Prelucrarea de mare precizie a materialelor dure
Utilajele de strunjit materiale dure ale companiei Hembrug ating precizii de ordinul micronilor
Strunjirea materialelor dure s-a dovedit a fi o alternativă economică la rectificarea circulară. Hembrug, unul dintre pionierii acestei tehnologii, s-a specializat acum aproape exclusiv în tehnologia de strunjire rapidă, de înaltă precizie a materialelor dure şi oferă utilaje capabile să gestioneze piese de prelucrat cu diametre de 1.500 mm. FANUC, partener în ceea ce priveşte sistemele de control şi de transmisie, echipează aceste utilaje, în funcţie d specificaţii, cu sisteme CNC din seria 0i-D şi 32i. Hembrug Machine Tools din oraşul olandez Haarlem este o fostă întreprindere publică, care a fost privatizată în 1983. Implicată iniţial în domeniul utilajelor de strunjit de înaltă precizie, această companie familială s-a concentrat pe strunjirea materialelor dure încă de la începutul anilor '90. „La momentul respectiv, erau disponibile pentru prima dată materiale noi pentru unelte, care au făcut posibilă prelucrarea oţelurilor călite”, îşi aminteşte Directorul de Proiectare, Bert de Veer. „Pentru a implementa strunjirea de mare precizie şi de înaltă calitate a materialelor dure, am proiectat utilaje cu grad deosebit de înalt de stabilitate, deoarece forţele generate în timpul strunjirii materialelor dure sunt enorme, iar precizia de ordinul micronilor nu se poate realiza în alt fel.” Beneficiind de numeroşi ani de experienţă în domeniul proiectării utilajelor de strunjit cu lagăre hidrostatice, Hembrug a cucerit piaţa de nişă a strunjirii materialelor dure şi a dezvoltat tehnologia într-o alternativă completă la rectificarea circulară, ca proces de finisare de mare precizie. Între timp, compania se poate mândri cu mai multe exemple în acest sens. Bert de Veer menţionează că utilajele iniţiale de strunjit materiale dure de la Hembrug erau livrate clienţilor din sectorul fabricării de unelte şi matriţe, unde erau folosite pentru producerea sticlelor PET: „Până în prezent, se strunjesc pe utilajele noastre nu numai unelte de turnare prin injecţie pentru semifabricate, ci şi matriţe pentru carcase, inclusiv filete. Cu ajutorul unui cap revolver cu unelte prevăzute cu sistem de acţionare, chiar şi cele mai mici conducte de ventilaţie pot fi frezate în acestea, astfel încât să se obţină unelte complet finisate la ieşirea din utilaj.” Se pot găsi aplicaţii suplimentare în industria auto (duze de injecţie, roţi dinţate), în producţia de lagăre (căi de rulare interioare şi exterioare), precum şi în sistemele (cu supape) hidraulice şi pneumatice.
Pentru strunjirea pieselor de prelucrat cu diametru de până la 1.500 mm
Seria de utilaje Mikroturn de la Hembrug cuprinde utilaje de strunjit pentru materiale dure de maximă precizie, complet hidrostatice, practic fără uzură, care prelucrează o mare varietate de piese. Utilajele orizontale din seria CNC 100 sunt adecvate pentru piesele mici, cu alezaje de minimum 1 mm. Utilajele verticale de strunjit sunt disponibile pentru piese de prelucrat mari, grele, cu diametre între 450 mm şi 1.500 mm.
Toate utilajele Mikroturn au un lucru în comun, explică Bert de Veer: „Acestea oferă cel mai înalt nivel de precizie ce poate fi obţinut în prezent pentru strunjirea materialelor dure”, completându-şi afirmaţia cu cifre exacte: „Cu aceste utilaje, se pot obţine următoarele toleranţe pentru piese de prelucrat ce au o duritate de până la 70 HRC şi un diametru de până la 1.500 mm: o precizie a suprafeţelor de Ra = 0,0001-0,0004 mm, o precizie a formei între 0,0002 şi 0,001 mm, precum şi o precizie a dimensiunilor de cel mult 0,002 mm.”
Sistemul hidrostatic asigură o precizie durabilă
Cu astfel de toleranţe, utilajele Mikroturn sunt principalele concurente ale maşinilor de rectificat cilindrice, faţă de care sunt superioare şi din alte puncte de vedere. Prin urmare, în cadrul strunjirii materialelor dure, piesa de prelucrat nu necesită prindere, ceea ce economiseşte timpul şi preîntâmpină erorile de prindere. Se poate crea orice fel de contur doar cu o singură unealtă – nu sunt necesare discuri costisitoare de rectificare. În plus, strunjirea materialelor dure este un proces ecologic, efectuat, în multe cazuri, în condiţii de mediu uscat. Rectificarea generează întotdeauna şlam, care necesită eliminarea costisitoare a reziduurilor. Una peste alta, strunjirea materialelor dure înregistrează o productivitate superioară în numeroase scenarii de prelucrare.
Comparativ cu alte utilaje de strunjire a materialelor dure, utilajele Hembrug ies în evidenţă datorită preciziei lor ridicate pe termen lung. Principalele temeiuri ale acestui lucru constau în lagărele hidrostatice pentru arborele principal şi unităţile pentru căile de ghidare. Acestea înregistrează precizii de excentricitate şi repetabilitate de 0,1 microni şi realizează acest lucru cu consecvenţă pe termen lung, după cum afirmă Bert de Veer: „Utilajele fără lagăre hidrostatice înregistrează aceste valori nominale doar atunci când sunt noi. Utilajele noastre pot oferi această calitate chiar şi după 20-30 de ani.”
Hembrug şi FANUC - un parteneriat de încredere
Timp de mulţi ani, Hembrug lucrează pe partea de sisteme de control şi de transmisie cu FANUC, lider pe piaţa mondială în domeniul sistemelor CNC. Peter van Ommeren, Directorul Departamentului de Proiectare Electrică, relatează: „Obişnuiam să folosim seria de sisteme CNC FANUC 15-TB. În prezent, utilizăm sisteme CNC din seria 0i-D pentru utilajele noastre Mikroturn standard. Acest sistem de control oferă o rezoluţie de 100 nm. Pentru operaţii mai sofisticate, am proiectat utilaje Mikroturn speciale, pe care le putem echipa cu sistemul CNC FANUC din seria 32i. La scară corespunzătoare, acesta permite o rezoluţie de 10 nm.”
În cadrul producţiei, Hembrug utilizează mai multe utilaje proprii care sunt controlate de sistemul CNC FANUC 0i-D – „deoarece această combinaţie funcţionează extraordinar”, explică Peter van Ommeren. „Clienţii noştri ne spun mereu acest lucru. Nu există practic defecţiuni legate de sistemul de control, chiar şi timp de ani de zile. Sistemele electronice, motoarele şi sistemele de control FANUC prezintă un nivel maxim de calitate, sunt foarte robuste, chiar şi în cazul influenţelor electromagnetice. O altă caracteristică avantajoasă a echipamentelor FANUC este compatibilitatea pe verticală. Aceasta înseamnă că am pus în funcţiune utilaje în anii '90 cu sistemul de control 15-TB. Acum, după aproape 20 de ani, programele pot fi încă utilizate pentru utilaje mai noi şi pentru cele mai recente sisteme de control. Pentru că, printre toate inovaţiile funcţiilor suplimentare, FANUC a păstrat structura de bază din spatele acestora. Acest lucru facilitează implementarea pentru noi, în calitate de producători de utilaje, şi îi scapă pe clienţii noştri de multe cursuri de instruire.”
Noile realizări îmbunătăţesc productivitatea
În ultimii câţiva ani, Hembrug a fost deschizător de drumuri printr-o serie de realizări noi, care prezintă nu numai o precizie ridicată, ci sunt şi extrem de productive. De exemplu, la EMO 2011, compania a lansat arborele principal dublu Mikroturn şi sistemul de control Mikroturn 100 CNC Special. Arborele principal dublu Mikroturn este echipat cu doi arbori complet hidrostatici, prevăzute cu motoare cu ax integrate şi motoare liniare în glisierele X şi Z, precum şi un robot de alimentare integrat, complet automatizat. În unele cazuri, strunjirea materialelor dure este inerent de trei ori mai rapidă decât operaţiile de rectificare comparabile, totuşi, arborele principal dublu permite o creştere şi mai mare a timpului de ciclu cu până la 30% şi o creştere a productivităţii de până la 100%. Sistemul Mikroturn 100 CNC Special este o versiune specială, cu arbore principal de înaltă performanţă, complet hidrostatic, cu turaţii de până la 2.000 rpm, motor integrat cu cuplu constant şi cursă extinsă a glisierei Z. Spre deosebire de modelul Mikroturn 100 CNC standard, pe acesta se pot strunji piese de prelucrat mai mari şi mai grele.
Bert de Veer sees vede în aceste realizări un pas important spre viitor: „Pentru o perioadă lungă de timp, am fost consideraţi campioni mondiali în domeniul preciziei, dar am acordat prea puţină atenţie productivităţii. Acest lucru s-a schimbat complet. În cadrul noilor noastre realizări, punctul de interes îl reprezintă productivitatea, pe de o parte, şi flexibilitatea superioară, pe de altă parte, conform cu dorinţele clientului. Suntem dispuşi să oferim soluţii speciale.” Ca exemplu, menţionează un proiect în cadrul căruia se prelucrează diferiţi arbori pentru pompe cu roţi dinţate. Aceştia sunt transportaţi la utilaj pe un transportor de alimentare, sunt detectaţi cu ajutorul unei camere de procesare a imaginilor şi introduşi de către robot. În acest fel, utilajul recunoaşte piesa de prelucrat specifică şi alege în mod automat programul CNC corespunzător.
Contactele directe asigură o satisfacţie mai mare a clienţilor
FANUC s-a implicat în noile realizări. Peter van Ommeren, Directorul Departamentului de Proiectare Electrică, explică în detaliu: „Pentru noi, a fost important ca FANUC să faciliteze integrarea motoarelor provenite de la terţi. De exemplu, am folosit motoare cu ax integrate, de la producători terţi. Am fost neliniştiţi în privinţa acestui lucru la început. Însă FANUC a demonstrat o receptivitate enormă, aşa că motoarele au putut fi controlate fără dificultăţi.”
În prezent, Hembrug se implică în proiectarea interfeţelor speciale cu utilizatorul, concepute să faciliteze manipularea utilajului de către utilizator. Cu FANUC Picture, este disponibil un mediu de proiectare de înaltă performanţă, ce ne permite să proiectăm aceste interfeţe cu utilizatorul conform dorinţelor noastre. Rezultatul este testat acum în unitatea noastră proprie de producţie, pe un echipament Mikroturn, cu sistemul nostru de control 32i, pe care, după procesul de călire, filetele interne din piuliţele mari sunt tăiate din nou.
Expertul în sisteme electronice, Peter van Ommeren, este entuziasmat de cooperarea cu FANUC: „Deşi, comparativ cu alţi producători de utilaje, am fabricat relativ puţine utilaje de strunjit şi am procurat, în consecinţă, doar o mică cantitate de sisteme de control FANUC, am beneficiat de asistenţă rapidă şi excelentă din partea FANUC. ori de câte ori avem întrebări, avem un punct direct de contact, iar acest lucru funcţionează cu adevărat extraordinar.” El ilustrează acest lucru printr-un exemplu: „Un client din Statele Unite ne-a solicitat un proiect personalizat, care presupunea un utilaj sofisticat cu patru axe, două suporturi de unelte şi două schimbătoare de unelte. Nu era o sarcină uşoară din punct de vedere al sistemelor de control şi de transmisie, aşa că am solicitat asistenţă din partea companiei FANUC. În scurt timp, un reprezentant FANUC a sosit la faţa locului şi am putut discuta cu el proiectul. Acesta a configurat sistemele de transmisie şi un sistem CNC cu canale multiple din seria 32i. Acest lucru ne-a permis să îi furnizăm imediat clientului propunerea solicitată.”
Strunjirea materialelor dure la nivel maxim de precizie
Înfiinţată în 1973 drept companie de stat şi privatizată în 1983, peste 95% din operaţiile actuale de producţie şi proiectare ale companiei Hembrug implică utilaje de strunjit pentru materiale dure de maximă precizie, complet hidrostatice, practic fără uzură. Seria de utilaje Mikroturn poate uzina piese de prelucrat cu clase de duritate de până la 70 HRC şi cu un diametru de până la 1.500 mm. Hembrug are un personal cu aproximativ 70 de angajaţi, care fabrică între 25 şi 30 de utilaje pe an. Vânzările anuale în 2011 s-au ridicat la aproximativ 15 milioane de euro.
