EMO Hannover, Část 4, Svislé soustruhy

Svislá obráběcí centra na rotační součásti (v jednodušším konstrukčním provedení trvale nazývané karusely) jsou historicky samostatnou skupinou strojů, která byla dlouhá léta doménou tradičních výrobců zabývajících se výrobou pouze tohoto typu obráběcího stroje. Stroje v typickém konstrukčním uspořádání se vyznačují upínací deskou se svislou osou rotace od průměru několika stovek milimetrů až po několik metrů. Instalované výkony hlavního pohonu dosahují řádově stovek kilowat a upínací deska v závislosti na jejím průměru a typu obráběného materiálu může rotovat až do dvou tisíc otáček za minutu. Kromě jednoduchého soustružnického provedení může mít tento typ stroje provedení jako obráběcí centrum.

Do výroby jsou nasazovány konstrukční skupiny s osou C sloužící pro polohové a rychlostní řízení obrobku (rotace kolem osy Z), dále skupiny zvyšující technologickou adaptibilitu stroje, jako jsou různé přídavné hlavy (sférická, naklápěcí či Y hlava). Tím jsou tyto stroje plnohodnotnými obráběcími centry s převahou technologické operace soustružení.

Celkově trend oboru třískového obrábění patrný z EMO Hannover 2011 je následující:
 multiprofesnost a integrace třískových operací;
 útlum lineárních pohonů pomocí lineárních motorů;
 zaměření na funkcionalitu a spolehlivost strojů;
 masivní nástup hydrostatiky v lineárních i rotačních osách;
 design obráběcích strojů tvořený pomocí specialistů, a to i u těžkých a velkých strojů.

Další z nastupujících světových trendů, který je možné vysledovat u všech výrobců, je označení stroje jako ekologicky šetrného. To platí i pro kategorie strojů, u kterých to bylo dříve sotva myslitelné, a sice těžké a velké obráběcí stroje. Tento trend se projevuje zejména nasazením:
 vysoce úsporných pohonů pohybových os a vřeten;
 úsporných LED osvětlení pracovního prostoru stroje;
 vysoce účinných prvků vedení rotačního i lineárního snižujících ztráty;
 optimalizace provozu jednotlivých spotřebičů tlakové a elektrické energie (tzv. power management);
 stále účinnějších ochranných krytů.

Patrná byla skutečnost, že řada relativně neznámých i známých výrobců obráběcích strojů, jejichž doménou jsou horizontální vyvrtávací stroje, obráběcí centra na nerotační součásti (svislá i vodorovná osa), se „přes noc“ stala výrobci svislých soustruhů. Pokud nebyly přímo vyráběny těmito firmami svislé soustruhy, tak byly soustružnickými stoly doplňovány jejich stroje.
Nevýhodou je stále oproti klasickým svislým soustruhům omezený disponibilní krouticí moment v závislosti na otáčkách desky stolu. Tito výrobci ohromují mnohdy velkými čísly instalovaného výkonu desky stolu. Uvedenou hodnotu je však nutné podrobit detailnímu zkoumání v závislosti krouticí moment/otáčky desky stolu, aby se nestalo, že stroj bude mít k dispozici vysoké otáčky v oblasti regulace na konstantní výkon, ale nízký krouticí moment, který nepokryje technologické požadavky na odebrání třísky.

Stále více výrobců nazývá své soustružnické stroje multiprofesními. Totéž dělají i výrobci strojů na obrábění nerotačních dílců. Pod tímto pojmem je třeba rozumět následující skutečnost. Obráběcí centrum na nerotační nebo rotační součásti jsou stroje splňující minimálně tyto tři atributy:
 stroj pracuje v automatickém cyklu;
 umožňuje aplikovat více druhů třískového obrábění;
 má automatickou výměnu nástrojů.

Takže první podmínkou je, aby multiprofesní obráběcí stroj byl obráběcím centrem. Dále je nutné, aby např. operace frézování a soustružení (více druhů obrábění) byla uživateli poskytována bez omezení např. otáčkového nebo disponibilním krouticím momentem (na desce nebo nástroji). Tedy aby došlo k plnohodnotnému obrábění s plnými technickými parametry. Pak lze hovořit o multiprofesním obráběcím stroji. Řada výrobců tento znak multiprofesnosti nesplňovala a nebylo to nic jiného než použití tohoto módního označení pro jejich stroj.

Na tomto místě poznamenejme, že první multiprofesní stroj na světě vyrobila česká firma, a sice Kovosvit MAS. V roce 1977 kovosvitský konstruktér L. Borkovec poprvé vyslovil odvážnou myšlenku postavit stroj, který by spojoval výhody soustružnických a frézovacích strojů. Se svým týmem začal na této myšlence pracovat a vyvinul stroj pod názvem MCSY, který prezentoval v roce 1983 na veletrhu v Paříži, kde dostal zlatou medaili. Kovosvit byl zcela evidentně první, kdo přišel s takovou koncepcí stroje. Celkem se vyrobilo 45 strojů a některé z nich dodnes pracují. Je třeba důrazně zmínit, že tehdejší světový trh na tuto převratnou myšlenku nebyl připraven, a tak o stroje postupně upadl zájem. Dnes zhruba od roku 2002 jsou tyto stroje velkým šlágrem. Toto historické intermezzo potvrzuje um a kreativitu českých konstruktérů a české konstrukční školy.

Poněkud nudně a otřepaně působí naprosto nízká kreativita marketingových pracovníků některých firem, projevující se v prezentaci umění obrábění lopatek oběžných kol leteckých proudových motorů a turbín. Na každém kroku bylo „přelopatkováno“. Tomuto trendu se poněkud nápadně vymykala demonstrace možnosti obrábění armatur na stroji od firmy Unisign a velká titanová tenkostěnná rotační součást (průměr bezmála 4 metry) shodou okolností také do leteckého motoru na stánku firmy Pietro Carnaghi.

Obr. 2. Italský Pietro Carnaghi umí obrobit tenkostěnné titanové díly o průměru téměř 4 metry.

Karusely a svislá obráběcí centra pro rotační součástí (popř. soustružnické technologie na jiných typech strojů) byly vystavovány desítkami firem a další desítky firmy je měly obsaženy v katalogových listech. Dále uvedeme pouze popis některých exponátů v této oblasti strojů.
Španělský Danobat Group vystavoval dříve spíše stroje, na kterých demonstroval silové obrábění na obrobku typu železniční kolo. Řada VTC má velikosti 1 600 – 8 000, což reprezentuje maximální obráběný průměr. Uložení desky stolu je pomocí velkoprůměrového ložiska, případně podobně jako přímočaré osy X a Z je nabízena možnost hydrostatického uložení.

Deska stolu má při aplikaci hydrostatiky nosnost 150 tun (VTC 8000 H). V ose X je použitý náhon pastorkem a hřebenem v režimu Master Slave. Firma prezentuje, že díky preciznosti obrobených dílů, ze kterých je stroj sestaven, je docíleno excelentní kvality obrobení součásti. Dále tvrdí, že kombinací soustružení, frézování, vrtání a broušení při použití speciálních nástrojových hlav se stroj stává multifunkčním.

Český Toshulin uvedl prezentací na EMO 2011 ve známost technické veřejnosti, že přichází na trh se silovou variantou strojů řady Powerturn. Stroj s průměrem desky 2 500 mm disponuje 142 kW výkonu pracujícího v režimu Master Slave. Tomu je nutné přizpůsobit i náhon rotačních nástrojů procházející skrze smykadlo o rozměrech 320 x 320 mm s výsuvem 2 000 mm. Instalovaných 51 kW umožnilo při frézování odebrat třísku o hloubce 16 mm. Kromě těchto silových parametrů přišla firma s aplikací nového řídicího systému Sinumerik 840 D Solution Line. Poslední novinkou byl zcela nový design ochranných krytů. Novost spočívala v použité barevné kombinaci a v tom, že celý půdorys stroje byl kompletně zakrytován a tvořil tak kompaktní celek.

Americké uskupení MAG u svých strojů řady VTC 1000–4500 prezentovalo zajímavé propojení dvou typů strojů. Stroje musí mít společný upínací základ pro rotační paletu. To, co není možné obrobit s dostatečnou přesností na svislém soustruhu, je dokončeno na stolovém vyvrtávacím stroji.

Obr. 5. Stále častěji prezentované propojení vyvrtávacího stroje a svislého soustruhu dává uživatelům možnost kompletního obrobení tvarově rozmanitých součástí (skupina MAG).

Integrace průmyslového robotu do soustavy automatické výměny nástrojů u španělského výrobce GMTK má podle této firmy zvyšovat produktivitu (výměna hlav, adaptérů a rotačních nástrojů tím stejným zařízením – robotem), přesnost, pružnost (není potřeba dalších zařízení) a konečně i spolehlivost.

Příklad vtipného spojení výhod svislých soustruhů (díky štíhlému smykadlu možnost obrábění hlubokých otvorů) a výhod obráběcího centra se svisle se pohybující kyvnou hlavou, ukázal na svém stroji Integrex e Ramtec V series japonský Mazak. Smykadlo je vestavěno vedle frézovací hlavy. Standardně je stroj vybaven 40 nástroji. Smykadlo o výsuvu 900 mm umožňuje použití rotačních nástrojů při využití 7,5kW instalovaného výkonu.

Oblast svislých soustružnických center a karuselů má svoji specifickou skupinu stavebních komponent, které v případě potřeby nakupuje. Subdodavateli jsou dodávány:
 nástroje pro soustružnické i frézovací operace;
 hlavy a adaptéry;
 upínací desky a sklíčidla;
 ložiska valivá i hydrostatická;
 zásobníky nástrojů;
 pohybové osy (sady uložení, vedení a kuličkových šroubů, motorů a měničů);
 ochranné kryty a kryty pohybových os.

Řada firem na EMO 2011 však prezentovala poněkud opačný trend – samy si vyrábějí např. hydrostatická uložení, zásobníky nástrojů a ochranné kryty. Důvody ústy představitelů těchto firem byly řečeny zcela jasně – mnohdy chybí spolehlivost a disciplína těch, kdo se nazývají subdodavatelé.

Poznamenejme na závěr, že z hlediska prezentace převratnosti technických řešení u svislých soustruhů nebylo EMO 2011 v Hannoveru tou výstavou, která by toto nabízela. Snad příště. Spíše šlo o precizně propracované provedení současných strojů nabízených s přidanou hodnotou obrobení zákazníkova dílce.

Prof. Dr. Ing. Jiří Marek

Jiri.Marek@toshulin.cz