Proč dlouhotočný automat

Dlouhotočné automaty nebo také soustruhy švýcarského typu či soustruhy s posuvným vřeteníkem, jak se také někdy označují, se samozřejmě používají zejména při obrábění dlouhých hřídelí malého průměru. Běžný CNC soustruh lze s úspěchem použít na obrábění součástí s délkou maximálně do trojnásobku vlastního průměru, ale při větších délkách nastávají technologické problémy, kde často k jejich vyřešení nepomůže ani podpěrný hrot. Taková součást se musí obrábět na více operací (pokud to okolnosti dovolují), což přináší zbytečné požadavky na dodatečnou manipulaci včetně skladování dílců mezi jednotlivými operacemi. To má za následek delší a složitější cyklus výroby a samozřejmě zbytečně vyšší náklady. Následným násobným upínáním dílce částečně ztrácíme i jeho rozměrovou a geometrickou přesnost.

Tento problém a nejen ten řeší právě dlouhotočný automat. Díky své unikátní konstrukci dokáže dlouhotočný automat obrobit z tyče na hotovo hřídel, jejíž maximální délka je omezena v podstatě jen délkou tyče samotné. Stejně jako klasický CNC soustruh tvoří i dlouhotočný automat základna s vřeteníkem, vřetenem s upínačem a kleštinou. U dlouhotočných automatů se ale celý vřeteník pohybuje v ose na valivých hnízdech po lineárním vedení. Tento pohyb nazýváme zdvihem vřeteníku. Délka zdvihu vřeteníku nijak neomezuje délku obráběného dílce, protože zdvih vřeteníku můžeme podle potřeby během obrábění i několikrát opakovat.

V límci stroje, který odděluje vřeteník od pracovního prostoru stroje, je umístěno vodicí pouzdro, které tvarem připomíná kleštinu. Toto vodicí pouzdro se seřizuje mechanicky na průměr právě používané tyče tak, aby ji těsně obepínalo. Vodicí pouzdro tak vlastně plní funkci velmi těsné lunety a částečně i upínače. Kvalita obrábění pak samozřejmě závisí na kvalitě použité tyče. Mezi vnitřním průměrem vodicího pouzdra a vnějším průměrem tyče by měla být minimální vůle. Proto jsou pro tento typ strojů doporučovány tyče o kvalitě h9, případně lepší. Přesto i v situaci, kdy tyč takové kvality nelze zajistit, např. u vícehranů nebo u kulatých tyčí z nestandardních materiálů, má dlouhotočný automat řešení. Místo mechanického vodicího pouzdra lze použít speciální vodicí pouzdro pneumatické, které je schopno se pomocí programové M funkce sevřít, otevřít či vést materiál. Vedením tady rozumíme schopnost přizpůsobovat se průměru tyče přímo během obrábění. Ať už je na stroji instalováno mechanické či pneumatické vodicí pouzdro, princip obrábění zůstává stejný.

Výrazné zvýšení produktivity

Na límci je kolem vodicího pouzdra umístěn nástrojový suport nebo u složitějších dlouhotočných automatů i více nezávislých nástrojových suportů. Držáky nástrojů, které jsou upnuty na těchto suportech, umožňují pohyb v osách , přičemž v ose , která určuje vzdálenost špičky nástroje od vodicího pouzdra, zůstávají konstantní. Konstantní vzdálenost špičky plátku soustružnického nože od čela vodicího pouzdra v ose je u dlouhotočných automatů jedním ze základních rysů a výhodou, která předurčuje jejich technologické přednosti.

Nástroj, který obrábí neustále u místa upnutí (seřízení vodicího pouzdra na průměr tyče zde můžeme považovat za upnutí, i když se fakticky jedná o vedení), dokáže totiž odebrat daleko větší třísku než klasický CNC soustruh při letmém upnutí dílce, přičemž kvalita obrobeného povrchu zůstává u dlouhotočného automatu stejná, často však lepší než u klasického CNC soustruhu. V ideálním případě lze obrábět soustružením v rozměrové přesnosti 0,01 mm a dosahovat drsnosti povrchu Ra = 0,4. Klasický CNC soustruh tedy může dosáhnout požadovaného tvaru pouze postupným soustružením na několik (!) třísek, zatímco CNC dlouhotočný automat konturu objede najednou. To zaručuje výraznou úsporu času obrábění, tedy výrazné zvýšení produktivity ve srovnání s CNC revolverovým soustruhem.

Krátká výměna nástrojů

Další konstrukční řešení, které poráží klasický CNC revolverový soustruh, má opět souvislost s nástrojovými suporty a jejich rozmístěním. Zejména u složitějších dílců při použití více nástrojů, oceníte skutečnost, že nástroje se na nástrojové desce střídají v řezu pouhým přesunutím. Na rozdíl od revolverového soustruhu, kde nástrojová hlava musí nejprve odjet s nástrojem do bezpečné vzdálenosti, otočit se do nové polohy a potom teprve přijet zpět k dílci. Čas výměny nástroje řez-řez (či tříska-tříska) je tedy u CNC dlouhotočného automatu mnohem kratší. Při četnější výměně nástrojů tedy opět získáme cenné sekundy. Jsme tedy o něco produktivnější a opět získáváme konkurenční výhodu.

Několik dílců na jedno upnutí

Dlouhotočný automat však dokáže využít zdvihu vřeteníku i pro krátké dílce, nejenom pro dlouhé hřídele. Pokud je zdvih vřeteníku dejme tomu 130 mm a délka dílce 20 mm, potom dokážeme na jeden zdvih postupně obrobit a upíchnout až 6 dílců. To vše na jedno upnutí kleštiny. Naproti tomu klasický CNC soustruh musí při obrábění stejného dílce 6x zastavit vřeteno, 6x otevřít kleštinu, 6x posunout tyč, 6x zavřít kleštinu a 6x roztočit vřeteno z nuly do požadovaných otáček. Takže dlouhotočný automat opět získává navrch a šetří cenné sekundy. Vzhledem k rostoucím cenám energie není zanedbatelná ani energetická náročnost při rozjezdu stojících vřeten. Právě při rozjezdu vřetena stroj spotřebovává nejvíce energie.

A díky poháněnému vodicímu pouzdru, které tyč nejen obepíná, ale přes řemenice a řemeny navíc udrží tyč i ve stejných otáčkách, jako jsou otáčky vřetena, je možné u dlouhotočného automatu provést zdvih vřeteníku, tedy otevření kleštiny a posuv vřeteníku v ose směrem zpět a opětovné upnutí materiálu, bez nutnosti vřeteno zastavit. I tady tedy šetříme nejen čas, ale i energii.

Neomezená volba nástrojů

Dlouhotočné automaty jsou dnes vybaveny dvěma vřeteny, C osami, poháněnými nástroji, velkým množstvím nástrojových poloh, dále automatickými podavači tyčí s vlastním odměřováním a zásobníkem pro třímetrové i delší tyče. To vše je rozmístněno tak, aby stroje dokázaly obrobit dílec kompletně na hotovo z obou stran, včetně příčného, podélného nebo úhlového vrtání, frézování, rádlování, válečkování, popř. odvalování a podobných technologií. Volba nástrojového vybavení není ničím omezena a stroj lze osadit jak klasickými ISO nástroji, tak speciálními tvarovými či postupovými nástroji. Přitom stále splňují požadavek, aby se chovaly jako automaty a nevyžadovaly stálou přítomnost obsluhy stroje. Samozřejmostí je i schopnost stroje přechytávat dílec do sekundárního vřetena za plných otáček, a to jak materiál kulatý, tak čtyřhran nebo šestihran.

Automaty ze Zlína

Jedním z výrobců tohoto typu strojů je Tajmac-ZPS ve Zlíně a jeho dceřiná firma Manurhin K’MX, sídlící na rozhraní Francie, Německa a Švýcarska. Do Zlína byla převedena nejen výroba těchto strojů, ale také vývoj, takže již v druhé polovině roku 2008 budou zákazníkům k dispozici nové modely strojů vyvinuté a zkonstruované v Tajmac-ZPS ve Zlíně za spolupráce francouzských specialistů.

Pokud vás dlouhotočný automat zaujal a chcete o něm vědět víc, obraťte se na společnost Tajmac-ZPS. Rádi zodpoví vaše dotazy, navrhnou zdarma a nezávazně technologii na váš dílec dle vašeho výkresu včetně výběru stroje a časové studie obrábění na doporučeném stroji.

Stroje se dodávají v různých velikostech podle typu se 4 až 10 lineárními osami. Pro informaci, nejjednodušší 4osý stroj s označením K’MX 413 (osy ) se dvěma elektrovřeteny s vlastním okruhem chlazení elektrovřeten, se třemi poháněnými příčnými nástroji, C osami na obou vřetenech, vybavený kleštinovými upínači, odebíráním obrobků, držáky nástrojů, podavačem tyčí s odměřováním délky zdvihu a zásobníkem tyčí, je včetně školení, dopravy a instalace dodáván již za 2 600 000 Kč bez DPH.

Ing. Tomáš Dederle, Jiří Hejník

Tajmac-ZPS

www.tajmac-zps.cz

hmodlitbova@tajmac-zps.cz