V CNC strojoch sa vyskytujú viaceré pohony, no v zásade ich môžeme rozdeliť na dva druhy, a to pohon vretena a pohon posuvu.

POHON VRETENA

Môžeme ho definovať ako zariadenie, ktoré uvá­dza do činnosti obrábací nástroj, či už priamo, alebo za pomoci rôznych prevodov a príprav­kov. Základne požiadavky na pohon vretena sú, aby pohon umožnil s do­statočnou presnosťou optimalizovať reznú rýchlosť, umožnil konštantnú reznú rýchlosť a jej nastavenie v do­statočne veľkom rozsahu v závislos­ti od meniaceho sa polomeru obrá­bania, zabezpečil potrebný výkon pre obrábanie, a umožnil rýchle zastave­nia vretena pri jeho vypnutí.

Pohon vretena vzhľadom na kon­štrukciu rozdeľujeme na:

a) Pohon s vloženým prevodom – je­ho hlavná výhoda je v tom, že ser­vomotor, synchrónny alebo asyn­chrónny motor, nemusí byť uložený v tesnej blízkosti vretena, čo umož­ňuje určitú variabilitu usporiada­nia pohonu. Najväčšou nevýhodou sú straty, ktoré vznikajú medzi jed­notlivými časťami pohonu a vôle. Varianty najčastejších vložených prevodov sú: prevod remeňom, ozu­benými kolesami, harmonický pre­vod a planétový prevod.

Účinnosť prevodu remeňom sa pohybuje v roz­medzí 90 – 95 percent, v závislosti od druhu po­užitého remeňa. Ozubené remene sa používajú hlavne pri prenose vysokých výkonov, kde ne­smie dochádzať k preklzávaniu remeňa. Oso­bitnou skupinou sú ploché remene, ktoré nie sú zdrojom vibrácií a ani ich neprenášajú z elek­trického pohonu, keďže servomotor, synchrón­ny alebo asynchrónny motor majú menej pres­né ložiska než vreteno.

Prevod ozubenými kolesami – ide spravidla o prevod jedným súkolesím. Účinnosť takéhoto prevodu je približne 90 percent a s každým ďal­ším vloženým súkolesím klesá.

Hlavnou výhodou harmonického prevodu je veľký prevodový pomer, vysoká kinetická pres­nosť, malý mŕtvy chod prevodu, vysoká účin­nosť. Jeho hlavná nevýhoda je citlivosť na torz­né kmitanie. Limitné zaťaženie určuje pružné koleso, ktoré je zaťažované cyklickým ohybom a zároveň aj krutom.

Hlavné výhody planétových prevodov sú veľ­ký prevodový pomer, malý mŕtvy chod. Medzi nevýhody patrí vysoká obstarávacia cena a níz­ka účinnosť.

b) Pohon s priamym prevodom – je charakte­ristický neprítomnosťou prevodových prvkov. Používa sa hlavne pre oblasť HSC (vysokorých­lostné obrábanie), kde je potrebný dynamický stabilný pohon, nízka úroveň hluku, rovnomer­nosť chodu, presné riadenie polohy a kompakt­nosť. Účinnosť takéhoto pohonu je takmer 100-percentná. Ich nevýhodou je vznikajúce teplo a vyššia obstarávacia cena. Spojenie sa vy­konáva dvomi spôsobmi – nalisovaním elektro­motora, alebo servopohonu s vretenom, alebo spojením spojkou.

c) Pohon elektrovretenom – motor je priamo integrovaný do vretena, tzn. pohon je priamo tvorený rotorom, ktorý sa nalisuje na hriadeľ vretena. Motory primárne určené na použi­tie ako elektrovretená sa vyrábajú vo viacerých radoch, kde sú podľa parametrov, ako je krú­tiaci moment, rýchlosť a výkon, rozdelené od najmenších po najvyššie. Hlavnými výhoda­mi sú krátky čas rozbehu v porovnaní s inými pohonmi, veľmi dobrá polohovateľnosť, jedno­duchá montáž a demontáž, kompaktný vzhľad, malá hmotnosť. Keďže majú malú veľkosť, z to­ho vyplýva aj ich hlavná nevýhoda, a to chlade­nie. Vo väčších plášťoch je potrebné vytvoriť nú­tený obeh chladenia. Rozoznávame dva druhy elektrovretien – synchrónne a asynchrónne.

POHON POSUVU

Tento pohon je charakteristický vysokými mo­mentmi na rozdiel od pohonu vretien, pri kto­rých je potrebný nielen moment, ale aj vyššie otáčky. V závislosti od druhu CNC stroja rozo­znávame dva základné druhy – rotačné a lineárne posuvy.

Rotačné posuvy sú tvorené buď samotným po­honom (servopohon, elektromotor synchrón­ny alebo asynchrónny), alebo je k nemu prida­ný translačný mechanizmus (remeňový prevod, reťazový prevod, harmonický prevod, plané­tový prevod). Ďalšia možnosť je použitie torz­ných motorov. Tento typ pohonu sa využíva ako samostatný pohon bez použitia translačné­ho mechanizmu. Torzný motor vznikne zvinu­tím lineárneho motora do kruhu.

Skupinu lineárnych posuvov môžeme rozdeliť na lineárne servo a krokové motory a lineárne posuvy pomocou mechanizmu.

Do tejto skupiny zaraďujeme prevody pomo­cou:

– guľôčkovej skrutky a matice – skrutko­vé prevody. Účinnosť takéhoto prevodu je 98 percent Tento prevod pozostáva z troch častí: guľôčkovej skrutky, guľôčkovej mati­ce a samotných guľôčiek. Rozoznávame tri spôsoby zapojenia. Pri prvom spôsobe zapo­jenia je matica pevná a pohybuje sa skrutka. Druhý spôsob je opačný. Skrutka je pevná a otáča sa matica. Tretí spôsob je ich kom­binácia, vtedy sa otáča aj skrutka aj matica. Pripojenie tohto typu prevodu s pohonom je možné realizovať viacerými spôsobmi, najčastejšie však: priame spojenie, spoje­nie ozubenými kolesami, spojenie remeňom a spojenie vložením prevodovky.

– ozubeného alebo plochého remeňa – remeňový pre­vod. Tieto prevody sa požívajú na pre­nos výkonu na väčšiu vzdialenosť pri rovno­mernom usporiadaní osí remeníc. Ich ďal­šou dôležitou funkciu je, že slúžia ako tlmia­ci člen a vyrovnávajú ťahové napätie vznik­nuté pôsobením mo­tora,

– planétového prevodu – tento prevod sa používa najčastejšie v spojení s ďalšími pre­vodmi, a to kvôli svoj­mu vysokému prevo­dovému pomeru,

– vlnovkového – har­monického prevodu. Pozostáva z troch zá­kladných častí: 1. obe­hové koleso, 2. pružné koleso, 3. generátor vĺn. K pohybu dochádza pri excentrickom rotačnom pohybe generátora vĺn, ktorý de­formuje pružné koleso a zároveň vytvára jeho rotačný pohyb, keď časť ozubenia na pružnom kolese zapadne do ozubenia na obehovom kolese,

– cykloidného prevodu – ide o špeciálny druh prevodu, ktorý na pohyb využíva excentric­ko-rotačný pohyb. Pozostáva z rýchlobež­ného hriadeľa, cykloidného disku, krúžku s valčekmi a pomaloobežného hriadeľa s val­čekmi,

– ozubených súkolies – čelné ozubené súkole­sie, závitovkové súkolesie, používa sa aj ako prídavný prevod, ktorý slúži na zvýšenie ale­bo zníženie celkového prevodu pri mecha­nizmoch. Závitovkové súkolesie sa používa aj ako pomocný pohon pre rotačné osi.

TEXT/FOTO ING. MARIÁN SEMANČÍK A KOL., FAKULTA VÝROBNÝCH TECHNOLÓGIÍ SO SÍDLOM V PREŠOVE

SPOLUAUTORI:

Ing. Štefan Konečný, Ing. Michal Mochnaľ, Ing. Táňa Lazoríková, Ing. Ján Goban. Dohľad nad príspevkom – doc. Ing. Jozef Haľko, PhD.

LITERATÚRA

[1] PAVLENKO, S., HAĽKO, J., MAŠČENIK, J., NOVÁKOVÁ, M.: Časti strojov s podporou PC I., Prešov: FVT, Vydavateľstvo Michala Vaška, 2009, 177 s., ISBN 978-80-553-0200-3

[2] MAREK, J. a kol.: Konstrukce CNC obráběcích strojů. Würzburg: MM publishing, s. r. o., 2010, 420 s., ISBN 978-80-254-7980-3

[3] Harmonický prevod [on-line]. [cit. 2012-11-12]. Dostupné na internete:

[4] Pohony [on-line]. [cit. 2012-11-12]. Dostupné na internete:

[5] CNC vretená [on-line]. [cit. 2012-11-12]. Dostupné na internete:

[6] Prevodové mechanizmy [on-line]. [cit. 2012-11-12]. Dostupné na internete:

[7] Pohony obrábacích strojov [on-line]. [cit. 2012-11-12]. Dostupné na internete: