Master's Thesis

Automatic workpiece change for medium-sized turning machining centers with both vertical and horizontal spindle axis

Final Thesis 5.73 MB

Author of thesis: Ing. Eduard Ozimák

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jiří Marek, Ph.D., DBA, FEng.

Reviewer: Ing. Jan Vetiška, Ph.D.

Abstract:

The diploma thesis focuses on designing a universal automatic workpiece changing system for small CNC turning centers with horizontal and vertical spindle axes. Literature research of existing solutions is followed by a system analysis and the design of three system variants, one of which has been selected based on the evaluation and elaborated in detail. The thesis includes technical calculations, design of the main parts of the system and economic and technical evaluation of the solution.

Keywords:

Automatic workpiece change, design, system, universal, horizontal CNC turning centres, vertical CNC turning centres

Date of defence

16.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil členy komise se svou diplomovou prací. Student zodpověděl otázky oponenta. -Hydraulický pohon, výhody a nevýhody Student bez problémů odpověděl na otázku. -Bezpečnost při výpadku energie Student bez problémů odpověděl na otázku.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr. (člen)
Ing. Roman Dvořák (člen)
prof. Dr. Ing. Jiří Marek, Ph.D., DBA, FEng. (předseda)
prof. Ing. Peter Demeč, CSc. (místopředseda)
Ing. Aleš Polzer, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Vlček (člen)

Diplomová práce se zabývá návrhem univerzálního systému automatické výměny obrobků pro malá CNC soustružnická obráběcí centra s horizontální i vertikální osou vřetena. Téma je technicky náročné a velmi aktuální. Student nejprve provedl kvalitní rešerši existujících řešení, následně systematicky navrhl  varianty a na základě hodnocení zvolil nejvhodnější z nich. Tento návrh je podrobně technicky zpracován – obsahuje výpočty, konstrukční návrh hlavních částí i návrh řízení systému. Součástí je také ekonomicko-technické zhodnocení. Práce je přehledně strukturovaná, srozumitelná a po odborné stránce na dobré úrovni. Student prokázal schopnost samostatné inženýrské práce a komplexního přístupu k řešení technického problému. Diplomovou práci hodnotím jako velmi zdařilou a doporučuji ji k obhajobě s hodnocením výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Vetiška, Ph.D.

Diplomová práce se věnuje aktuálnímu a technicky náročnému tématu automatizace obsluhy obráběcích center, konkrétně návrhu systému pro automatickou výměnu obrobků. Autor přistoupil ke zpracování velmi systematicky a s technickou hloubkou.

V úvodní části je zařazena kvalitně zpracovaná rešerše, která přehledně shrnuje současný stav poznání v oblasti manipulace s obrobky a automatizačních prvků u malých soustružnických center. Následuje rozsáhlý systémový rozbor, který pokrývá všechny podstatné aspekty návrhu, od mechanické koncepce přes integraci se strojem až po prostorové a provozní požadavky.

Na základě této analýzy autor vytvořil tři návrhové varianty, které podrobil multikriteriálnímu hodnocení. Tento přístup považuji za velmi vhodný, neboť umožňuje objektivní posouzení předností a slabin jednotlivých řešení. Vybraná varianta byla následně detailně rozpracována – konstrukční návrh je podložen kinematickou i dynamickou analýzou, což svědčí o technické informovanosti autora.

Ověření návrhu pomocí metody konečných prvků (MKP) je cennou součástí práce. Nicméně upozorňuji na nedostatek – u výsledných obrázků chybí srozumitelný popis okrajových podmínek, což snižuje srozumitelnost a věrohodnost této analýzy. Dále u obrázku 59 MKP analýza zřejmě předpokládá pouze symetrické zatížení točnice, což může být pro reálné použití nedostatečné.

Pozitivně hodnotím rovněž úvahy nad volbou řídicího systému a jeho funkcemi v rámci celkové koncepce automatizace. Tato pasáž naznačuje, že autor chápe širší souvislosti mezi mechanickým návrhem a řízením.

Mezi výtky řadím nevhodně zvolenou náhonovou soustavu pro rotaci kolem svislé osy, která spojuje nevhodnou kombinaci převodovky a pastorku. Dále návrhy chapadel nerespektují změny tvaru obrobených dílů, což bude komplikovat manipulaci s hotovými obrobky.

Závěr:
Diplomová práce splňuje stanovené cíle a vykazuje vysokou technickou úroveň. Autor prokázal schopnost samostatně řešit složité konstrukční úkoly a systematicky přistupovat k jejich analýze. Pro reálnou implementaci však bude nutné provést řadu konstrukčních a systémových úprav, zejména v oblasti pohonů a uchopovacích prvků.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Nakreslete principiální návrh koncového efektoru pro horizontální soustruh, který by umožňoval chytat obrobky různých průměrů.
  2. Navrhněte vhodnější kombinaci převodovky a pastorku pro rotační osu.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová