Výzkum a inovace moderních technologií ve výrobní praxi

SP2016/9

Fries Jiří doc. Ing., Ph.D.

01. 01. 2016 - 31. 12. 2016

Předmětem výzkumu v rámci projektu je pět modulů, které se částečně prolínají: Vyvrtávací hlava pro portálové CNC centrum: Předmětem výzkumu je vyvinout a navrhnout vyvrtávací hlavu pro portálové CNC centrum, sloužící pro přesné navrtání otvorů o různých průměrech. Záměrem je vyvinout příslušenství k CNC portálovým pálicím strojům s plazmovou i kyslíkovou technologii. Stavba výrobních strojů: Rozvoj energetického, nukleárního, strojírenského, petrochemického a chemického průmyslu si vyžaduje velmi hmotné a rozměrné obrobky. Požadavkům na obrábění obrobků z těchto oborů je nutné přizpůsobit i konstrukci a stavbu obráběcích strojů. Budou prováděny analýzy z generální opravu a modernizace (GOMO) na těžkém obráběcím stroji ŠKODA W 200 HC (číslicové odečítání) s otočným stolem S 100 C 0 - 360°. Nosnost 100 t. Složitost této GOMO spočívala v precizní technické přípravě, a to nejen předělat zařízení na plné CNC řízení (pracovní osy X, Y, Z, C, W), ale zejména inovovat otočný stůl tak, aby dokázal otáčet excentrický obrobek kolem zvolené osy. Touto významnou konstrukční změnu ot. stůl před zásahem nedisponoval. Tímto zásahem se provozovateli významně navýšila nabídka prací, např. řídící systémy Siemens nabízejí nástavbové balíčky jako obrábění ve šroubovici. Výzkum dobývacího procesu stěnového kombajnu: U procesu mechanického rozpojování nerostných surovin je vyžadováno přivedení určitého množství energie, která je spotřebována k oddělení třísek (elementárních kusů) horniny od horninového masivu. Tímto procesem je dán celý cyklus dobývání užitkového nerostu. Minimální energetické náročnosti procesu rozpojování se dosáhne především správným výběrem pracovního nástroje a volbou optimální rychlosti řezání a rychlosti posuvu nástroje do řezu, případně dalšími parametry, které již mají minoritní dopad na samotný proces desintegrace. Ke stanovování optimálních parametrů dobývací techniky je možno použít sofistikovaný přístroj pro měření rozpojovacích sil in-situ. Přístroj má ATEX do prostředí s nebezpečím výbuchu metanu a je možno je tudíž použít na všech dolech, a to nejen v České republice, ale prakticky kdekoliv na světě. Principem přístroje je změření rozpojovacích sil in-situ a ty potom aplikovat na konkrétní stroj, respektive dobývací orgán. 3D tiskárna: Předmětem modulu je průzkum trhu a nákup komponent pro sestavení tiskárny schopné produkovat výstupy srovnatelné svou kvalitou zpracování se soudobou úrovní dané technologie. Dále to je zpracování problematiky z oblasti stříhání důlních výztuží a vertikální dopravy osob (výtahy). Výzkum, vývoj a zpřesnění metod tribodiagnostiky pro určení technického stavu strojních zařízení: Výzkum je zaměřený na určování technického stavu a opotřebení strojních zařízení za pomoci použití metod tribodiagnostiky. Pro určování technického stavu strojních zařízení je využito rozborů maziva pocházejícího ze stroje. Na základě chemického složení, počtu a morfologie otěrových částic lze usuzovat na celkové opotřebení strojních zařízení.

Ing. Jan Blata, Ph.D.
prof. Ing. Josef Jurman, CSc.
Mgr. Ivana Onderková, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Fries, Ph.D.
Ing. Kamil Kaufman, MBA
Ing. Tomáš Neumann
Ing. Petr Hlubek
Ing. Martin Procházka
Ing. Radim Dittrich
Ing. Tomáš Kaufman
Ing. Jiří Mlčoch
Ing. David Šeděnka, Ph.D.
Bc. Jiří Rozsíval
Ing. Lukáš Kudrna
Ing. Antonín Durna
Ing. Lukáš Rudolf
Bc. Jiří Dvorák
Bc. Pavel Rec
Bc. Roman Hejný
Bc. Jiří Teichmann
Ing. Oldřich Kozáček
Ing. Tomáš Damek
Bc. Marian Obrusník
Ing. Jiří Stánec

Specifikace výstupů výzkumu (cíl projektu)

Cíle celého projektu, stejně jako předmět výzkumu je prakticky možno členit do zmíněných modulů:

Vyvrtávací hlava pro portálové CNC centrum:
Výstupem bude vývoj a vytvoření funkční vyvrtávací hlavy pro portálové CNC centrum. Funkční vzorek bude následně testován a odzkoušen ve výrobním procesu. V rámci modulu by měl vzniknout prototyp (Gprot) a publikovaný článek ve sborníku nebo časopise v databázi SCOPUS (JSC).

Stavba výrobních strojů:
Výstupem daného modulu kromě zmíněné analýzy bude článek uplatněný v časopise nebo na mezinárodní konferenci, která je indexovaná v některé světové databázi Thomson Reuters (Web of Science či SCOPUS). Bude publikován jednoduchý popis postupných prací, zejména na konstrukčním prvku otočného stolu - úprava naplavování hydrostatické kapaliny zaručující rovinnost povrchu upínací desky pro:
• Závislosti maximální hmotnosti obrobku na vzdálenosti jeho těžiště od osy rotace stolu.
• Diagram maximální řezné síly při rotačním pohybu stolu v tečném směru v závislosti na vzdálenosti působiště síly od osy otáčení stolu.

Výzkum dobývacího procesu stěnového kombajnu:
Primárním cílem projektu je získání relevantních dat procesu dobývání nízkých slojí stěnovým kombajnem. Na základě naměřených dat pokud možno optimalizovat samotný rozpojovací proces. Mělo by dojít k ověření přístroje pro měření rozpojovacích sil in-situ. Výstupem projektu by měly být adekvátní publikační výstupy, popřípadě nepublikační VaV výstupy typu funkčního vzorku apod.

3D tiskárna:
Výstupem je vytvoření porovnávacích modelů na současné tiskárně kat. 340 pro srovnání s modely po její úpravě pomocí nových komponent. Vyhodnocení jejich kvality a navržení případných dalších úprav pro zvýšení úrovně výsledného modelu. Články vycházejí z oblasti vyvíjených hydraulických nůžek a roštu výtahového stroje. Třetí článek taktéž vychází z oblasti výtahů a pojednává o atypické kombinaci vedení a zavěšení klece výtahu. Výstupem modulu bude 1 funkční vzorek (3D tiskárna), 1 software (aktualizace výpočtu výtahu dle aktuální normy), 1 článek s impakt faktorem (nůžky), 2 články pro Scopus (výtahy).

Výzkum, vývoj a zpřesnění metod tribodiagnostiky pro určení technického stavu strojních zařízení:
Cílem je možnost zpřesnění metod tribodiagnostika pro identifikaci možných problémů strojních zařízení, případně jejich srovnání a možné kombinace s jinými metodami TD, jako je vibrodiagnostika, termodiagnostika apod.
Výzkum přinese možnosti a ověření nových aplikací tribodiagnostiky, zvláště pak prvkové analýzy při hodnocení technického stavu strojních zařízení. Výsledky výzkumu budou prezentovány v odborných časopisech a budou tak přístupny široké veřejnosti. Předpokládá se, že budou uveřejněny minimálně dva články ve Scopusu.

Výstupem projektu bude celkem přibližně 3 funkční vzorky (prototypy) a min. 5 publikačních výstupů dle RVVI při původním požadovaném objemu 732 tis. Kč.

Harmonogram:
jaro 2016 – design a výkresová dokumentace v jednotlivých modulech
léto 2016 – výroba jednotlivých komponent prototypů
podzim 2016 – ověřovací provoz u modulů, které to vyžadují
zima 2016 – zhodnocení projektu – jednotlivých modulů