Témata
Reklama

Přesné pětiosé frézování součástí z kompozitů

Pro automobilový průmysl byl vyvinut automatizovaný frézovací systém pro obrábění součástí z kompozitů vyztužených vlákny. U zařízení, které má vkládání obrobků robotem, se požaduje především opakovatelná přesnost a vysoká dynamika při víceosém obrábění.

Technicky vysoce vyspělé Švýcarsko umí vždy překvapit. Vidět je to například v automobilovém průmyslu, i když to Švýcarům tak nepřipadá. Ale právě v této oblasti existují v zemi četné podniky dodávající výrobky, inovační technologie a služby, označované jako „prodloužený obráběcí stroj“. Dobrým příkladem je firma Connova AG ve Villmergenu. Byla založena v roce 1983 a začínala s výrobou modelů a forem pro odlévání. Podnik se vyvíjel cestou od klasického výrobce nástrojů až po mezinárodně žádaného specialistu na součásti a skupiny součástí z vlákny ztužených kompozitů. Ovládl celý proces od návrhu materiálu a konstrukce součásti přes požadovanou kvalitu až po čistý výnos podniku.

Reklama
Reklama
Reklama

Nové možnosti pomocí kompozitů

Slogan firmy „nové cesty v kompozitech“ popisuje možnosti orientace do budoucna, které skýtá průmysl a konečný zákazník použitím speciálních nově vyvinutých kompozitů vyztužených vlákny. Lehké konstrukce a úspora materiálů vedou v letectví a transportní technice, jako je dopravní technika, k lepšímu využití energií, k vyšší dynamice strojů, ke zvyšování výkonu a přesnosti ve výrobě. Nahrazením stávajících materiálů kompozity jsou navíc dány úplně nové možnosti pro design, integraci funkcí a tím i funkčnost zařízení.

Jon Andri Jörg, výkonný ředitel firmy Connova, říká ke spektru jimi poskytovaných služeb, které zajišťuje 59 zaměstnanců-specialistů: „Rozumíme si jako partneři, kteří v oblasti kompozitů spolupracují se zákazníky od návrhu obrobku přes přípravu, volbu materiálu, zhotovení modelu, formy a nástrojů, jakož i obrábění na CNC stroji laminovaných součástí, až po údržbu a opravu nástrojů.“ V době razantně se vyvíjejícího používání speciálních součástí z kompozitů má velký význam právě mechanické obrábění. Experti prokázali podstatné a rozhodující výhody jejich troj- a pětiosého obrábění.

Flexibilní výrobní systém s obráběcím centrem C 50 U (vpravo) a vestavěným robotem a zásobníkem obrobků RS3 (vlevo). Zcela vlevo je vidět místo pro přípravu palet.

Správná volba systému řešení

Zřetelné je to v tom, že víceletý výrobní cyklus příslušného modelu automobilu vyvolává objed-návky více než tisíce kusů kompozitních součástí. Podle kritérií JIT to platí pro dávkování výroby a dodávky součástí. Z tohoto důvodu investovala firma Connova zhruba před 15 měsíci do flexibilního výrobního systému firmy Berthold Hermle AG.
Nákupu zařízení předcházely obsáhlé zkoušky obrábění a jejich vyhodnocení. Výsledky Connovu přesvědčily o správném rozhodnutí pro firmu Hermle. Kromě opakovatelné přesnosti obrábění a dynamiky při kompletním obrábění součástí v několika osách rozhodlo především komplexní řešení systému. Flexibilní výrobní systémy firmy Hermle mají modulární konstrukci. Sestávají z pětiosého CNC obráběcího centra, robota, míst pro přípravu palet a regálu pro uložení palet a příslušných nástrojů. Automatický frézovací systém instalovaný u firmy Connova obsahuje obráběcí centrum C 50 U, systém s robotem RS3 a s přídavnou lineární osou, místo pro přípravu palet, jakož i čtyři bloky regálů s možností uložení až 43 palet s nástroji (33 kusů o rozměrech 800 x 800 x 540 mm a 10 kusů o rozměrech 1 000 x 1 000 x 540 mm).

Obráběcí centrum C 50 U bylo zvoleno proto, že svým rozsahem obrábění od 1 000 x 1 100 x 700 mm značným podílem pokrývá obrobky, které se mají obrábět. Stroj je vybaven NC otočným stolem o průměru 1 150 mm, hlavním vřetenem s maximálním počtem otáček 18 000 min-1, upínačem nástrojů HSK-A63, standardním zásobníkem nástrojů se 60 místy, automatickými kabinovými dveřmi, měřicím dotykem, systémem hlídání zlomení nástroje a řízením Heidenhain iTNC 530 HSCI. Pro příjem palet s obrobky byl instalován upínací systém s nulovým bodem. Úkolem robota je dopravovat palety z místa přípravy do regálu a odtud do stroje nebo palety ze stroje vyjmout a zpětně uložit do regálu, případně dát na místo přípravy. Protože součásti z kompozitů se především frézují a méně vrtají, stačí v zásobníku nástrojů 60 míst, aby bylo možné obrobit součást z pěti stran kompletně pětiosým obráběním.

Pohled na systém zásobníku RS3 s přidanou lineární osou, sestávající z robota s manipulátorem a se třemi plus jedním regálovým blokem pro celkem 43 palet s obrobky.

Bezobslužné obrábění o víkendu

Po relativně krátkém zaškolení používají pracovníci flexibilní výrobní systém podle potřeby v jednosměnném provozu s obsluhou nebo ve druhé směně bez obsluhy, případně o víkendu také bez obsluhy. Philipp Folghera, vedoucí CNC výroby firmy Connova, k tomu říká: „Pro nás jsou typické výrobní série v počtu 1 až 20 kusů a mnohdy až 150 kusů. Čas od času se podle objednávek nachází ve flexibilním výrobním systému 30 a 40 různých obrobků, které automaticky opracujeme. Konstrukce obráběcího centra se třemi osami pro nástroje a dvěma osami pro obrobky je pro obrábění kompozitů ideální, protože obrys a tvar obrobku vyžadují velké vyložení nástroje a díky možnosti seřízení v pěti osách je nástroj ustaven vždy v úhlu 90° k laminovanému povrchu.“

Příznivá poloha nástroje k povrchu obrobku zabraňuje delaminacii roztřepení okrajů, takže všechny výrobky mají stejnou kvalitu.“ Tolik Folghera. V praxi to znamená, že během dne se obrábějí náročné výrobky s krátkými výrobními časy, v noční směně nebo o víkendu pak méně náročné obrobky s delším výrobním časem. Obrábění probíhá většinou bez chlazení, případně s minimálním množstvím chladiva. Tím se také šetří jinak běžně používané vysokotlaké zařízení pro chlazení tělesem nástroje.

Udo Hipp, zpracoval J. Řasa

Zdroj: MM Industriemagazin, č. 46, 2015

jar.rasa@seznam.cz

Reklama
Související články
Automatizace již od jednoho kusu

Tvarové frézování je jedním z posledních a nejnáročnějších procesních kroků při výrobě vstřikovacích forem a nástrojů. Výrobce forem a nástrojů Werkzeugbau Siegfried Hofmann spoléhá na výrobní buňku se čtyřmi frézovacími stroji typu C 42 U včetně čisticího a měřicího systému, připojeného pomocí robota.

Manipulační systém HS flex heavy

Firma Hermle se již téměř dvacet let zabývá automatizací svých obráběcích center a jako pokračování tohoto vývoje nyní uvádí na trh výkonný, kompaktní a rovněž cenově mimořádně atraktivní automatizační nástroj - manipulační systém HS flex heavy.

Vytvářet nové kapacity

Andreas Bruns nalézá argumenty pro obráběcí centrum Hermle velmi snadno: "Zařízení nás přesvědčují svojí vysokou spolehlivostí a přesností." Ví, o čem mluví, protože od roku 2014 rozšířil svůj strojový park již o dva pětiosé stroje řady High-Performance-Line – jeden z nich s přídavnou funkcí soustružení.

Související články
Kompaktní robotický systém

Od doby, kdy Hermle-Leibinger Systemtechnik, 100% dceřiná společnost firmy Maschinenfabrik Berthold Hermle, vyvinula první kompaktní robotický systém, došlo k vývoji mnoha dalších variant. Robotický systém RS 05 lze nyní připojit k více modelům strojů, individuální řešení modulů zásobníků systému uvítají nároční zákazníci. Četné instalace dokládají úspěšnost tohoto automatizačního řešení pro obrobky do 10 kg.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vysoká automatizace pro přesné díly

S flexibilní výrobní buňkou od Hermle, kterou tvoří tři pětiosá vysokovýkonná CNC obráběcí centra C 42 U a jeden robotický systém RS 2-L s dvojitým zásobníkem pro sto osmdesát palet obrobků a dvě stě přídavných nástrojů, útočí firma Kappler, specialista na přesnou techniku, na nové dimenze produktivity.

Víc než na chlup přesný

Díky strojům od firmy Hermle může být společnost SK Technology opravdu puntičkářská – a to doslova a do písmene. Tento odborník na třískové obrábění je totiž v přesnosti vynikající. Je to dáno nejen strojovým parkem, ale také pochopením, že o dobrém výrobku, nebo zmetku rozhodují nenápadné drobnosti.

Digitalizace je základ automatizace

Vysoká variabilita a rozdílné velikosti šarží zapotí nejednoho smluvního výrobce – to však neplatí pro firmu Microart. Tento výrobce přesných dílů provádí hospodárné třískové obrábění s flexibilní kapacitou za pomoci digitálních struktur a automatizovaných pětiosých obráběcích center Hermle.

Komplexní geometrie z grafitu

Společnost TVB sestavuje a prodává grafitové polotovary, frézuje elektrody pro erozivní hloubení a vyrábí pro ně držáky. Při zpracování se tento specialista spoléhá na společnost Hermle: Dvě automatizovaná pětiosá frézovací centra obrábějí porézní materiál, zatímco obrábění kovů má na starosti stroj C 32 U vybavený robotem.

Připraveni na 24 palců

Aby mohli ve firmě Ronal Group nepřetržitě frézovat složité formy pro litá kola, investovali do šesti tříosých obráběcích center a robotického systému od společnosti Hermle. Požadavky byly vysoké: Zařízení by mělo zkrátit prostoje a doby dokončování, vytvořit dokonalé povrchy a být kompatibilní s frézovacími programy předchozích strojů.

Efektivní výroba kvalitních forem

Společnost Wiegelmann ze Severního Porýní-Vestfálska je odborníkem na výrobu hliníkových a ocelových forem a na vstřikování plastů. Výrobce forem dbá na termíny a dokonalost, i když díly mají složitou geometrii. Při obrábění tento výrobce spoléhá na obráběcí centra značky Hermle. Nedávno si firma pořídila nový stroj C 42 U s integrovaným automatickým manipulačním systémem HS flex, a tím zvýšila flexibilitu a všestrannost svého strojového parku.

Flexibilta v obrábění plastů

Rakouská společnost faigle Industrieplast se původně zabývala obchodováním s technickými polotovary, a rozvíjela si tak znalosti materiálového inženýrství. Technologii jejich opracování nikoliv. To se změnilo, když zákazníci začali požadovat zpracování a kompletní díly. Firma nyní na zakázku frézuje ozubená kola, sady těsnění, pouzdra výhybek nebo celé konstrukční celky.

Automatizace pro ziskovost

Švýcarská společnost BWB-Betschart je specialista na povrchové úpravy. K obrábění se firma dostala zhruba před 20 lety v reakci na poptávku po hliníkových komponentech pro výrobu nábytku. Avšak pokles tržeb ve zdejším nábytkářském průmyslu způsobil „revoluci“. Místo výrobců nábytku se na firmu obraceli zákazníci se zájmem o povrchovou úpravu, kterým chyběla kapacita ve vlastním třískovém obrábění. Nábytkářský průmysl dnes již nehraje v jejich portfoliu téměř žádnou roli.

Automatizační řešení navzdory překážkám

Firma Piesslinger se specializuje na povrchovou úpravu hliníku. S automatizací výroby dílů pomohla firma Hermle a prokázala, že různé tolerance a choulostivé povrchy nemusejí být důvodem, proč se vzdát myšlenky bezobslužného obrábění.

Důležitá je doba chodu vřetena v řezu

Společnost HZT Honermeier Zerspanungstechnik vyrábí tvářecí nástroje, komponenty, měřidla a prototypy pro strojaře, proto žádné dvě zakázky nejsou stejné. Kvůli flexibilnímu a současně efektivnímu obrábění investovala společnost do pětiosého obráběcího centra s připojenou automatizací od firmy Hermle.

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