Pro potřeby obrábění extrémně velkých dílců využívaných například v energetice, těžebním či lodním průmyslu jsou navrhovány a dodávány obráběcí stroje, které se zcela vymykají jakýmkoliv běžným měřítkům. Musejí si navíc poradit s řadou specifických problémů. Jsou proto předmětem prestiže výrobců, uživatelů a někdy i států, kde pracují.
Zvládnout výrobu a dodávku opravdu velkých obráběcích strojů je schopno jen několik výrobců na světě, a je proto potěšující, že se mezi ně řadí i výrobci z České republiky.
SPECIFICKÁ PROBLEMATIKA EXTRÉMNĚ VELKÝCH STROJŮ
Velké stroje jsou vyráběny zásadně na zakázku a předpokládá se, že budou v provozu několik desetiletí. Jenom vyjasnění koncepce, stanovení potřebné infrastruktury a zajištění financování trvá řadu měsíců.
Je nezbytné promyslet i spolupráci mezi dodavatelem a uživatelem na přípravě uvedení do provozu včetně dělby zodpovědnosti — např. při budování základů stroje. Silná základová deska, zapuštěná v zemi definuje tuhost stroje a snižuje vliv teplotních deformací. Bývá silnější než 3 000 mm. Je nutno řešit transport dílů stroje před jeho montáží i velkých obrobků ve fázi užívání. V řadě případů je nezbytné postavit novou halu nebo upravit dopravní cesty. Orientační doba od prvého kontaktu s dodavatelem do uvedení stroje do provozu se pohybuje zhruba od tří do šesti let.
Konstruktéři řeší navíc i problémy, s nimiž se výrobci malých strojů nesetkávají. Musejí eliminovat vliv gravitace na deformaci velkých dílců stroje ve všech jeho konfiguracích či vyrovnat se s velkými vzdálenostmi mezi senzory a rozváděčem. Velká hmotnost pohybujících se komponent přesahuje možnosti valivého uložení a vyvolává nutnost minimalizovat mechanické tření. Řešením je hydrostatické vedení vzájemně se pohybujících dílců.
Vzhledem k univerzalitě stroje a velkým objemům odebíraných třísek, které mohou vznikat prakticky v celém pracovním prostoru stroje, je obtížné řešit jejich dokonalý automatický odvod. Je proto nutno i v nynější době počítat s jejich včasným ručním odstraňováním tak, aby nevznikaly nežádoucí místní zdroje tepla.
Velké rozměry obrobku a jeho obráběných ploch také často vedou k nutnosti měnit řezný nástroj během operace, neboť čas obrobení přesahuje hranici životnosti nástroje. Tato výměna však nesmí mít vliv na kvalitu a přesnost obrobené plochy.
Výrazným zdrojem zvyšování produktivity je snižování vedlejších časů, např. při manipulaci s obrobkem. Zcela zvláštní problematiku představuje ergonomie ovládání stroje, budování pohyblivého stanoviště obsluhy včetně její ochrany nebo dálkové sledování prostoru vlastního obrábění.
POROVNÁNÍ VELIKOSTÍ
Pro posouzení velikosti strojů slouží parametr pracovní prostor, charakterizovaný obvykle zveřejněnými délkami pojezdů v jednotlivých osách. V některých případech je však potřeba sáhnout po údajích odvozených, např. z uvedeného průjezdu mezi stojany nebo pod příčníkem. Další nejasnosti pramení z modulárnosti staveb, kdy se délka pojezdu může v závislosti na počtu použitých modulů vedení pohybovat ve značném rozpětí.Pojďme se podívat na konkrétní příklady velkých strojů:
Profimill 3, portálový frézovací stroj, vyrobený společností Waldrich Siegen, je zřejmě největším známým obráběcím strojem na světě (obr. 1). Disponuje pracovním prostorem 7 776 m3. Průchod mezi stojany dosahuje 14 × 12 m a pojezd v ose X má 54 m. Robustní stavba spolu s použitím hydrostatického vedení všech lineárních os zajišťuje uživateli trvalou přesnost a prakticky neomezenou životnost.
Vertimaster 2 VMG 6-PS společnosti Schiess, soustružnicko-frézovací stroj koncepce dvojitého portálu (gantry), vykazuje ve směru osy X pojezd 50 m a 8 m v ose Y. Průchozí výška dosahuje 7 m a pracovní prostor dosahuje velikosti 2 800 m3.
SKDY 150/160D, těžké obráběcí centrum, vyrobené v roce 2017 společností ČKD Blansko--OS, je dosud největším obráběcím strojem vyrobeným českou firmou. Stroj se šestnácti řízeným osami je kombinací frézovacího portálu s karuselovacím stolem. Obrobek může dosahovat rozměrů až 16 × 16 × 13,5 m a hmotnost až 1 100 t. Pracovní prostor stroje má 2 613 m3. Vodorovný a svislý vřeteník disponují pracovním vřetenem s výsuvem 1 000 mm. Průřez smykadla má 640 × 705 mm. Pojezd rámu ve směru osy obsáhne 10 m. Stroj je vybaven automatickou výměnou nástrojů, resp. soustružnických a rotačních adaptérů, které jsou uskladněny v regálovém zásobníku nástrojů (obr. 2).
Vertiram 4000 — GT, vertikální soustružnicko-frézovací stroj italské společnosti Pama, s typickými pojezdy 30 m v ose X, 11,6 m v ose Y a 6,1 m v ose Z + W, nabízí pracovní prostor velikosti 2 013 m3. Charakterizuje jej koncepce pojízdné gantry. Na přání může být vybaven otočným stolem nahrazujícím pevný stůl.
Powerturn, vertikální obráběcí centrum s největším otočným průměrem 14 m a výškou obrábění až 12 m, disponující pracovním prostorem 1 847 m3, vyrábí firma Waldrich Coburg (obr. 3).Využíván je převážně pro výrobu velkých kotoučových dílců v energetickém průmyslu.
Droop+Rein T od firmy Starrag je portálové obráběcí centrum s pojízdným příčníkem, dvoustolové koncepce (stoly o průměru 9 m). S pojezdem 19 m v ose X, 9,5 m v ose Y dosahuje průchozí výšky pod portálem 7,15 m a pracovního prostoru o velikosti 1 290 m3.
Vertimaster VME 10, jednostojanový svislý frézovací soustruh značky Schiess, disponuje maximálním oběžným průměrem 16 m, výškou soustružení 6 m a pracovním prostorem 1 206 m3. Je koncipován pro maximální přesnost a výkon a díky modulární stavbě jej lze snadno přizpůsobit požadavkům zákazníka (obr. 4).
Profiturn H, horizontální soustružnický stroj firmy Waldrich Siegen, se může chlubit opravdu výjimečnými parametry:
výkon hlavního motoru činí 500 kW, krouticí moment 400 000 Nm, max. průměr soustružení dosahuje 7 m a délka obrobku až 30 m.
Stroj je vybaven hydrostatickým vedením všech lineárních os, radiální házivost se pohybuje jen okolo 5 μm.
Dodáván je i v provedení soustružnicko-frézovacím (obr. 5).
Droop+Rein G/GF, obráběcí centrum značky Starrag a koncepce gantry, je standardně nabízeno v provedení s pojezdy 30 m v ose X, 13 m v ose Y, 4 m v ose Z a s pracovním prostorem velikosti 1 560 m3. Na přání však může být vyrobeno i s delším pojezdem v ose X, uvedená velikost pracovního prostoru tedy není konečná.
PR III, horizontální vyvrtávačka křížového provedení od výrobce Union Chemnitz, má v ose X maximální pojezd 40 m, v ose Y 10 m a 3,5 m ve směru W + Z. Velikost pracovního prostoru činí 1 400 m3.