Pořízení nového obráběcího stroje představuje pro zákazníka nejen velkou investici, ale často také značné riziko v případě, že hrozí změna požadavků jeho odběratelů. Zavádění elektromobility nebo nové legislativní požadavky, dané potřebou ochrany životního prostředí proto mohou způsobovat odkládání investic do doby, než budou vyjasněny podmínky na straně odběratelů, respektive než bude zaručen odbyt dílců, na jejichž zhotovování se má zamýšlený nový stroj podílet. Řada předních světových výrobců obráběcích strojů proto přichází s řešeními, která tato rizika snižují.
Řada výrobců strojů či dodavatelů souvisejících periferií nabízí zařízení, jejichž použitím lze snižovat náklady na výrobu realizovanou na dotyčném stroji, a to i v případě, že jsou pořízena a ke stroji implementována dodatečně. Přínosy těchto zařízení nejsou jen čistě ekonomické povahy, ale zvyšují také flexibilitu stroje a tím uživateli poskytují nezanedbatelnou konkurenční výhodu včetně schopnosti se vyrovnat s rychle se měnícími požadavky trhu. Flexibilita stroje a možnost snadného dodatečného přizpůsobení požadavkům rychle se měnícího trhu navíc snižuje riziko, že nově pořízený stroj nebude mít předpokládané využití a zmenšuje obavy před jeho pořízením, z čehož profituje i dodavatel stroje či zařízení. Kromě hardwarových zvýhodnění však dovedou výrobci a dodavatelé poskytnout i řadu nehmotných benefitů, prostředků a opatření ke snížení rizik nevhodného nákupu.
OPATŘENÍ Z OBLASTI FINANCOVÁNÍ
Společnost DMG Mori kupříkladu nabízí ke svým strojům možnost financování PAYZR (pay with zero risk — platba s nulovým rizikem), co je v podstatě pronájem plně vybaveného, funkce schopného stroje způsobem EaaS (equipment-as-a-service — zařízení jako služba). Zákazník platí fixní měsíční poplatek, stanovený na základě hodnoty stroje, ceny dopravy k uživateli, uvedení do provozu, proškolení obsluhy a údržby, k němuž se přičítává variabilní poplatek podle odpracovaných hodin stroje. Při uzavření smlouvy si zákazník vybírá dobu platnosti (12/24/36 měsíců), kterou může kdykoliv o dalších 12 měsíců prodloužit. Následně má možnost stroj za stanovených podmínek vrátit nebo jej odkoupit. Tento způsob pronájmu eliminuje počáteční investiční náklady, snižuje rizika daná turbulencemi na trhu, je flexibilní a naprosto transparentní.
To zájemci o CNC stroje Haas mají možnosti ovlivnit cenu výběrem vybavení, zajištění opcí, a především pak volbou splátek rozložených na 36, 48 nebo 60 měsíců.
Mazak ve spolupráci s finančním partnerem SG Equipment Finance Czech nabízí výhodné financování s pevnou úrokovou sazbou a 60 splátkami včetně pojištění All risk. Součástí nabídky je také poradenství ohledně použití vlastních a jiných zdrojů, jakož i možností využití dotačních programů. Pomoc při hledání optimálního způsobu financování pořizovaného stroje poskytuje svým zákazníkům rovněž společnost Misan.
OPATŘENÍ Z OBLASTI SOFTWARU
Současné řídicí systémy musejí být schopny vykonávat řadu funkcí, které uživateli přinesou úsporu nákladů nebo jinou konkurenční výhodu. Musejí nejen efektivně řídit definovanou dráhu nástroje, ale také umožnit v paralelním čase vypracovat program pro zhotovení následující součástky. Indikují stav stroje, jeho detailní vytížení a komunikují s nadřízenou datovou úrovní. Provádějí simulační, antikolizní procesy s optimalizací rozměrové přesnosti, výsledné kvality povrchu, produktivity nebo spotřeby energie. Je nezbytné, aby jimi bylo možné ovládat také další prvky, např. spolupracující průmyslový robot, zařízení manipulující s obrobky či integrovaná pracoviště kontroly, případně oplachu. Vyžadována je uživatelsky příjemná obsluha, což si vynutilo nástup velkorozměrových dotykových obrazovek a dialogového programování.
Žádoucí je možnost dodatečné implementace funkcí, které nebyly známy v době uvedení stroje na trh. A to těch, které byly vyvinuty po uvedení stroje do provozu, i pocházejících od třetích stran.
Pro osazení stroje řídicím systémem existují dvě filozofie, přičemž každá má své výhody i nevýhody:
První spočívá ve vybavení stroje systémem od specializovaného výrobce, což uživateli umožňuje volbu na základě vlastních preferencí, a možnost vytvářet více méně homogenní sestavu systémů se všemi výhodami z toho plynoucími.
V řadě případů však výrobci strojů veškeré rozhodující komponenty vyvíjejí a vyrábějí sami, aby měli kvalitu dodávaných zařízení plně pod kontrolou (např. Okuma nebo Haas). Vybavují tak stroje vlastními řídicími systémy, což jim usnadňuje zavádění konkrétních sofistikovaných funkcí přinášejících nemalé konkurenční výhody. Některé z nich si probereme podrobněji:
Nakamura-Tome nabízí pro své stroje jako novinku program 3D Smart Pro Al, který automaticky analyzuje 3D CAD model a určí geometrii, dráhu řezu, potřebné nástroje, řezné podmínky a sled operací. Následně vytvoří CNC program od polotovaru po konečný obrobek. Výsledkem je úspora času programátora, eliminace možných chyb a optimalizace produktivity procesu. Program NT Thermo Navigator vytváří automaticky model nutných teplotních kompenzací s cílem zvýšit přesnost obrobeného dílce. Pro celkovou podporu výroby jsou pak nabízeny programy NT Work Navigator, Soft Work Pusher nebo Soft Quill Pusher (pro detekci polohy polotovaru, zajištění přesného zasunutí dílce do sklíčidla pro jeho exaktní axiální polohu nebo totéž pro středový suport). Výrazné zvýšení bezpečnosti procesu a zamezení vzniku škod z kolize zajistí funkce Airbag. Ta dokáže během mikrosekundy reverzovat pohyb v ose, pokud dojde k nežádoucímu dotyku spojenému s přetížením. Originální IoT software Nakamura-Tome NT Smart Sign pro digitální továrnu zahrnuje (prostřednictvím internetu) funkce vizualizace továrny, stavu stroje, přehledu připojených strojů, alarmu, odstraňování poruch a prediktivní údržby jednotlivých strojů. Funkce jsou zajišťovány pomocí programů FANUC. Díky možnostem aktualizací programu je lze zavádět i dodatečně, po jejich uvedení na trh, resp. po zakoupení stroje. O softwarových funkcích Optimalizace programu, Oscilační obrábění, Tlumič vibrací, Flex Arm a Duální bezpečnostní systém jsme už psali v Technickém týdeníku 2022/1.
Tornos využívá pro programování a komunikaci se strojem soubor programů a funkcí Tisis. Z jeho zajímavých funkcí lze jmenovat ACB (active chip breaker — aktivní oddělovač třísek), jejíž podstata tkví v zavedení vibrací v aktivní posuvové ose, synchronizovaných s otáčkami vřetena, čímž realizuje periodické zeslabení až přerušení vznikající třísky. Funkce tak řeší problémy s obráběním materiálů majících sklon k vytváření dlouhé třísky. Ta zhoršuje obrobený povrch, namotává se na nástroj nebo obráběný dílec a často ji lze jen velmi těžko odstranit z pracovního prostoru. K dalším, s výhodou využívaným funkcím systému patří snadné programování, monitoring stroje a zvýšení jeho energetické efektivnosti.
Mazak v rámci souboru funkcí Smooth Technology, tj. chytrého, jemně přizpůsobeného obrábění, nabízí nové klíčové funkce ke zlepšení produktivity a nákladovosti výroby. Patří sem např. IPM (intelligent pocket milling — inteligentní frézování dutin) pomocí optimalizace dráhy nástroje a řezných podmínek tak, aby byl zachován konstantní úhel záběru nástroje a dosaženo jeho rovnoměrného zatížení. Výsledkem je snížení doby cyklu až o 60 %. Funkce SCC (smooth corner control — chytré zpracování rohu) zkracuje čas cyklu pomocí optimalizace zrychlování a zpomalování v rozích. VAC (variable acceleration control) optimalizuje osová zrychlení pro kombinaci os v rámci bloku programu a funkce SMC (smooth machining configuration) konfiguruje jemné efektivní obrábění v závislosti na aktuální operaci (hrubování, dokončování atd.).
Okuma nabízí rovněž řadu funkcí zvyšujících bezpečnost procesu, zkrácení cyklu i kvalitu práce. V rámci opatření na zlepšení obrábění jsou k dispozici antikolizní systémy či koncept tepelné přívětivosti stroje, který na jedné straně minimalizuje generované teplo a na druhé prostřednictvím kontrolních mechanismů eliminuje vliv tepla, jehož vzniku nebylo možno zabránit. Výsledkem je nejen vyšší přesnost výroby, ale také odpadá zahřívací běh stroje na počátku směny. Funkce Machining Navi detekuje nástup vibrací a doporučí takovou změnu otáček vřetena, při níž vibrace pominou. Automatické pětiosé odlaďování chyb pak kompenzuje drobné rozměrové chyby vznikající pozvolna během provozu stroje pomocí „chytrého“ měření. Zapomenout nelze ani na optimalizační funkci Servonavi, eliminující chyby rozměru v důsledku obrábění velmi těžkých dílců nebo soubor programů pro zavádění pokrokové sofistikované technologie.
NÁSTROJOVÉ VYBAVENÍ
Uživatel si může s ohledem na náklady, flexibilitu a potřebu operativně reagovat na požadavky trhu vybírat ze široké nabídky dodavatelů nástrojů. Omezujícími aspekty jsou v podstatě jeho ochota akceptovat výši skladových nákladů, schopnost odhadnout požadavky odběratelů a získání dostatečných informací o nabídce. V turbulentním tržním prostředí, kdy požadavky zákazníků nelze s dostatečnou spolehlivostí předvídat, je výhodné dát přednost univerzálním řezným jakostem a modulárním nástrojům, jejichž použití nezvyšuje zásadně skladové zásoby a umožňuje okamžitou reakci dodavatele.
Okamžité přenastavení na měnící se potřeby zamýšlených operací a dosažení potřebné produktivity dovolují rovněž mechatronické nástroje.
Důležitá je také správná volba strategie obrábění. Například, zda budou pro zhotovování závitů využívány strojní závitníky jako striktně jednoúčelové nástroje, nebo volba padne na výrobu závitů pomocí závitových fréz vykazujících vysokou produktivitu a dovolujících použít jeden nástroj pro více druhů závitů.
Rozhodujícím aspektem je dostatečná informovanost o vlastnostech a schopnostech každého typu nástrojů, které přicházejí v úvahu.
DODATEČNÁ 4. A 5. OSA STROJE
Zvýšit technickou úroveň stávajícího stroje lze jeho dodatečným vybavením čtvrtou a pátou řízenou osou. K tomu účelu slouží univerzální rotační a sklopné rotační stoly montované na stůl frézovacího centra, ovládané jeho řídicím systémem. Sklápění představuje osu A, rotace stolu vybaveného příslušnými upínacími drážkami zajistí osu B.
Zvláště obsáhlá je nabídka společnosti Haas Automation zahrnující celkem 19 velikostí rotačních stolů rodiny HRT (ø 100—1 000 mm), dvě velikosti rotačních stolů TH s průchozí osou, pět velikostí letmo uložených sklopných rotačních stolů TRT (ø 70—310 mm), šest velikostí oboustranně uložených sklopných rotačních stolů TR (ø 160—500 mm) a konečně indexovatelné sklopné stoly vybavené 1—4 rotačními deskami nastavitelnými s přesností ±60“ (úhlových vteřin). Tato zařízení jsou ovládána systémem Haas řídícím i samotný obráběcí stroj. Některá z uvedených zařízení se dodávají jako rychloběžná, přičemž vysoké otáčky stolu lze využít také pro provádění soustružnických operací.
Řízené rotační stoly nabízí např. DMG Mori, japonské firmy Kitagawa a Nikken či tchajwanská TRJ Precision Technology. Výhodou použití výrobků specializovaných dodavatelů je, že jsou nabízeny s několika typy řídicích systémů volitelných podle preferencí uživatele.
Další možností, jak zvýšit počet řízených os stroje, je použití specializovaného automatizovaného přípravku, který mívá charakter sklopného stolu a je řízen rovněž řídicím systémem stroje, na němž je nasazen. Může být vybaven řadou funkcí, např. měřením, oplachem, sušením nebo cílenou změnou upínacích prvků, konfigurovaných tak, aby bylo možno postupně zajistit všechny potřebné operace na obráběném dílci. Tyto přípravky se vyrábějí na zakázku, přinášejí velké úspory, avšak míra jejich univerzality je podstatně nižší než u zařízení vyráběných sériově. Jako příklad lze uvést řízené upínací přípravky, které společnosti Misan nebo Hofmeister navrhují a vyrábějí na míru konkrétních požadavků odběratele.
ROBOTIZACE
Robotizace představuje osvědčenou cestu ke zvyšování možností využití stroje, snižování pracnosti a zajištění práce v bezobslužné směně automatickou manipulací s obrobky v reakci na vyšší poptávku. Většina renomovaných výrobců a dodavatelů strojů takováto řešení nabízí.
V nabídce jsou kupříkladu roboty integrované do pracovního prostoru soustružnického nebo brousicího centra dodávané např. společnostmi Okuma či Emag. Výhodou je značná flexibilita a zachování půdorysné plochy stroje. Naopak k nevýhodám patří malý dosah robotického ramena a prakticky absence možnosti dodatečné montáže.
Naopak robotizované buňky dodatečně doplňované k soustružnickým či frézovacím strojům, nabízené řadou výrobců strojů nebo specializovaných dodavatelů jako DMG Mori, Feedio, Haas, Halter, Mazak, Okuma, Profika a dalších, doznaly velkého rozšíření. Je možné je podle potřeby přistavovat i k různým strojům, řešit tak požadavky okamžitého navýšení kapacity daného stroje. Snadno je lze přizpůsobit různým vyráběným dílcům úpravou nebo výměnou úložného místa a změnou chapadla (možná je také jeho automatická výměna). Efektivitu příznivě ovlivní náhrada jednoduchého chapadla chapadlem dvojmístným.
Činností externích robotů lze posílit obsluhu dalších pracovišť strojního nebo obslužného charakteru (čištění, kontrola, oplach, popis); uvedení do provozu je záležitostí hodin, maximálně několika málo dnů. Vhodnou volbou průmyslového robotu lze vyřešit otázku kompatibility jeho řídicího systému a systému stroje. Problémem může být naopak horší přístup do pracovního prostoru stroje, komplikující kinematiku robotu. Portálové zakladače (DMG Mori, Doosan, Mazak, Okuma, Profika, Takisawa) vyžadují často přístup do pracovního prostoru stroje shora a jejich dodatečná implementace nebývá jednoduchá. Náročnost na podlahovou plochu v tomto případě zvyšují jen úložná místa polotovarů či obrobků.
Technických řešení se již nabízí celá řada. S výjimkou vytváření automatických výrobních linek pomocí robotů představují robotizované zásobníky palet nejefektivnější prostředky robotizace z hlediska velikosti a hmotnosti manipulovaných dílců, i z pohledu množství skladovaných dílců, a tedy možné délky bezobslužného provozu. S tím souvisí také požadavek na dostatečnou kapacitu zásobníku nástrojů ve stroji, aby disponibilní životnost jednotlivých nástrojů neomezovala velikost smysluplné zásoby dílců. Takovéto robotizované zásobníky palet dodávají jako sériové výrobky velcí výrobci obráběcích strojů (DMG Mori, Haas, Okuma).
Ne vždy lze ovšem robotický systém připojit ke stroji dodatečně, a s připojováním výrobků třetích stran bývají problémy způsobené špatnou kompatibilitou řídicích systémů stroje a robotické buňky. Obzvláště v případě nárazových potřeb vyšší kapacity jednotlivých strojů bývá využití mobilního robotického pracoviště přemísťovatelného k různým stojům podle aktuálních potřeb velmi výhodné. Příkladem mobilního robotického pracoviště je Robostack, systém robotu a víceúčelového úložného místa vyráběný společností Profika.
DALŠÍ KOMPONENTY ZVYŠUJÍCÍ EFEKTIVITU DRAHÉHO STROJE
V nabídce je také řada pracovišť vyráběných sériově specializovanými dodavateli (kontrola a měření, oplach, popis); kupříkladu Haas nově nabízí mobilní pracoviště třískového hospodářství.