Komplexní řešení šestivřetenového automatu
Nová generace vícevřetenových automatů
Z výše uvedených důvodů se i vedení společnosti Tajmac-ZPS rozhodlo o zahájení vývoje řady vícevřetenových automatů nové generace. Projekt byl zaměřen na vývoj nového, plně numericky řízeného automatu, s cílem rozšířit stávající sortiment vícevřetenových automatů o moderní stroje, splňující stále vyšší požadavky na flexibilitu, rychlé přeseřízení na jiný dílec, zlepšení pracovních podmínek pro obsluhu, bezpečnostní a hygienické normy a snížení dopadu z provozu strojů na životní prostředí.Pro stanovení vývojové řady strojů byly zpracovány studie jak horizontálního, tak vertikálního uspořádání stroje a připraveny podkladové materiály pro jednání se stávajícími uživateli strojů i potenciálními uživateli CNC automatů. Vysoká pozornost byla rovněž věnována volbě počtu vřeten, velikosti obráběné tyče a maximálního oběžného průměru. S ohledem na důležitost správné volby optimální koncepce stroje byl v úvodní fázi projektu proveden rozsáhlý marketingový průzkum reakcí zákazníků na předložené studie.Pro volbu horizontálního uspořádání byly rozhodující především dva faktory:Vývojem prochází hardware i software
Rozborem řešení konkurenčních strojů a vlastních zkušeností byla zvolena základní koncepce stroje s NC křížovými suporty a s osovými suporty ve všech pracovních polohách s možností montáže NC rotačního pohonu protivřeten do všech pracovních poloh.Pohony jednotlivých os jsou standardní servomotory s kuličkovým šroubem. Pohon přetáčení vřetenového bubnu, jeho odjišťování, upínání, podávání a doraz materiálu jsou s ohledem na maximální zkrácení neproduktivních časů stroje řešeny jedním AC motorem a převážně vačkovými mechanismy.
Pro potřeby ověření konstrukce pohonů vřeten byla vystavena zakázka technického rozvoje na realizaci funkčního vzorku tohoto uzlu. Velmi důležitým bodem v rámci celého projektu bylo vybudování speciálního zařízení pro simulování a odzkoušení funkcí PLC programu v návaznosti na vzájemnou spolupráci dvou řídicích systémů Sinumerik 840D. Tímto opatřením došlo k zásadnímu zkrácení času při tvorbě programu na vlastním stroji a oživení a uvedení do provozu řídicích systémů.Součástí vývoje bylo také měření teplot a tepelných dilatací na stroji SAY 6/32 AC pracovníky ČVUT Praha. Cílem bylo popsat chování rozměrově a koncepčně velmi podobného stroje v průběhu jeho zahřívání po spuštění ze studeného stavu. Výsledky měření byly použity při volbě typu čidel pro tepelné kompenzace rozměrů ovlivňující přesnost obrábění a jejich umístění na stroji.
V průběhu projektu bylo rozhodnuto o vývoji vlastního technologického softwaru zjednodušujícího obsluhu programování stroje. Hlavním úkolem programu s pracovním názvem TMis pro projekt TMZ 642 CNC je časová synchronizace a řešení kolizí jednotlivých nezávislých vřeten stroje a pracovních suportů. Další vlastností je optimalizace technologického času při obrábění a pomoc obsluze stroje zvolit optimální časový cyklus obrábění. Program byl před aplikací na prototyp odladěn a vyzkoušen na stroji TM 626 CNC. Díky tomu proběhla vlastní aplikace na první prototyp stroje TMZ 642 CNC bez vážnějších komplikací. Stávající poznatky jak v průběhu programování stroje a v jeho provozu, tak i ohlasy ze strany uživatelů jsou vesměs pozitivní.V návaznosti na tento základní technologický program je rozpracován další projekt TMcam pro simulaci 3D obrábění, který umožní lépe optimalizovat dráhu nástroje. Tento projekt je zatím ve stadiu studie, která určí, zda bude prohlášen za perspektivní.
Charakteristika konstrukčního řešení
Mezi hlavní výhody nové konstrukce stroje patří maximální redukce neproduktivních časů, flexibilita a rychlost přeseřízení, zvýšená přesnost, rozšíření technologických možností stroje, komplexní obrobení součásti včetně opracování ze strany úpichu, optimalizace rozložení zatížení stroje, použití komunálního nářadí, zvýšení životnosti nástrojů a snížení provozních nákladů.
Zpevňování vřetenového bubnu je provedeno prostřednictvím tří věnců s čelním ozubením. Dva řídicí CNC systémy Sinumerik 840 D mají na starosti koordinaci šesti nezávislých motorů pro pohon vřeten, šesti podélných suportů, pěti křížových suportů a jednoho upichovacího suportu. Samostatná osa je určena pro přetáčení bubnu s podáváním tyčí v první pracovní poloze. Stroj disponuje celkem 24 CNC řízenými osami v základní konfiguraci a 20 přídavnými CNC osami pro řízení zvláštního příslušenství. Všechny pomocné funkce jsou ovládány pneumaticky. Samozřejmostí je systém rychlé výměny nástrojů, kde lze volit mezi řešením Capto nebo Kennametal.
Využití jistě najde i zařízení pro opracování ze strany úpichu s jednoduchým nebo tříosým nástrojovým suportem a řada dalších opcí a příslušenství. Řada konstrukčních prvků stroje je originálním řešením Tajmac-ZPS. Jde především o pohon vřeten nezávislými motory s koaxiálními hřídeli, příčné suporty včetně jejich pohonů, vačkový mechanismus přetáčení a zajišťování vřetenového bubnu, upínání a podávání materiálu včetně dorazu materiálu, tandemové uspořádání skříně pohonů, manipulátor pro odvod dílců a dalšízvolená konstrukční řešení jsou zárukou dobrého komerčního uplatnění. K podpoře tohoto závěru vedou výsledky dosahované v průběhu řešení a reakce na premiérové prezentaci stroje na mezinárodní výstavě Simodec 2006 ve francouzském La Roche sur Foron.
Důkazem zájmu o nový stroj je i požadavek německé firmy INA, světového výrobce ložisek a komponentů pro automobilový průmysl, k otestování stroje v jednom ze svých dceřiných závodů na Slovensku.V průběhu řešení projektu byla mimořádná pozornost věnována výpočtům jednotlivých uzlů stroje a průběžnému ověřování jednotlivých řešení. Bylo zpracováno celkem 26 výzkumných a vývojových zpráv a 10 zpráv a protokolů zkušebny. Příkladem může být výpočet dynamické tuhosti hřídelí pohonů vřeten a jeho následné ověření pracovníky VÚTS Liberec na funkčním vzorku nebo výpočty tuhosti křížových suportů s jejich současné zkoušky.
Rovněž ekonomické parametry dosažené už u prototypu dávají záruku dobré prodejnosti na světových trzích a návratnosti vynaložených prostředků v předpokládané době dle ekonomického rozboru.Projekt byl zahájen v lednu 2003 a ukončen v prosinci 2005 a byl částečně financován z prostředků Ministerstva průmyslu a obchodu České republiky v rámci projektu Konsorcia. Na řešení se podílely kromě nositele úkolu v rámci projektu Konsorcia, společnosti Tajmac-ZPS, Výzkumný ústav textilních strojů Liberec a Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii při ČVUT v Praze. V současnosti probíhá zpracování rizikostní analýzy stroje brněnským pracovištěm VCCVTT.
V průběhu plnění projektu Konsorcia proběhla jak ve společnosti Tajmac-ZPS, tak i na Ministerstvu průmyslu a obchodu České republiky rozsáhlá kontrola čerpání finančních prostředků Nejvyšším kontrolním úřadem. Komise neshledala žádné pochybení či neoprávněné nakládání se státními penězi a 24. března 2006 tak proběhlo závěrečné oponentní řízení projektu. Tím byla po formální stránce završena etapa vývoje představitele nové vývojové řady vícevřetenových automatů. Odborné veřejnosti byl stroj představen v rámci Zákaznických dnů, které se konaly v polovině dubna 2006.
Ing. Jaroslav Zemánek
Tajmac-ZPS
www.tamac-zps.cz
