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.

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.

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?

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
MM Podcast: Glosa - Poselství Garcíovi

Jsou věci, které ovlivnit nemůžeme, avšak máme možnost se k nim svobodně postavit. Pokud tak ale činíme ve stresu a se strachem, negativní dopad to jen znásobí. Naopak, uvedeme-li se do klidu s vědomím své vnitřní síly, víry a odhodlání, vše se může nakonec vyvíjet úplně jinak. 

Technická podpora vždy po ruce

Prostřednictvím nové aplikace LiveTechPro nabízí společnost Ceratizit kompetentní okamžitou technickou podporu i v období místního a národního lockdownu vyvolaného pandemií covid-19.

Názorové fórum odborníků

Výzkum a vývoj v oblasti řezných nástrojů podle doc. Jany Petrů z Vysoké školy báňské – Technické univerzity v Ostravě (www.mmspektrum.com/200519) mj. dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování a konstrukce nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL.
Zabývá se těmito trendy také vaše společnost? Naleznou uživatelé výše popsané inovace ve vašich produktových portfoliích? Uveďte příklad.

Související články
Všechno pro obrábění kovů

Česká pobočka firmy Walter AG letos oslaví třicáté výročí svého založení. Nejen o třicetiletém působení společnosti v Česku, ale především o její současnosti a také o plánech do budoucna jsme si povídali s Jiřím Majerem, jednatelem firmy Walter CZ.

Související články
Rodná čísla nástrojů v kódech Data Matrix

Společnost Seco uvádí do života nový projekt – označování každého vyrobeného nástroje jedinečným strojově čitelným kódem. O tom, jak tento nápad vznikl a jak jej firma hodlá využít, jsme si povídali s Ing. Janem Matějíčkem, vedoucím technického vzdělávání STEP a reprezentantem Seco Consultancy.

Abeceda komunikace (nejenom) pro strojaře, Část 1. Komunikace je jako mariáš

Člověk je tvor společenský a komunikace je jeho stěžejní dovednost. Komunikujeme proto, aby se něco stalo. Aby se naplnil náš záměr. Ať už chceme někoho pobavit, poučit, informovat, nebo přimět ke spolupráci, potřebujeme, aby nám rozuměl. Cílem úspěšné komunikace je dosáhnout určitého efektu. Aby se tak stalo, musíme použít správný obsah, formu, ale i správné načasování. Hranice mezi úspěchem a neúspěchem je velmi často daná právě (ne)schopností komunikovat. Ve spolupráci s odbornicí na strategickou komunikaci Mirkou Čejkovou pro vás připravujeme seriál, který, jak věříme, bude inspirací pro zlepšení vašich komunikačních dovedností.

Fórum výrobních průmyslníků

Jak se současná doba odráží nachodu vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a kompletace, tak ikaždodenního přístupu k zamezení šíření koronaviru mezi vašimi zaměstnanci. Dokážete vyčíslit náklady, které jste již do těchto opatření investovali?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak se současný způsob výuky odráží na studentech – na jejich osobnosti, přístupu ke studiu, k dosahování dílčích výsledků, na přípravě k finální části studia, k následujícímu profesnímu působení, ale i v sociální/osobní rovině vazby pedagog – student?

Pět principů pro zvýšení efektivity

Tork, spadající pod společnost Essity, uvádí na trh novou příručku představující princip „kaizen“. Díky němu mohou podniky zavést filozofii kontinuálních vylepšení.

Když je řemeslo posláním

V součinnosti se zákazníkem navrhovat nástroje s maximální hospodárností a produktivitou – to je cílem rodinné nástrojářské společnosti UniCut, jejíž produkty můžete najít ve výrobních firmách prakticky po celém světě. Její jednatel, Ing. Petr Inemann, s nímž jsme měli možnost hovořit, převzal vedení firmy po svém otci. Nezdědil však jen firmu, ale především, jak sám říká, lásku k řemeslu.

Abychom na změny zareagovali včas

Covid-19 je humanitární krize, která má bezprecedentní dopady na všechna průmyslová odvětví. Podniky stojí před novou výzvou, na kterou musí reagovat. Některé podniky tuto výzvu využijí ke svému rozvoji a expanzi, některé ji jen přežijí, a budou i takové, které zaniknou. První reakcí bývá zastavení všech investic, včetně investic do informačních technologií. A právě informační technologie ukážou, kdo bude vítězem, a kdo poraženým.

Firma a příroda mají k sobě blízko.
Více, než si myslíme.

Společnosti Fosfa je největším zpracovatelem žlutého fosforu v Evropě. Z něho pak vyrábí esenciální směsi zejména pro potravinářské i speciální průmyslové aplikace, které vyváží do více než 80 zemí světa. Vedle toho vyrábí také přírodní ekologické produkty, jako jsou přírodní prostředky péče o tělo i domácnost Feel Eco. Její záběr je ale širší, provozuje první českou vertikální farmu Feel Greens, ve které s pomocí hydroponie pěstuje microgreens, bylinky a saláty zcela bez jakýchkoliv pesticidů, GMO či růstových regulátorů.

Technologie pro mistry horkého tváření

Zavítáte-li do části města Olomouc s názvem Bystrovany, bezpochyby vás zaujme architektonicky velmi čistá budova, součástí jejíž fasády je velké plastické červené logo Weba. Když pak vejdete dovnitř, ohromí vás výrobní hala monumentálních rozměrů s množstvím sofistikovaných strojů různých značek – zejména pak značky Mazak. Od loňského roku mezi nimi můžete spatřit i automatickou obráběcí linku se dvěma stroji Mazak Variaxis 1050.

Hodinky, nebo číselníkové úchylkoměry?

Dnes nejspíše neexistuje strojírenská výroba, kde by se „hodinky“, jak je mnohdy toto měřidlo nazýváno, nepoužívaly. Stejně tak jako „šupléra“ –označující posuvné měřítko– se slangový název „hodinky“ dostal strojařům pod kůži tak, že při použití odborně správného výrazu – číselníkový úchylkoměr – často zaváhají, oč vlastně jde. Pojďme se tedy podívat na hodinky, které jsou nepostradatelným pomocníkem každého strojaře, ale čas měřit neumí.

Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členy 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