Holandská nástrojářská firma Hembrug vyvinula první CNC soustruhy využívající CNC systémy FANUC Oi-D na světě

Zadání:
Vyvinout inovativní HSC CNC soustruhy s extrémní stabilitou nezbytnou při obrábění tvrzených ocelí.

Řešení:
Díky nasazení špičkových nástrojářských materiálů a bohatému funkčnímu vybavení, včetně hydrostatických ložisek a špičkových CNC řídicích jednotek a servomotorů společnosti FANUC, podávají HSC CNC soustruhy Hembrug dokonalé výsledky s přesností vyjádřenou v pouhých nanometrech.

Výsledek:
Konkurenceschopný sortiment HSC CNC soustruhů, které jsou vybaveny elitními komponenty FANUC pro mimořádný výkon a odolnost.


Vysoká přesnost při práci s tvrdými materiály

Soustruhy na tvrdé soustružení firmy Hembrug dosahují mikrometrové přesnosti.

Tvrdé soustružení se prosadilo jako ekonomická varianta k obvodovému broušení. Společnost Hembrug byla jedním z průkopníků této technologie a nyní se téměř zcela specializuje na extrémně přesnou technologii tvrdého obrábění. Nabízí stroje schopné pracovat s obrobky do průměru 1500 mm. FANUC pro ni dodává pohony a ovládací zařízení, přičemž její stroje podle konkrétních parametrů vybavuje systémy CNC z řad 0i-D a 32i. Společnost Hembrug Machine Tools z holandského města Haarlem bývala státním podnikem. Privatizována byla v roce 1983. Původně působila v oboru ultra přesných soustruhů, od devadesátých let se však tato dnes rodinná firma zaměřila na tvrdé soustružení. „Tehdy začaly být dostupné nové nástrojové materiály, které umožnily obrábění kalené oceli,“ vzpomíná hlavní designér Bert de Veer. „Abychom mohli nabídnout vysoce kvalitní a přesné stroje na tvrdé obrábění, vyvinuli jsme stroje s velmi vysokou stabilitou. Síly působící při tvrdém obrábění jsou totiž nesmírné a bez potřebné stability nelze mikrometrové přesnosti dosáhnout.“ Díky mnohaletým zkušenostem s výrobou soustruhů s hydrostatickými ložisky se firmě Hembrug podařilo ovládnout nepříliš rozsáhlý trh se soustruhy na tvrdokov a rozvinout tuto technologii tak, že se v oblasti přesného dokončovacího obrábění stala plnohodnotnou alternativou k obvodovému broušení. Tento úspěch může společnost doložit na několika příkladech. Bert de Veer zmiňuje, že první soustruhy na tvrdokov značky Hembrug byly dodány zákazníkům z oboru výroby nástrojů a forem, kde byly používány k výrobě PET lahví: „Až dosud jsou na našich strojích soustruženy nejenom nástroje pro vstřikování, ale také formy pro víčka včetně závitů. Pomocí revolveru s poháněnými nástroji v nich lze vyfrézovat i drobné ventilační drážky, takže ze stroje vyjde kompletně hotová forma.“ Další využití tyto stroje nacházejí v automobilovém průmyslu (vstřikovací palivové trysky, ozubená kola), u výrobců ložisek (vnitřní a vnější drážky), hydraulických a pneumatických zařízení (ventily).

Obrobky do soustruženého průměru 1500 mm

Produktová řada Hembrug Mikroturn představuje ultra přesné, plně hydrostatické a v podstatě neopotřebitelné soustruhy na tvrdokov, které mohou obrábět široké spektrum součástí. Horizontální stroje z řady CNC 100 jsou vhodné k výrobě malých součástí s vrtanými otvory od 1 mm. Vertikální soustruhy jsou schopny pracovat s rozměrnými a těžkými obrobky o průměru 450 mm až 1500 mm.
Všechny stroje Mikroturn však mají jednu věc společnou, vysvětluje Bert de Veer: „Poskytují největší přesnost, jakou lze v současnosti při tvrdém obrábění dosáhnout.“ Svá tvrzení dokládá čísly: „Při použití těchto strojů lze na obrobcích s tvrdostí až 70 HRC a o průměru až 1500 mm dosáhnout těchto tolerancí: přesnost povrchu Ra = 0,0001 až 0,0004 mm, tvarová přesnost mezi 0,0002 a 0,001 mm a rozměrová přesnost 0,002 mm nebo méně.“

Dlouhodobá přesnost díky hydrostatickým ložiskům

S takovými tolerancemi jsou stroje Mikroturn konkurencí především pro obvodové brusky, nad nimiž vynikají i v několika dalších oblastech. Při tvrdém soustružení není třeba obrobek upínat, což šetří čas a vyhnete se díky tomu chybám souvisejícím s upnutím. S jediným nástrojem lze vytvořit libovolný počet obrysů – nejsou potřeba žádné drahé brusné kotouče. A co víc, tvrdé obrábění je ekologický proces, neboť ho často lze provádět nasucho. Při broušení vždy vzniká brusný kal, který je třeba nákladně likvidovat. Výsledkem je, že tvrdé soustružení dosahuje v mnoha výrobních scénářích vyšší produktivitu.
Ve srovnání s jinými soustruhy na tvrdokov stroje značky Hembrug vynikají díky své dlouhodobé přesnosti. Hlavním důvodem jsou hydrostatická ložiska vřetena a vodicích drážek. Jejich opakovatelnost a házení dosahují přesnosti 0,1 mikrometrů – a jak tvrdí Bert de Veer, těchto parametrů dosahují dlouhodobě konzistentně: „Stroje bez hydrostatických ložisek něčeho takového dosáhnou, jen dokud jsou nové. Naše stroje takovou kvalitu poskytují i po 20 až 30 letech.“

Hembrug a FANUC – spolehlivé partnerství

Již mnoho let firma Hembrug spolupracuje v oblasti pohonů a řízení s předním světovým hráčem na poli CNC, společností FANUC. Peter van Ommeren, hlavní designér elektrických obvodů, k tomu říká: „Dříve jsme instalovali CNC FANUC řady 15-TB. Dnes ve standardních strojích Mikroturn používáme systémy CNC řady 0i-D. Toto řídicí zařízení podporuje rozlišení 100 nm. Pro sofistikovanější úlohy jsme vyvinuli speciální stroje Mikroturn, které můžeme vybavit systémem CNC FANUC řady 32i. Ten, je-li vybaven vhodným měřidlem, umožňuje rozlišení 10 nm.“
Ve výrobě firma Hembrug používá několik vlastních strojů ovládaných systémem CNC FANUC 0i-D – „protože to je zkrátka skvělá kombinace,“ vysvětlil Peter van Ommeren. „I zákazníci nám to znovu a znovu potvrzují. V podstatě se nevyskytují poruchy související s řízením, dokonce ani po několika letech. Elektronika, motory a řídicí prvky společnosti FANUC mají tu nejvyšší kvalitu a jsou velmi robustní a odolné, dokonce i proti elektromagnetickým vlivům. Další užitečnou vlastností produktů FANUC je jejich dopředná kompatibilita. To znamená, že i programy ze strojů, které jsme instalovali v devadesátých letech s řídicím zařízením 15-TB, můžeme nyní – tedy o téměř 20 let později – stále používat na novějších strojích a nejnovějších ovládacích zařízeních. I přes všechny inovace a nové funkce totiž společnost FANUC zachovala základní strukturu. To nám, jakožto výrobcům strojů, usnadňuje zavádění a zákazníci si díky tomu ušetří mnohá školení.“

„Je to zkrátka výborně fungující kombinace, což nám znovu a znovu potvrzují i zákazníci. V podstatě se nevyskytují poruchy související s řízením, dokonce ani po několika letech. Elektronika, motory a řídicí prvky společnosti FANUC mají tu nejvyšší kvalitu a jsou velmi robustní a odolné, dokonce i proti elektromagnetickým vlivům.“

Pokrok zvyšuje produktivitu

V posledních letech společnost Hembrug stála v čele několika nových trendů, které přinášejí nejenom vysokou přesnost, ale také velkou produktivitu. Například na veletrhu EMO 2011 představila dvouvřetenový soustruh Mikroturn Twin Spindle a soustruh Mikroturn 100 CNC Special. Soustruh Mikroturn Twin Spindle je vybaven dvěma plně hydrostatickými vřeteny s integrovanými vřetenovými motory, lineárními motory pro posun v osách X a Z a integrovaným plně automatickým podávacím robotem. V některých případech je tvrdé soustružení přirozeně třikrát rychlejší než srovnatelné broušení. Dvojí vřeteno ovšem dobu cyklu zkrátí ještě více (až o 30 %) a produktivitu zvýší až o 100 procent. Mikroturn 100 CNC Special je speciální verze s plně hydrostatickým vysokovýkonným vřetenem s rychlostí 2000 ot./min, integrovaným nastavovacím motorem a s prodlouženým posunem v ose Z. Oproti standardní verzi Mikroturn 100 CNC na něm lze opracovávat větší a těžší obrobky.
Bert de Veer tyto novinky považuje za významný krok do budoucnosti. „Dlouho jsme byli považováni za světovou jedničku v přesnosti, příliš jsme však přehlíželi produktivitu. To se nicméně změnilo. Vzhledem k přání zákazníků se u našich nových produktů soustředíme na produktivitu a zároveň na vyšší flexibilitu. Ochotně zajistíme i speciální řešení.“ Jako příklad zmiňuje projekt zpracovávající různé hřídele pro čerpadla s ozubením. Hřídele jsou ke stroji přivezeny na dopravníku, kde je rozpozná kamera zpracovávající obraz, zdvihne je robot a vloží do stroje. Stroj tak rozpozná určitý obrobek a automaticky zvolí vhodný program CNC řízení.

Přímý kontakt v zájmu maximální spokojenosti zákazníků

Na vývoji těchto nových strojů se podílela i firma FANUC. Peter van Ommeren, hlavní designér elektrických obvodů, k tomu říká: „Pro nás bylo důležité, aby firma FANUC zajistila integraci motorů jiného dodavatele. Používáme například integrované vřetenové motory od třetích výrobců. Z počátku jsme z toho měli obavy. Lidé z firmy FANUC však ukázali, že jsou vůči našim požadavkům velice otevření a s řízením motorů nakonec nebyly žádné obtíže.“
Společnost Hembrug v současnosti spolupracuje na návrhu speciálních uživatelských rozhraní, která mají uživateli usnadnit ovládání stroje. Díky softwaru FANUC Picture máme k dispozici vysoce výkonné vývojové prostředí, v němž tato rozhraní můžeme navrhnout podle našich přání. Výsledek v tuto chvíli ověřujeme ve vlastním výrobním závodu na stroji Mikroturn s naším řízením 32i, na němž vyřezáváme vnitřní závity velkých matic po jejich kalení.
Peter van Ommeren, odborník na elektroniku, je ze spolupráce s firmou FANUC nadšen. „Ačkoliv jsme ve srovnání s jinými výrobci obráběcích strojů vyrobili soustruhů relativně málo a proto jsme pro firmu FANUC jen malým odběratelem ovládacích zařízení, dostává se nám od ní výborné a rychlé podpory. Kdykoli máme nějaké dotazy, můžeme se obrátit přímo na kontaktní osobu. A funguje to výborně.“ Dokazuje to na následujícím příkladu: „Jistý zákazník ze Spojených států se dotázal na možnost realizace zakázkového projektu týkajícího se sofistikovaného čtyřosého stroje s dvěma opěrami pro nástroje a měniči nástrojů. Pokud jde o řízení a pohon, nebyl to právě snadný úkol, takže jsme požádali o radu firmu FANUC. Netrvalo dlouho a navštívil nás její pracovník, s nímž jsme přímo na místě mohli projekt prodiskutovat. Doporučil nám pohony a vícekanálový systém CNC z řady 32i. Díky tomu jsme mohli zákazníkovi ihned zaslat požadovanou nabídku.“

Tvrdé soustružení s maximální přesností

Společnost Hembrug byla založena v roce 1973 jako státní podnik a v roce 1983 zprivatizována. Více než 95 % jejího dnešního vývoje a výroby představují plně hydrostatické vysoce přesné soustruhy na tvrdé materiály, u nichž v podstatě nedochází k opotřebení. Stroje řady Mikroturn dokážou obrábět materiály s tvrdostí až 70 HRC až do průměru 1500 mm. Firma Hembrug má asi 70 zaměstnanců a ročně vyrobí 25 až 30 strojů. Její roční tržby za rok 2011 byly přibližně 15 milionů euro.