Cum se alege o maşină-unealtă (IX)

Masini-Unelte

de Corneliu Gornic

Cum se alege o maşină-unealtă (IX)

În articolul din acest număr vom continua prezentarea unor soluţii adoptate de mari companii producătoare pentru creșterea productivităţii mașinilor-unelte.

MONDRAGON  Corporation este  un concern care are în structură 15 centre tehnologice, cu peste 2000 de persoane angrenate în activități de cercetare-dezvoltare [21].Din această corporație face parte și DANOBAT  Group, având, la rândul său, mai multe firme de mașini-unelte în structură.

Furnizarea unor soluții personalizate implică o cunoaștere foarte  bună a necesităților beneficiarului. Pentru atingerea acestui țel, firma a colaborat cu parteneri din domenii tehnologice de frunte, mulți ani la rând concentrându-se pe probleme legate de scule, de sisteme de prindere (fixare) și de tehnologii de măsurare. Complexitatea produselor firmei i-a permis acesteia să extindă domeniul acestora, cu beneficii reciproce rezultând din schimbul de informații privind tehnologiile și din investiții comune în activități de cercetare-dezvoltare.

La mașinile firmei OVERBECK (parte a grupului) s-a utilizat, ca bază, un concept modular al mașinilor, care este completat cu activități specifice de concepție, pentru a putea oferi un concept unicat, specific fiecărui beneficiar. Mașinile OVERBECK sunt construite pe un batiu standard din granit natural și sunt echipate cu motoare liniare. Fiecărui beneficiar i se oferă o soluție personalizată, într-un termen de livrare cât mai scurt posibil și la un preț de cost competitiv, care să satisfacă orice solicitare a beneficiarului privind precizia, repetabilitatea, ușurința utilizării și productivitate mărită. Înainte de livrarea oricărei mașini-unelte, toți acești parametri sunt verificați prin încercări foarte detaliate și severe, care au loc în fabrica producătoare.

Conceptul modular, care utilizează elemente comune mai multor mașini, contribuie la fiabilitatea pe termen lung și la ușurința întreținerii, în special în aplicații importante, care implică un înalt grad de finisare a componentelor, care sunt trimise direct la liniile de asamblare. Accentul pus pe calitate se reflectă în faptul că un sfert din forța de muncă este destinată exclusiv proiectării mașinilor și dezvoltării software-ului, cu inițiative în cercetare-dezvoltare, în colaborare cu alte firme din grup.

NOTĂ: Aceeași politică se aplică și în cadrul concernelor STARRAG, FFT Europe ș.a.

Pentru realizarea unor componente de precizie înaltă, echipamentul utilizat la prelucrarea acestora trebuie să asigure: stabilitate termică, repetabilitatea rezultatelor și posibilitatea axelor de deplasare de a realiza deplasări minime și avansuri foarte mici. Acestea s-au realizat prin două proiecte de cercetare.

  • utilizarea granitului atât pentru părţile fixe ale structurii maşinii, cât şi pentru cele mobile;
  • eliminarea contactelor fizice şi a îmbinărilor dintre componentele fixe şi mobile ale maşinilor.

 

Granitul natural are proprietăți care-l fac foarte potrivit pentru construirea sistemelor ultraprecise. El este un material natural cu o stabilitate geometrică înaltă și care nu trebuie să fie supus unor procedee lente de stabilizare, iar ca răspuns la stimulii termici are o difuzivitate foarte lentă (coeficient de transmisie a căldurii foarte mic) și un coeficient de dilatare termică foarte mic: =6·10-6m/m·ºC (circa jumătate din cel al oțelului/fontei și un sfert din cel al aluminiului).

 

În plus, granitul prezintă și alte avantaje:

  • densitatea sa este mai mică decât cea a materialelor uzuale folosite la maşini-unelte (fonta, de exemplu), rezultând, de obicei, structuri mai uşoare;
  • coeficientul de amortizare este mai mare (reducerea nivelului de vibraţii) (în [27] se prezintă şi alte informaţii, suplimentare referitoare la granitul natural).

 

Aspectele economice legate de utilizarea acestor materiale depind de concepție și, din acest motiv, este foarte important ca proiectul/proiectantul să țină cont de posibilitățile de prelucrare a acestui material specific, fără a transfera un concept considerând un anumit material la prelucrarea unui alt material.

Pentru realizarea unor avansuri foarte mici, fără variații mari ale acestora, este necesară eliminarea zonelor de contact dintre piesele fixe ale structurii mașinii și cele mobile, ceea ce permite o precizie dinamică optimă și un increment de deplasare minim, verificabil.

Dimensionarea și poziționarea motoarelor, traductoare ideale pentru achiziția de date, concepția și utilizarea unor sisteme de rezemare, care utilizează fluide și structuri de mașini optimizate ca geometrie și tip de materiale, permit obținerea unor accelerații mari și a unei comportări dinamice excelente, ca și o transmisie redusă a perturbațiilor care stânjenesc precizia de poziționare.

Maşina de frezat cu pat  SL [21]

Prin utilizarea unei structuri specifice, care înseamnă un montant mobil atașat mesei fixe și rezemat pe un sistem de ghidaje separat, amplasat în partea din spate a mesei, se îmbunătățește stabilitatea mașinii, menținându-i acesteia centrul de greutate foarte jos. Mașina este echipată cu un cap ortogonal, care asigură o mare flexibilitate și este prietenos pentru utilizator, permițând programarea direct pe mașină (inclusiv pentru prelucrarea unor unghiuri negative).

Un dispozitiv special – Accura head (figura 35 [21] ) – permite compensarea oricărei abateri generate de variația poziției unghiulare a capului de lucru:

  • permite calibrarea oricărui tip de cap de lucru;
  • permite calibrarea oricărei poziţii în spaţiul de lucru;
  • permite calibrarea pentru orice unghi (al axei sculei);
  • compensează abaterea de poziţie datorată dilatării termice,
  • se măsoară distanţa dintre vârfurile capetelor de lucru;
  • interfaţa este integrată în echipamente HEIDENHAIN şi SIEMENS.

Figura 35

O realizare deosebită în cadrul grupului o reprezintă mașina de debitat cu bandă verticală [21]. Prin utilizarea unui nou tip de bandă de ferăstrău, realizată din carbură metalică, aplicată pe mașina tip VL, rezultă următoarele avantaje:

  • banda are o durabilitate de 50 de ori mai mare decât soluţiile anterioare,
  • durata debitării (robinete mari din industria petrolului) a fost diminuată de la 18 la 6 ore (de trei ori!);
  • s-a diminuat consumul de material, datorită unei debitări mult mai precise (abaterea anterioară era de 1/2” ≈12,7mm);
  • s-au înregistrat economii de 1500 € la fiecare robinet;
  • s-a înlăturat un „loc îngust” din fluxul de fabricaţie.

 

În  [21] se prezintă câteva cazuri de cooperare între producătorul de mașini-unelte și beneficiarul acesteia, având la bază realizări, experiențe anterioare ale primului:

1. Un producător de rulmenţi a contactat producătorul de maşini-unelte pentru a dezvolta o maşină de rectificat verticală. S-au efectuat cercetări intense, efectuând încercări pe componente de probă. A fost aleasă firma DANOBAT, care s-a dovedit a fi o firmă capabilă să ofere experiență practică variată, cunoștințe tehnologice profunde (know-how) și asistență în atingerea țintelor, toate combinate cu o amortizare acceptabilă a investiției.

Încă de la început a fost evident faptul că o soluție „scoasă din cutie” nu satisface firma beneficiară, iar DANOBAT a trecut imediat la efectuarea unor modificări de soluții constructive, care se refereau la dezvoltări și actualizări, pentru a pregăti mașina să satisfacă așchierea unor cantități mari de metal și, simultan, obținerea unor erori, abateri foarte mici.

Un alt avantaj a fost amplasarea în vecinătatea beneficiarului a firmei NEWALL (producător de traductoare și sisteme de comandă numerică deosebite), cu care beneficiarul a avut experiențe pozitive anterioare legate de mașini DANOBAT mai mici. Prin consultări și încercări comune s-au modificat (inclusiv că pondere) tehnologii de prelucrare: combinații de strunjire a unor suprafețe cu duritate mare, rectificarea cu pietre CBN (nitrură cubică de bor) și s-au făcut modificările constructive necesare. S-a asigurat, astfel, o tehnologie de îndepărtare mult mai rapidă a unor adaosuri mari de material pentru fazele de finisare. Realizările au permis firmei COOPER ROLLER BEARINGS (beneficiarul) să-și mărească capacitatea de prelucrare și, astfel, să diminueze termenele de livrare ale rulmenților mari. Echiparea mașinii cu un platou (masă rotativă) paletabil a permis reglarea piesei pe paletă, în timp ce mașina prelucra o altă piesă, diminuând foarte mult timpii morți.

Din această acțiune ambii parteneri au câștigat experiență.

2. Un producător de turbine pentru motoare navale de diferite tipuri (având componente cu diametre între 183 și 420mm și lungimi de 320-720mm), cu palete din inconel, a solicitat, conform unei tehnologii anterioare, două mașini de rectificat:

  • una pentru rectificarea diferitelor diametre şi suprafeţe frontale ale arborelui;
  • cealaltă pentru rectificarea paletelor.

 

Acestea necesitau diferite pietre de rectificare, pentru fiecare piesă. Pentru rezolvarea problemelor, DANOBAT a prezentat o mașină de rectificat orizontală (tip HG) cu diferite sisteme, pentru optimizarea procesului, realizând toate operațiile pe o singură mașină, într-o singură prindere.

Printre caracteristicile principale ale acestei mașini se pot enumera:

  • un cap de rectificare dublu, asamblat pe o axă B (cu axă de rotire verticală - una din pietre prelucrează, iar cealaltă este reglată, este înlocuită etc;
  • s-a realizat o nouă soluţie constructivă pentru piatră şi un nou proces de conturare. Piatra de rectificare concepută de DANOBAT pentru rectificarea paletelor de diferite diametre, prin conturare, înlătură necesitatea utilizării a câte unei pietre pentru fiecare model;
  • păpuşa mobilă este acţionată, este cu poziţionare programabilă şi cu blocare în poziţie. Schimbarea piesei are o influenţă neglijabilă asupra timpului de reglare;
  • ambii arbori portpiatră au lagăre hidrostatice, asigurând o rigiditate şi o amortizare maximă;
  • funcţia de corectare continuă a pietrei, chiar în timpul rectificării, are ca rezulat o productivitate mărită;
  • maşina este echipată cu mai multe sisteme de măsurare;
  • programul de prelucrare (DAN-OP) permite o programare conversaţională, efectuând calcule complexe.

 

Se obțin precizii mari de prelucrare pentru că:

  • sistemul de măsurare absolut, cu contact (conceput şi realizat de DANOBAT) poate măsura în timpul prelucrării fiecare diametru de rectificat. La sfârşitul ciclului de rectificare se măsoară automat toate diametrele, geometria acestora şi suprafeţele frontale, elaborându-se un raport de verificare;
  • este prevăzut un palpator cu contact care confirmă fixarea piesei între vârfuri, cu referinţă axială;
  • paletele sunt măsurate cu un sistem cu laser, ceea ce permite măsurarea diferitelor tipuri de palete, aplicându-se standarde de măsurare utilizate anterior.

 

3. Achiziţionarea unui strung DANOBAT de către o firmă din China (DONGFENG) i-a permis acesteia să prelucreze arbori cotiți cu diametrul până la 450mm și o lungime de până la 1500mm, realizați din oțel, în loc de fontă. Mașina achiziționată:

  • permite prelucrarea capetelor şi a fusurilor diferiţilor arbori cotiţi;
  • are două turele, două păpuşi (din care una mobilă, pentru a se adapta diferitelor lungimi şi este dotată cu bacuri retractabile, ceea ce permite prelucrarea ambelor suprafeţe frontale).

 

Cu această dotare, piesa este prelucrată într-o singură prindere, fiind posibilă prelucrarea simultană cu cele două turele, diminuând considerabil durata ciclului de prelucrare. De la prima achiziție, în 2005, firma a cumpărat mai multe strunguri. Prezența firmei DANOBAT cu activitate de service în China, cu personal înalt calificat, a ajutat dezvoltarea cu succes a tuturor proiectelor.

4. Prelucrarea componentelor din sectorul energetic implică mașini-unelte și specializări capabile să asigure precizia unor componente foarte grele, productivitate în prelucrare și fiabilitate pentru a concura pe această piață. Sunt necesare operații de prelucrare foarte complexe, cu toleranțe de ordinul a 0,010mm, reducând numărul prinderilor, durata ciclurilor de prelucrare și posibilele erori. Firma italiană MPC a stabilit contacte foarte strânse cu firma SORALUCE de ani de zile. Firma MPC prelucrează, cu precizie ridicată, turbine, carcase de generatoare, butuci și alte componente principale ale generatoarelor de energie (pe bază de gaze, abur, vânt, hidroelectrice și nucleare), dar și motoare, cutii de viteze etc. Caracteristicile comune ale acestora sunt dimensiunile mari, complexitatea și necesitatea unei precizii deosebite. O altă problemă este varietatea materialelor: oțeluri aliate speciale, oțeluri duplex, oțeluri inoxidabile etc.

Înainte de achiziționarea mașinii FXR-1600, firma MPC utiliza două mașini: una pentru strunjire și a doua pentru frezare-alezare, cu două prinderi, cu pierderi de precizie și costuri corespunzătoare ș21ț. Echiparea mașinii FXR-1600 cu un platou de strunjire a eliminat necesitatea strungului. Dotarea mașinii cu accesorii o transformă într-un modul multifuncțional:

  • cap ortogonal indexabil din grad în grad, cu motor de 46kW;
  • cap universal cu comandă de poziţionare continuă (rezoluţie 0,0010), acţionare cu motor de 46kW;
  • culisă modulară, cursă 100mm, cu arbore de alezare Ø180mm, acţionat cu motor de 71kW;
  • cap unghiular, cu poziţionare la 2,50 şi motor de 60kW;
  • planşaibă comandată numeric, pentru strunjiri până la Ø2500mm;
  • cap unghiular, cu axă C, cu motor de 22kW;
  • masă rotativă deplasabilă, cu capacitate portantă de 350 tone;
  • magazin de scule cu până la 120 scule.

 

Cursa verticală a păpușii este de 7000mm. Înlocuirea strungului elimină problemele legate de rotirea maselor excentrice, care pot conduce la apariția ovalității suprafețelor prelucrate. Durata ciclului de prelucrare s-a redus cu 20%, ceea ce aduce avantaje privind productivitatea și competitivitatea. Pentru că la acest tip de piese nu se admit erori umane, MPC și SORALUCE au stabilit o relație
De colaborare și „o echipă de lucru”, care a avut ca rezultat configurarea optimă a mașinii, rezultată din dialogul și discuțiile detaliate dintre părți, care a început chiar de la analiza obiectivelor. Rezultatul a fost răspunsul cel mai bun la aceste probleme. O mașină capabilă să efectueze (aproape) orice tip de prelucrare, într-o singură prindere, este o mașină multifuncțională. Mașina FMT4000 (figura 36 [21]) permite prelucrarea unor componente de dimensiuni/greutăți mari, aplicând strategii de prelucrare de înaltă performanță, datorită caracteristicilor dinamice, stabilității garantate în prelucrare, care rezultă din structura sa robustă din fontă. Echiparea cu accesorii și conceptul mesei fixe cu posibilitatea utilizării unei mese rotative (platou de strung carusel) și a utilizării unui sistem de palete fac această mașină extrem de flexibilă. 

Fgura 36


English summary

Large entities and corporations are better prepared to diversify their product portfolios. The provision of customized solutions addressing the beneficiaries’ requirements and needs demand a very good knowledge of both one’s capabilities and the beneficiary’s needs.

The modular concept of the machine tools allows better and quicker adjustment by the machine tools’ supplier to the beneficiary’s requests (sometimes specific and uncommon ones). This will significantly increase the share of research and development activities (including the dedicated software) by cooperation between the various modules (companies) within the organization, with emphasis on the quality of the components aş a whole. The quality may refer to a set of features which include accuracy, reliability, lower energy consumption, prevention of pollution, etc.


CORNELIU GORNIC este Preşedinte PROFEX, Centru de Dezvoltare Tehnologică



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord