového tvaru. Je v něm uloženo vřeteno, případně i převodové ústrojí pro změnu otáček (9 s. 11). Saně – je součást, která se pohybuje přímočaře po vodících plochách základní části. Jsou kratší než vodící plochy základní části (9 s. 11). Smykadlo – je součást, která se pohybuje přímočaře po vodících plochách základní části nebo saní. Je delší než vodící plochy základní části (9 s. 11). Koník – je část stroje, která se sestává z tělesa koníku a posuvné hrotové objímky. Zpravidla slouží k upínání obrobků popřípadě i nástrojů (9 s. 11). Hrotová objímka – je součást tvaru dutého válce. V přední části je kuželovitá dutina pro upnutí hrotu popřípadě i nástroje. Kuželová dutina bývá Morseho kužel o rozměru závislé na velikosti stroje (9 s. 11). 53

Stůl – je část stroje zpravidla plochého tvaru s vodorovnou plochou upínací desky, která má tvar obdélníku, čtverce nebo kruhu na kterou se upne obrobek. Je-li možno se stolem posouvat ve dvou směrech na sebe kolmých, nazývá se stůl křížový, jestliže jím lze otáčet, nazývá se otočný (9 s. 11). Suport – je část stroje skládající se ze soustavy saní, popřípadě smýkadel, která umožňuje nastavení nástroje do potřebné polohy vzhledem k obrobku a jeho pohyb v určitém směru a smyslu při obrábění (9 s. 11). Kuličkový

šroub

–

mechanizmus

kuličkového

šroubu

je

sestaven

z kuličkového šroubu, matice, kuliček a zařízení, které zajišťuje oběh kuliček. Je to v podstatě hřídel, na které je vyrobena šroubovice s profilem kuličky, která má ve šroubovici obíhat. Finální opracování je provedeno broušením, aby bylo docíleno přeného opracování. Matice je uzavřený labyrint, který má v otvoru vyrobenou přesnou šroubovici zase s přesným profilem kuličky. Matka bývá rozdělena na dvě poloviny přesným broušeným kroužkem. Jedna polovina kuliček obíhá po levé půlce šroubovice a druhá po pravé polovině. Díky tomuto se vymezí vůle mezi maticí, kuličkami a šroubem. Účinnost těchto je vyšší jak devadesát procent. Obvyklá úchylka je 0,002 na 100mm. Ocelové kuličky, které obíhají v drážce mezi hřídelí a maticí, vyvolávají lineární pohyb hřídele nebo matice v závislosti na požadavcích aplikace (9 s.74).

Obrázek 25 Hlavní části kuličkového šroubu (11 s. 12). Při použití kuličkového šroubu a matice krokový motor vytváří rotační pohyb, který se pomocí kuličkového šroubu mění na lineární pohyb. Vyrábí se tři varianty

54

posuvového systému. V první variantě se otáčí kuličkový šroub a matice stojí. V druhé variantě se otáčí matice a šroub stojí a v poslední variantě se otáčí šroub i matice. Požadavky na konstrukci kuličkových šroubů: 

mají normalizované stoupání 10 mm,



jsou tepelně zpracovány a broušeny,



matice je dvoudílná, má šířku 1,5 – 3 násobek průměru závitu, spolu se šroubem je vyrobena z chromové oceli.

Výhody kuličkového šroubu 

minimální tření,



vysoká účinnost – až 95 %,



příkony pohonů mohou být nižší než u klasických pohybových šroubů,



vysoká životnost z důvodu tepelného zpracování jednotlivých komponentů,



trvalá přesnost,



minimální opotřebení a zahřívání,



plynulý pohyb i při nízkých rychlostech,



mazání není nutné, ale doporučuje se (5 s. 109). Odměřování polohy – hlavním úkolem je zobrazení polohy nástroje vzhledem

k obrobku. Základní rozdělení odměřovacích systému v Tabulka 5 Způsoby odměřování polohy.

Tabulka 5 Způsoby odměřování polohy Podle druhu odčítání souřadnic

55



Odměřování přímé – u tohoto druhu se používá lineární snímač, který snímá skutečnou polohu CNC stroje. Jezdec pravítka je připevněn na pohybující se část stroje, s níž se pohybuje, a tím odměřování odčítá hodnoty na stupnici pravítka.



Nepřímé odměřování – odčítání hodnoty probíhá přepočtem z rotační na dráhu lineární. Jedna možnost je využívání snímače signálu zabudovaného do servomotoru, který otáčí kuličkovým šroubem, nebo využitím rotačního snímače napojeného na konec kuličkového šroubu (6 s. 268-269).

Obrázek 26 Přímé a nepřímé odměřování (14 s. 61) Podle druhu získaných informací: 

Přírůstkové (inkrementální) – toto odměřování po vypnutí elektrického proudu neuchovává informace o poloze posouvaných součástí. Z tohoto důvodu je po každém zapnutí stroje zapotřebí najetí referenčních bodů, v němž dochází ke sladění souřadného systému obrobku se souřadným systémem stroje.



Absolutní – je řešeno tak, že polohu, na které byl stroj vypnutý, uchovává v paměti, a z tohoto důvodu není zapotřebí po zapnutí stroje najíždění referenčních bodů. Systémy automatické výměny nástrojů - u konvenčních strojů nástroje mění

obsluha stroje ručně. Číslicově řízené obráběcí stroje nástroje vyměňují automaticky. Funkce automatické výměny je zkrácení doby na výměnu odstraněním vedlejších časů, odstranění chyb zapříčiněné únavou nebo nepozorností obsluhy, a tím zvýšení produktivity obrábění.

56

Systém, který vyměňuje nástroje v automatickém cyklu obrábění, má za úkol během vlastní výměny vyměnit nástroj, upnout a správně ho nastavit do výchozí pracovní polohy (6 s. 249). Na sestavy, které tvoří automatickou výměnu sestav, hlavně jejich konstrukční provedení, konstrukční provedení sestav tvoří automatickou výměnu nástrojů, jsou kladeny specifické požadavky: 

co nejkratší čas pro výměnu nástrojů,



dostatečná tuhost nosiče nástrojů,



zásobník musí mít velkou kapacitu a zároveň by mě zabírat co nejméně místa,



musí být zajištěna bezpečnost obsluhy,



nesmí být příliš zasahováno do pracovního prostoru,



systémy musí být jednoduché,



systémy musí být spolehlivé a bezporuchové (6 s. 256). Nástroje se na stroje ukládají do zásobníků nástrojů. Kapacita zásobníků je

podle jejich konstrukce od 8 do 100 nástrojů. Umístění zásobníků konstruktéři volí na stojany nebo stoly strojů, na pracovní vřeteník, ale i mimo vlastní stroj. Snaha výrobců obráběcích strojů směřuje k zjednodušení a zároveň k zlevnění automatické výměny. Dále se zaměřují na čas výměny. Snaha je zkrátit čas výměny z řezu do řezu co nejvíce. Z tohoto důvodu se přestávají využívat dopravní manipulátory a někdy i manipulátory pro výměnu stroje.

57

Podle použitého zásobníku dělíme zásobníky nástrojů na: 

nosné,



skladovacími,



kombinované.

Tabulka 6 Způsoby výměny nástrojů (9 s. 102)

Nosné zásobníky Nosné zásobníky jsou umisťované přímo do obráběcího stroje, proto se jedná o zásobníky malých rozměrů s menší kapacitou nástrojů. Výhoda jejich umístění spočívá nezvětšením půdorysu stroje. Patří sem revolverové a nožové hlavy soustružnických center. Jsou to systémy s nástroji pevně upnutými v zásobníku (9 s. 103).

58

Obrázek 27 Nosné zásobníky (obr. vlastní)

Skladovací zásobníky Obrábění skříňových a obrobků probíhá pomocí nástrojů umístěných ve skladovacích zásobnících. Mají celou řadu konstrukčních řešení s různým uspořádáním a složitostí. Hlavní části těchto zařízení: skladovací zásobník nástrojů, dopravní manipulátor sloužící k přenesení nástroje do místa výměny, manipulátor pro výměnu nástrojů v pracovním místě. Nosné zásobníky mají nevýhodu v malé kapacitě nástrojů, které jsou schopny uložit. Kapacita se pohybuje v rozmezí od 20 do 50 nástrojů (9 s. 103). Systémy se skladovacími zásobníky se dají rozdělit podle několika hledisek: Podle konstrukce se dělí na: 

hvězdicové,



bubnové,



řetězové,



kotoučové (deskové).

59

Obrázek 28 Bubnový zásobník (obr. vlastní) Podle počtu nástrojových míst 

Maloobjemové – mají kapacitu 20 až 40 nástrojových míst. Zásobník s nástroji je umístěný v některé části stroje (vřeteník, sloup apod.). Jsou uloženy radiálně, kuželovitě nebo rovnoběžně k ose vřetena.



Velkoobjemové – mají kapacitu v rozmezí od 50 do 150 i více nástrojových míst. Nástroje jsou do zásobníku umístěny mimo stroj na zvláštní konstrukci. Nevýhodou je, že se zvětší půdorysná plocha. Jejich řešení je bubnové, řetězové nebo kotoučové (6 s. 252).

Podle cesty, kterou vykonává nástroj ze zásobníku do vřetene 

zásobník – vřeteno,



zásobník – podavač – vřeteno,



zásobník s vyklápěním – podavač – vřeteno,



zásobník – dopravní manipulátor – podavač – vřeteno,



zásobník – podavač – dvouvřetenová nebo dvoupolohová hlava (6 s. 253).

60

Kombinovaná výměna Je to využití dvou předchozích typů automatické výměny nástrojů. Nástroje, které se používají často, jsou stabilně upnuty v nosném zásobníku. Ty, jež se používají méně, jsou přepínány ze skladovacího zásobníku do zásobníku nosného (5 s. 130). Kryty - funkcí ochranného krytování je zvýšení produktivity práce a zlepšení hygieny při práci. Chrání obsluhu před odletujícími třískami, zabraňuje stříkání chladící kapaliny mimo pracovní prostor a zabraňují kontaktu obsluhy s pohyblivými částmi stroje. Konstrukční řešení moderních ochranných krytů musí splňovat platné normy, design i ergonomii. Určují, že kryty, které umožňují vstup do pracovního prostoru, musí být blokovány pomocí elektrických zámků. Je to z důvodu zamezení mylného vstoupení do pracovního prostoru obsluhou stroje, a tím k možnému úrazu. Primární rozdělení ochranných krytů je na vnější a vnitřní. Vnější slouží k oddělení okolního prostředí od pracovního prostoru stroje a musí splňovat bezpečnostní požadavky při provozu stroje. Vnitřní slouží k oddělení pohyblivých mechanismů od pracovní části stroje, aby zachovaly stroj nepoškozený a funkční. Mají přímý vliv na přesnost, s níž stroj pracuje a také na životnost vodících částí, na kterých závisí celková geometrická přesnost stroje. Důvody, proč se používají ochranné kryty: 

chrání vodící plochy strojů proti poškození ocelovými třískami a řeznými kapalinami,



má přímý vliv na zvyšování životnosti strojů,



zabraňují úrazům obsluhy (9 s. 130).

Druhy krytů používaných na strojích: Rolety a zástěny Výhodou rolovacích krytování je nízká hmotnost, a proto je lze používat u obráběcích strojů pracujících s vysokými pracovními rychlostmi, nebo s velkým zrychlením pohybujících se částí stroje. Materiál, ze kterého se pásy rolety vyrábí, je vícevrstvá syntetická tkanina a pryže nebo z tenkého pružného plechu. Nevýhoda těchto krytů je malá odolnost vůči žhavým třískám nebo vnějším mechanickým zatížení. Bývá montováno na svislé plochy, na nichž nedochází k zatížení třískami

61

a následné poškození pásu. Je sestaven z bubnu, na který se navíjí pás. Jeden jeho konec je připevněn na pohyblivou část stroje. Při jejím pohybu dochází k odvíjení nebo navíjení pásu. Zpětné navíjení pásu je docíleno pružinou, která se při odmotávání rolety napíná uvnitř bubnu.

Obrázek 29 Rolety a zástěny (16 s. 142) Teleskopické kryty Tyto kryty jsou nejrozšířenější formou krytování na pohyblivé části stroje. Jejich robustní stavba snáší i vyšší zatížení. Hlavní nevýhodou je velká hmotnost a trhavé pohyby, které vznikají narážením jednotlivých části krytu při jejich pohybu. V případě nízkých pojezdových rychlostí se nárazy tlumí samovolně třecími silami. U vyšších pojezdových rychlostí se opatřují různými tlumiči nebo rozvíracím nůžkovým mechanismem, pomocí kterého jsou všechny jeho díly rozvírány rovnoměrně, čímž nedochází k jejich vzájemným střetům a rázům (16 s. 142).

62

Obrázek 30 Teleskopický kryt (16 s. 142) Krycí měchy Tento typ krytování se hodí pro obzvlášť vysoké rychlosti a zrychlení pohyblivých částí strojů hlavně z důvodů nízké hmotnosti. Jejich vzhled připomíná tahací harmoniku. Jsou vyráběny z pryže nebo z umělých tkanin, které vydrží tepelné zatížení potřebné podle použití. Některé materiály jsou schopny odolávat až 1000 °C při krátké době zatížení (15 s. 256).

Obrázek 31 Krycí měchy (15 s. 257) Spirálové krytování Tyto kryty nachází použití u ochrany pohybových šroubů a tyčových částí obráběcího stroje. Chrání části stroje před odletujícími třískami a stékající řeznou kapalinou. Výhodou je i jejich odolnost vůči tepelnému zatížení. Vyrábí se z ocelového pérového plechu, který má vysokou tvrdost a mez kluzu. Pro snadné posouvání jsou hrany zaobleny (9 s. 96). 63

Obrázek 32 Schéma spirálového krytování (9 s. 96)

64

3.6 Test znalosti z obsluhy CNC strojů Třída: Datum : Zakroužkujte správnou odpověď

Která odpověď nepatří mezi následující pojmy:

1 bod

a) hrotový soustruh, b) čelní soustruh, c) rovinný soustruh. Kde se využívají CNC stroje

1 bod

a) CNC stroje se využívají pro široký rozsah způsobů obrábění, b) CNC stroje se z důvodů vysoké ceny používají jen pro výrobu složitých součástí, c) CNC stroje jsou méně produktivní než klasické obráběcí stroje. Která odpověď nepatří mezi následující pojmy

1 bod

a) konzolové frézky, b) stolové frézky, c) vertikální frézky. Vřeteno frézky slouží

1 bod

a) k upínání obrobku, b) k upínání nástroje, na který převádí vedlejší pracovní pohyb, c) k upínání nástroje, na který přenáší hlavní pracovní pohyb. Na lože CNC soustruhu

1 bod

a) jsou kladeny stejné požadavky jako u klasických strojů, b) u klasických strojů jsou na lože kladeny vyšší požadavky než u CNC, c) u CNC strojů jsou na lože kladeny vyšší požadavky než u klasických strojů.

65

Suport soustruhu

1 bod

a) slouží k odstraňování třísek z pracovního prostoru stroje, b) pomocné zařízení, které nemusí být součástí soustruhu, c) leží na loži a umožňuje pohyb podélného a příčného posuvu. Automatická výměna nástrojů

1 bod

a) zvyšuje produktivitu práce, b) slouží jen k upínání nástrojů a nemá vliv na produktivitu práce, c) u CNC soustruhu se používá jen zřídka. Kuličkový šroub

1 bod

a) u CNC soustruhu se nepoužívají z důvodů jejich mechanických vlastností, b) u CNC strojů se používají díky nízké ceně pořízení, jejich vlastnosti jsou srovnatelné s klasickými pojezdovými šrouby, c) u CNC strojů se používají z důvodů možností vymezení vůlí a tím zpřesnění obrábění. U hrotového soustruhu se vodící tyč používá

1 bod

a) jako strojní posuv při řezání závitu, b) posunují se po ní mechanické části stroje, u kterých zabezpečuje stabilní polohu, c) slouží jako náhon pracovního posuvu, Obrobek u soustružení se upíná

1 bod

a) obrobkového držáku na suport stroje, b) na stůl soustruhu pomocí T drážek, c) do upínače nasazeného na vřeteno soustruhu. Rotační obrobky se nejčastěji obrábí na:

1 bod

a) konzolové frézce, b) hrotovém soustruhu, c) speciálních obrážecích strojích.

66

Popiš hlavní části soustruhu dle obrázku

11 bodů

……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………

67

Popiš hlavní části konzolové frézky dle obrázku

7 bodů

……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………

68

Popiš hlavní části CNC soustruhu dle obrázku

7 bodů

……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………

69

3.7 Výzkum 3.7.1 Metodika výzkumu Výzkum je zaměřen na otestování zvládnutí učiva u žáků střední školy, pro které je určen učební text v teoretické části. Je realizován formou testu, konkrétně se jedná o nestandardizovaný test obsahující otevřené a uzavřené otázky.

3.7.2 Výzkumný vzorek Výzkum byl proveden na střední škole SOŠ a SOU André Citroëna v Boskovicích. Test byl rozdán u dvou skupin žáků ze dvou rozdílných tříd. Počet žáků činil deset na skupinu. V první skupině byli žáci druhého ročníku z tříletého učebního oboru a v druhé byli žáci druhého ročníku z čtyřletého maturitního oboru.

3.7.3 Průběh výzkumu Osobně jsem se zúčastnil vyplňování testu u obou skupin. Žákům jsem sdělil cíl výzkumu, podrobně je seznámil s testem, vysvětlil jim jejich práci a zodpověděl otázky. Zpracování testu proběhlo bez problémů.

3.7.4 Hypotézy H1 žáci maturitního oboru mají lepší studijní předpoklady, z tohoto důvodu předpokládám jejich lepší úspěšnost při zpracování otázek v testu.

70

3.8 Vyhodnocení testu znalostí Test znalostí z konstrukce obráběcích strojů je určený studentům druhého ročníku oboru mechanik strojů a zařízení a oboru obráběč kovů. Pro úspěšné složení testu je nezbytné zvládnout učivo zpracované v diplomové práci. Test je rozdělený na dvě části: v první části jsou testové otázky, které mají jednu možnou správnou odpověď. Bodová dotace otázek je jeden bod při správné odpovědi. Za špatnou odpověď se body neodečítají. V druhé části jsou úkoly, v nichž mají žáci pojmenovat jednotlivé části strojů podle obrázku. U nich je bodová dotace jeden bod za správně pojmenovanou část stroje. Časová dotace na vypracování testu je 35 minut. V následujících Tabulka 7 a Tabulka 8 jsou zpracovány počty bodů jednotlivých žáků, které dosáhli při vyplňování testu. Úspěšnost žáků je znázorněna v procentech z celkového počtu bodů. V druhé ose je zobrazena úspěšnost jednotlivých otázek, která je také vyjádřena v procentech z celkového počtu odpovídajících žáků. V Tabulka 7 jsou zpracovány výsledky dosažené u obráběčů kovů a v Tabulka 8 u mechaniků strojů a zařízení. Pro lepší názornost jsou ke každé tabulce zpracovány grafy, na kterých jsou znázorněny správné odpovědi. V grafu 1 výsledky obráběčů kovů a v grafu 2 výsledky mechaniků seřizovačů. V grafu 3 jsou znázorněny výsledky obou oborů. Zde je dobře viditelný výsledek hypotézy, která se potvrdila. Úspěšnost žáků maturitního oboru je vyšší než u učebního oboru.

71

Žák

Body

Úspěšnost (%)

1

7

70%

1

0

6

60%

1

0

0

5

50%

1

1

1

1

9

90%

0

1

1

1

1

7

70%

0

1

1

1

1

0

7

70%

1

1

1

0

0

1

1

8

80%

1

1

1

1

1

0

1

0

7

70%

1

1

0

0

1

1

0

1

7

70%

1

0

0

1

1

0

1

1

0

6

60%

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

6

60%

12

9

11

8

11

10

6

8

5

11

3

82

75%

13

5

7

5

7

6

4

5

4

7

2

52

74%

14

4

7

6

6

7

2

4

5

7

3

51

73%

Celkem bodů

26

36

25

33

30

19

23

20

34

14

260

14%

Úspěšnost žáka (%)

72%

100%

69%

92%

83%

53%

64%

56%

94%

39%

Č.o.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

2

0

1

1

1

1

1

0

0

3

1

1

1

1

0

0

0

4

1

1

0

1

1

1

5

0

1

0

1

1

6

1

1

0

1

7

1

1

1

8

0

1

9

1

1

10

1

11

Tabulka 7 Celkové dosažení bodů u jednotlivých otázek u žáků oboru obráběč kovů

Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru obráběč kovů 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Graf 1 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru obráběč kovů

72

Žák

Body

Úspěšnost (%)

1

9

90%

1

1

8

80%

1

1

1

8

80%

1

1

1

1

10

100%

0

1

1

1

1

9

90%

0

1

1

1

1

1

9

90%

1

1

1

0

0

1

1

8

80%

1

1

1

1

1

0

1

0

8

80%

1

1

1

1

1

1

1

1

10

100%

1

0

1

1

1

0

1

1

0

7

70%

1

1

1

1

0

1

1

0

1

1

8

80%

12

9

11

10

11

10

7

8

9

11

11

97

88%

13

7

7

6

7

6

6

5

4

7

7

62

89%

14 Celkem bodů

6

7

6

6

7

6

4

5

7

7

61

87%

33

36

31

35

32

28

24

25

36

34

314

17%

100%

86%

97%

89%

78%

67%

69%

100%

94%

Č.o.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

0

0

3

1

1

1

1

1

0

0

4

1

1

1

1

1

1

5

1

1

1

1

1

6

1

1

1

1

7

1

1

1

8

1

1

9

1

1

10

1

11

Úspěšnost 92% žáka (%)

Tabulka 8 Celkové dosažení bodů u jednotlivých otázek u žáků oboru mechanik strojů a zařízení

Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru mechanik strojů a zařízení 100% 90% 80% 70% 60% 50%

40% 30% 20% 10% 0% 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Graf 2 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru mechanik strojů a zařízení

73

Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u obou oborů 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1

2

3

4

5

6

Obráběč kovů

7

8

9

10

11

12

13

Mechanik strojů a zařízení

Graf 3 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u obou oborů

74

14

4. Závěr Cílem diplomové práce bylo zpracování učiva zabývající se konstrukcí obráběcích strojů, které budou sloužit jak žákům, tak i učitelům odborného výcviku. Učivo je zpracováno pro snadnější pochopení učiva a zjednodušení vlastní práce žáků. Vývojem doby jsou na žáky v tomto oboru kladeny stále vyšší nároky na obsah učiva, které musí zvládnout. Dříve se žáci oborů určených k výuce obrábění kovů dělili do tří skupin: na soustružníky, frézaře a brusiče. Nyní musí žáci problematiku těchto jednotlivých skupin zvládnout v jednom oboru a navíc k tomu přibývá učivo spojené s CNC obráběcími stroji, které se neustále vyvíjí a zdokonaluje. Po dokončení tohoto oboru je na žáky s tímto zamřením velký zájem ze strany firem specializovaných touto problematikou. Odcházení starších dělníků do důchodu způsobuje, že je dnes málo odborníků v tomto oboru a bývá zapotřebí je nahradit.

75

5. Resume The thesis of diploma was curriculum about construction machine tools. They will help students and also teachers. The curriculum is made for its easirer understandig and simplification of student´s work. Because of development higher requirements are put to students and of course they have to manage it. In the past students are divided into three disciplines: turner, miller and grinder. Nowdays students have to manage these disciplines in one and moreover the curriculum with CNC machine is more and it is developing and improving. After graduation of these studies students have great possibilities from companies which are specialized in this sphere. Nowdays there are few experts in CNC discipline because of high age to retirement. It is necesery change old man for young one.

76

6. Seznam použité literatury 1. Bothe, Otakar. Strojírenská technologie IV. 3. Praha : SNTL, 1989. s. 91. 04-21589. 2. Dejmek, Jan. Frézování. 1. Praha : ROH, 1951. 301-05-256. 3. Drienski, Dušan a Lehmannová, Tereza. Strojní obrábění II Soustružení. 1. Praha : SNTL, 1991. s. 115. 04-220-91. 4. Driensky, Dušan a a kol. Strojní obrábění I. 1. Praha : SNTL, 1986. s. 422. 04238-86. 5. Frischherz, Adolf a Piegler, Herbert. Technologie zpracování kovů. 4. Praha : SNTL, 2001. s. 280. ISBN 80-902655-1-0. 6. Hájíček, Josef a Komíž, Stanislav. Technologie strojního obrábění 3. 2. Praha : SNTL, 1989. s. 320. 04-234-89. 7. Karlíček, Jan a Němec, Jan. Číslicově řízené obráběcí stroje II. 1. Praha : SNTL, 1979. s. 216. 04-227-79. 8. Klingora, Zdeněk a a kol. Strojírenská technologie. 1. Praha : SNTL, 1971. s. 172. 04-215-71. 9. Němec, Dobroslav a a kol. Strojírenská technologie 3. 2. Praha : SNTL, 1982. s. 319. 04-207-82. 10. Svoboda, Evžen. Technologie a programování CNC strojů. 1. Havlíčkův Brod : Fragment, 1998. s. 100. ISBN 80-7200-297-X. 11. Štulpa, Miloslav. CNC obráběcí stroje a jejich obrábění. 1. Praha : BEN, 2008. s. 126. ISBN 978-80-7300-207-7. 12. Vach, Josef. Frézeř. 2. Praha : SNTL, 1969. s. 288. 04-222-69. 13. Vlach, Bohumil. Technologie obrábění na číslocově řízených strojích. 2. Praha : SNTL, 1982. s. 360. 04-234-82. 14. Školní vzdělávací program obor obraběč kovů

77

Manuály: CNC 8055 T. Uživatelský manuál. Návod k obsluze. Typ VMF-1000. Průvodce smar T.NC iTNC 530.

78

7. Seznam obrázků Obrázek 1 Čelní soustruh (4 s. 153) Obrázek 2 Revolverový soustruh s hlavou otáčející se kolem svislé osy (3 s. 88) Obrázek 3 Svislý soustruh (10 s. 111) Obrázek 4 Hlavní části hrotového soustruhu (1 s. 31) Obrázek 5 Hrotový soustruh na dílně (obr. vlastní) Obrázek 6 Lože soustruhu (obr. vlastní) Obrázek 7 Vřeteník (obr. vlastní) Obrázek 8 Suport (obr. vlastní) Obrázek 9 Koník (obr. vlastní) Obrázek 10 Posuvová převodovka (obr. vlastní) Obrázek 11 Vodící tyč (obr. vlastní) Obrázek 12 Vodící plochy (obr. vlastní) Obrázek 13 Svislá konzolová frézka (2 s. 114) Obrázek 14 Vodorovná konzolová frézka (10 s. 190) Obrázek 15 Příslušenství frézek (10 s.190) Obrázek 16 Stolová frézka (10 s. 192) Obrázek 17 Rovinná frézka (10 s. 193) Obrázek 18 Konzolová frézka na dílně (obr. vlastní) Obrázek 19 Stojan konzolové frézky (obr. vlastní) Obrázek 20 Konzola (obr. vlastní) Obrázek 21 Příčné saně (obr. vlastní) Obrázek 22 Podélný stůl (obr. vlastní) Obrázek 23 Vřeteník (obr. vlastní) Obrázek 24 Schéma CNC obráběcího stroje (12 s. 10) Obrázek 25 Hlavní části kuličkového šroubu (11 s. 12).

79

Obrázek 26 Přímé a nepřímé odměřování (14 s. 61) Obrázek 27 Nosné zásobníky (obr. vlastní) Obrázek 28 Bubnový zásobník (obr. vlastní) Obrázek 29 Rolety a zástěny (16 s. 142) Obrázek 30 Teleskopický kryt (16 s. 142) Obrázek 31 Krycí měchy (15 s. 257) Obrázek 32 Schéma spirálového krytování (9 s. 96)

80

8. Seznam tabulek Tabulka 1 Rozdělení konvenčních obráběcích strojů Tabulka 2 Členění obráběcího stroje Tabulka 3 Konstrukce vřeteníku Tabulka 4 Rozdělení CNC strojů (9 s. 14) Tabulka 5 Způsoby odměřování polohy Tabulka 6 Způsoby výměny nástrojů (9 s. 102) Tabulka 7 Celkové dosažení bodů u jednotlivých otázek u žáků oboru obráběč kovů Tabulka 8 Celkové dosažení bodů u jednotlivých otázek u žáků oboru mechanik strojů a zařízení

81

9. Seznam grafů Graf 1 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru obráběč kovů Graf 2 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u oboru mechanik strojů a zařízení Graf 3 Graf správných odpovědí jednotlivých otázek u obou oborů

82