Témata
Reklama

Výroba ocelových modelů a forem

V oblasti výroby modelů pro slévárny mají dosud používané materiály vrstvené dřevo, umělá hmota a hliník stále větší konkurenci v oceli. Ocelové modely se vyznačují vynikající přesnosti a odolností proti otěru, avšak vyžadují použití odpovídajících robustních obráběcích strojů. Středně velký výrobce modelů v Sauerlandu je v této oblasti už řadu let aktivní jako průkopník. Zde je zpráva o zkušenostech po zakoupení pětiosého HSC obráběcího centra Röders RXU1200 DSH na podzim roku 2012.

Modelář Andreas Weise, majitel firmy Weise v Iserlohnu, začal svým zákazníkům nabízet modely z oceli asi před šesti lety, protože prokazovaly přesvědčivé výhody. Jeho podnik je poskytovatelem služeb v oblasti výroby modelů, forem a nástrojů a vyrábějí především modely a přípravky pro výrobu pískových forem. Pomocí těchto forem potom vyrábí slévárny náročné odlitky, například pro oblast automobilového průmyslu. Tradičními materiály pro výrobu takových modelů byly dodnes desky z lehce obrobitelných materiálů, jako je vrstvené dřevo, umělá hmota a hliník. V posledních letech nicméně došlo také v tomto ručním řemeslném povolání k hluboké proměně. To znamená, že geometrie odlitků jsou s ohledem na používání moderních výpočetních metod stále komplexnější a obsahují mnohem více na sobě nezávislých ploch na povrchu. Proto se místo tradiční ruční práce používají čím dál tím více CNC řízené obráběcí stroje. Tyto jsou ovšem zpravidla určeny pro obrábění součástí velkých rozměrů z lehce obrobitelných materiálů a adekvátně nízkému zatížení. Do úvahy přichází také hledisko nákladů, protože tyto tradiční modely jsou při výrobě srovnatelně cenově příznivější. Také proto jsou ve slévárenství používány častěji než dříve.

Reklama
Reklama
Obr. 1: Modelář a majitel firmy Weise v Iserlohnu Andreas Weise

Výhody ocelových modelů

Podstatnými výhodami modelů vyrobených z oceli je lepší rozměrová přesnost a výrazně vyšší životnost. Ze strany odběratelů odlitků se požadavky na přesnost a opakovatelnost odlitků v posledních letech výrazně zvyšují. Zde by nabízely modely, monoliticky frézované z jednoho bloku, jednoznačné výhody. Kromě toho způsobují silně abrazivní písková jádra u každého procesu otisku na modelu určitý otěr a tím minimální změnu geometrie. U velkých sérií, které jsou například pravidlem v automobilovém průmyslu, se toto opotřebení opakovaně projevuje v odchylkách rozměrů takto vyrobených forem a nakonec také u odlitků. Proto asi před šesti lety začal pan Weise vyrábět modely z oceli. Nejprve musel v tomto směru vykonat u svých zákazníků značnou propagaci. Mezitím však byla nedůvěra překonána. Jako výsledek této změny registruje větší spokojenost u zákazníků, především s ohledem na životnost modelů a kvalitu rozměrů vyráběných odlitků, eventuálně adekvátně nižší počet zmetků. Tímto vývojem, který tehdy zvládl jako jeden z prvních, se mohl vyčlenit z oblasti svých konkurentů.

Obr. 2: Na stroji Röders se může nejprve vyhrubovat nahrubo tvar pomocí 32zubé nožové hlavy a následně obrobit načisto až na kvalitu opticky zrcadlových ploch. Foto: Klaus Vollrath

Pokrok prostřednictvím techniky

V jeho firmě se nachází celkem šest velkoformátových frézovacích center od různých výrobců s velikostí pracovního prostoru až 3 000 x 1 600 x 1 000 mm ve 3osém, eventuálně 5osém provedení. Ovšem také různí konkurenti začali vyrábět modely z oceli. Kromě toho se zvýšily požadavky sléváren na přesnost a kvalitu modelů. Proto bylo z časového hlediska zapotřebí znovu věrně uplatňovat heslo „Pokrok prostřednictvím techniky“ zavedením nové, lepší technologie. Při hledání výkonnější technologie obrábění kladl důraz především na vysoký řezný výkon zejména do oceli, schopnost plně využívat souvisle pět os a zároveň na optimální přesnost. Obzvláště důležitým faktorem v této souvislosti byl požadavek, aby bylo možné obrábět přechod modelu k základní desce s velmi malým poloměrem frézy. To je pro jeho zákazníky obzvláště důležité, protože čím je menší poloměr, tím užší je otřep na obvodu, který zůstává v oblasti dělicí roviny formy na odlitku a musí být případně odstraněn. A v neposlední řadě očekával od nového zařízení samozřejmě také solidnost a dlouhou životnost.

Výhody stroje Röders

Zvláště přesvědčivá je robustní koncepce kvadratického vedení stroje Röders. Zde disponuje masivní osa Z se čtvercovým průřezem čtyřmi vedeními místo jinak běžně používaných dvou. Tato vedení jsou umístěna v rozích, což ose dodává neobyčejnou tuhost. Celkem osm vozíčků v kvadratickém uspořádání zajišťuje optimální přenos síly na osu Y, která je právě přes osm vozíků velkoplošně připojena na mimořádně masivní lože stroje. Oproti dosavadním provedením trojnásobně vyšší tuhost osy Z umožňuje použití adekvátních řezných sil. Úměrně robustně je vyrobeno také vřeteno s 51 kW. Pro dokončovací obrábění dosahuje potřebné vysoké otáčky 30 000 min-1 a je opatřeno upínáním HSK F63.

Všechny osy stroje jsou vybaveny výkonově silnými, lineárními přímými pohony, optickým odměřováním s vysokým rozlišením a všechny důležité komponenty jsou teplotně stabilizovány vnitřními chladicími okruhy. Také teplotou podmíněné změny délky vřetena jsou pomocí snímače podchyceny a kompenzovány přes řídicí systém.

Síla a přesnost v jednom stroji

„Koncepce RXU se svou kombinací síly, rychlosti a přesnosti na mne okamžitě zapůsobila,“ říká A. Weise. Již po několika dnech poslal vzorový dílec za účelem testovacího frézování do Soltau. Po provedené zkoušce s kladným výsledkem bylo pak zařízení RXU 1200 DSH v pětiosém provedení s otočným a naklápěcím stolem v listopadu 2012 dodáno. Mimořádná rychlost při vysoce výkonném obrábění oceli i v režimu náročného hrubování na jedné straně a současně excelentní přesnost součástí po dokončovacím obrábění udělaly na nového majitele největší dojem. Na tomto zařízení se může z vhodného polotovaru nejprve vyhrubovat nahrubo tvar pomocí 32zubé nožové hlavy a následně středními a nejmenšími stopkovými frézami obrobit načisto až na kvalitu opticky zrcadlových ploch, jak je požadováno například pro reflektory automobilových světlometů. Pro něho je to ve výsledku takové, jako by si koupil solidního belgického chladnokrevného koně na těžkou práci, a nyní se těší z toho, že se může úspěšně pohybovat také v disciplínách drezury tak jemně, jako lipicán ze Španělské jezdecké školy ve Vídni.

Zkušenosti při používání

„Stejně jako při zavádění nové technologie jsme museli nejprve projít procesem zaučení,“ usmívá se Andreas Weise. Díky lineárním pohonům a frekvenci řídicích modulů se 32 kHz disponuje nové zařízení ve srovnání s dosavadními stroji podstatně vyšší dynamikou os. Aby se toto optimálně využívalo, musely se změnit také strategie při vytváření CAM programů. Pracovníci museli být vyškoleni, mnohdy se nezabránilo zlomení nástroje, a to zejména proto, že se u nového zařízení používala plnohodnotná technologie obrábění v pěti osách. Jako doslova nepostradatelný se proto ukázal CAM program Tebis, který také umožňuje kompletní simulaci obrábění. Tím se umožnilo přehrát kompletní obrábění dílce na obrazovce v „Chodu naprázdno“ ještě předtím, než odletěla první tříska, včetně účinného předcházení kolizím. Bez takto dosažené bezpečnosti by nebylo možné nechat zařízení nepřetržitě pracovat bez obsluhy v 5osém provozu také v noci a o víkendech.

Programování jako problémová oblast

„Už od uvedení RXU do provozu se stala kapacita programování překážkou naší výroby,“ prozradil A. Weise. Vzhledem k tomu, že se vyrábějí téměř pouze originály, je časová náročnost pro vytvoření potřebných CAM/CNC programů poměrně vysoká. Přitom prosazuje dílensky orientované programování samotným obslužným personálem stroje, protože tento personál mnohem lépe chápe obráběcí procesy než čistý programátor. Zaměstnanci pracují na jednu směnu, zařízení oproti tomu v bezobslužném provozu 24 hodin/7 dní v týdnu. Zásobník palet nebo ostatní automatizační zařízení není potřeba kvůli dlouhým pracovním časům až 100 hodin, umění spočívá spíše v optimalizaci vedlejších přípravných časů tak, aby výměna nástrojů a přípravné práce mohly být vykonávány pokud možno během normální pracovní doby zaměstnanců. Výkonnost nového obráběcího centra Röders se ukazuje mimo jiné i v tom, že jeho zaměstnanci nejsou při programování nové zakázky zdaleka tak rychlí, jak je následně program na stroji uskutečněn. Proto majitel firmy dokonce přemýšlel o tom, že zaměstná nebo vyškolí dalšího nového pracovníka. V současné době se proto zařízení částečně používá i pro relativně jednoduché úlohy – například pro výrobu přípravků. Možnosti nového frézovacího centra podle A.Weise mu k tomu otevřely příležitosti v nových segmentech trhu, jako je výroba nástrojů pro vstřikování plastů nebo zdravotnické techniky. Na závěr může konstatovat, že jeho motto „Pokrok prostřednictvím techniky“ se u této investice znovu osvědčilo.

Klaus Vollrath

Obr. 3: Z komplexních pískových jader sestavená sada jader pro hliníkový blok motoru se vsazenými pístovými vložkami z litiny. Foto: Klaus Vollrath
Obr. 4: Model pro výrobu odlitku pro díly pro osobní automobily, frézovaný z oceli. Foto: Klaus Vollrath
Obr. 5: Pohled do pracovního prostoru nového stroje Röders RXU 1200 DSH. Otočný stůl je vybaven upínacím systémem s nulovým bodem. Foto: Klaus Vollrath
Obr. 6: Nepostradatelné: Funkce simulace CAM programu Tebis umožňuje kompletní „Chod naprázdno“ obrábění na obrazovce, včetně účinného předcházení kolizím, jako předpoklad pro bezobslužný provoz s pěti osami. Foto: Klaus Vollrath
Obr. 7: Dráha frézy s jemným rozlišením této simulace dokončovacího obrábění dává představu o kvalitě CAM softwaru. Foto: Klaus Vollrath…lze vynechat
Obr. 8: Tenká kulová fréza o poloměru pouhého 1,0 mm pro dokončovací obrábění. Foto: Klaus Vollrath…lze vynechat

Modelová řada Röders

Obráběcí centra RXU 1000, 1200 a 1400 byla koncipována speciálně s ohledem na vysoký řezný výkon a vysokou přesnost při výrobě forem a nástrojů a umožňují HSC obrábění všech běžných materiálů používaných při výrobě forem velmi vysokými řeznými silami. Zvláštností RXU série je koncepce kvadratického vedení osy Z. Osa Z má čtvercový průřez a ve všech čtyřech rozích je opatřena vedeními. Celkem osm vozíčků v kvadratickém uspořádání zajišťuje vysokou tuhost. Také saně osy Y jsou dimenzovány extrémně robustně a právě přes osm vozíků velkoplošně připojeny na mimořádně masivní lože stroje. Oproti konvenčnímu provedení os se dvěma vedeními vykazuje frézovací osa díky tomuto uspořádání trojnásobnou tuhost. Adekvátně výkonné je také vektorově řízené frézovací vřeteno, které má v provozu S1 výkon 40 kW, eventuálně 51 kW, dosahuje 30 000 min-1 a je opatřeno upínáním HSK F63. Stlačený vzduch, případně chladicí a mazací emulze, mohou být přiváděny přes vřeteno. Modely RXU 1000 a RXU 1200 jsou k dispozici také v pětiosém provedení se zabudovaným sklopně-otočným stolem (verze DSH).
Zvláštní důraz byl kladen na maximální přesnost. Samonosné lože stroje, koncipované pro 3bodové ustavení, je odolné proti deformaci. Osa Z disponuje bezkontaktním vyvažováním. Vysokou dynamiku a tuhost ve všech osách obstarávají lineární přímé pohony. Technicky promyšlené ovládání teploty pomocí chladicích kanálů ve všech důležitých oblastech stroje, vysoce přesná kompenzace délkové dilatace vřetena a také zabudovaná pomocná zařízení pro čištění a zaměření nástrojů jsou společně s vyspělou řídicí a regulační technikou zárukou mimořádné přesnosti a rychlosti obrábění. Proto jsou tato zařízení vhodná také pro souřadnicové broušení.

U strojů modelové řady RXU jsou k dispozici také vhodné periferní systémy pro výměnu obrobků a pro manipulaci s obrobky.

Obr. 9: Pětiosé frézovací centrum Röders RXH 1200 DSH přesvědčuje kombinací vysokého řezného výkonu společně s maximální kvalitou obrábění. Foto: Klaus Vollrath
Reklama
Vydání #10
Kód článku: 141052
Datum: 23. 09. 2014
Rubrika: Trendy / MSV 2014
Autor:
Firmy
Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Stroj na středění klikových hřídelí

Je všeobecně známo, že kliková hřídel je jednou z nejkritičtějších součástek motoru s vnitřním spalováním a jedním z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění. Potřeba přesného vyvážení klikové hřídele, která je rozhodujícím faktorem pro celkovou účinnost motoru, se stala ještě důležitější, jelikož výrobci automobilů usilují o snižování emisí CO2 prostřednictvím lepšího výkonu motoru a strategií spočívajících v odlehčování. Díky různým vylepšením, kterých se v průběhu let dosáhlo v procesech kování a odlévání, už mají neopracované komponenty klikové hřídele téměř požadovaný tvar s mnohem menším množstvím přebývajícího materiálu. To znamená, že na konečné klikové hřídeli je třeba obrábět méně částí. Přináší to s sebou také zvýšenou potřebu přesného vyvážení se zmenšenou velikostí protizávaží, které se při vytváření těžiště často provádí.

Zvyšování výkonů motoru tvorbou povlaku žárovým nástřikem

Snížení hmotnosti vozidla a ztrát třením v pohonném agregátu může pomoci při zlepšování celkové účinnosti vozidla, což je jeden z důvodů, proč mnoho výrobců přešlo na bloky motoru z hliníkové slitiny namísto tradiční litiny. Primární výhodou hliníku je nižší hmotnost. Typické hliníkové slitiny nemají sice obdobné vlastnosti z hlediska opotřebení jako litina, přesto mnoho automobilek věnovalo spoustu času hledání konstrukčních řešení pro odstranění tribologických nedostatků, které se dostavily s hliníkovými bloky válců.

Související články
Vodorovné vyvrtávačky v praxi, zastavení šesté

Jak bezesporu každý výrobce ví, zkušenosti jeho zákazníků jsou tím nejcennějším podnětem, kterých se mu po uvedení produktu na trh dostává. Nezkreslené reference z provozu a servisu pak přinášejí objektivní informace pro další potenciální zákazníky. Kdo jiný by tedy měl o kvalitě firmy vědět více než ten, kdo její produkty vyzkoušel? To je cesta k publikované formě článků, kterou MM Průmyslové spektrum na trhu českých technických periodik zastává. Jedním z výrobců, jehož zákazníky již delší dobu systematicky navštěvujeme, je společnost Fermat.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

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.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Lasery + Optika v průmyslu

Lasery i optické přístroje jsou součástí stále většího počtu průmyslových aplikací, a to v oblasti zpracování kovových i nekovových materiálů. První ročník konference zabývající se právě problematikou využití laseru v průmyslu v České republice uspořádala společnost Lascam pro vedoucí technology, vedoucí výrobních úseků, vyšší management a ředitele výrobních podniků – klíčové osoby, které rozhodují o strategii firmy a zavádění inovací do výrobních procesů.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

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.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Co naznačila největší továrna na světě

Záruka dobrých obchodů, výkladní skříň pro mezinárodní trh, ukázka budoucnosti ve strojírenství – tak hodnotí vystavovatelé veletrh EMO Hannover 2017. Pod heslem Connecting systems for intelligent production představilo své novinky více než 2 200 vystavovatelů z 43 zemí. Tematické těžiště spočívalo v digitalizaci a propojení výrobních procesů. V centru pozornosti byly především výrobní postupy, stroje a zařízení pro zpracování a opracování kovů.

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