CNC rezacie centrá veľkoplošných dielcov

Firma MicroStep, spol. s r. o. za 26 rokov svojej existencie vyrástla na významného dodávateľa CNC rezacích strojov pre priemyselné aplikácie. Dnes pracuje vo vyše 50 štátoch sveta 2350 CNC strojov z produkcie firmy.


Obr. 1 Veľkoplošný rezací stroj s pracovnou plochou 16 x 16 m v lodeniciach Irving Shipbuilding (Halifax, Kanada).

Ročný objem produkcie je v súčasnosti približne 180 CNC strojov v cene asi 32 mil. Eur a export predstavuje 95% produkcie. Ide o CNC stroje s pracovnými dĺžkami od 3 m až do 50 m a s pracovnými šírkami od 1,5 m až do 24 m. V mnohých prípadoch sú predmetom dodávok komplexné a zložité zariadenia, navrhované a vyrábané na mieru podľa konkrétnych zákazníckych požiadaviek.
V portfóliu firmy sú CNC stroje prioritne určené na plazmové rezanie, rezanie kyslíkom, rezanie pevnolátkovým vláknovým laserom a rezanie vysokotlakovým vodným lúčom. Tieto stroje môžu byť vybavené aj kombináciou spomínaných rezacích technológií, ako aj ďalšími prídavnými technológiami – najčastejšími sú vŕtanie, rezanie závitov, zahlbovanie vŕtaných otvorov a popisovanie rôznymi metódami (plazma, laser, inkjet alebo vibračné mikroúderové pero). Častokrát ide o zložité rezacie centrá produkujúce hotové dielce, ktoré následne nie je potrebné dodatočne obrábať. Podľa požiadaviek zákazníkov je možné dodávať tieto CNC stroje aj s jednotkami pre automatickú nakládku polotovarov a vykládku vyrezaných dielcov. Ide o plne automatizované výrobné bunky zabezpečujúce vysokú produktivitu pri minime manuálnej práce pracovníka obsluhy.
Úspech firmy je výsledkom kontinuálneho vývoja, zameraného na zdokonaľovanie produktov, ako aj vytvárania nových produktov tak, aby dokázali spĺňať aj tie najnáročnejšie požiadavky zákazníkov.

Aplikácie

Oblasť aplikácií CNC rezacích strojov je mimoriadne široká. Sú využívané pri jednoduchom rezaní plechov (do hrúbky 300 mm), ale aj pri rezaní zložitých 3D dielcov. Takými sú napríklad veká tlakových nádob, profily rôznych prierezov (I,U,H,L), rúr, atď. Do tejto kategórie patria aj stroje, umožňujúce rezanie rovinných útvarov so zložitými reznými hranami, ktoré sú prípravou pre následné zváranie (rezy tvaru V, Y, K). Práve výskum a vývoj v oblasti 3D rezania otvoril firme MicroStep cestu k náročným rezacím aplikáciám.
Jednou z mimoriadne významných aplikačných oblastí CNC rezacích strojov je výroba lodí, kde sú stroje okrem štandardných rezacích aplikácií využívané aj v automatizovaných technologických linkách na výrobu veľkoplošných panelov (obr. 1). Ide o CNC stroje umožňujúce rezanie veľkoplošných dielcov s rozmermi od 16 x 16 m až do 24 x 24 m. Polotovar pre tieto dielce vzniká zvarením plechov v predchádzajúcej časti linky, pričom zvláštnosťou pre následné rezanie je, že hrúbka polotovaru nie je rovnaká na celej ploche. Okrem samotných rezacích hláv (obvykle plazmovej, alebo kyslíkovej), umožňujúcich úkosové rezanie s rôznymi profilmi rezu (V, Y, K,) je stroj vybavený aj otryskávacou hlavou a popisovacou hlavou. Otryskávacia hlava slúži k očisteniu miest na vytváranom dielci od primárnej farby, na ktoré budú v následnej časti linky navárané výstužné profily. Otryskávacia hlava je vybavená aj popisovacou plazmou, ktorá počas otryskávania značí presné miesto, na ktoré bude výstuha priváraná. Popisovacia hlava umožňuje doplniť dielec technologickými značkami a popismi (obr. 2).


Obr. 2 Otryskávacia a popisovacia hlava s plazmovým horákom Hypertherm HPR130xD

Rezanie veľkoplošných panelov

Funkčnosť CNC strojov určených na rezanie veľkoplošných panelov je rozšírená o prídavné črty súvisiace s tým, že veľkoplošné panely sú zvárané z plechov rôznych hrúbok, ako aj o špeciálne technológie aplikované na týchto strojoch. Príkladom je zameranie polohy polotovaru na stroji a následné nastavenie nulového bodu rezacieho programu. U štandardných strojov sa nulový bod nastavuje podľa polohy okraja plechu a jeho natočenia, ktoré sú vypočítané na základe určenia bodov na hrane plechu pomocou bodového laserového snímača. V prípade veľkoplošných panelov je nutné nastavovať nulový bod vzhľadom na polohu zvarov na paneli, nakoľko výsledný produkt má presne definovanú polohu zvarov. Identifikácia zvarov na paneli je realizovaná pomocou líniového laserového skenera umiestneného na otočnom držiaku, čo umožňuje identifikovať zvary v ľubovoľnom smere. Špeciálnou technológiou, použitou na týchto strojoch, je aj súčasné otrýskavanie a markovanie plazmou. Markovací horák sa automaticky otáča okolo otrýskavacej hlavice. Ich vzájomná poloha závisí od smeru pohybu zariadenia a hrúbky výstužového profilu, keďže markovacia čiara slúži na jeho správne polohovanie.


Obr. 3 Pojazdný operátorský stand portálu veľkoplošnej panelovej linky s riadiacou konzolou s ovládaním pomocou dotykovej obrazovky

Rôzne hrúbky plechov, z ktorých sú panely zvárané a prechody medzi nimi vyžadujú komplexné riadenie plazmového rezacieho procesu. Pre rôzne hrúbky plechov je potrebné aplikovať rôzne parametre rezania ako rýchlosť rezu, alebo rezací prúd. Prechod medzi rôznymi hrúbkami je lineárny so sklonom povrchu zväčša 1:4 až 1:3, parametre sa preto nemenia skokom, ale sú lineárne interpolované. Najkomplikovanejšou črtou týchto strojov je riadenie výšky rezu. Bežne používané riadenie výšky na konštantnú hodnotu napätia plazmového oblúka je v tomto prípade nedostatočné. Pri zmenách hrúbky na hornej strane panelu je potrebné riadiť výšku v robotickom režime podľa definovaného tvaru prechodu. Po prechode na novú hrúbku sa na krátkom úseku v konštantnej výške odmeria nová požadovaná hodnota napätia oblúka a následne je zapnutá regulácia výšky. Pri prechode cez zvary je nutné riadenie výšky deaktivovať, aby nedochádzalo k deformácii rezanej kontúry.

Schopnosť dodávať aj takéto CNC stroje pre veľkoplošné aplikácie pri výrobe lodí posunuli firmu MicroStep, spol. s r. o. medzi popredných výrobcov CNC rezacích strojov aj vo svetovom meradle. Prvá dodávka bola realizovaná v roku 2015 v lodeniciach Irving Shipbuilding v kanadskom meste Halifax. V súčasnosti sa do prevádzky uvádza aplikácia v lodeniciach Vard Tulcea (Fincantieri Group) v Rumunsku. Ďalšie dodávky sú pripravované pre lodenice Ingalls Shipbuilding (USA), German Naval Yards (SRN) a MV Werften (SRN). Pre lodenice STX France je pripravovaná dodávka veľkoplošného rezacieho stroja na rezanie vláknovým laserom s pracovnou plochou až 40 x 3 m.

Veľkoplošné CNC rezacie stroje sú len zlomkom firemného portfólia, ktoré siaha od jednoduchých, kompaktných plazmových rezacích strojov cez komplexné rezacie centrá, ponúkajúce kombináciu obrábacích technológii a veľkoplošné panelové linky až po špecializované pracovné bunky s integráciou robotov. MicroStep si od začiatku svojho pôsobenia v strojárstve zakladá na širokej ponuke konfigurácii rezacích strojov a schopnosti, vyhovieť v čo najväčšom možnom rozsahu rôznorodým požiadavkám svojich zákazníkov.

Ing. Alexander Varga, PhD.
Ing. Eva Stejskalová

Originálne publikované v časopise Strojárstvo/Strojírenství 9/2016 str. 80-81