Spoločnosť Hembrug, holandský výrobca nástrojov, vytvorila prvý CNC sústruh na svete, ktorý využíva systémy Oi-D CNC spoločnosti FANUC

Úloha:
Vytvoriť priekopnícky HSC CNC sústruh s extrémnou stabilitou, ktorá je potrebná na obrábanie tvrdenej ocele.

Riešenie:
HSC CNC sústruhy spoločnosti Hemburg, ktoré sú vyrobené z najkvalitnejších materiálov a poskytujú rozsiahlu ponuku vybavenia, ako sú hydrostatické ložiská, prvotriedne riadiace jednotky systémov CNC spoločnosti FANUC a servomotory, sú zárukou dokonalých výsledkov s presnosťou, ktorá sa ráta na nanometre.

Výsledok:
Konkurencieschopný rad HSC CNC sústruhov, ktoré sú vybavené najmodernejšími komponentmi spoločnosti FANUC, a tak dosahujú výnimočný výkon a odolnosť.


Tvrdé a vysoko presné

Obrábacie stroje značky Hembrug na tvrdé sústruženie dosahujú presnosť v rozsahu mikrónov

Tvrdé sústruženie sa ujalo ako ekonomicky výhodnejšia alternatíva k brúseniu valcových plôch. Spoločnosť Hembrug, ktorá je jedným z priekopníkov tejto technológie, sa v súčasnosti špecializuje takmer výlučne na technológiu rýchleho, extrémne presného tvrdého sústruženia a ponúka stroje s maximálnym priemerom obrobku až 1 500 mm. Spoločnosť FANUC, jej partner v oblasti pohonov a riadenia, poskytuje pre tieto stroje na základe technických špecifikácií riadiace systémy CNC radu 0i-D a 32i. Hembrug Machine Tools z holandského mesta Haarlem je bývalým štátnym podnikom, ktorý bol v roku 1983 sprivatizovaný. Pôvodne boli jeho parketou ultrapresné sústruhy, no od začiatku 90. rokov minulého storočia sa tento rodinný podnik zameriava na tvrdé sústruženie. „V tom čase sa prvýkrát objavili nové materiály pre nástroje, ktoré umožňovali obrábanie kalených ocelí s veľmi vysokou tvrdosťou“, spomína riaditeľ konštrukcie Bert de Veer. „Aby sme dokázali aplikovať vysokokvalitné a presné tvrdé sústruženie, vyvinuli sme stroje s vysokým stupňom stability, pretože sily vytvárané pri tvrdom sústružení sú obrovské a dosiahnuť pri nich presnosť v rozsahu niekoľkých mikrónov by inak nebolo možné.“ Vďaka rokom skúseností v oblasti konštruovania sústruhov s hydrostatickými ložiskami sa spoločnosti Hembrug podarilo vyplniť medzeru na trhu tvrdého sústruženia a rozvinúť túto technológiu na plnohodnotnú alternatívu brúsenia valcových plôch ako veľmi presný proces dokončovacieho obrábania. Medzičasom sa môže spoločnosť pochváliť niekoľkými príkladmi tohto úspechu. Bert de Veer spomína, že prvé stroje na tvrdé sústruženie značky Hembrug boli dodané zákazníkom z odvetvia výroby nástrojov a foriem, u ktorých sa používali pri výrobe PET fliaš: „Dodnes sa naše stroje používajú nielen na sústruženie nástrojov na vstrekovanie pre predlisky, ale aj pre formy na uzávery vrátane závitov. Prostredníctvom revolverovej hlavy s poháňanými nástrojmi sa do nich vyfrézujú aj malé ventilačné kanály, takže je zo stroja možné vybrať úplne dokončené nástroje.“ Ďalšie možnosti využitia sú v automobilovom priemysle (vstrekovacie dýzy, ozubené kolesá prevodoviek), výrobe ložísk (vnútorné a vonkajšie dráhy valivých ložísk), ako aj v oblasti hydrauliky a pneumatiky (ventily).

Pre obrobky s maximálnym priemerom sústruženia až 1500 mm

Rad strojov Mikroturn značky Hembrug tvoria plne hydrostatické, vysokopresné obrábacie stroje na tvrdé sústruženie s prakticky nulovým stupňom opotrebovania, ktoré dokážu obrobiť široké spektrum dielov. Horizontálne stroje radu CNC 100 sú vhodné pre malé diely s priemermi vŕtaného otvoru od 1 mm. Vertikálne sústruhy slúžia na obrábanie veľkých a ťažkých obrobkov s priemermi od 450 mm do 1500 mm.
Bert de Veer vysvetľuje, že všetky stroje radu Mikroturn majú jedno spoločné: „Poskytujú najvyššiu presnosť, ktorú je momentálne možné pri tvrdom sústružení dosiahnuť“, pričom svoje tvrdenie podložil číslami: „Pomocou týchto strojov je možné dosiahnuť pri obrobkoch s tvrdosťou až do 70 HRC a maximálnym priemerom až 1500 mm nasledujúce tolerancie: povrchovú presnosť s rozsahom od Ra = 0,0001 do 0,0004 mm, tvarovú presnosť v rozsahu 0,0002 až 0,001 mm, ako aj presnosť rozmerov s hodnotou 0,002 mm alebo nižšou.“

Hydrostatické systémy zaručujú trvácnu presnosť

Pri takýchto toleranciách sú stroje Mikroturn konkurenciou najmä pre brúsky na vonkajšie valcové plochy, ktoré však v niekoľkých oblastiach prekonávajú. Pri tvrdom sústružení preto obrobky nevyžadujú upínanie, vďaka čomu sa šetrí čas a predchádza sa chybám pri upínaní. Pomocou jedného nástroja je možné vytvoriť ľubovoľný počet obrysov – nie sú potrebné drahé brúsne kotúče. Tvrdé sústruženie je navyše aj ekologickým procesom, pretože v mnohých prípadoch nevyžaduje použitie chladiacej kvapaliny. Pri brúsení vždy vzniká špinavá zmes pilín a chladiva, ktorej likvidácia je finančne nákladná. Celkovo sa pri tvrdom sústružení dosahuje v mnohých scenároch obrábania vyššia produktivita.
V porovnaní s inými strojmi na tvrdé sústruženie vynikajú stroje značky Hembrug svojou dlhodobou vysokou presnosťou. Hlavným dôvodom tohto úspechu sú hydrostatické ložiská vretien a jednotiek s vodiacimi dráhami. Dosahujú dobehovú presnosť a presnosť pri opakovateľnosti s hodnotou 0,1 mikrónu – a dokážu si ich udržať po veľmi dlhú dobu, ako dodáva Bert de Veer: „Stroje bez hydrostatických ložísk dosahujú tieto hodnoty, iba keď sú úplne nové. Naše stroje si tieto vlastnosti zachovajú aj na 20 až 30 rokov.“

Hembrug a FANUC – spoľahlivé partnerstvo

Spoločnosť Hembrug už dlhé roky spolupracuje v oblasti pohonov a riadiacich systémov so svetovou jednotkou na trhu CNC systémov, spoločnosťou FANUC. Peter van Ommeren, vedúci konštrukcie elektrických systémov, uvádza: „V minulosti sme využívali systém CNC FANUC radu 15-TB. Dnes používame pre naše štandardné stroje Mikroturn systémy CNC radu 0i-D. Tento riadiaci systém ponúka rozlíšenie 100 nm. Pre náročnejšie úlohy sme vyvinuli špeciálne sústruhy Mikroturn, ktoré môžeme následne vybaviť systémom CNC FANUC radu 32i. Pri vhodných mierkach umožňuje využívať rozlíšenie 10 nm.“
Vo svojej výrobe využíva spoločnosť Hembrug niekoľko svojich vlastných strojov, ktoré sú riadené systémom CNC FANUC 0i-D – „pretože táto kombinácia funguje úplne bezchybne“, vysvetľuje Peter van Ommeren. „Naši zákazníci nám to neustále pripomínajú. Nedochádza pri nej prakticky k žiadnym poruchám riadiaceho systému, a to ani po niekoľkých rokoch. Elektronika, motory a riadiace prvky značky FANUC dosahujú špičkovú kvalitu a sú veľmi odolné, dokonca aj voči elektromagnetickým vplyvom. Dodatočným pozitívom výrobkov FANUC je ich spätná kompatibilita. To znamená, že sme do prevádzky uviedli stroje v 90. rokoch minulého storočia s riadiacimi systémami 15-TB. A dnes, po takmer 20 rokoch, je možné tieto programy ďalej používať na novších strojoch a najnovších riadiacich systémoch. Pretože uprostred všetkých inovácií si pri nových funkciách zachovala spoločnosť FANUC základnú štruktúr nezmenenú. Nám ako výrobcom strojov táto technológia uľahčuje implementáciu a našim zákazníkom šetrí mnoho námahy a času stráveného na školeniach.“

Od našich zákazníkov opätovne počúvame: „Táto kombinácia funguje skvele. Nedochádza pri nej prakticky k žiadnym poruchám riadiaceho systému, a to ani po niekoľkých rokoch. Elektronika, motory a riadiace prvky značky FANUC dosahujú špičkovú kvalitu a sú veľmi odolné, dokonca aj voči elektromagnetickým vplyvom.“

Vývoj nových výrobkov zvyšuje produktivitu

V priebehu posledných rokov stála spoločnosť Hembrug na čele vývoja viacerých nových produktov, ktoré prinášajú nielen vysokú presnosť, ale aj mimoriadnu produktivitu. Napríklad, na výstave EMO 2011 predstavila spoločnosť sústruh Mikroturn Twin Spindle a Mikroturn 100 CNC Special. Mikroturn Twin Spindle je vybavený dvomi plne hydrostatickými vretenami s integrovanými vretenovými pohonmi, lineárnymi motormi na saniach X a Z, ako aj vstavaným, plne automatickým podávacím robotom. V určitých prípadoch je sústruženie kalených ocelí, označované ako tvrdé sústruženie, samo o sebe až trikrát rýchlejšie v porovnaní s brúsením, no dvojité vreteno umožňuje ešte viac skrátiť čas cyklu až o 30 percent a zvýšiť produktivitu až o 100 percent. Mikroturn 100 CNC Special je špeciálnou verziou s plne hydrostatickým, vysoko výkonným vretenom s rýchlosťou 2000 ot./min a vstavaným momentovým motorom a rozšíreným posuvom saní osi Z. V porovnaní so štandardnou verziou Mikroturn 100 CNC umožňuje sústružiť väčšie a ťažšie obrobky.
Bert de Veer považuje tieto novovyvinuté stroje za dôležitý krok do budúcnosti: „Veľmi dlho nás považovali za majstrov sveta v presnosti, no príliš málo sme sa zameriavali na produktivitu. To všetko sa však zmenilo. Naše najnovšie produkty sú na jednej strane zamerané na produktivitu, no na druhej strane aj na vyššiu flexibilnosť s ohľadom na želania zákazníkov. Veľmi ochotne poskytujeme špecializované riešenia.“ Ako príklad uvádza projekt, pri ktorom sa obrábali rôzne hriadele na zubové čerpadlá. Tieto sa k stroju privádzajú na pásovom dopravníku, potom sa rozpoznajú obrazovou kamerou a vkladajú sa do stroja robotom. Týmto spôsobom dokáže stroj rozpoznať konkrétny obrobok a automaticky zvoliť príslušný program CNC.

Priame kontakty zaručujú spokojnosť zákazníkov

Spoločnosť FANUC sa podieľala na vývoji nových produktov. Peter van Ommeren, vedúci konštrukcie elektrických systémov, upresňuje: „Pre nás bolo dôležité, aby spoločnosť FANUC zabezpečila integráciu motorov od iných výrobcov. Používali sme, napríklad, vstavané vretenové pohony od iných výrobcov. Zo začiatku sme mali kvôli tomu trochu obavy. No spoločnosť FANUC nám poskytla dostatočnú voľnosť, aby sme mohli motory ovládať bez akýchkoľvek problémov.“
Hembrug momentálne pracuje na vývoji špeciálnych riadiacich rozhraní určených pre používateľov na obsluhu stroja. Pomocou FANUC Picture sme získali vysokovýkonné vývojové prostredie, ktoré nám umožňuje navrhnúť tieto riadiace rozhrania presne podľa našich predstáv. Výsledok práve podrobujeme testovaniu v našom vlastnom výrobnom závode na stroji Mikroturn s naším riadením 32i, pomocou ktorého sa po zakalení znova frézujú vnútorné závity do veľkých skrutiek.
Špecialista na elektroniku Peter van Ommeren je nadšený spoluprácou so spoločnosťou FANUC: „Hoci sme v porovnaní s inými výrobcami obrábacích strojov vyrobili relatívne malé množstvo sústruhov – preto využívame iba obmedzený počet riadiacich systémov značky FANUC – poskytla nám táto spoločnosť vynikajúcu a veľmi rýchlu podporu. V prípade otázok máme vždy priamu kontaktnú osobu a funguje to úplne skvele.“ Svoje tvrdenie podložil príkladom: „Zákazník zo Spojených štátov sa informoval o špecializovanom projekte pre zákazníka, ktorý obsahoval sofistikovaný stroj so štyrmi osami, dvomi podperami nástrojov a dvomi meničmi nástrojov. Z pohľadu riadenia a pohonu šlo o dosť náročnú úlohu, preto sme o pomoc požiadali FANUC. Už čoskoro k nám prišiel zástupca firmy FANUC, s ktorým sme sa mohli o projekte poradiť. Špecifikoval pohony a viackanálové riadenie CNC zo série 32i. Vďaka tomu sme mohli zákazníkovi ihneď poskytnúť požadovaný návrh.“

Tvrdé sústruženie s najvyššou presnosťou

Spoločnosť Hembrug bola založená v roku 1973 ako štátny podnik a v roku 1983 prešla privatizáciou. Dnes viac ako 95 % jej konštrukčných riešení a výroby tvoria plne hydrostatické, vysokopresné obrábacie stroje na tvrdé sústruženie s prakticky nulovým stupňom opotrebovania. Stroje radu Mikroturn dokážu obrábať obrobky s triedou tvrdosti až 70 HRC a maximálnym priemerom 1500 mm. Hembrug zamestnáva približne 70 zamestnancov, ktorí ročne vyrobia od 25 do 30 strojov. Ročné tržby v roku 2011 predstavovali pribl. 15 mil. eur.