České strojírenství v automobilovém průmyslu

Po překonání nejhoršího období celosvětové hospodářské krize jsme nejen v Evropě svědky opětovného nárůstu výroby v automobilovém průmyslu. Doba už ale nikdy nebude stejná jako dříve. Krize s sebou přinesla vyšší požadavky na efektivitu výroby, snížení nákladů a šetrnost vůči životnímu prostředí. S tím pochopitelně souvisí i změna nároků na obráběcí centra, lisovací nástroje apod. Musí fungovat spolehlivě, rychle, přesně a úsporně. Společnost TOSHULIN, a.s., je tradičním výrobcem svislých soustruhů a svislých soustružnických center. Již řadu let si udržuje významnou pozici mezi světovými producenty těchto specifických obráběcích strojů. Díky nepřetržitě probíhajícím aktivitám v oblasti vývoje je dnes firma schopna nabídnout zákazníkům širokou škálu variant strojů postavených na robustních osvědčených skupinách a přitom vybavených nejmodernějším příslušenstvím. Většina strojů vyrobených v srdci Moravy pracuje v kusové nebo malosériové výrobě. Existují však i příklady efektivního využití svislých soustružnických center ve velkosériové výrobě. Předpokladem takové aplikace je vždy zvýšení míry automatizace. Zejména se jedná o procesy manipulace s obrobky. Stroje lze vybavit zařízením pro automatickou výměnu palet. V některých případech jsou obrobky do pracovního prostoru stroje vkládány pomocí speciálního manipulátoru. Zákazníky TOSHULIN z oboru automobilového průmyslu jsou výrobci velkých nákladních automobilů. Je to dáno zejména velikostí strojů ve výrobním programu firmy. Kromě zakázek realizovaných v minulosti je právě ve fázi realizace projekt dodávky svislých soustružnických center do indického závodu firmy Caterpillar. Právě tento závod je jedním z míst, kde vznikají obří nákladní automobily, které pak slouží na stavbách, v lomech a povrchových dolech. V TOSHULIN se pro tohoto významného zákazníka připravují multifunkční stroje vybavené značným množstvím volitelného vybavení. Jedná se o dodávku „na klíč“. Pro TOSHULIN to není novinka, ale znamená to zvýšené nároky jak finanční, tak organizační. Stroje jsou doplněny o zařízení pro automatickou výměnu palet. Na každou paletu bude upevněn speciální přípravek pro upnutí obrobku. Součástí dodávky strojů je samozřejmě kompletní nástrojové vybavení. Každý stroj je konfigurován pro úplné obrobení jednoho typu obrobku. Obrobek je opracován na dvě upnutí, takže je zde s výhodou využit systém s automatickou výměnou dvou palet. Firmě Caterpillar budou dodány stroje řady POWERTURN. Kromě uvedeného systému výměny palet jsou stroje vybaveny pohonem rotačních nástrojů a přídavnou rotační osou „C“ (polohování palety). Jedná se o stroje s flexibilním systémem automatické výměny nástrojů, který umožňuje aplikaci různých typů nástrojových systémů na jednom stroji. V případě zmíněné zakázky jsou v zásobníku nástrojů umístěny jak nástroje KM80 určené pro soustružení, tak rotační nástroje BT50 pro frézování, vrtání a závitování. Výjimečné je také použití speciální hlavy, která umožňuje pohyb nástroje ve směru třetí lineární osy „Y“. Tím se významným způsobem zvyšují technologické možnosti stroje. Dílec je možno kompletně obrobit na stroji TOSHULIN bez nutnosti dokončení na jiném obráběcím stroji, jak bylo původně zamýšleno. Na strojích z Hulína se budou obrábět osy a náboje hnané zadní nápravy nákladních vozů. Přestože se v tomto případě nejedná o typickou hromadnou výrobu, jsou nároky na stabilitu kvality výrobního procesu značné. V takovém případě je samozřejmostí aplikace přímého odměřování polohy na osách a systémů pro tepelnou stabilizaci stroje. Dalším prvkem je automatické měření důležitých rozměrů na obrobku pomocí sondy s rádiovým přenosem signálu. Vysoké nároky na kvalitu jednotlivých dílů vychází z požadavků na kvalitu a spolehlivost výsledného produktu. Vždyť největší typ nákladního automobilu z produkce Caterpillar je schopen přepravit náklad o hmotnosti až 100 t. Případná porucha takového zařízení by provozovateli přinesla značné finanční ztráty. Stroje produkce TOS VARNSDORF, a.s. jsou díky internímu výzkumu a vývoji, mnohaletým zkušenostem a spolupráci s významnými dodavateli schopni nabídnout v praxi kompletní technologická řešení pro aplikace v automobilovém průmyslu. Zejména v automobilovém průmyslu dvojnásobně platí body snižování nákladů a optimalizace celého procesu. To vše se může podařit jen s inteligentními a účinnými výrobními technologiemi. Firma TOS VARNSDORF, a.s., pro tuto oblast vyvinula speciální stroj SPEEDtec, což je vysoce produktivní obráběcí centrum určené pro rychlostní obrábění ,skříňových, deskových a prostorově členitých výrobků o max. hmotnosti až 4000 kg, zvláště vhodné pro sériovou výrobu a náročné technologické využívání. Dalším produktem firmy TOS VARNSDORF, a.s., je skupina obráběcích center pod názvem TOStec (PRIMA, OPTIMA VÁRIA, GRATA), která v sobě skrývá prvky automatizace procesu v podobě vybavení nutnými periferiemi stroje, jako je paletizace, automatická výměna nástrojů a příslušenství, které se dají poskládat do pružných výrobních systémů. Tato obráběcí centra disponují potřebnými technickými parametry pro vysokorychlostní obrábění HSM (High Speed Machining). Především v oblasti výroby hliníkových dílů pro automobilový průmysl je často vyžadováno obrábění metodou FMR (Fast Metal Removal – rychlý odběr materiálu) a použití HSM, kterým disponují zmíněná obráběcí centra, je zcela nezbytné. MCU 630V-5X z produkce společnosti KOVOSVIT MAS, a.s., je léty a desítkami spokojených zákazníku prověřený souvisle řízený 5osý frézovací stroj pro přesné a produktivní obrábění, který si svoji pozici na trhu vydobyl nikoli množstvím, ale kvalitou a individuálním přístupem. Stroj vyniká bezkonkurenční robustní nosnou konstrukcí, která skrze tuhost přináší stabilitu a dlouhodobě stálou kvalitu obráběných rovinných i obecných tvarových ploch. Pro oko technika je dostatečně vypovídající pohled na skelet stroje s patrnou koncepcí horní gantry a otočně sklopný stůl. Hlavními výhodami v porovnání s konkurenčními produkty jsou důležité detaily, a to hlavně konstrukční. Jedná se o uložení vertikálního smykadla v saních. Mimo jiné i dvouosý stůl je vybaven nejmodernějšími technologiemi. Těmi jsou tři torque motory s průtokovým chlazením a hydraulickou indexací v libovolné poloze. Stroj si našel své zákazníky zejména v oborech jako jsou výrobci forem a nástrojů, přesného strojírenství a v neposlední řadě i v průmyslu energetickém a automobilovém. Potenciál má pro oblasti zdravotnických pomůcek. Právě v subdodávkách pro automobilový průmysl se již před pár lety realizoval prodej jednoho kusu stroje. Jednalo se o ostravskou firmu VAMOZ – servis, a.s., kde na stroji MCU 630V-5X v provedení POWER obrábí formy pro litá kola osobních automobilů a různé další součásti pro automobilový průmysl z lehkých slitin. Na základě velmi dobrých zkušeností se KOVOSVIT MAS, a.s., rozhodl realizovat nabízející se inovaci stroje MCU. Pro doplnění portfolia o stroj, který bude kompletně obrábět složité součásti přírubového charakteru, bylo nutné stroj vybavit vysokými otáčky na stole a uzamykatelným vřetenem. Tím výrobce a hlavně jeho potenciální zákazníci získali výrobní nástroj vhodný pro frézování, vyvrtávání, vystružování a především soustružení, které přináší ještě větší geometrickou kvalitu a přesnost na rotačních plochách s obráběným průměrem, až 1000 mm při otáčkách až 500 ot/min. Jelikož stroj vychází z předchozích, byl i pro multiprofesní centrum zvolen CNC systém Sinumerik 840D. Předpoklady jsou naplněny, první testovací „špony“ již padají ze stroje, první výsledky předznamenávají výborné vlastnosti. O takto inovovaný stroj mají již teď zájem přední tuzemští výrobci v oblasti leteckého průmyslu a první signály naznačují, že spolupráce bude i se zahraničními partnery v oblastech energetického a těžebního průmyslu. Jednoduše řečeno, stroj je vhodný pro každého kdo před nebo po frézování nechce přepínat součásti na soustruh nebo karusel. Pro firmu KOVOVÝROBA HOFFMANN, s.r.o., vyrobili ve společnosti DIEFFENBACHER-CZ speciální lisovací přípravek PV 200, který této firmě umožňuje zhotovovat polotovary výlisků pro hlavní lisovací nástroje. Firma tedy nemusí mít hotové nástroje pro předlisování a může si ověřovat nejpracnější a nejsložitější operaci lisování. Současně umožňuje lisovací přípravek lisování malosériových výlisků pro automobilový průmysl i pro historická vozidla bez složitých a drahých nástrojů. K lisování těchto výlisků postačuje vyrobit lisovací trn a mít zkušeného karosáře. Na obr. je vidět samotný lis s tažným trnem a hotovým výliskem. Samotné zařízení se skládá z tažného stolu s možností přímého pohybu a natáčení kolem horizontální osy a ze dvou upínacích pohyblivých stolů se svíracími čelistmi. Konstrukce pohyblivých stolů umožňuje přímý pohyb a natáčení kolem vertikální osy. Pro zadaný záměr použití daného lisovacího přípravku bylo zvoleno ruční ovládání jednotlivých pohybů tažného stolu a pohyblivých upínacích stolů s tím, že rychlost pohybu a sílu tažného stolu může operátor přímo ovlivňovat dle chování materiálu a samotného průběhu tažení. Tažený materiál se nemusí chovat vždy stejně a ručním ovládáním se optimálně využijí jeho tažné vlastnosti. Už první zkoušky prokázaly správnost zvoleného postupu, a co dokáže vytěžit zkušený karosář z lisovaného plechu. Divize Jednoúčelové stroje (JUS) společnosti MOTOR JIKOV Fostron, a.s., je dlouholetým výrobcem jednoúčelových strojů zejména pro automobilový průmysl. Zaměření je poměrně široké - od obráběcích jednoúčelových strojů přes montážní a zkušební zařízení až po upínací přípravky pro obráběcí centra. Jedním z posledních projektů, na kterých se divize JUS podílela, je návrh a následná výroba jednoúčelového stroje pro vrtání závěsů do osobních vozů značky Opel Zafira. Zadavatelem zakázky je firma Edscha Automotive. „S firmou Edscha Automotive, která patří mezi významné výrobce pro automobilový průmysl, spolupracujeme od roku 1995. Za tu dobu jsme si vybudovali pozici spolehlivého dodavatele sofistikovaných zařízení splňujících nejnáročnější požadavky světových automobilek. Naší hlavní devizou je schopnost přizpůsobit se častým inovacím, které automobilový trh přináší, a schopnost vyrábět vysoce kvalitní a výkonná robotická zařízení dle specifických požadavků pro konkrétní výrobu. Dodáváme jak úzce specializovaná zařízení, tak celé montážní linky,“ řekl Radomír Hrouda, ředitel divize Jednoúčelové stroje. Zařízení vyrobená v divizi Jednoúčelové stroje společnosti MOTOR JIKOV Fostron, a.s., pomáhají zefektivnit výrobní procesy firem nejen automobilového průmyslu. Společnost disponuje týmem kvalitních konstruktérů a technologiemi špičkové úrovně, je certifikována dle EN ISO 9001:2000. Popis zařízení: základ jednoúčelového stroje pro vrtání závěsů do osobních vozů Opel Zafira tvoří svařovaná konstrukce umožňující splavování třísek chladicí kapalinou do vynášecího dopravníku třísek. Na základní desce je připevněn otočný stůl s deskou se čtyřmi upínacími přípravky. Dílec je zakládán do upínače obsluhou, následné upnutí dílu probíhá pomocí pneumatických upínek. Po obvodě jsou v jednotlivých polohách umístěny pracovní jednotky, z nichž každá je tvořena pracovním vřeteníkem na posuvových saních a kuličkovým šroubem. Motor vřeteníku je vybaven měničem, který umožňuje regulaci otáček v rozsahu -30 až + 50 %. Pohon posuvu je zabezpečen pomocí servomotoru. Pracovních vrtacích jednotek je celkem 8 a jsou rozmístěny jak ve vodorovné, tak svislé poloze. Stroj, dále vybavený mj. chlazením nástrojů, je řízen programovacím automatem SIMOTION D435 od firmy Siemens. Pro zajištění bezpečnosti je stroj po celém obvodě zakrytován, v krytech jsou rozmístěny servisní dveře s bezpečnostními spínači. Předpokládaný čas cyklu je 10 sekund. Montážní otočnou vrtačku VOM 50 z dílny společnosti WEILER Holoubkov, s.r.o., zná mnoho významných světových automobilek, mezi které patří ŠKODA Mladá Boleslav, BMW, AUDI, OPEL a MAN. Většinou jsou stroje umístěny v nástrojařských dílnách, kde slouží pro vyrtávání lisovacích forem a přípravků pro výrobu automobilových dílů. Stroje VOM 50 využívané v automobilovém průmyslu jsou většinou v pojezdovém provedení s upínacím deskovým polem. Součástí dodávky deskového pole je i chlazení se svodem chladicí kapaliny z deskového pole zpět do nádrže. Na přání zákazníka jsou stroje vybaveny zvýšenými otáčkami vřetena s plynulou regulací pomocí frekvenčního měniče na 1600 ot/ min. Pro přesné a komfortní najetí vřetenem stroje do požadované vrtací polohy jsou vrtačky vybaveny plynulou regulací velikosti posuvů pomocí frekvenčních měničů v jednotlivých osách: pojezd stroje po loži; pojezd vodorovných ramen; naklápění hlavice; natáčení vřeteníku. Dále je možné si vybrat ze dvou provedení ovládacího panelu – varianta s otočným panelem připevněným ke stroji nebo varianta se snímatelným – přenosným panelem až do místa vrtání. Jednotky flexibilního výrobního systému (flexible manufacturing system, FMS) vyrábějí díly do převodovek. Charakteristickým rysem těchto komponent je vysoký počet závitových otvorů.Vrtání a řezání závitů představuje 70 % času celého strojního zpracování, a tak se často stává, že nástroje, lišící se svou velikostí od M5 po M18, vypoví službu. Pokud by se nepodařilo poškození včas rozpoznat, vyrobené díly by byly vadné a docházelo by k prostojům ve výrobě. V závodě SAME DEUTZ-FAHR nebyli spokojeni s původními detekčními systémy, protože kontrola každého nástroje trvala více než 21 sekund. To vedlo k rozhodnutí, že budou obráběcí centra na všech čtyřech linkách FMS vybavena detekčními jednotkami Renishaw TRS2. TRS2 je bezkontaktní laserový systém určený k detekci poškození nástroje. Po celou dobu obráběcího cyklu umožňuje plně automatický monitoring délky nástroje. Za méně než sekundu dokáže zjistit, zda má rotující obráběcí nástroj hrot, a tak je-li nástroj z předchozího obráběcího cyklu poškozen, systém závadu rozpozná a stroj může okamžitě zareagovat, aniž by hrozilo poškození dalších komponent. Systém detekce poškození nástrojů TRS2 má navíc laserový vysílač i přijímač zabudován v jedné jednotce, čímž se výrazně usnadňuje jeho instalace – není nutné ladit celé systémy nastavení nástroje, jako by vyžadovala dvě samostatná zařízení. Jestliže systém Renishaw zjistí poškození nástroje, zazní výstražný zvuk a obráběcí program se zastaví. V tomto okamžiku by bylo možné nastavit i jakoukoli jinou akci, např. použití jiného identického „sesterského“ nástroje, a stroj by mohl pokračovat v obrábění. Inženýři závodu SAME DEUTZ-FAHR však dávají přednost tomu, aby se stroj zastavil, obsluha mohla díl zkontrolovat a ujistit se, že nedojde k žádnému dalšímu poškození. Hlavní předností systému TRS2 je jeho rychlost, zároveň je však důležité, aby nedošlo k nesprávné identifikaci poškozeného nástroje. Nástroj se přesune tak, že jeho hrot stojí v cestě laserového paprsku systému TRS2, a rotuje přednastavenou rychlostí. TRS2 se snaží zjistit, zda se do přijímače neodráží světlo z řezacích ploch nástroje. Během instalace je paprsek vysílače namířen do vhodné polohy v pracovním prostoru stroje, často tak, aby křížil cestu, kterou stroj používá při výměně nástroje a minimalizoval tak zbytečné příčné pohyby navíc. Délka nepoškozeného nástroje je do stroje zadána v předchozím kroku nastavení nástroje. Stroj tak přesně ví, kde má detekční jednotka TRS2 hledat hrot nástroje. Technik, který programuje výrobní proces, nastaví jak často se má nástroj kontrolovat, a to podle toho jak velké je riziko poškození tohoto nástroje. Kontrola může probíhat během procesu obrábění, často to ale bývá až po něm, když se nástroj vrací do zásobníku. Vojtěch Frkal, TOSHULIN, a.s. Karel Špaček, TOS VARNSDORF, a.s. Martin Volný, KOVOSVIT MAS, a.s. Josef Hušek, DIEFFENBACHER-CZ, hydraulické lisy, s.r.o. Radomír Hrouda, MOTOR JIKOV Fostron a.s. Jitka Herejková, Radim Novotný, WEILER Holoubkov s.r.o. Renishaw s.r.o. Zpracovala Andrea Cejnarová