EMO Hannover 2013: část 9 - multifunkční obráběcí technika

Zlepšování technických a výkonnostních parametrů operací obrábění je podmíněno kvalitativní vyrovnaností úrovně jednotlivých složek realizačního technologického uzlu. Mezi základní složky zpracovatelského procesu patří i obráběcí stroje.

Firma Heckert (člen Starrag Group) představila nové pětiosé obráběcí centrum HEC 800 X5, s velikostí palety 800 x 800 mm a rychleotočným stolem, určené pro soustružení. Splňuje všechny současné požadavky na obráběcí stroje: vysokou produktivitu, funkční spolehlivost a mimořádnou přesnost obrábění při jednom upnutí obrobku. Výrobce zdůrazňuje přednosti využití otočného stolu a obrábění ve více osách. Kombinace dynamického 5osého obrábění a NC soustružení umožní kompletní obrábění i složitých součástí na jednom stroji. Snížení počtu potřebných upínacích poloh a eliminace dalších operací obrábění na jiných strojích snižuje výrobní časy i neproduktivní přerušování a současně zvyšuje přesnost obrobku. Takto se zlepšuje konkurenceschopnost, což umožní relativně rychlou amortizaci investic.

Novinku charakterizuje dlouhodobá stabilní přesnost obrobků (7 μm), ocenitelná zejména při přechodech z hrubování na dokončování a mimořádná spolehlivost výrobního procesu. Redukce výrobních časů a přerušení spolu s energeticky úsporným náhonovým systémem zajistí výrazné zvýšení efektivnosti, které se projeví rozhodujícím snížením nákladů. Vysoce výkonný řídicí systém pro komplexní obráběcí aplikace s více osami CNC Fanuc 3i zvyšuje přesnost obráběcích strojů, a navíc i spolehlivost a provozuschopnost. Uživatel má také možnost výběru stroje HEC 800 X5 MT se Siemens Sinumeric 840 sl.

Obráběcí centrum je nově vybaveno speciální bezpečnostní pojistkou pro případ výpadku proudu. Funkce „Safe Shutdown“ zajistí řízené zastavení pohybu os a následné blokování. Zvýšení bezpečnosti zajišťuje i hydraulické upínání rotačních os a mechanický upínací systém palet.

Inovovaný stroj HEC 500 X5 využívá ke zvýšení produktivity tři lineární osy (X, Y, Z) vybavené rychlým posuvem až 60 m.min^-1, se zrychlením 7 m.min^-1. I rotační osy jsou výkonově dostatečně připraveny. NC rotační stůl se otáčí rychlostí 60 ot.min^-1 a až 500 ot.min-1 pro operace soustružení.

Kryogenní chladicí systém CO₂

Nový chladicí systém využívající CO₂ uvedla na trh firma Starrag pro své obráběcí stroje. Chlazení má zvýšit produktivitu obrábění, především vysoce pevných materiálů, nejméně o 75 %. Inovace je výsledkem týmové spolupráce s výrobcem nástrojů Walter AG a využití aerosolového mazání (ATS) fy Rother Technogy.

Mimořádné možnosti chlazení CO2 dokumentuje Starrag při frézování turbínových lopatek na obráběcím centru LX 051, připraveném pro chlazení CO2. Při obrábění novými nástroji Cryo-tec byl zaznamenán úběr na úrovni 64 % (přesně 278 cm3) materiálu – slitinové nástrojové oceli X12CrNiWTiB16-13/730MPa – v porovnání s konvenčním procesem. Mimořádnou úsporu představuje doba úběru 2,7 min proti 4,5 min původního obrábění za sucha.

U nových nástrojů Cryo-tec, původně vyzkoušených pro řezání za sucha, se při kryogenním chlazení sníží teplota ze 160 na 40 °C. Uvedeným systémem, kdy chladicí médium je vedeno vřetenem, se výrazně sníží opotřebení hřbetu nástroje. To umožní zvýšit řeznou rychlost z 320 m.min^-1 na 400 m.min^-1 a velikost posuvu na zub z 0,4 mm na 0,55 mm. Výsledky experimentů ukazují, že kombinované chlazení CO₂ – vzduch zajišťuje zlepšení rychlosti odvodu třísek z místa řezu o cca 70 %, což znamená obrovský nárůst produktivity obrábění. Důležité je, že nové chlazení není využitelné jen na nových strojích, ale po úpravě na všech obráběcích strojích Starrag.

Dosažení vyšší úrovně výkonu a produktivity obrábění nabízejí i nová obráběcí centra, která představila firma Yamazaki Mazak. Novinka s typovým označením Variaxis i-700 T splňuje všechny současné požadavky trhu na 5osý obráběcí stroj schopný provádět více různých operací současně, který je připraven i na soustružení součástí. K soustružení je využíván velmi tuhý naklápěcí stůl s pohonnou jednotkou osy A, vybavenou kotoučovým rozvodem a náhonovou jednotkou osy C, s přímým motorem. Osa C umožňuje soustružení se stolem nastaveným v poloze 0 nebo 90°.

Stroj i-700 T je vybaven vysokorychlostním frézovacím vřetenem s vysokým výkonem a lineárními válečkovými vedeními v osách X, Y a Z zajišťujícími tuhost a stabilitu, což přispívá k vysoké přesnosti řezného procesu. Vysokou přesnost obrábění v širokém rozmezí aplikací pozitivně ovlivňuje i tuhost sloupové konstrukce stroje s minimálními přesahy a vyloženími jeho prvků. Konstrukce stroje zajišťuje bezproblémový přístup k obrobku, takže lze sledovat průběh operace řezání. Mimoto je Variaxis standardně vybaven Mazatrol matrix 2 a zásobníkem na 30 nástrojů, s možností objednat větší zásobníky na 40, 80 nebo 120 nástrojů. K dispozici je i dvoupalcový výměník.

Současně s uvedenou novinkou Mazak nabídl i další modely řady Variaxis s inovovanými vlastnostmi a to typy i-500, j-600/5X a j-500, víceúčelový stroj s automatickým systémem Robo Job. Verze i-500 je vysoce produktivní 5osý stroj, s vysokými rychlostmi posuvů 56/60/60 m.min-1 na osách X, Y a Z. Stroj je vybaven řízením Siemens Sinumerik 840D sl a lze na něm obrábět součásti až do průměru 500 mm, při otáčkách frézovacího vřetena až 18 000 min^-1. Další typ 5osého obráběcího centra j-600/X5 výrobce považuje za základní úroveň víceúčelového stroje za přijatelnou cenu. Je připraven s  jedním stolem nebo objednatelným dvoupaletovým výměníkem a disponuje velkým pracovním prostorem, do nějž lze umístit součásti o velikosti až Ø 730 mm x 450 mm. Stroj je vybaven frézovacím vřetenem o výkonu 11 KW a 12 000 ot.min^-1, dále zásobníkem pro 18 nástrojů. To vše má zajistit efektivní výrobu prostorově složitých obrobků. Pro snadné programování j-600/X5 také používá Mazatrol matrix 2.

Nový Variaxis i-700 T představuje 5-ti osé obráběcí centrum schopné provádět více různých operací současně, s funkcí soustružení

Výrobce Mazak rozšířil úspěšnou řadu obráběcích strojů Quick Turn Nexus o nový typ 350-II MSY. Novinka vybavená hlavním a vedlejším vřetenem, spolu s dalšími možnostmi využití osy Y, má zajistit efektivní kompletní zpracování i rozměrnějších součástí. Základem vyšší produktivity stroje je mimořádně tuhé integrální vřeteno, s otáčkami až 4 000 min-1. Výkon vřetena je připraven pro široký rozsah funkčních aplikací, od přesného vysokorychlostního obrábění součástí malých průměrů až po těžké řezy hliníkových slitin a dalších neželezných materiálů. Předností je integrální konstrukce hlavního vřetena nepoužívající převodová kola a řemeny, které by mohly být zdrojem chvění při obrábění. Malý počet dílů sestavy vřeteníku naopak přispívá k vysoké funkční spolehlivosti stroje. Hlavní vřeteno doplňuje vedlejší vřeteno, které umožňuje využití osy C. Vysoký výkon frézovacího vřetena (nástrojového) nabízí prakticky stejnou produkční úroveň jako malá obráběcí centra, včetně výkonného čelního frézování a vysokorychlostního vrtání. Quick Turn Nexus 350-II MSY zajišťuje také vysoké rychlosti posuvů v osách X, Y a Z – až 30 000 mm.min^-1 a 555 ot.min^-1 v ose C. Stroj je standardně vybaven automatickým čidlem sledujícím nástroj, pro rychlé měření a seřizování. Průběžné sledování nástroje umožní rychlou okamžitou kompenzaci, současně i detekci jeho poškození a bezchybné seřizování. Obráběcí centrum je vybaveno řadou funkcí speciálního vybavení, včetně tepelného ochranného a bezpečnostního štítu.

Zvýšení kvality nového kompaktního soustružnického centra Quick Turn Smart 100M zajišťuje frézovací vřeteno i hlavní stabilní integrální vřeteno pro optimální výkon bezproblémového řezání. Výkon frézovacího vřetena byl zvýšen z 1,5 kW na 3,7 kW, rychlost posuvu zvýšena na 33 m.min^-1 na ose X a na 36 m.min^-1 na ose Y. Navíc byla zvýšena tuhost lineárních vedení na osách X a Z, zvýšena přesnost polohování a sníženo tření, což vše zlepšilo funkční parametry. Centrum 100M má i novou konstrukci NC koníka zajišťující automatickou změnu polohy a snadné i rychlé seřizování. Nový stroj plně respektuje ekologické požadavky, současně minimalizuje energetické požadavky a spotřebu maziva.

Soustružnické centrum Quick Turn Nexus 350-II MSY, vybavené dvěma vřeteny a funkční
osou Y, zajistí kompletní zpracování součástí.

Investovat do CNC obráběcího stroje nebylo pro všechny, kteří by mohli využít předností vysoce produktivního obrábění v pěti osách, často přijatelné. Vysoké pořizovací náklady a složité ovládání byly zejména pro malé a střední provozy vesměs nedostupné. Novinka nabízí řešení – společnost Haas Automation představuje univerzální obráběcí centrum Haas UMC-750 pro pětistranné (3 + 2) obrábění v pěti osách.

Flexibilní obrábění v pěti osách je účinný způsob, jak zkrátit dobu obrábění i seřizování a zvýšit přesnost u vícestranných, tvarově složitých obrobků. Nové centrum Haas UMC nabízí všechny uvedené výhody za dostupnou cenu a s jednoduchostí vlastní produktům společnosti Haas Automation. Obráběcí centrum Haas UMC-750 nabízí pojezdy v rozsahu 762 x 508 x 508 mm a integrovaný dvouosý sklopný stůl. Uvedený stroj je dodáván s nízkoteplotním, přímo poháněným „in-line“ vřetenem, s upínacím kuželem ISO 40 a standardními otáčkami 8 100 ot.min-1 nebo volitelně 12 000 ot.min-1. Ve standardní výbavě má postranní zásobník nástrojů s objemem 40 + 1. Sklopný stůl umožňuje umístění obrobků do téměř libovolné úhlové polohy pro pětistranné (3 + 2) obrábění nebo simultánní pohyb v 5 osách pro obrábění obrysu a obrábění složitých obrobků. Stroj umožňuje náklon +35° až –110° i otáčení o 360°, a poskytuje tak vynikající prostor pro nástroje a velký pracovní prostor pro umístění obrobků. Obráběcí centrum UMC-750 nabízí široký výběr volitelných prvků zvyšujících produktivitu obrábění, mezi něž patří pásový dopravník třísek, vysokotlaké chlazení vřetena, řídicí software pro vysokorychlostní obrábění, intuitivní systém sondování Haas, rozšířená programová paměť a řada dalších.

Univerzální obráběcí centrum Haas UMC-750 pro výkonné pětiosé obrábění

Možnosti soustružit a frézovat složité součásti nebo vykonávat více operací na jednom stroji zvyšují výrobní kapacitu, omezují potřebu manipulace a zvyšují přesnost. Představený CNC soustruh nové generace ST-10Y od firmy Haas Automation, Inc., nabízí ekonomické řešení s omezenou potřebou manipulace pro soustružení malých obrobků na kompaktním stroji, který je vybaven plnohodnotnými funkcemi a poháněnými nástroji s osou C. Soustružnické centrum Haas ST-10Y bylo od základu navrženo tak, aby bylo extrémně pevné, mimořádně přesné a velmi teplotně stálé. Všechny nosné elementy byly optimalizovány pomocí analýzy konečných prvků (FEA), aby měly co nejpevnější konstrukci a zároveň lepší průchodnost pro třísky i chladicí kapalinu, jednodušší údržbu a servis. Hlava vřetena se vyznačuje kompaktní, symetrickou konstrukcí zajišťující teplotní stabilitu i pevnost; 45stupňová konstrukce upínacího klínu výrazně zvyšuje prostor pro upínání nástrojů a zlepšuje odvod třísek.

Model ST-10Y je vybaven 12polohovým revolverem VDI, který indexuje nástroje za 0,5 sekundy, díky čemuž se zkracuje délka cyklu. Stroj nabízí maximální pracovní posuv 228 mm x 355 mm a vyniká pojezdem osy Y 101 mm (±50,8 mm od osy) pro excentrické obrábění, vrtání a závitování. Standardně je vybaven poháněnými nástroji s vysokým krouticím momentem a servopohonem osy C pro univerzální operace ve čtyřech osách. Čelo vřetena A2-5 má průchod 58 mm a tyčovou kapacitu 44 mm. Stroj se dodává s hydraulickým tříčelisťovým sklíčidlem 165 mm, je vybaven duálním vektorovým pohonem vřetena 11,2 KW a dosahuje 6 000 ot.min^-1, s krouticím momentem 101 Nm při 1 300 ot.min-1. Přepínání WYE-Delta za běhu zvětšuje silové možnosti, využitelné pro obrábění konstantní řeznou rychlostí s rychloposuvy 30,5 m.min^-1.

Výsledkem úsilí firmy Koepfer (člena skupiny Emag) je nová vertikální odvalovací frézka VLC 200 H, která je prvním strojem firmy založeným na novém „modulárním standardu“ Emag – tedy na nové jednotné strojní platformě, na které staví celá nová generace obráběcích strojů různého zaměření a využití. Tato „stavebnicová koncepce“ je velkou výhodou zejména ve fázi zavádění a etablování nových vysoce efektivních systémů na výrobu převodovek, jelikož dovoluje bezproblémově skloubit jednotlivé procesní kroky v rámci měkkého obrábění ozubených kol, bez velkých nároků na automatizaci – od počátečního obrobení polotovaru přes odvalovací frézování až po závěrečné srážení ostří. Jednotlivé technologie se dají snadno propojit, protože jsou navzájem ideálně sladěny a pracují s identickými parametry, mj. se stejnou předávací výškou.

Odvalovací frézka VLC 200 H nabízí technologii s krátkými časy obrábění, což je pro uživatele velkým ekonomickým přínosem i v samostatně stojícím provedení „stand-alone“. Základem stroje jsou vysoce výkonné pohony, jež zajišťují hlavnímu vřetenu frézky velmi vysoké otáčky. Ozubená kola o průměru do 200 mm a modulu 4 se na tomto stroji tudíž vyfrézují velmi rychle a bez chlazení. Odvádění vznikajících horkých třísek není u tohoto vertikálního stroje žádný problém. Třísky spadávají volným pádem do dopravníku třísek. Také vedlejší časy jsou díky systému „pick-up“, typickému prvku výrobků z dílny Emag, krátké. Pracovní vřeteno odebírá polotovar z dopravního pásu, posune jej ke koníku, kde dojde během pracovního cyklu k velmi pevnému opření o přírubu a po odvalovacím frézování je díl vřetenem vynesen z pracovního prostoru ven. Tato koncepce integrované automatizace je vzhledem ke krátkým vzdálenostem nejen zárukou rychlosti, ale i vysoké dostupnosti.

VLC 200 H zároveň garantuje prakticky stálou, mimořádně vysokou kvalitu součástek. K tomu přispívá minimální chvění strojního lože, vyrobeného z polymerického betonu Mineralit. Do pracovního prostoru je možné na přání zákazníka navíc uložit sondu, kterou lze využívat buď pro orientační úlohy, anebo proměřování hotových součástí. To umožní rychlou korekci výrobního procesu a plynulé udržování jeho vysoké kvality.

Možnost uplatnění modulární platformy coby součásti určitého systému otevírá další předpoklady ke zvyšování úrovně flexibility výroby. Po obrobení polotovarů (např. na stroji VL-2 od Emag) následuje proces výroby ozubení na VLC 200 H. Závěrečného srážení ostří a oboustranného zkosení se ujímá VLC 100 D – všechny stroje vycházející z konceptu „modulárního standardu“. Rozhodující výhodou je, že výroba ozubených kol je provedena v jednom řezu, s následným sražením – alternativní konkurenční řešení využívá po srážení ostří navíc druhou operaci, s odvalovacím frézováním. S novým modulárním řešením skupiny Emag a technologií firmy Koepfer se tak výrazně zkracuje takt výroby ozubených kol.

Celkový pohled na vertikální odvalovací frézku VCL 200 H

Pracovní prostor odvalovací frézky VLC 200 H – průměr součásti max. 200 mm a modul ozubeného kola 4

Sloganem „Přesnost funkčních pohybů“ uvedla firma Bumotec SA (člen skupiny Starrag) na trh nová lineární obráběcí centra řady S-191 Linear. Stroje s inovovaným řešením lineárních motorů zajišťují maximální preciznost a spolehlivě opakovatelnou přesnost při obrábění zlata, stříbra nebo platiny, hodinářských součástek, lékařských implantátů a nástrojů. Zde se výrazně uplatňují přednosti lineární technologie na CNC soustružnicko- frézovacím centru S-191, které zajišťuje pracovní pohyby prakticky bez vůle, v rozměrově mikrometrickém rozsahu.

Novinka nabízí kombinaci rychlého lineárního pohonu (zrychlení 1,1 g; rychlost 50 m.min^-1), měřicího systému Renishaw s vysokým rozlišením (1/100 μm) a stabilizačního chladicího okruhu, který reguluje všechny elementy stroje produkující teplo. To zajišťuje, že S-191 Linear obrábí s vynikajícími výsledky, což přivítají nejen současní uživatelé z hodinářského průmyslu. Bumatec dokládá stabilitu přesnosti funkce stroje pomocí měření během celého pracovního dne s rozptylem v rozmezí 2,5 μm.

Obráběcí stroje řady S-191 jsou připraveny pro soustružení, frézování i další operace obrábění (např. broušení) jednotlivých součástí nebo výrobu z tyčového materiálu (průměry 32, 50 a 65 mm) při jednom nastavení. Stroje charakterizuje modulární konstrukce, která zvyšuje úroveň univerzálnosti sestavovaných strojů – včetně obráběcího centra se sedmi funkčními osami a třemi vřeteny. Bumotec zdůrazňuje, že cílem vývoje nebylo obrábění zlata apod., ale stroj s výjimečnou vlastností „ ceramics-safe“. Novinka vybavená vysokorychlostním vřetenem (až 150 000 ot.min-1) totiž umožní soustružení a frézování součástek z keramických materiálů, ale lze ji i osadit různými brousicími nástroji (s rozměrem 0,5 až 80 mm), kterými lze také brousit bez chlazení. Přitom integrální laserový systém kontroluje přesnost nástrojů.

Ing. Zdeněk Novák

novakzdene@seznam.cz