Zkušenosti Made in Siemens v aplikacích firmy Kovosvit MAS

Bezesporu konstrukční raritou v tom nejlepším slova smyslu na celosvětovém poli obráběcích center v poslední době je přivedení na svět ojedinělého multifunkčního pětiosého obráběcího stroje Multicut ze stáje jihočeského výrobce Kovosvit MAS.

Logicky proto i naše první kroky směřovaly do Sezimova Ústí, kde se u jednoho stolu sešel marketing manager firmy Kovosvit MAS Ing. Miloslav Kafka společně se svým kolegou vedoucím elektrokonstrukce Ing. Miroslavem Kopalem. Barvy Siemesu pak hájili Ing. Eva Klocová a Ing. Jiří Urban.

Jak to vše začalo? Ve svých vzpomínkách se o šest let zpět vydává ing. Kafka.

„První impulz směřující k vývoji stroje Multicut nastal v roce 2002, kdy na základě marketingových analýz trhu obráběcích strojů byl zjištěn možný prostor pro stroje představující multifunkční obrábění kombinující soustružení, frézování, pětiosé obrábění a mnoho dalších technologií. Tento fakt dosavadní neexistence podobných strojů byl zapříčiněn nároky kladenými na jeho technické parametry. Z celosvětového hlediska se vývojem podobných strojů v té době zabývalo tři až pět firem. Naše firma měla velký potenciál k dotažení tohoto projektu do zdárného cíle především díky dlouholetým zkušenostem  ve vývoji a konstrukci soustružnických strojů. Původně se v rámci analýz uvažovaly různé varianty řešení různých velikostních typů. Nakonec bylo rozhodnuto přistoupit k projektu, který bude řešit větší velikost stroje se zaměřením na hi-tech technologie z hlediska obráběných materiálů. Při vývoji takto konstrukčně náročného stroje se naši konstruktéři začali zabývat nejdůležitějším uzlem, a to osou B a frézovacím vřetenem. Toho bylo docíleno v roce 2003 a následně v témže roce představeno na výstavě EMO v Milánu. Následující kroky v konstrukci byly odrazem naší filozofie konstrukce obráběcích strojů. Zaměřili jsme se na klíčové vlastnosti stroje - obrábění těžkoobrobitelných materiálů, přesnost, teplotní stabilitu, tuhost a výkonnost.  Zdárných výsledků v těchto aspektech se podařilo docílit díky kombinaci použití nestandardního způsobu konstrukce odlitků nosných a pohyblivých částí stroje společně s aplikací velmi výkonných pohonů hlavního a frézovacího vřetena. Výkon až 74 kW na hlavním vřetenu dělá z této velikostní třídy multifunkčního stroje absolutní špičku mezi konkurenčními produkty. Dalším klíčovým parametrem tohoto stroje je pojezd v ose Y činící 370 mm a umožňující frézování velkých skříňových součástí," uzavírá své vzpomínky ing. Kafka. Šéf elektrokonstrukce ing. Kopal pak pokračuje: „Z dosavadních zkušeností, které jsme v oblasti řízení pohybů v osách měli, jsme se rozhodli pro kontinuální a přesný systém řízení a ke spolupráci jsme přizvali výhradně firmu Siemens s jejím produktem 840D, který umožňuje z hlediska opcí, transformací či korekcí řídit takto multifunkční stroj. Od samého prvopočátku naši elektrokonstruktéři úzce spolupracovali s techniky firmy Siemens na konzultacích ohledně vhodnosti jednotlivých komponent, na konfiguraci hardwaru a softwaru s cílem co nejspolehlivějšího a nejrychlejšího řešení."

Vznesení problému na firmu Siemens

Jak tuto vhozenou rukavici uchopili technici firmy Siemens, přibližují společně ing. Klocová a ing. Urban. „Základní požadavek společnosti Kovosvit MAS spočíval ve využití veškerých soustružnických a frézovacích cyklů, které nabízí řídicí systém S840D, využití standardních funkčních možností S840D pro kinematickou transformaci, pro orientované držáky nástrojů a využití Cyklu 800 pro práci v transponovaném souřadném systému obrobku. Toto všechno bylo požadováno pro pravý i levý vřeteník pro soustružnické a frézovací operace a nadefinování pro Toolcarier a cyclu 800," konstatuje ing. Urban a pokračuje. „Vzhledem k časové tísni a s přihlédnutím ke skutečnosti, že jde o složité multifunkční obráběcí centrum (10 os), byla oslovena naše firma s žádostí o pomoc při řešení daného problému.  Přizvaný německý kolega pan Grubelnik, specialista na pětiosé obrábění, se soustředil zejména na nastavení kinematické transformace a parametrů orientovaných držáků nástrojů. Předvedl několik způsobů řešení problému a naznačil optimální cestu, která vede k úspěšnému řešení. Potvrdilo se, že jedna stránka věci je stroj zkonstruovat a postavit a druhá, neméně důležitá  a náročná,  je na stroji pracovat. Spolupráce s německým kolegou ukázala pracovníkům Kovosvitu cestu pro definitivní řešení daného problému," uzavírá ing. Urban.

Volba optimálního sofistikovaného řešení

Protože si oba partneři Siemens i Kovosvit MAS uvědomují, že budoucnost renomovaného výrobce není v masové výrobě levných strojů,  ale zejména v hi-tech strojích a velmi sofistikovaných službách pro uživatele těchto strojů - dodávkách a aplikacích SW produktů pro programování a vyhodnocování produkce -, zvolily obě společnosti cestu získat co nejvíce poznatků v této oblasti.

Ing. Klocová tuto skutečnost objasňuje: Vybrali jsme z tohoto důvodu dva typy školení  v Německu zaměřených přímo na problematiku pětiosých strojů. Jednalo se o kurz pro obsluhu a programování těchto strojů. Tento kurz absolvovali technologičtí programátoři, aby si prohloubili, a jak se ukázalo v některých momentech, i výrazně rozšířili svoje znalosti, zejména v oblasti programování pětiosých strojů. Řídicí systémy Sinumerik disponují funkcemi, které jsou v této oblasti u produktů jiných výrobců daleko méně propracované, popř. chybí úplně. Další školení, které absolvovali technici z konstrukce, bylo zaměřeno na  uvádění do provozu a nastavování řídicího systému Sinumerik při aplikaci na multifunkčních strojích. I zde se podařilo významným způsobem posunout laťku znalostí směrem vzhůru. Znovu se potvrdilo, že řídicí systém Sinumerik má k dispozici i pro oblast nastavení možnosti nadstandardní a v mnoha ohledech i jedinečné - zejména popis kinematiky stroje, který umožňuje definovat nejenom mimoběžnost rotačních os prostorově pomocí třírozměrných vektorů (ostatní výrobci se omezují pouze na vyjádření v rovině), ale i zohlednit nerovnoběžnosti rotačních os s osami souřadného systému. Neméně důležité bylo i absolvování servisního kurzu, během něhož byly některé z již připravených transformací pro Multicut přepracovány ještě efektivnějším způsobem," vzpomíná ing. Klocová.

Obrovský příliv importovaných strojů z Asie způsobuje ohromný tlak na ceny strojů a jejich funkčnost. Na trhu se objevují velmi levné a jednoduché stroje a současně i velmi sofistikované stroje renomovaných výrobců. Jedinou možností jak této situaci čelit je vyrábět tyto stroje pro složité obrábění. Multifunkční obráběcí centrum Multicut k nim bezesporu patří.

Ing. Urban na tuto skutečnost navazuje: „Aby bylo možno tyto stroje efektivně využívat, je třeba vytvořit obsluze a programátorům uživatelsky přívětivé prostředí. I z tohoto ohledu se systém Sinumerik ukázal jako správná volba. Díky své otevřenosti v oblasti HMI (Human Machine Interface) je možné implementovat do řídicího systému vlastní grafické aplikace na různé úrovni - od jednoduchých diagnostických obrazovek až po aplikaci grafických programovacích systémů včetně 3D simulace s vyhodnocováním kolizních stavů na stroji. Tuto cestu nastoupili i kovosvitští technici. Na posledních strojích Multicut je již instalováno velmi povedené grafické prostředí pro diagnostiku a seřizování základních uzlů stroje.

Poslední verze řídicích systémů Sinumerik solution line dává uživatelům k dispozici i pro toto multifunkční centrum oblíbený a populární dílenský grafický programovací systém ShopTurn, který umožňuje na jednom stroji provádět jak soustružnické, tak frézovací operace na obrobku."

Výhled do budoucna

Oba partneři chápou nezastupitelnou úlohu technického vzdělání. Vzájemná součinnost v této oblasti nebyla problémem, protože zejména výrobci obráběcích strojů cítí, jak důležitá je výchova špičkových odborníků. Firma Siemens ve spolupráci s Ústavem strojírenské technologie VUT v Brně  založila v roce 2006 na VUT v Brně  Technologické centrum (viz MM Průmyslové spektrum 5/2007). Významným počinem v této aktivitě bylo nainstalování stroje SP280SY z produkce Kovosvit MAS. Základní myšlenkou je, aby se čeští studenti mohli vzdělávat na technicky špičkových českých strojích. Spolupráci v této oblasti by obě firmy rády dále prohlubovaly, a tak lze doufat, že  na Ústavu strojírenské technologie VUT v Brně v Technologickém centru Siemens bude v blízké budoucnosti  obráběcí centrum Multicut nainstalováno. Mělo by se tak stát třetím strojem, který doplní výbavu Technologického centra a posune kvalitu společného projektu o další krok kupředu.

Technologické centrum na  VUT se tak skutečně stane centrem technické vzdělanosti, špičkovým referenčním pracovištěm obou partnerů a v neposlední řadě umožní studentům zpracovávat  zadání svých diplomových prací takřka v domácím prostředí. Na technicky špičkových strojích je fakulta schopna vychovávat novou technickou elitu, která se naučí v těchto dimenzích myslet a následně v praxi své vědomosti předávat do vývoje konkurenceschopných produktů.

V Sezimově Ústí zaznamenal a všem zúčastněným poděkoval

Roman Dvořák

eva.klocova@siemens.com

kafka@kovosvit.cz

Multicut - fakta a data

Multifunkční soustružnicko-frézovací centra tvoří přechod mezi soustružnickými a frézovacími stroji, čímž rozšiřují technologické možnosti jednoho univerzálního stroje na více technologií (soustružení, závitování, zapichování, vrtání, vyvrtávání, frézování, frézování vaček, odvalování ozubení, broušení a měření). Standardně jsou stroje vybaveny osou B, která přináší možnost mimoosého vrtání a pětiosého frézování. V případě provedení Multicut 500S (s pravým vřetenem) stroj umožňuje komplexní obrábění z obou stran obráběných dílců.

Základem celého stroje je vysoce tuhý odlitek lože. Po horní vodorovné části lože pojíždí soustava saní Z1, Y1 a X1. Všechny tři osy jsou vybavené předepnutým válečkovým valivým vedením a poháněné vysoce dynamickými pohony. Přesné polohy saní jsou odměřovány optoelektrickými lineárními pravítky.

Na saních X1 je umístěna osa B, která zajišťuje natáčení nástrojového vřetena. Osa B může pracovat v režimu plynulého řízení, čímž umožňuje plynulé pětiosé obrábění, nebo v případě soustružení, lineárního frézování či vrtání pod úhlem je možné osu B naklonit do požadovaného úhlu a pro zvýšení momentu osu B zpevnit hydraulickou brzdou.

Nástrojové vřeteno je poháněno průvlakovým motorem, který je opět chlazen vodou. Do téhož nástrojového vřetena je možné upínat rotační i nerotační nástroje, které jsou ze zásobníku nástrojů vkládány rychlou automatickou výměnnou rukou přímo do nástrojového vřetena. Abychom zajistili přesnou a tuhou vazbu soustružnického nástroje k nástrojovému vřetenu, je toto vřeteno vybaveno hydraulickou aretační spojkou po jednom stupni, která umožňuje aplikaci až čtyř soustružnických nástrojů v jednom držáku.

Obrobkové soustružnické vřeteno je opět poháněno moderním přímým pohonem pomocí synchronního průvlakového motoru a je také chlazeno vodou, čímž výrobce zaručuje vysokou teplotní stabilitu stroje a vysokou dynamiku a přesnost pohybů. Na konzole pravého vřetena je umístěno pravé obrobkové vřeteno, které je schopno posuvem v ose Z2 přebrat obrobek z levého obrobkového vřetena a poté může být obrobek obroben i z druhé strany (komplexní obrábění). Pravé vřeteno je standardně totožné s levým, a tak jsou veškeré výhody levého vřetena platné i pro vřeteno pravé včetně chlazení vodou.

Pokud se uživatel rozhodne k zakoupení stroje Multicut 500T (s koníkem), bude po šikmé části lože pojíždět koník s hydraulickou pinolou posouvaný řízeným motorem pomocí kuličkového šroubu. Koník je vybaven aretací vůči loži, která zabraňuje posunutí koníku i při výpadku proudu.

Jako zvláštní příslušenství je též možné stroj vybavit pohyblivou lunetou. Pokud je luneta instalována na stroj a právě ji nepoužíváme, je vybavena příčným suportem pro automatické odsunutí lunety z osy stroje.