Holenderski producent obrabiarek, firma Hembrug, opracowuje pierwsze na świecie tokarki CNC wykorzystujące sterowania CNC FANUC Oi-D

Zadanie:
Opracowanie pionierskich tokarek HSC CNC o maksymalnej stabilności wymaganej do obróbki skrawaniem stali utwardzonej.

Rozwiązanie:
Tokarki HSC CNC firmy Hembrug wykorzystujące najnowsze materiały i wyposażone w imponujący zestaw funkcji, takich jak łożyska hydrostatyczne oraz najnowocześniejsze sterowniki CNC i serwomotory firmy FANUC, zapewniają znakomite wyniki z dokładnością rzędu nanometra.

Wynik:
Konkurencyjna seria tokarek HSC CNC wyposażonych w najnowocześniejsze elementy firmy FANUC, zapewniające wyjątkową wydajność i wytrzymałość.


Duża precyzja obróbki w stanie utwardzonym

Tokarki do obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych firmy Hembrug osiągają dokładność mierzoną w mikronach

Toczenie komponentów powierzchniowo utwardzonych jest ekonomiczną alternatywą szlifowania na okrągło. Firma Hembrug, jeden z pionierów tej technologii, wyspecjalizowała się w maksymalnie precyzyjnej technologii obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych i oferuje urządzenia umożliwiające obrabianie części o średnicy do 1500 mm. FANUC, jako partner ze strony napędów i sterowników, wyposaża te urządzenia, w zależności od specyfikacji, w sterowania CNC serii 0i-D i 32i. Firma Hembrug Machine Tools z Haarlem w Holandii to dawne przedsiębiorstwo państwowe, które zostało sprywatyzowane w 1983 roku. Na początku ta rodzinna firma produkowała maksymalnie precyzyjne tokarki, a od lat 90. XX w. skupia się na obróbce komponentów powierzchniowo utwardzonych. „W tym czasie zaczęły być dostępne nowe materiały na narzędzia, które umożliwiały obróbkę skrawaniem utwardzonej stali” wspomina szef działu projektowania, Bert de Veer. „Aby wdrożyć wysokiej jakości precyzyjną obróbkę komponentów powierzchniowo utwardzonych, opracowaliśmy urządzenia o wysokim stopniu stabilności. Ponieważ siły generowane podczas takiej obróbki są niezwykle duże, a precyzja liczona w mikronach jest inaczej nieosiągalna”. Wieloletnie doświadczenie inżynierskie w obszarze tokarek z łożyskami hydrostatycznymi sprawiło, że firma Hembrug podbiła niszowy rynek obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych i rozwinęła tę technologię, jako alternatywę dla szlifowania precyzyjnego w procesie wykończenia. W tym okresie firma może się pochwalić kilkoma takimi przykładami. Bert de Veer wspomina, że początkowo firma Hembrug dostarczała tokarki do obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych klientom wytwarzającym narzędzia i formy, którzy wykorzystywali je do produkcji butelek PET. „Do dziś na naszych maszynach są produkowane nie tylko narzędzia do formowania wtryskowego do preform, ale także formy obudów, w tym gwinty. Z użyciem głowicy narzędziowej z napędzanymi narzędziami udaje się frezować nawet niewielkie kanały wentylacyjne, a także wytwarzać za pomocą maszyny kompletnie wykończone narzędzia.” Dodatkowe obszary zastosowań to przemysł motoryzacyjny (dysze wtryskowe, koła zębate), produkcja łożysk (wewnętrzne i zewnętrzne bieżnie) oraz hydraulika i pneumatyka (zawory).

Dla obrabianych części o średnicy do 1500 mm

Seria urządzeń Hembrug Mikroturn obejmuje właściwie niezużywające się, w pełni hydrostatyczne, niezwykle precyzyjne tokarki do obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych, które można stosować z szerokim spektrum części. Poziome centra obróbcze, bazujące na sterowaniu CNC z serii 100 są przeznaczone do obróbki małych części z otworami do 1 mm. Pionowe tokarki są przeznaczone do obróbki dużych i ciężkich części o średnicy od 450 mm do 1500 mm.
Wszystkie urządzenia Mikroturn mają wspólną cechę, wyjaśnia Bert de Veer: „Oferują największą precyzję, która obecnie jest osiągana za pomocą maszyn do obróbki elementów powierzchniowo utwardzonych”, i wspiera swoje słowa liczbami: „Te urządzenia umożliwiają uzyskanie następujących tolerancji przy obrabianiu części o twardości do 70 HRC i średnicy do 1500 mm: dokładność powierzchni: od 0,0001 do 0,0004 mm, dokładność kształtu: pomiędzy 0,0002 a 0,001 mm oraz dokładność wymiarów wynoszącą 0,002 mm lub mniej”.

Hydrostatyka zapewnia trwałą precyzję

Z taką tolerancją maszyny Mikroturn są główną konkurencją dla szlifierek cylindrycznych, które to przewyższają także w kilku innych obszarach Podczas obróbki materiałów w stanie utwardzonym część obrabiania nie wymaga zaciskania, dzięki czemu oszczędza się czas i zapobiega błędom związanym z zaciskaniem. Dowolna liczba konturów może być tworzona za pomocą jednego narzędzia – kosztowne tarcze szlifierskie są niepotrzebne. Poza tym obróbka materiałów w stanie utwardzonym jest procesem ekologicznym, który w wielu wypadkach wykonywany jest w stanie suchym. Podczas szlifowania zawsze tworzy się osad, którego usuwanie jest kosztowne. W sumie obróbka materiałów w stanie utwardzonym gwarantuje wyższą produktywność w wielu obszarach obróbki.
W porównaniu do innych tokarek do obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych urządzenia firmy Hembrug wyróżniają się wysoką, długoterminową dokładnością. Jest to głównie spowodowane zastosowaniem hydrostatycznych łożysk wrzeciona i jednostek prowadzących. Osiągają powtarzalną dokładność wynoszącą 0,1 mikrona – i to w długim okresie, jak mówi Bert de Veer: „Urządzenia bez łożysk hydrostatycznych osiągają takie współczynniki, tylko wtedy, gdy są nowe. Nasze urządzenia oferują taką jakość nawet po 20, 30 latach”.

Hembrug i FANUC — niezawodne partnerstwo

Firma Hembrug od wielu lat korzysta z napędów i sterowań firmy FANUC, światowego lidera technologii CNC. Peter van Ommeren, dyrektor działu projektowania elektrycznego, mówi: „Używaliśmy systemów CNC z serii 15-TB firmy FANUC. Obecnie w standardowych urządzeniach Mikroturn używamy systemów CNC z serii 0i-D. Ten sterownik oferuje rozdzielczość 100 nm. Do bardziej wymagających zadań opracowaliśmy specjalne urządzenie Mikroturn, które można wyposażyć w system sterowania CNC FANUC z serii 32i. Przy odpowiednim skalowaniu można uzyskać rozdzielczość 10 nm”.
Podczas produkcji firma Hembrug korzysta z wielu własnych urządzeń sterowanych za pomocą systemu CNC FANUC 0i-D – „ponieważ to połączenie doskonale się sprawdza”, wyjaśnia Peter van Ommeren. „Klienci ciągle nam to powtarzali. Przez te kilka lat nie mieliśmy żadnych awarii związanych ze sterowaniami. Elektronika, silniki i sterowania firmy FANUC cechuje najwyższa jakość i duża odporność, również na zakłócenia elektromagnetyczne”. Dodatkową pozytywną cechą urządzeń FANUC jest kompatybilność — w latach 90. XX w. zaczęliśmy używać urządzeń ze sterownikiem 15-TB, a obecnie, po 20 latach, programy nadal mogą być stosowane z nowszymi urządzeniami i najnowszymi sterownikami, ponieważ mimo wprowadzenia wielu innowacji i dodatkowych funkcji podstawową strukturę firma FANUC pozostawiła bez zmian. Ułatwia nam to implementację i zmniejsza liczbę szkoleń, które muszą przejść nasi klienci”.

„Klienci ciągle nam powtarzają, że to połączenie doskonale się sprawdza. Przez te kilka lat nie mieliśmy żadnych awarii związanych ze sterowaniami. Elektronika, silniki i sterowania firmy FANUC cechuje najwyższa jakość i duża odporność, również na zakłócenia elektromagnetyczne.”

Nowe rozwiązania zwiększające produktywność

W ciągu ostatnich kilku lat firma Hembrug wprowadziła kilka nowych rozwiązań, które nie tylko zapewniają dużą dokładność, ale są niezwykle produktywne. Na przykład na targach EMO 2011 firma wprowadziła urządzenia Mikroturn Twin Spindle oraz Mikroturn 100 CNC Special. Urządzenie Mikroturn Twin Spindle wyposażono w dwa hydrostatyczne wrzeciona ze zintegrowanymi silnikami, silnikami liniowymi pracującymi w osiach X i Z oraz w zintegrowany, w pełni automatyczny robot podający. W niektórych przypadkach obróbka w stanie utwardzonym jest trzykrotnie szybsza od porównywalnych operacji szlifowania, a podwójne wrzeciona umożliwiają dalszą redukcję czasu cyklu do 30 procent i zwiększenie produktywności nawet o 100 procent. Mikroturn 100 CNC Special to wersja specjalna z całkowicie hydrostatycznym, wysokowydajnym wrzecionem pracującym z prędkością 2000 obr./min, zintegrowanym silnikiem i rozszerzonym suwem w kierunku Z. W porównaniu do standardowej wersji Mikroturn 100 CNC ta wersja może obsługiwać większe i cięższe elementy.
Bert de Veer uważa te rozwiązania za ważny krok przyszłość „Przez długi okres byliśmy uważani za mistrzów świata w precyzji, ale nie przywiązywaliśmy zbyt dużej wagi do produktywności. To się zmieniło. Nasze nowe rozwiązania skupiają się z jednej strony na produktywności, a z drugiej na większej elastyczności, z uwzględnieniem życzeń klientów. Cieszymy się, że możemy oferować specjalne rozwiązania”. Jako przykład wymienia projekt, w którym przetwarzane są różne wałki do pomp kół zębatych. Są one przenoszone na podajniku przenośnika do maszyny, wykrywane przez kamerę przetwarzającą obraz i wkładane do robota. W ten sposób maszyna rozpoznaje poszczególne obrabiane części i automatycznie wybiera odpowiedni program CNC.

Bezpośredni kontakt gwarantuje dużą satysfakcję klientów

Firma FANUC była zaangażowana w rozwój nowych rozwiązań Peter van Ommeren, dyrektor działu projektowania elektrycznego, mówi: „Ułatwienie integracji z silnikami innych producentów było ważne dla firmy FANUC. Korzystamy na przykład z zintegrowanych silników wrzecionowych innych producentów. Na początku mieliśmy, co do tego wątpliwości. Ale firma FANUC wykazała dużą otwartość i bez problemu można było sterować silnikami”.
Firma Hembrug jest obecnie zaangażowana w rozwój specjalnych interfejsów użytkownika ułatwiających obsługę maszyny. Dzięki oprogramowaniu FANUC Picture dostępne jest wysokowydajne środowisko, umożliwiające projektowanie takich interfejsów zgodnie z naszymi wymaganiami. Aktualnie testujemy wyniki w naszej fabryce, stosując urządzenie Mikroturn z modułem sterującym 32i. Po procesie utwardzania wewnętrzne gwinty dużych śrub są ponownie wycinane.
Ekspert ds. elektroniki, Peter van Ommeren, jest entuzjastycznie nastawiony do współpracy z FANUC: „Chociaż w porównaniu z innymi producentami maszyn, wyprodukowaliśmy stosunkowo niewiele maszyn tokarskich i jesteśmy niewielkim źródłem dla sterowników FANUC, otrzymaliśmy od firmy FANUC dużą i szybką pomoc. Zawsze, gdy mieliśmy jakieś pytanie, mogliśmy skontaktować się bezpośrednio z kompetentnym przedstawicielem firmy”. Peter ilustruje to przykładem: „Klient w Stanach Zjednoczonych dopytywał o szczególny projekt wymagający zastosowania skomplikowanej maszyny czteroosiowej z miejscem na dwa narzędzia i urządzeniem wymiany narzędzi. Niełatwe zadanie, ze strony sterowników i napędu, więc poprosiliśmy FANUC o pomoc Po krótkim czasie przedstawiciel firmy FANUC był na miejscu i mogliśmy przedyskutować projekt. Wybrał napędy i wielokanałowe sterowanie CNC z serii 32i. Umożliwiło nam to natychmiastowe przedstawienie klientowi oferty”.

Obróbka w stanie utwardzonym z najwyższą precyzją

Firmę Hembrug założono w roku 1973 jako firmę państwową. Została ona sprywatyzowana w 1983 roku. Ponad 95% produkcji firmy to właściwie niezużywające się, w pełni hydrostatyczne, niezwykle precyzyjne tokarki do obróbki komponentów powierzchniowo utwardzonych. Urządzenia z serii Mikroturn mogą obrabiać części o twardości do 70 HRC i średnicy 1500 mm. Firma Hembrug zatrudnia 70 pracowników, którzy produkują od 25 do 30 urządzeń dziennie. Roczna sprzedaż w 2011 roku wyniosła około 15 milionów EUR.