V dnešní době výkonných 3D CAD systémů je velmi snadné navrhnout komplexní tvarově složité výrobky. Důvodů, proč tomu tak je, může být několik. Samotná funkčnost, neotřelý design, pevnostní optimalizace, apod. Ať už je tomu tak či onak, ve většině případů mají jedno společné. Tím je jejich složitější výroba. Pokud dojde na samotné obrábění těchto výrobků, většinou na řadu přichází víceosé stroje.
Velká část laické veřejnosti i programátorů si víceosé stroje automaticky spojuje se složitým programováním a vším s tím souvisejícím. Stále je hodně firem, které mají výkonné 4osé a 5osé stroje, ale neumí plně využít jejich potenciál, a to právě kvůli samotné přípravě NC kódu.
Na trhu je několik CAM systémů, podporujících řízení 5osých strojů. Jedním z nich, který si poslední dobou získává čím dál větší přízeň mezi uživateli, je CAD/CAM systém HSMWorks.
HSMWorks je od základu integrován do prostředí systému SolidWorks. Uživatel tím automaticky získává konstrukční a technologické pracoviště v jednom, aniž by se musel učit nové pracovní prostředí. Díky tomu je ovládání systému velice přívětivé.
Z hlediska obráběcích strategií HSMWorks nabízí celou řadu frézovacích operací pro 2–5osé obrábění a soustružení. Při programování víceosých strojů je možno využívat jak tzv. režim indexace (polohování), tak plynulého 5osého frézování.
Využití 5osého obrábění pro ořez vakuově tvářených výlisků z plastu
Vytvoření 5osé indexované operace probíhá jednoduchým výběrem pracovní roviny. HSMWorks se postará o vše ostatní, jako je např. nalezení nejvhodnější rotace pro orientaci dílu. Nástroje a držáky jsou kontrolovány proti případné kolizi a díky tomu HSMWorks umí generovat dráhu nástroje tak, že v případě hrozící kolize dojde buď k přerušení dráhy nástroje, oddálení nástroje od materiálu nebo k automatickému nastavení potřebného vyložení nástroje z držáku. Velkou výhodou je možnost využití hrubovací strategie adaptivního obrábění, která snižuje čas hrubování a prodlužuje životnost nástroje až na desetinásobek, v závislosti na obráběném materiálu.
Indexované obrábění se využívá zejména v těchto případech:
Automatické vyklopení nástroje s držákem od modelu
Některé díly obsahují hluboké dutiny a malá zaoblení, která lze obrobit pouze nástrojem s malým průměrem při zachování požadované kvality povrchu. Zde přichází na řadu plynulé 5osé obrábění. Pomocí systému HSMWorks mohou být tyto prostory efektivně obrobeny např. automatickým vyklopením nástroje s držákem od součásti, což umožní použít kratší nástroj pro zamezení vzniku vibrací a docílení lepšího výsledného povrchu. Automatické vyklopení je možno použít u všech dostupných 3D strategií. Tyto funkce zjednodušují celý proces programování 5sého stroje a umožňují tak efektivně využít jeho potenciál.
Víceosé obrábění bylo donedávna považováno za pokročilou technologii určenou pouze pro letecký a automobilový průmysl. HSMWorks vylepšuje produkční obrábění překonáním této bariéry a činí víceosé obrábění dostupné pro každého.
Po vytvoření dráhy nástroje může uživatel prozkoumat výsledek pomocí integrované strojní simulace, která odhalí případné kolize mezi jednotlivými komponenty stroje.
Na závěr je třeba zmínit rychlost samotných výpočtů. Podpora vícejádrových procesorů je jednou ze zásadních věcí, která výrazně snižuje čas na generování drah nástrojů. Uživatelé díky tomu mohou pokračovat v programování další operace, zatímco dříve zadané dráhy nástrojů jsou propočítávány na pozadí.
Sebevíce textu však nenahradí samotnou ukázku či vlastní otestování systému. Pokud Vás tedy HSMWorks zaujal, neváhejte kontaktovat prodejce a požádat o nezávaznou prezentaci či testovací verzi systému HSMWorks.
K dosažení podmikronové přesnosti ve zdravotnické technice, v optickém průmyslu, při výrobě mikroforem, ale i v hodinářském a šperkařském průmyslu musí upínače vykazovat extrémní stupeň vyvážení.
Přesné upínače nástrojů SCHUNK TRIBOS-Mini a TRIBOS-RM se stopkami HSK-E 25, HSK-E 32 a HSK-F 32 jsou k dispozici i ultra jemně vyvážené s kvalitou G 0,3 při 60 000 min-1
Čeho bylo doposud dosaženo jen s velkou námahou, SCHUNK standardizoval: polygonální upínače nástrojů SCHUNK řady TRIBOS-Mini a TRIBOS-RM pro vřetena HSK-E 25, HSK-E 32 a HSK-F 32 jsou k dispozici s upínacími průměry od 0,5 mm, volitelně i ultra jemně vyvážené s kvalitou G 0,3 při 60 000 min-1. Lze s nimi provádět i úlohy náročné na rozměrovou přesnost a kvalitu povrchů. Ve srovnání s konvenčně vyvažovanými upínači nástrojů pro mikroobrábění navíc prodlužují životnost nástrojů. Vzhledem k často drahým nástrojům se výborná kvalita vyvážení upínačů TRIBOS vyplatí již za velmi krátkou dobu.
Na základě vysoké poptávky SCHUNK svůj program TRIBOS dále rozšířil, takže dosavadní speciální řešení jsou již obsahem standardního portfolia a tím k dispozici rychleji a levněji. Standardními upínacími průměry pro TRIBOS-Mini jsou ø 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm a 1/8" a pro TRIBOS-RM ø 3 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm a 1/8". Oba typy existují se stopkami HSK-A 25, 32, 40, HSK-E 20, 25, 32, 40 a HSK-F 32, dále BT 30 a SK 30. To ale není vše: S cílem nabídnout také nestandardní stopky a varianty průměrů rozšířil SCHUNK své kapacity natolik, že může rychle realizovat speciální řešení jako CAPTO C4, SK 11,5, ISO 10, ISO 25 a mnohá další.
Firmou SCHUNK vyvinutá a patentovaná polygonální upínací technika TRIBOS stanovuje již roky měřítka v oboru mikroobrábění. Její vysoká absolutní přesnost a dynamika, stejně jako dobré hodnoty tuhosti a tlumení umožňují lepší kvality povrchů a dlouhé životnosti nástrojů. Již ve standardním provedení přesvědčují upínače obvodovým házením a opakovatelnou přesností < 0,003 mm, měřeno ve 2,5 × D i stupněm vyvážení G 2,5 při 25 000 min-1. Jsou vhodné pro všechny broušené stopky nástrojů s tolerancí h6 a testované podle typu až do 205 000 min-1. Tyto upínače nástrojů bez pohyblivých částí jsou mechanicky odolné a zajišťují upnutí téměř bez údržby a opotřebení. I po mnoha tisících upnutí nedochází k žádné únavě materiálu. Navíc proces výměny nástrojů v upínači TRIBOS je pomocí hydraulického zařízení stabilní a rychlý.
SCHUNK Intec s. r. o. Tuřanka 115, 627 00 Brno-Slatina T: +420-513 036 213 F: +420-513 036 219 info@cz.schunk.com www.cz.schunk.comPro první letošní reportáž z výroby jsme se vypravili do krásného prostředí lázeňského města Luhačovice, kde sídlí společnost Zálesí a. s., s bohatou tradicí působení v několika oborech na českém a evropském trhu již od roku 1953. O nové, plně automatizované lince, která je od roku 2015 instalována v nástrojárně této společnosti, se mezi odbornou veřejností živě hovoří a samozřejmě neunikla také našemu zájmu. Našimi průvodci se tak pro jedno únorové dopoledne stali pánové René Uher, ředitel závodu Plasty, vedoucí nástrojárny Marek Vojtíšek a Pavel Hájek z firmy +GF+, kteří nám novou linku osobně představili.
ZÁLESÍ a. s., je soukromou společností se stoprocentní účastí českého kapitálu, která v současné době zaměstnává 550 zaměstnanců. Dle výrobních oborů a poskytovaných služeb je rozdělena do jednotlivých závodů, z nichž pro obor automotive jsou zajímavé ty pro oblast zpracování plastů a strojírenskou výrobu. Prioritou závodu Plasty je výroba plastových dílů technologií vstřikování. Závod Plasty disponuje vlastní konstrukcí, vývojem a výrobou vstřikovacích forem a je schopen zrealizovat kompletní výrobu vstřikovaných dílů včetně jejich montáže. Hlavním zaměřením je výroba pro automobilový průmysl, závod má také velkou tradici ve výrobě plastových uzávěrů na tuby. Nástrojárna i vstřikovna jsou vybaveny špičkovými technologiemi včetně dvoukomponentního vstřikování. Udržování technologií na špičkové úrovni je v podstatě prioritní firemní strategií a investice do inovací technologií probíhají kontinuálně a plánovitě. Dlouhodobou tradici má ve firmě vlastní strojírenská výroba. Spolupráce s významnými tuzemskými podniky přinesla postupný rozvoj této činnosti na dnešní vysokou technickou úroveň a společnost s týmem odborně erudovaných techniků. Výroba probíhá na vysoce výkonných automatech a na CNC obráběcích strojích. Společnost Zálesí a. s., je spolehlivým partnerem zákazníků v náročném prostředí automotive, které je známé tlakem na úsporu času, nákladů a schopnost rychle reagovat na požadované změny ze strany zadavatele. Z celé řady klientů můžeme jmenovat společnosti BROSE, PETAINER, DURA Automotiv, HANON či VARROC Lighting Systems. Typickými vyráběnými dílci jsou zámkové systémy do dveří, čelní světlomety, komponenty do řazení, chladicí komory na chladiče do aut, výroba tubových a lahvových uzávěrů, výroba uzávěrů pro kosmetické obaly, montáže, dokončovací operace, kompletace a balení, svařování plastů ultrazvukem. Technologické vybavení závodu Plasty je na vysoké úrovni. Ve výrobní hale je celkem 36 vstřikolisů o uzavírací síle od 35 do 700 tun (350 kN–7 000 kN) od špičkových výrobců jakými jsou Engel, Battenfeld a Mitsubishi.
Společnost disponuje robotizovanými pracovišti Engel pro In-Mould-Labeling (IML), Overmold (OVM) technologiemi a 2 K vstřikováním. Temperačním zařízením od firem Tool-Temp, Piovan, GWK a Wittmann a mnoha dalšími prvotřídními technologiemi. V tomto výrobním závodě se zpracovávají všechny základní typy komoditních, speciálních a inženýrských plastů zejména pak HDPE, LDPE, LLDPE, PP, PS, SAN, ABS, TPE, TPU, PMMA, POM, PA 6, PA 6.6, PA 11, PA 12, PBT, PC a další.
Právě ve snaze o další zlepšení technologické úrovně, zvýšení produktivity resp. Zvýšení konkurenceschopnosti nástrojárny začali představitelé společnosti v roce 2014 zvažovat nasazení automatizované výrobní linky. „Cílem bylo maximálně vytížit stroje, které budou v Zálesí nasazeny, až do režimu nepřetržitého provozu a zkrátit tak, s ohledem na konkurenci a požadavky vlastní i zákazníků, výrobní časy jak nástrojů samotných, tzn. forem, tak ve výsledku i zkrátit dodací termíny finálních výlisků. Závod Plasty si vyrábí z 90 % formy sám a následně pro automotiv lisuje finální výrobky,“ dodává ředitel společnosti René Uher.
Finální rozhodnutí o nasazení linky formou etap padlo v roce 2015, s počátkem realizace v podzimních měsících. Současně bylo rozhodnuto, že linka se nebude stavět jako stacionární, ale jako lineární na kolejích a v dalších etapách se rozroste o další zařízení a o další technologie. V první etapě, během měsíců říjen a listopad, bylo nasazeno rychlostní frézovací centrum HSM 600U LP. Tento pětiosý obráběcí stroj disponuje vřetenem s 42 000 otáčkami a vyspělými lineárními pohony. Jedná se o extrémně rychlý a přesný stroj, absolutní špičku pro výrobu elektrod. Můžeme říci, že stroj je speciálně připravený právě pro obrábění grafitových elektrod, tzn. má dvojcestné odsávání a v daném okamžiku pracuje za sucha. Druhým strojem, který byl nasazen v první etapě, byla „hloubička“ FORM 300. V zimě 2016 do výrobní linky přibylo další zařízení, 3D měřicí stroj od společnosti Nikon. V závěrečné etapě v červenci 2016 byl přistaven druhý hloubicí stroj FORM 300. S výjimkou 3D měřáku jsou všechny uvedené stroje od společnosti GF Machining Solutions.
Stejně tak i veškerá automatizace, její komponenty i produkty značky SYSTEM 3R, tedy automatizace, včetně software na správu a řízení linky. Co se týká upínání obrobků, používají v Zálesí paletizační systém GPS 240, na upínání elektrod systém Macro Combi tzn. buď systém Macro nebo Macro Junior, tedy opět došlo k udržení produktové homogenity a zastřešení celé instalace a supportu od jednoho dodavatele – GF Machining Solutions. V daném okamžiku disponují zásobníky kapacitou 120 pozic pro upnutí elektrod a 10 pozic pro upnutí obrobků na paletách.
V automatickém bezobslužném režimu linka kompletně funguje od července 2016. Nejdelším obdobím, kdy linka jela bez přítomnosti obsluhy a absolutně externího zásahu byly vánoční svátky 27. 12. 2016–2. 1. 2017. Dlouhá období s bezobslužným režimem si vyžádají drobné úpravy, například rozšíření o další zásobník elektrod. Během provozu linky bylo zjištěno, že výkonnost stroje HSM 600U je tak vysoká, že potřebuje mít dostatečné množství polotovarů upnutých na držácích Macro nebo na Macro Junior, pro obrobení, ofrézování, změření a následné poslání do hloubení.
V roce 2018 bude následovat rozšíření linky o další frézovací stroj, řady MILL P 800U, opět od společnosti GF Machining Solutions. Také v tomto případě se jedná o naprosto unikátní stroj díky svému 3D antikoliznímu systému ochrany vřetene ve všech osách. Frézovací stroj MILL P 800U je zákazníky ceněn díky bezkonkurenčním parametrům pro obrábění přes výkon a krouticí moment vřetene, opakovanou přesnost až rychlost pojezdů ve všech osách. Současně s doplněním o tento stroj budou u linky prodlouženy koleje. Vizí do budoucna je doplnění drátové řezačky.
Provoz automatizované linky mají nyní na starosti dva pracovníci. Specialista obsluhující frézovací stroj a 3D měřicí zařízení a druhý z pracovníků se zabývá obsluhou hloubiček.
Pro stabilní provoz linky je nutná také technologická podpora, tedy programátoři, kteří připravují programy jak pro frézovací stroj, tak pro hloubicí stroje pro CMM. Co je důležité, povedlo se stabilizovat skupinu lidí, kteří mají zájem na sobě pracovat, učit se. Získali tím velice perspektivní pozice.
Pracovníci obsluhy mají za úkol připravit veškerá data, veškeré polotovary, veškeré nástroje pro nepřetržitou činnost automatizované linky v režimu 24/7.
Činnost spočívá v upnutí polotovarů finálních dílců, v případě Zálesí se jedná o tvarové dílce vstřikovacích forem, o upnutí polotovarů grafitových elektrod na držáky, kde je jak v případě elektrod, tak v případě palet držák vybaven čipem pro jednoznačnou identifikaci dílců. Systém Work Shop Manager a Cell Manager, který je součástí dodávky automatizované linky, přiřadí patřičné obráběcí CNC programy, CNC kódy, měřící programy, patřičný nástrojový set a obsluha – management nástrojárny definuje priority, v jakém pořadí budou jednotlivé zakázky v lince zpracovávány.
Software disponuje řadou sofistikovaných funkcí, které nedopustí přerušení činnosti linky, a to ani v okamžiku, kdy linka zjistí nějakou překážku v dokončení rozpracovaného projektu. Můžeme uvést příklad, kdy software zjistí, že pro hloubení dané dutiny chybí některá z elektrod. V žádném případě nedojde k tomu, že se linka zastaví a do rána bude stát. Robot jednoduše odveze tvarový dílec, který nemůže dokončit a vyhledá si druhý dílec s největší prioritou času zpracování. Pokud k němu má všechny potřebné nástroje, v případě hloubení tedy elektrody, v případě frézovacího centra nástroje, a ví, že má veškeré programy, dílec založí a zpracuje.
Další ceněnou funkcí je systém hlídání opotřebení či otupení nástrojů. Software linky je schopen pracovat s CAD/CAM daty do míry, kdy uživatele upozorní, že pro danou frézovací operaci použije nástroj, jehož životnost do daného materiálu činí 20 min., kdežto samotná operace má probíhat 40 minut. Jasně upozorní, že je potřeba do linky zařadit sadu sesterských nástrojů podle délky dané operace tak, aby nemusela být činnost přerušena nebo nedocházelo k výrobě zmetků.
Software je schopen rozpoznat vytíženost jednotlivých strojů. V případě provozu v Zálesí tak například dvě shodné hloubičky umožňují, aby práce, která byla prvoplánově určena pro stroj č. 1, mohla být automaticky zaslána ke zpracování na stroj č. 2, pokud tento disponuje volnou časovou kapacitou. Žádné prodlevy.
Při instalaci a rozjezdu linky představitelé společnosti Zálesí ocenili tým erudovaných českých techniků, kteří se nezabývali jen prostým školením obsluhy linky, ale řešili maximální efektivní provozování linky s cílem dosáhnout maximálního zkrácení času návratnosti této investice. Součástí školení a uvedení do provozu byly pilotní projekty, kdy konkrétní dílce zpracovávali zaměstnanci společnosti Zálesí, pod dohledem techniků GF Machining Solutions. Odstranily se tak případné nejasnosti pro optimalizaci výrobního procesu linky. Automatizační linka SYSTEM 3R, včetně software, je dodána kompletně v českém jazykovém provedení, což je pro české a slovenské zákazníky velmi příjemné. Ke konfiguraci linky je potřeba doplnit nakládání dílců, které zabezpečuje robot Transformer 1250, v případě společnosti Zálesí s maximální nosností 150 kg. Transformer 1250 se vyrábí ve třech konfiguracích pro dílce hmotnosti 100, 150 a 200 kg. V lineárním provedení je schopný obsloužit až 12 strojů. Pro větší množství strojů už by bylo potřeba použít další robot, protože by obsluha byla neefektivní. Transformer se vyrábí také jako robot ve stacionárním provedení, kdy je schopný obsloužit jeden až tři obráběcí stroje. Umožňuje zvládat obsluhu strojů různých technologií, tzn. od frézování, soustružení, drátové řezačky, hloubičky, ale také moderní technologie jako jsou aditivní technologie či laserové obráběcí stroje. Stroje v Zálesí se podařilo vytížit opravdu plnohodnotně na 24 hod., ukazatel vytíženosti ukazuje, že stroje pracují 95 % z 24 hod časového fondu. Zálesí se tak podařilo získat další zakázky pro externí klienty, prioritně se jednalo o výrobu grafitových elektrod pro společnosti z oblasti Mold & Die. Výrobní linka na nás zapůsobila svoji velikostí, rychlosti výroby a celkově sehraností obsluhy. Během ukázky pracovního procesu vše jelo na 100 %. Naši návštěvu zakončujeme pohledem na špičkově vybavenou výrobní halu a napadá nás poslední otázka pro pana ředitele René Uhra. Splnila tato automatizovaná linka Vaše očekávání či vidíte ještě nějaké rezervy?
„Mým snem dlouhá léta bylo z jednorázové kusové či prototypové výroby udělat sériovou výrobou. Instalací tohoto zařízení se to podařilo, pomáhá k tomu, abychom tuto cestu nastartovali. Zajímá vás očekávání z hlediska přínosů? Z hlediska vývoje je zcela jasné, že instalace automatizované linky zásadně navýšila naši kapacitu, tím i celkový výkon a hospodářský výsledek nástrojárny. Rozběhy jsou vždy pozvolné. Očekávání z hlediska mých počátečních představ se na 90 % naplnilo.“
Rádi bychom poděkovali panu Hájkovi ze společnosti GF Machining Solutions, který nám zprostředkoval setkání se zástupci společnosti Zálesí a. s.
David Bartoš, Iva Duroňová, redakce Infocube s. r. o.K dosažení podmikronové přesnosti ve zdravotnické technice, v optickém průmyslu, při výrobě mikroforem, ale i v hodinářském a šperkařském průmyslu musí upínače vykazovat extrémní stupeň vyvážení.
Přesné upínače nástrojů SCHUNK TRIBOS-Mini a TRIBOS-RM se stopkami HSK-E 25, HSK-E 32 a HSK-F 32 jsou k dispozici i ultra jemně vyvážené s kvalitou G 0,3 při 60 000 min-1
Čeho bylo doposud dosaženo jen s velkou námahou, SCHUNK standardizoval: polygonální upínače nástrojů SCHUNK řady TRIBOS-Mini a TRIBOS-RM pro vřetena HSK-E 25, HSK-E 32 a HSK-F 32 jsou k dispozici s upínacími průměry od 0,5 mm, volitelně i ultra jemně vyvážené s kvalitou G 0,3 při 60 000 min-1. Lze s nimi provádět i úlohy náročné na rozměrovou přesnost a kvalitu povrchů.
Ve srovnání s konvenčně vyvažovanými upínači nástrojů pro mikroobrábění navíc prodlužují životnost nástrojů. Vzhledem k často drahým nástrojům se výborná kvalita vyvážení upínačů TRIBOS vyplatí již za velmi krátkou dobu.
Na základě vysoké poptávky SCHUNK svůj program TRIBOS dále rozšířil, takže dosavadní speciální řešení jsou již obsahem standardního portfolia, a tím k dispozici rychleji a levněji. Standardními upínacími průměry pro TRIBOS-Mini jsou Ø 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm a 1/8" a pro TRIBOS-RM Ø 3 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm a 1/8". Oba typy existují se stopkami HSK-A 25, 32, 40, HSK-E 20, 25, 32, 40 a HSK-F 32, dále BT 30 a SK 30. To ale není vše: S cílem nabídnout také nestandardní stopky a varianty průměrů rozšířil SCHUNK své kapacity natolik, že může rychle realizovat speciální řešení jako CAPTO C4, SK 11,5, ISO 10, ISO 25 a mnohá další.
Firmou SCHUNK vyvinutá a patentovaná polygonální upínací technika TRIBOS stanovuje již roky měřítka v oboru mikroobrábění. Její vysoká absolutní přesnost a dynamika, stejně jako dobré hodnoty tuhosti a tlumení umožňují lepší kvality povrchů a dlouhé životnosti nástrojů. Již ve standardním provedení přesvědčují upínače obvodovým házením a opakovatelnou přesností < 0,003 mm, měřeno ve 2,5 × D i stupněm vyvážení G 2,5 při 25 000 min-1. Jsou vhodné pro všechny broušené stopky nástrojů s tolerancí h6 a testované podle typu až do 205 000 min-1. Tyto upínače nástrojů bez pohyblivých částí jsou mechanicky odolné a zajišťují upnutí téměř bez údržby a opotřebení. I po mnoha tisících upnutí nedochází k žádné únavě materiálu. Navíc proces výměny nástrojů v upínači TRIBOS je pomocí hydraulického zařízení stabilní a rychlý.
SCHUNK Intec s. r. o. Tuřanka 115, 627 00 Brno-Slatina tel.: +420-513 036 213 fax: +420-513 036 219 info@cz.schunk.com cz.schunk.com