Témata
Zdroj: Sandvik Coromant

Další krok k bezobslužné výrobě

Studie čínské univerzity Beihang, publikovaná v časopise International Journal of Production Research, přímo spojuje prediktivní údržbu s kvalitou výrobků. Jak je však pro výrobce tato dosahovaná prediktivita a vynikající kvalita u operací využívaných při soustružení oceli slučitelná se snižováním počtu pracovníků na dílenských pracovištích nebo s bezobslužnou výrobou? Článek objasňuje důvody, proč jsou pro kvalitu obráběných součástí nezbytné vhodné nástroje ve spojení s procesy zabezpečenými proti selhání.

Reklama

Výzkum univerzity Beihang zdůrazňuje „silný vztah mezi strategií údržby, plánováním výroby a kvalitou“ a s tím koresponduje fakt, že společnost Sandvik Coromant registruje sílící trend, v rámci kterého výrobci obráběcích strojů začleňují systémy monitorování procesů do moderních CNC strojů.

Společnost PricewaterhouseCoopers (PwC) ve své nedávno publikovaná zprávě Digital Factories 2020 report doporučila, aby „firmy k chytřejšímu rozhodování využívaly prediktivní analýzu a strojové učení“, přičemž 98 % dotazovaných výrobců podle této zprávy uvedlo, že očekávají zvýšení efektivity vyplývající z využívání prediktivní údržby. V současné době se podle agentury Markets and Markets očekává, že v oblasti monitorování výroby vzroste globální trh při souhrnné roční míře růstu (CAGR) 9,8 % ze 4 miliard USD v roce 2018 na 6,4 miliard USD v roce 2023.

V kombinaci s břitovými destičkami ve třídě GC4415 a GC4425 nebo jinými vylepšenými nástroji Sandvik Coromant je platforma CoroPlus nedílnou součástí podpory prediktivní údržby. (Zdroj: Sandvik Coromant)

V souladu s těmito trendy je předvídatelnost stále důležitější i v moderním soustružení ocelových součástí. Tomu odpovídá i stále omezenější lidský dohled ve světle nových podmínek pro bezpečnost sociálních kontaktů v továrnách. Je jasné, že bezobslužná výroba je cestou vpřed — toho však nelze dosáhnout bez schopnosti detekovat opotřebení nástroje a předcházet náhlým lomům.

Bez lidského zásahu

K největším časovým ztrátám dochází v moderní průmyslové výrobě kvůli častým výměnám břitových destiček, přerušování výroby a hledání vhodných břitových destiček pro každou aplikaci nebo obráběný materiál.

Dosažení požadovaného počtu obrobených součástí za směnu může výrobcům ocelových součástí znemožňovat více faktorů, v neposlední řadě odolnost nástroje proti opotřebení. To platí zejména pro oblast použití ISO P15 a P25. Označení ISO P15 a P25 se vztahuje k požadavkům, které různé pracovní podmínky kladou na parametry obrábění. K nim patří hodnoty řezných parametrů, drsnost povrchu, hloubka řezu, předobrobený nebo neopracovaný povrch a spojitý, či přerušovaný průběh řezu.

Reklama
Reklama

Právě pro tuto oblast použití je příznačné, že karbidové břitové destičky s vynikající odolností proti opotřebení mají naprosto zásadní význam z hlediska podpory bezobslužné, nebo dokonce plně autonomní výroby.

Co však máme na mysli pod pojmem odolnost proti opotřebení? Existují různé typy. Nejdůležitější je například odolnost proti vzniku trhlin a lomům, podobně jako je břit schopný odolávat plastické deformaci v důsledku působení extrémních teplot. Povlak břitové destičky musí být také schopen bránit rozvoji opotřebení hřbetu, opotřebení ve tvaru žlábku a vytváření nárůstku na břitu. Klíčové je, aby povlak spolehlivě přilnul k substrátu. Pokud povlak dobře nepřilne, substrát není chráněn, což může vést až k jeho rychlému poškození.

Aby se ve vývoji opotřebení předešlo těmto jevům, je klíčové zajistit pravidelný, kontrolovatelný průběh opotřebení a eliminovat opotřebení, které je nepravidelné a nekontrolovatelné. Vzhledem k současnému trendu obrábění s omezeným nebo žádným lidským dohledem to není snadné – řada technologií však může být přínosná. Často je zmiňována prediktivní a preventivní údržba prostřednictvím inteligentního softwaru a senzorů, které mohou být „virtuálníma očima a ušima“ stroje, a podpora nabízející nejvhodnější doporučení vycházejí ze zhoršující se funkce a výkonu nástroje.

S pomocí senzorů tedy můžeme dosáhnout lepšího průběhu opotřebení, ale co nám umožňují lepší nástroje?

Reklama

Jak zabránit lomům

Při výběru lépe fungující břitové destičky bude ideální nástrojovou třídou taková, která zpomaluje rozvoj opotřebení a v případě některých operací mu brání ve vývoji úplně. Předvídatelný průběh opotřebení je přínosem zejména v případě bezobslužné a zcela autonomní výroby.

Pro dosažení minimálního opotřebení je nejdůležitější zvolit vhodnou karbidovou břitovou destičku schopnou poskytnout konzistentní a předvídatelnou funkci a výkonnost. Proto společnost Sandvik Coromant zařadila do své nabídky dvojici nových karbidových nástrojových tříd, GC4415 a GC4425, určených pro soustružení materiálů ISO P, které jsou obě navrženy tak, aby poskytovaly zvýšenou odolnost proti opotřebení, proti působení tepla a houževnatost.

Použití obou těchto tříd je ideální především pro obrábění nízkolegovaných a nelegovaných ocelí. Jsou schopné obrobit větší počet obrobků a přispívají k prodloužení životnosti nástroje – v režimu hromadné i sériové výroby.

Třídy GC4415 a GC4425– které, jak jejich název napovídá, jsou doporučeny pro oblast použití P15 a P25 – obě využívají technologii Inveio druhé generace. Technologií Inveio je u povlakové vrstvy z oxidu hlinitého dosaženo usměrněné krystalografické orientace, díky které získává jedinečné vlastnosti a kterou lze pozorovat při zkoumání materiálu na mikroskopické úrovni.

Všechny krystaly povlaku z oxidu hlinitého jsou vyrovnány ve stejném směru a společně tvoří odolnou bariéru proti podmínkám působícím v místě řezu. U povlaku Inveio druhé generace je orientace krystalů ještě podstatně vylepšena. To dodává břitové destičce ještě vyšší odolnost proti opotřebení a vede k prodloužení její životnosti – a může přispívat k předvídatelnému průběhu opotřebení.

Dvojice nových karbidových nástrojových tříd, GC4415 a GC4425, určených pro soustružení materiálů ISO P, je navržena tak, aby poskytovalazvýšenou odolnost proti opotřebení, proti působení tepla a houževnatost. (Zdroj: Sandvik Coromant)

Vytyčení cílů

Uživatelům společnosti Sandvik Coromant již třídy GC4415 a GC4425 přinesly značné výhody. Při použití břitové destičky ve třídě GC4425 se životnost nástroje v porovnání s konkurenční břitovou destičkou reálně zvýšila ze 150 vyrobených kusů na 270 kusů.

Další srovnávací zkoušky prováděl zákazník z USA působící v oblasti všeobecného strojírenství, který zjišťoval výkonnost třídy GC4415 ve srovnání s konkurenční karbidovou břitovou destičkou. Obě břitové destičky byly použity v sériové výrobě pro soustružnické a dokončovací operace na ocelovém obrobku s tvrdostí 330HB a výměna nástroje byla provedena v okamžiku, když byla zjištěna nevyhovující drsnost povrchu. Ve všech případech byla jako řezná kapalina použita emulze.

Konečné výsledky byly jasné. S břitovými destičkami GC4415 mohl zákazník téměř zdvojnásobit hodnoty řezných parametrů. Konkrétně řezná rychlost (vc) s třídou GC4415 byla 280 m.min-1oproti 200 m.min-1 s konkurenčním nástrojem a rychlost posuvu (fn) byla 0,15 mm.ot-1oproti 0,1 mm.ot–1.

Zákazník dosáhl výrazného prodloužení životnosti použitého nástroje a zvýšení produktivity. V konečném výsledku, než břitová destička SandvikCoromantGC4415 s technologií Inveio vykázala známky opotřebení, vyrobila 80 kusů, což je dvojnásobek ve srovnání s konkurenčním nástrojem, který dosáhl pouhých 40 kusů. To odpovídá zvýšení produktivity o 100 % a zdvojnásobení životnosti břitových destiček.



Digitální vylepšení

Vedle vylepšených nástrojů s břitovými destičkami ve třídách GC4415 a GC4425 rozšířila společnost SandvikCoromant svoji nabídku také v oblasti digitalizace. V rámci toho její specialisté úzce spolupracovali s výrobci obráběcích strojů, dodavateli cloudových řešení a společnostmi poskytujícími síťové technologie na vývoji vlastní digitální platformy CoroPlus zahrnující připojené nástroje a software.

Software odráží, jak se časy mění. Chtěla-li v minulosti obsluha stroje vylepšit výrobní procesy nebo zjistit opotřebení nástrojů, musela se spoléhat na své zkušenosti a instinkt. Dnes, s využitím nástrojů vybavených senzory, mohou vedoucí výroby v reálném čase automaticky upravovat, kontrolovat a monitorovat parametry svých obráběcích procesů.

Platforma CoroPlus již své přednosti při monitorování a ovládání nástrojů vybavených senzory prokázala. Tato platforma pomáhá optimalizovat procesy tím, že eliminuje výše uvedené „mrhání časem“ v moderní průmyslové výrobě, minimalizuje počty přerušení výroby potřebných k výměnám opotřebovaných nástrojů – včetně karbidových soustružnických břitových destiček – a snižuje počty zmetkových kusů.

Navíc v kombinaci s břitovými destičkami ve třídě GC4415 a GC4425 nebo jinými vylepšenými nástroji Sandvik Coromant je platforma CoroPlus nedílnou součástí podpory prediktivní údržby. Díky kombinaci vhodných softwarových systémů mohou výrobci prediktivně detekovat opotřebení nástrojů a zabránit jejich náhlým lomům.

Tím se otevírá nejenom cesta k výhodám bezobslužné výroby – vyšší bezpečnosti výrobních procesů, zkrácení prostojů a ochraně investic. Děje se tak způsobem, který, stejně jako studie univerzity Beihang, přímo spojuje prediktivní údržbu s konzistentní kvalitou produktu.

Související články
Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Transparentní továrna usnadňuje přístup k datům z výroby

Před pěti lety prošel vrchlabský závod Škoda Auto kompletní proměnou z výroby automobilů na výrobu high-tech automatické dvouspojkové převodovky DSG. Samozřejmě musel být vymyšlen zcela nový layout všech jednotlivých výrobních úseků, důkladně byl navržen tok materiálu až do posledního centimetru a myšleno bylo již od počátku také na přicházející digitalizaci a éru Průmyslu 4.0. Postupné zavádění prvků moderní výroby později pomohlo k vyšší efektivitě. Dnes se namísto původního 1 000 převodovek denně vyrábí více než dvojnásobek.

Související články
Monitorování obráběcího procesu přináší přidanou hodnotu

Slovy Garyho Kinga z Harvardovy univerzity, zatímco dat je bezpočtu a je snadné je shromáždit, skutečná hodnota spočívá v tom, co s nimi uděláte.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Nástroje ve znamení podnikové mantry

Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Vítejte v továrně budoucnosti

Závod na výrobu nástrojů, který provozuje společnost Sandvik Coromant ve švédském městě Gimo, byl Světovým ekonomickým fórem zařazen mezi vyspělá zařízení Průmyslu 4.0.

Technologie pro firmu s dobrou tradicí

Společnost Jihlavan je tradičním výrobcem letecké i pozemní hydrauliky. Má vlastní vývoj leteckých hydraulických přístrojů. Navíc vyrábí pro významné evropské společnosti přístroje dle jejich dokumentace. S jeho výrobním ředitelem Liborem Babákem jsme si povídali zejména o technologiích a trendech a „vychytávkách“ v této oblasti výroby.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

Nástroje v rámci čtvrté průmyslové revoluce

Abychom mohli vyrábět součásti hospodárně, je potřebné rozšířit proces o výměnu informací. Důležitou roli při tom hraje management nástrojů, neboť pokud chybí nástroj, výroba stojí.

EMO Hannover 2013: část 7 - Technologie, které mnohdy nejsou vidět

Význam a odborný dopad hannoverského veletrhu EMO je tak zásadní v oboru technologie obrábění, že se mu věnujeme na stránkách MM Průmyslového spektra i čtvrtý měsíc po zavření bran výstaviště. Tentokrát přinášíme ucelený pohled na materiály použité ve stavbě strojů.

Léčivá mračna

Oftalmologie je lékařský obor, který se zabývá anatomií, fyziologií a nemocemi očí. V Indii je šedý zákal nejčastější příčinou slepoty, jíž by šlo zabránit, a jistá firma vyrábí potřebné zařízení, které oční lékaři potřebují a používají k léčbě postižených.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit