Výhody horizontálních obraběcích center pro obrábění z více stran

Skutečné obrábění z více stran v jediném nastavení

Jak horizontální uspořádání umožňuje současný přístup ke všem obrobkovým plochám

U horizontálních obráběcích center (HMC) je vřeteno rovnoběžné s obráběnou plochou, čímž operátorům poskytuje přímý výhled téměř na všechny čtyři strany součásti během jediného upnutí. Díky tomuto uspořádání mohou nástroje dosáhnout sousedních ploch pod přesně správným úhlem a někdy dokonce zpracovávat naráz více oblastí bez nutnosti ručního nastavení polohy. Svislé stroje mají zcela jiný problém, neboť gravitace má tendenci vracet třísky zpět do obráběcí oblasti. HMC fungují jinak, protože třísky samovolně padají do integrovaných dopravníků, čímž se udržuje čistší prostředí a celý proces probíhá rychleji. Co to znamená pro reálné obrábění? Méně manuální práce pro obráběče při dokončování hranatých součástí. Chyby při nastavování, které vznikají při snaze o zarovnání součástí mezi několika upínači, se výrazně snižují. Při zpracování složitých součástí, jako jsou například ty používané u ventilů nebo skříní převodovek, uvádějí výrobci podle nedávných údajů z efektivnostních zpráv AMT za rok 2023 úsporu přibližně tří čtvrtin času obvykle věnovaného přeumísťování součástí.

Upínací zařízení typu hrobka a otočné stoly s indexováním pro kompletní dokončení součástí

Upínací zařízení typu hrobka umožňují svislé upevnění více obrobků na tuhých, modulárních základnách, zatímco otočné stoly s indexováním zajišťují přesné, programovatelné otáčení kolem vodorovných os. Společně umožňují plný přístup při 5osém obrábění prostřednictvím automatického úhlového polohování – což zajišťuje skutečné výrobní řešení „hotovo v jednom kroku“:

Tím, že se během výroby vše udržuje zarovnané k jednomu hlavnímu referenčnímu bodu, tato metoda eliminuje ty otravné problémy s tolerance, které vznikají při opakovaném nastavování dílů. Nedávný výzkum z leteckoprůmyslového odvětví publikovaný v časopisu Precision Engineering v roce 2024 přinesl některé působivé výsledky: při výrobě turbínových skříní na těchto speciálních strojích s „hrobkovými“ upínači a rotačními stoly bylo téměř 99,8 % dílů správných již při prvním pokusu. To je výrazně lepší než starší metody, jejichž úspěšnost dosahovala pouze přibližně 87 %. A nezapomeňme ani na ty drobné detaily: když již není nutné díly opakovaně upínat, zůstávají měření mezi jednotlivými šaržemi konzistentní. To je zvláště důležité u hydraulických součástí, jejichž povrchy musí být extrémně rovné – rozdíly zde činí méně než 0,01 mm. Dosáhnout takové přesnosti je rozhodující pro kvalitní kontrolu.

Zvýšená provozní efektivita horizontálních obráběcích center

průměrný nárůst produktivity o 30 % díky snížení času potřebného na nastavení a manipulaci

Horizontální obráběcí centra skutečně zvyšují produktivitu, protože eliminují všechny ty malé úkoly, které ve skutečnosti nepřinášejí produktu žádnou přidanou hodnotu. Díky upínacím zařízením typu hrobka mohou dílny upnout najedou několik součástí místo toho, aby s nimi pracovaly jednotlivě. Výměnné palety umožňují strojům běžet celou noc bez dozoru, čímž se ušetří obrovské množství času. Celý mezioperační proces se v podstatě vytratí a ruční práce se oproti tradičním svislým strojům sníží přibližně o 45 %. Pokud jde o nastavení, zejména u součástí, které je třeba obrábět z více stran, je ušetřený čas opravdu působivý. Podle průmyslových údajů od AMT dosahuje většina firem po přechodu na tyto systémy zvýšení produktivity přibližně o 30 %. Jeden významný výrobce automobilových komponent dokonce uvádí, že po nasazení technologie HMC na celé své výrobní ploše klesly jejich cyklové doby téměř o 37 %.

Odstraňování třísek působením gravitace: méně opakovaného řezání, delší životnost nástrojů

Vodorovné vřetena se prostě ukázala jako lepší řešení pro odstraňování třísek během obráběcích operací. Tříska se totiž přirozeně uvolní z místa řezání a padá přímo na dopravní pásy umístěné pod nimi, čímž se zabrání jejímu opakovanému řezání, které by jinak způsobilo mnohem rychlejší opotřebení vložek. U provozů, které intenzivně frézují hliník, to znamená, že výměna vložek probíhá přibližně o 15 až dokonce o 25 procent méně často. Chladivo může v systému proudit bez překážek, což pomáhá udržovat teploty pod kontrolou a prodlužuje životnost nástrojů před jejich nutnou výměnou. Pracovní prostředí zůstává celkově čistší, a proto je menší pravděpodobnost, že bude nutné neočekávaně zastavit výrobu kvůli odstranění kovového odpadu. Průměrně to umožňuje továrnám ušetřit přibližně 18 dalších minut za každou směnu při nepřetržitém provozu.

Vynikající rozměrová přesnost a opakovatelnost

Eliminace kumulativního součtu tolerancí mezi jednotlivými upínky

Horizontální obráběcí centra dosahují lepších výsledků, protože zpracovávají více stran součásti během jediného upnutí. U tradičního svislého obrábění se součásti obvykle musí přesouvat z jednoho stroje na jiný nebo je nutné je několikrát znovu upnout, což při každém takovém kroku způsobuje malé nepřesnosti zarovnání. Podle některých studií publikovaných v odborných inženýrských časopisech mohou tyto opakované upnutí snížit přesnost až o 0,05 až 0,1 mm při každém novém nastavení. Horizontální obrábění tento problém úplně eliminuje, protože zpracovává všechny důležité prvky, jako jsou vrtání, rovinné plochy a příruby, aniž by bylo nutné upínací zařízení znovu upravovat. Při výrobě motorových bloků pomocí horizontálních metod zůstává zarovnání mezi válcovými řadami v rozmezí přibližně ± 0,01 mm. Tato úroveň konzistence znamená, že výrobci zaznamenávají výrazně méně vadných součástí – v některých případech se odpad snižuje až o 30 % v odvětvích, kde je přesnost nejdůležitější, například u leteckých komponent a lékařských zařízení.

Minimalizace chyb zarovnání způsobených opětovným upínáním dílů a rozdíly v upínacích zařízeních

Pokaždé, když jsou díly během obrábění opětovně upínány, hrozí určité riziko. Studie založené na metrologii sledovatelné prostřednictvím NIST ukazují, že faktory jako opotřebení upínacích zařízení, tepelná roztažnost nebo prostě lidská chyba mohou způsobit posun referenčních bodů dílů průměrně o 0,03 až 0,08 mm. HMC však tento problém úplně obejde. U těchto strojů zůstávají díly po celou dobu procesu pevně upnuté v robustních upínacích zařízeních typu „hrobka“. Mezitím rotující stoly zajišťují veškeré náročné polohování dílů pro řezné nástroje. Co to znamená? Kritické prvky, jako jsou sedla ventilů a vodící otvory, zachovávají správné zarovnání. Už se nemusíte trápit s obtížnými posuny referenčních bodů, které by narušily funkční shodu všech součástí. A podívejte se na čísla: Výrobci uvádějí úspěšnost při prvním průchodu vyšší než 98 % pro opravdu důležité komponenty, i když se vyrábí šarže trvající týdny nebo dokonce měsíce bez přerušení.

Pokročilá integrace rotační osy pro složitou práci na více površích

Možnosti osy B a dvojité rotační stolice v moderních horizontálních obráběcích centrech

Dnešní vysoce výkonné obráběcí centra jsou vybavena naklápěcími vřeteny s osou B a zároveň dvojnásobnými rotačními stoly, které umožňují tzv. skutečné 5osé obrábění. V podstatě se tímto spojují standardní pohyby ve směru os X/Y/Z s možností rotace. Jaký je hlavní přínos? Není nutné přerušovat proces a znovu polohovat součásti pro obrábění různých ploch. Například osa B umožňuje nástrojům zapojit se pod složitými úhly, zatímco rotační stoly pohybují obrobkem. To umožňuje obrábět obtížně přístupné podřezy a vytvářet hladké kontury u součástí jako jsou lopatky turbín nebo kola čerpadel – vše v jediném nastavení. Podle nedávné studie z roku 2023 od společnosti Sandvik Coromant dosáhly některé letecké firmy přibližně o 40 % nižšího počtu problémů s dodržením tolerancí u složitých kol čerpadel od chvíle, kdy začaly tuto technologii používat. Zásadní je, aby byly stroje i při obrábění tvrdých materiálů dostatečně tuhé – natolik, aby nedocházelo k deformacím způsobeným ohybem. Pokud tyto systémy propojíme s kvalitním CAM softwarem, můžeme najedou vytvářet dráhy nástrojů, které předcházejí kolizím, odstraňují kov rychleji a zároveň zachovávají integritu součásti. Díky těmto pokročilým technologiím se dříve neprodukovatelné součásti stávají běžnými výrobními položkami.

Sekce Často kladené otázky

Co jsou horizontální obráběcí centra (HMC)?

Horizontální obráběcí centra jsou stroje, u nichž je vřeteno orientováno horizontálně rovnoběžně s obrobkem, což umožňuje snadný přístup ke všem stranám součásti během výroby.

Jak HMC zvyšují produktivitu?

Díky své konstrukci HMC snižují čas potřebný na nastavení a manipulaci s obrobky, čímž dosahují významného nárůstu produktivity – často přibližně o 30 % ve srovnání s tradičními metodami.

Jaké výhody nabízejí hrobkové upínače?

Hrobkové upínače umožňují současně upnout více obrobků, čímž se snižuje nutnost častého přeupínání a zvyšuje se přesnost i účinnost.

Proč je správa třísek v HMC lepší?

Horizontální uspořádání vřetena umožňuje třískám samovolně odpadávat, čímž se snižuje jejich opakované řezání, prodlužuje se životnost nástrojů a pracovní prostředí zůstává čistější.

Jaké výhody poskytují moderní obráběcí centra s pokročilou integrací rotačních os?

Umožňují složitou práci na více površích bez nutnosti přemisťovat díly, čímž vznikají možnosti efektivní a přesné výroby náročných součástí, jako jsou lopatky turbín.