život moderního kovboje Život o něco zelenější 1/10 časopis pro obchod a technologii od společnosti sandvik coromant Jevgenij Sergejevič Zyrjanov, vedoucí laboratoře obrábění ve firmě Seversky Tube Works a stačila k němu malá součástka... Brilantní řešení Jaderná energetika přináší nové příležitosti japonští mistři leteckého PRŮMYSLU Velké investice dvojnásobná výroba
Úvodník Tom erixon, Prezident společnosti Sandvik Coromant Změna, specializace a vytrvalost Žijeme v době rychlých změn a specializací, a pokud má firma prosperovat, musí k nim navíc přidat vytrvalost. Denně se před námi objevují nové náročné úkoly při obrábění nových materiálů, při hledání specifických řešení i optimálních výkonů. S úspěšným řešením takových úkolů přichází pokrok, a mým cílem je v pozici nového prezidenta firmy Sandvik Coromant k němu přispět. Výroba v leteckém průmyslu je dnes vystavena vysokým nárokům, ať se již jedná o nové materiály či vysoký stupeň specializace. S úspěšným řešením takových úkolů přichází pokrok. Japonská firma Mitsubishi Heavy Industries se musela k těmto požadavkům postavit čelem, když se rozhodla vyrábět spalovací komory pro letecké turbomotory z těžkoobrobitelného materiálu Waspaloy. Sandvik Coromant s firmou spolupracoval při hledání optimálního řešení. Dnes, po šesti letech od prvních testů, linka stojí a pracuje na plný výkon. Celý příběh najdete na straně 6. Podobné změny jsou vidět všude v automobilovém průmyslu, v energetickém průmyslu, v ropném a plynárenském průmyslu, a dokonce i ve výrobě lékařské techniky. Německá firma Mayer Feintechnik to zná z první ruky, protože při výrobě lékařské techniky menší než nejvyšší nároky na kvalitu neexistují. Přestože firma musela čelit velkému tlaku zákazníků na snižování Samir Soudah cen, rozhodla se k velkým investicím do obráběcího stroje a zároveň požádala o pomoc zástupce firmy Sandvik Coromant. O této úspěšné spolupráci si můžete přečíst na straně 31. Žádné průmyslové odvětví se nevyhne změnám či specializaci. A málokterá firma se s nimi dokáže vypořádat bez pomoci druhých. Ve společnosti Sandvik Coromant bereme výzvu k vytrvalosti vážně s našimi zákazníky spolupracujeme zblízka a vytrvale, pomáháme jim nacházet optimální způsoby využití našich nástrojů v námi připravených řešeních a staráme se o to, aby tato řešení přinesla zákazníkovi co největší užitek. Přeji vám příjemné čtení! tom erixon Prezident společnosti Sandvik Coromant PS. 1: Světová produkce jaderné energie se má do roku 2030 zdvojnásobit. Zda-li to něco znamená i pro vás se dozvíte na straně 14. PS. 2: Sandvik Coromant je jedním z vystavovatelů ve Švédském pavilonu na slavném Expu 2010 v Šanghaji, které se bude konat v květnu. Přijďte nás návštívit! Metalworking World je časopis pro obchod a technologii od společnosti AB Sandvik Coromant, 811 81 Sandviken, Švédsko. Telefon: +46 (26) 26 60 00. Metalworking World vychází třikrát ročně v americké a britské angličtině, češtině, čínštině, dánštině, holandštině, finštině, francouzštině, němčině, maďarštině, italštině, japonštině, korejštině, polštině, portugalštině, ruštině, španělštině, švédštině a thajštině. Časopis se poskytuje zdarma zákazníkům společnosti Sandvik Coromant po celém světě. Vydává Spoon Publishing ve Stockholmu, Švédsko. ISSN 1652-5825. Šéfredaktor a osoba zodpovědná podle švédského tiskového zákona: Pernilla Eriksson. Výkonný redaktor: Christina Hoffmann. Redaktor vydání: Johan Andersson. Grafická úprava: Erik Westin. Technický redaktor: Christer Richt. Pomocný redaktor: Valerie Mindel Koordinátor: Beate Tjernström. Jazykový koordinátor: Sergio Tenconi. Překladatel: Ilona Gottwaldová. Grafická úprava, jazykové verze: Jessica Bladh. Příprava pro tisk: Markus Dahlstedt.Titulní stránka - foto: Jeremy Nicholl. Nevyžádané rukopisy se nevracejí. Materiál použitý v této publikaci lze reprodukovat pouze se svolením. Žádosti o svolení zasílejte tiskovému vedoucímu, Metalworking World. Obsah úvodníku a názory vyjádřené v Metalworking World nemusejí nutně odrážet přesvědčení společnosti Sandvik Coromant ani nakladatele. Dopisy a dotazy týkající se časopisu zasílejte laskavě na: Metalworking World, Spoon Publishing AB,Kungstensgatan 21B, 113 57 Stockholm, Sweden. Telefon: +46 (8) 442 96 20. E-mail: mww@spoon.se. Distribution dotazy: Beate Tjernström, Sandvik Coromant. Telefon: +46 (26) 2667 35. E-mail: mww.coromant@ sandvik.com Tiskne Sandvikens Tryckeri, Švédsko. Vytištěno na papír MultiArt Matt 115 gramů a MultiArt Gss 200 gramů od firmy Papyrus AB, certifikované podle ISO 14001 a registrované u EMAS. Coromant Capto, CoroMill, CoroCut, CoroPlex, CoroTurn, CoroThread, CoroDrill, Coro- Bore, CoroGrip, AutoTAS, GC a ilock jsou všechny registrované obchodní značky společnosti Sandvik Coromant. Napište si o výtisk Metalworking World zdarma. Pošlete nám vaši adresu na www.coromant@sandvik.com. Metalworking World se vydává pro informační účely. Informace zde poskytnuté jsou obecného charakteru a neměly by se chápat jako návod, nemělo by se na ně spoléhat při rozhodování a neměly by se používat k řešení specifických problémů. Uživatel zachází s informacemi na vlastní riziko a Sandvik Coromant nezodpovídá za žádné přímé, náhodné, související či nepřímé škody, které by použitím informací poskytnutých v Metalworking World mohly vzniknout. 2 metalworking world
Mitsubishi Heavy Industries vyrábí spalovací komory pro letecké turbomotory. 38 obsah metalworking world #1 2010 Obrábění součástek draku letadla představuje několikanásobnou výzvu. Zprávy ze světa zpracování kovů... 4 Japonští strojaři na cestě vzhůru... 6 Domy budoucnosti na vodě... 11 Jaderná energie se vrací, silnější než dřív.. 14 Drobná součástka obrovský úspěch... 20 6 Moderní kovbojové a zelenější etanol... 26 Jak zdvojnásobit produkci a rychle... 31 Strojírenské výhledy... 36 Jaké výzvy skrývá drak letadla?... 38 11 32 26 Technologie Skvělé, ale komplikované materiály Obrábění kompozitních materiálů se podstatně liší od obrábění ostatních materiálů. Nyní je v této oblasti k dispozici několik nových řezných nástrojů a optimalizovaných výrobních procesů. 12 Řešení s větrem v zádech Nové kotoučové a odvalovací frézy, moderní vyměnitelné břitové destičky ze slinutého karbidu a vynikající technická podpora jsou klíčovými faktory na cestě k úspěchu v oblasti větrné energie. 18 Rychleji leč přesně Okružovací frézování závitů je důležitou operací při výrobě kostních šroubů. Nyní mohou výrobci obrobit kostní šroub na jeden průchod nástroje. 30 35 Od obtíží k účinnosti Titan je jedním z hlavních materiálů součástek draku letadla. Protože bezpečné obrábění titanu nelze řešit frontálním útokem, musí být pro zajištění optimální produktivity obrábění použita jiná technika. CoroMill 690, perfektní řešení pro obrábění titanu. metalworking world 3
Zprávy Tom Erixon, nový prezident firmy Sandvik Coromant: Letecký průmysl udává tón. Podle Toma Erixona, nového prezidenta společnosti Sandvik Coromant, světová finanční krize ještě neskončila. Je třeba se připravit na změny, říká. V září, uprostřed ekonomické krize, se Tom Erixon stal prezidentem firmy Sandvik Coromant. Erixon je realista a domnívá se, že strojírenský průmysl se bude s krizí ještě chvíli potýkat. Tato krize přišla rychleji než dřívější krize, říká. Ještě stále však nedošlo k podstatné transformaci struktur, která je běžným úkazem po každé hluboké recesi. Domnívám se, že i v příštím roce uvidíme další bankroty firem, ale i fúze a další strukturální změny. Erixon vnímá tuto situaci z pozice firmy Sandvik Coromant jako výzvu. V každé firmě, v každé společnosti lze vždy najít prostor pro zlepšení, říká Erixon. A tady je třeba si připomenout, že proto, aby se společnost mohla rozvíjet, je nutné, aby se otevřela změnám. Erixon pochází z Helsingborgu v jižním Švédsku, ale pracoval po celém světě, ve Španělsku, v USA, ve Velké Británii a v Dánsku. Přestěhoval jsem se do Sandvikenu v roce 2001, kdy jsem začal pracovat pro skupinu Sandvik Group, říká. Mně i mé rodině se tu žije dobře a jsme tu spokojeni. Je zde blízko do přírody, což máme rádi, ale také je odsud blízko do Stockholmu, na letiště Arlanda, a odtud do celého světa. Co se budoucnosti po krizi týče, Erixon vidí svět rychlých změn a specializací. Pokud má firma přežít a zvítězit, musí se přizpůsobit novým požadavkům, a my již dnes můžeme pozorovat jejich náznaky, říká. Erixon zdůrazňuje dva faktory, které jsou pro oblast obrábění naprosto zásadní. Za prvé, je potřeba zaměřit se na Asii, říká. Výroba v asijských zemích dnes rychle roste. A nejen výroba - i odbyt. Za druhé, většina strojírenských podniků se musí připravit na práci s novými exotickými materiály, které se těžko obrábějí, říká. Práce s takovými materiály je již dnes realitou v leteckém průmyslu, v němž se stále tom erixon Věk: 49 let Žije: v Sandvikenu ve Švédsku Rodina: žena a tři děti Vzdělání a praxe: ukončená Právnická fakulta na Univerzitě v Lundu, Švédsko, absolvent MBA programu z IESE v Barceloně ve Španělsku. Pracoval na vedoucích pozicích v rámci Boston Consulting Group a v roce 2001 nastoupil k firmě Sandvik Group. Volný čas: Rád běhá na lyžích, hraje golf, poslouchá operu a je zaníceným sběratelem vín. více užívají kompozitní materiály. Ale podobné náznaky se objevují i v jiných odvětvích. Obrábění tradičních materiálů bude samozřejmě i nadále převažovat ve většině strojírenských firem, a je možné, že ještě dlouho. Ale až k té změně dojde a ono k ní dojde je třeba být připraven. Erixon doufá, že firma Sandvik Coromant se v budoucnu začne více zaměřovat na individuální zákaznické projekty. Podniky se dnes začínají stále častěji úzce specializovat, a to i v jednotlivých oblastech odvětví, říká. A právě tady se firmě Sandvik Coromant otevírá prostor pro speciální druh spolupráce, která se bude zaměřovat na jednotlivé projekty ještě více než doposud. samir soudah 4 metalworking world
Zelená výzkumu kompozitních materiálů Výzkum a vývoj. Podle nejnovějších ukazatelů se v příštích několika letech užití kompozitních materiálů ve výrobě výrazně zvýší. Firma Sandvik Tooling spolu s personálním oddělením firmy Sandvik Coromant založily ve Velké Británii Středisko pro výzkum a vývoj kompozitních materiálů, které má za úkol sledovat tento trend. Cílem je shromáždit znalosti a vyvinout nová řešení pro obrábění této třídy materiálů. Kompozitní materiály jsou dnes pro výrobce nástrojů ohromnou výzvou, především co se týče trvanlivosti břitu nástroje a opakovatelnosti kvality součástky. Naším cílem je reagovat na tyto výzvy, shromažďovat znalosti, vyvíjet nástroje a nacházet řešení, říká Francis Richt, manažer projektu pro kompozitní a technicky vyspělé materiály. Ve středisku shromažďují znalosti o obrobitelnosti materiálu, které vycházejí ze znalostí výroby Francis Richt jednotlivých materiálů a operací obrábění. Zaměřují se především na nepřetržitý vývoj substrátů, povlakování a vlivů geometrie na obrábění, při kterém drží krok s vývojem kompozitních materiálů. Rovněž budeme pomáhat jednotlivým výrobcům s testy obrobitelnosti, aby se jim podařilo dosáhnout požadované kvality i produktivity, uzavírá Richt. O kompozitních materiálech si můžete přečíst více na straně 12. Welcome machining 2.0 nové technologie. Úroveň přesnosti simulací se zvyšuje a virtuální obráběcí stroje se stávají stále častější součástí výrobního procesu. Německý výrobce obráběcích strojů DMG, který je průkopníkem v této oblasti, poskytl Středisku Produktivity firmy Sandvik Coromant v Sandvikenu ve Švédsku jeden ze svých virtuálních strojů. Mats Allard Virtuální obráběcí stroj DMG simuluje konstrukci kinematiku a dynamiku skutečného obráběcího stroje, ale i funkce CNC a PLC v jediném kontinuálním virtuálním procesu. Na virtuálním obráběcím stroji lze bezpečně plánovat a navrhovat všechny činnosti i procesy, ale také je i vyzkoušet a ověřit. Ke kolizím zde nedochází a díky tomu, že se všechny funkce z počítače nahrávají, se zajišťuje vysoká míra bezpečnosti při plánování i implementaci. Zároveň se tím otevírají i nové možnosti školení. Ať se již NC programy získají pomocí programu CAM nebo se vytvářejí přímo CNC ovladači, umožňují nám vidět předem, jak výrobní proces bude probíhat v dílně, vysvětluje Mats Allard, ředitel pro virtuální obrábění ve firmě Sandvik Coromant. Simulace výrobních procesů nejsou ve strojírenství ničím novým. Se simulačním softwarem pracujeme již dlouho a na naší webové stránce naleznete 8 300 modelů našich nástrojů, říká Allard. Teď je na nás, abychom zajistili, že se modely a další produkty jako jsou právě virtuální obráběcí stroje dostanou k výrobcům. Věděli jste, že je to již čtyřicet let, co firma Sandvik Coromant uvedla na trh první povlakovanou břitovou destičku ze slinutého karbidu? Veletrhy 2010 Die&Mould Čína, 11. 15. května, Šanghaj MMTS, 17. 19. května, Montreál, Kanada Farnborough Airshow 2010, 19. 25. července, Farnborough, Velká Británie IMTS 2010, 13. 18. září, Chicago, USA AMB, 28. září 2. října, Stuttgart, Německo TATEF, 12. 17. října, Istanbul, Turecko JIMTOF2010, 28. října 2. listopadu, Tokio, Japonsko Stánek firmy Sandvik Coromant na IMTS 2008. metalworking world 5
text: Carol Akiyama foto: ken straiton vřelá spolupráce NAGOYA, JAPonsko. Spalovací komory tryskových leteckých motorů se velmi složitě obrábějí. Ale japonský výrobce Mitsubishi Heavy Industries dokázal opakovaně zlepšit výrobní procesy. Jeho cesta k úspěchu: plodná partnerství. Firma Nagoya Guidance and Propulsion Systems Works (NGPSW), Mitsubishi Heavy Industries, leží asi hodinu jízdy od Nagoye, města, které se nachází uprostřed japonského průmyslového regionu. Lepší příklad firemních tradic byste mezi korporacemi v Japonsku těžko hledali. K upevnění firemní filozofie přispívá každodenní polední štafeta, při níž davy zaměstnanců povzbuzují svoje týmy. Rodinnou atmosféru dotváří velká jídelna, kde se zaměstnanci od velmi dobře placených manažerů po dělníky scházejí k jídlu a kde si také každý po sobě odnáší tác do kuchyně. Yukio Kamimura, vedoucí inženýr, má na sobě stejný modrý plášť jako všichni zaměstnanci v továrně a jen podle pásky na pravém rukávu poznáte, že se jedná o vyznamenaného pracovníka. V listopadu roku 2009 přijal pozvání japonského císaře do Císařského paláce v Tokiu, kde mu byla udělena Žlutá stužka za zásluhy. Jedná se o nejvyšší státní ocenění profesionálních zásluh jedince o rozvoj národa. Kamimura nezískal vyznamenání za jeden významný počin, ale za čtyřicet pět let práce na rozvoji leteckého průmyslu v Japonsku. Když se před třiceti lety začaly obrábět HRSA materiály, nikdo vlastně nevěděl, jak na to, vzpomíná. Museli jsme na všechno přijít sami. Jeden z Kamimurových přínosů spočíval ve vývoji technologie obrábění pístů Keramické VBD pro frézování podávají impozantní výkon. pro letadla C1, které byly dlouhé a asymetrické v rozsahu sousousosti 0,05 milimetrů. Nová technologie obrábění nakonec přispěla k efektivní výrobě kotoučů oběžného kola turbíny a spalovacích komor. Kamimurovo ocenění ohromilo jistě i proto, že je druhým inženýrem z NGPSW v řadě za sebou, který získal řád Zlaté stužky. Podle mého tím vláda dala jasně najevo, že letecký průmysl patří mezi její priority. Zároveň se potvrzuje, že Yukio Kamimura, hlavní inženýr, výroba. naše firma hraje významnou roli při rozvoji tohoto poměrně nového průmyslového odvětví v Japonsku, vysvětluje viceprezident firmy Fumiaki Tominaga. Firma NGPSW vyvíjí, vyrábí a opravuje celou řadu součástek plynových turbín pro letecké motory ve spolupráci s průmyslovými giganty, jako jsou Pratt & Whitney, Rolls- Royce a General Electric. Firma se zaměřuje především na výrobu a obrábění součástek motorů ze žáruvzdorných materiálů. Vyrábějí se zde všechny druhy spalovacích komor pro velké komerční motory Pratt & Whitney. V roce 2004 uzavřela NGPSW partnerství s podílem na riziku s firmou Rolls-Royce za účelem konstrukce spalovacích komor pro sérii turbomotorů Trent 1000 pro letadlo Boeing 787. Spalovací komora musí odolat extrémním teplotám a právě to z ní dělá jednu z nejnáročnějších součástek motoru, vysvětluje Hiroyuki Yoshida, vedoucí výroby. Pro výrobu této části motoru je nezbytná vysoká úroveň znalostí technologií. My jsme byli přizváni ke spolupráci na tomto projektu právě díky našim více než dvacetiletým zkušenostem s výrobou lopatek a kotoučů turbín. 6 metalworking world
Hiroyuki Yoshida, vedoucí výroby, si prohlíží spalovací komoru motoru. metalworking world 7
Tominaga. Stáli jsme před obtížným úkolem. A když se nám podařilo jej vyřešit, mohli jsme s uspokojením konstatovat, že jsme schopni s vývojem materiálů držet krok. Radostná spolupráce. Hiroyuki Yoshida, vedoucí výroby (vlevo), a viceprezident Fumiaki Tominaga. K výrobě spalovacích komor se používá materiál Waspaloy, a to především díky vynikajícím vlastnostem, jako je žáropevnost, která je nezbytným požadavkem při výrobě součástek motorů. Na druhou stranu však obrábění tohoto materiálu není snadné. Materiály, které se používají ve výrobě pro letecký průmysl se obrábějí stále hůře, protože se jejich mechanické vlastnosti při vysokých teplotách neustále zlepšují, říká Yoshida měl za úkol nalézt řešení. Spalovací komora se skládá z několika součástí, a proto je frézování obtížné a časově náročné, vysvětluje. A navíc se nástroje velmi rychle opotřebovávají. Nejprve jsme zkusili použít keramické břitové destičky, které jsme měli na skladě, ale k jejich opotřebení docházelo příliš rychle. Abychom splnili námi vytčené cíle, potřebovali jsme lepší řešení. Firma NGPSW věc probrala s několika výrobci nástrojů, ale byl to teprve Sandvik Coromant, který přišel s vhodným řešením. Ostatní společnosti nám pouze nabízeli své produkty, ale Sandvik Coromant s námi skutečně spolupracoval. Snažil se vyladit optimální výkon nástrojů a tak nám umožnit dosáhnout cíle v oblasti hrubého frézování: méně než čtyřicet hodin na cyklus, rozvádí dál Yasuhiro Sueyoshi, tovární inženýr, který pracoval přímo na tomto projektu. když se materiály HRSA začaly před třiceti lety poprvé obrábět, nikdo nevěděl, jak na to. Yukio Kamimura, hlavní inženýr Seřizování frézovacích hlav v továrně číslo pět ve městě Nagoya, Mitsubishi Heavy Industries. technické informace Je to zásadní průlom Výroba spalovacích komor pro tryskové motory ze žáropevného materiálu Waspaloy, která probíhá ve firmě Nagoya Guidance and Propulsion Systems Works (NGPSW), je složitým procesem, skládajícím se z celé řady frézování, při němž se odebírá velké množství materiálu. Spolu s NGPSW experimentujeme s keramickými nástroji již asi sedm let, říká Toshikazu Kawamukai, manažer pro japonský letecký průmysl SDC ve firmě Sandvik Coromant, ale teprve s keramickou kruhovou VBD CC6060 Toshikazu Kawamukai, manažer pro japonský letecký průmysl SDC firmy Sandvik Coromant. došlo k opravdovému průlomu. Materiál Waspaloy je zapotřebí frézovat velkou rychlostí a všechny dosavadní typy keramických vyměnitelných břitových destiček HRSA nevydržely déle než minutu tato trvanlivost nástroje ani zdaleka neodpovídala výrobním požadavkům MHI. Nová keramická břitová destička SiAlON CC6060 vydržela tři minuty. Tato VBD je vysoce odolná proti opotřebení ve tvaru vrubu a umožňuje velkou hloubku řezu, vysvětluje Kawamukai. Schopnost CC6060 podávat předvídatelný výkon při vyšší rychlosti úběru materiálu a při delších plynulých řezech se z ní stává ideální nástroj pro obrábění materiálu Waspaloy a další tvrdých materiálů. Firma NGPSW bude spolupracovat s firmou Sandvik Coromant na testech chladicího systému CoroTurn HP pro obrábění série motorů Trent XWB, říká Kawamukai. Díky správnému nasměrování chladiva do řezu pod vysokým tlakem přispívá CoroTurn HP k prodloužení trvanlivosti břitu nástroje, usnadňuje utváření a odvod třísky, a zajišťuje bezpečnější a plynulejší obrábění, říká. V současné době pracujeme na vývoji řešení, které by zajistilo co nejlepší využití tohoto nástroje. 1. Řezné podmínky Coro Mill 210 při výrobě pláště NGPSW: vc=20 25 m/min, ap=0,7 mm, fz=0,5 mm/zub. 2. data týkající se CoroTurn SL70 používané pro hrubé soustružení pomocí keramických VBD: Toto řešení je vhodné zejména pro výrobu součástek tryskových motorů, jako jsou kotouče a pláště, a zajišťuje bezpečnost a produktivitu obrábění. 3. informace týkající se keramických VBD: Současné řezné podmínky: vc=800 m/min, ap=1,5 mm, fz=0,08 mm/zub. Tyto řezné nástroje byly vyvinuty především pro výrobu součástek pro plášť. 8 metalworking world
Obrábění spalovací komory ze žáropevného materiálu Waspaloy. Vedoucí inženýr Yasuhiro Motoyama (vpravo) a asistent vedoucího inženýra Kazuyuki Kumazawa u spalovací komory. Yoshie Narita je zástupcem společnosti Sanwa Seiki, která je distributorem výrobků firmy Sandvik Coromant, a byl to on, kdo dohlížel na implementaci řešení od samého počátku. Do firmy NGPSW i do Střediska Produktivity firmy Sandvik Coromant jezdil téměř denně a sledoval celý proces. Cesta k dobrým výsledkům není nikdy snadná, říká Yoshida a vzpomíná, že od prvních testů, které se prováděly v roce 2001 po zavedení produktu do výrobní linky v roce 2007 to trvalo téměř šest let. Ale všichni z firmy Sandvik Coromant i jejího distributora rychle reagovali na naše otázky a poskytovali nám veškerý nutný servis. Narita dodává: Celý proces trval dlouho, ale když jsme konečně dosáhli vytčeného cíle, celý tým se cítil jako vítěz. Přestože hrál Úspěch v obrábění spalovací komory Trent 1000 ve vztahu mezi NGPSW a firmou Sandvik Coromant naprosto zásadní roli, nejednalo se o jejich první spolupráci. Společnosti spolupracují již více než dvacet let. Když se nám s klientem podaří nalézt správné technické řešení, vytvoří se mezi společnostmi silná vazba, říká Noriyuki Matsumoto, vedoucí pobočky Sandvik Coromant v Nagoya v Japonsku. Mohli jsme například pozvat zaměstnance firmy NGPSW do Švédska a ukázat jim náš vývoj keramických řezných nástrojů i kompletní škálu výrobků. Firma NGPSW v současnosti pracuje na výrobě, nové série turbomotorů značky Rolls-Royce Trent XWB, a Sandvik Coro- Špička. Jednou za čas běhají zaměstnanci firmy polední štafetu kolem továrny ve městě Nagoya. mant opět hledá vhodné řešení. Sueyoshi říká: Při soustružení vzniká příliš mnoho vibrací. Spojil jsem se se zástupcem firmy Sandvik Coromant a přišlo se na to, že jsme používali příliš slabý nástrojový držák. V současné době provádíme testy s CoroTurn SL 70 a nástrojovým držákem Coromant Capto a snažíme se problém vyřešit. Při hrubém frézování výrobku Trent 1000 jsme používali především frézu CoroMill 210 s velkým úběrem materiálu, a to především proto, že čelní frézování na ní probíhalo rychle a bylo ji možné použít i k vyvrtávání děr, pokračuje. V tomto případě jsme došli až na hranice možností nástroje. Pro výrobu nového výrobku Trent XWB je třeba dále zlepšit řezné podmínky. O nástrojích firmy Sandvik Coromant je známo, že jsou stabilní a spolehlivé, ale my je používáme v náročných podmínkách a proto potřebujeme technickou podporu. Když mám před sebou problém, který se týká obrábění, neřeším jej sám, vysvětluje Sueyoshi. Jsem schopen vymyslet nové metody, ale nejsem schopen zaručit, že budou Yasuhiro Sueyoshi, inženýr, oddělení výroby, se přímo podílel na projektu výroby spalovacích komor. metalworking world 9
mitsubishi heavy industries Firma Nagoya Guidance and Propulsion Systems Works (NGPSW) je výrobním podnikem v rámci skupiny Mitsubishi Heavy Industries, japonského průmyslového gigantu s obratem 3 375,6 miliard jenů (25,6 miliard Euro) v roce 2009. NGPSW se podílí na výrobě leteckých motorů již od roku 1920. Roční výroba firmy dosahuje 225,6 miliard jenů (1,7 miliard Euro). Firma zaměstnává téměř dva tisíce zaměstnanců. Hlavní továrna se rozkládá na 382 000 čtverečních metrech. Kontrola hotového okraje trysky raketového motoru LE-7A před dodáním. tím, že zajišťuje veškerou technickou podporu a pomáhá zákazníkům najít co nejlepší způsob využití nástrojů, se Sandvik Coromant liší od konkurence. Yasuhiro Sueyoshi, inženýr skutečně fungovat. Sandvik Coromant přijde s realistickým návrhem a nové řešení promýšlíme společně. Tím, že zajišťuje veškerou technickou podporu a pomáhá zákazníkům najít co nejlepší způsob využití nástrojů, se Sandvik Coromant vyděluje z konkurence. Na základě zkušenosti s výrobou spalovacích komor Trent 1000 byl Yoshida přesvědčen, že je nutné zaměřit úsilí na výzkum obrábění materiálů HRSA a že tento výzkum musí být daleko rozsáhlejší než v předchozím případě. Na konci roku 2007 sestavil tým odborníků, tzv. Global Manufacturing Technology Team (GMATT). Tato virtuální výzkumná skupina se skládala ze zaměstnanců NGPSW, zaměstnanců významných univerzit a výrobců a dodavatelů nástrojů v Japonsku. Sandvik Coromant je v této skupině jedním z partnerů. Od roku 2008 tým GMATT provedl testy s Yoshie Narita, zástupce firmy Sanwa Seiki keramickými destičkami pro frézování a s vysokotlakým chladicím systémem s cílem zlepšit obrábění nové série tryskových motorů Trent XWB. Cílem týmu GMATT bylo posílení japonského strojírenského průmyslu v oblasti výroby leteckých motorů pomocí technicky vyspělých postupů a to tak, aby byl schopen obstát a uspěl ve světové konkurenci, říká Yoshida. Nové technologie, které jsme vyvinuli spolu s firmou Sandvik Coromant využijeme při výrobě motorů Trent XWB. Kromě spolupráce s týmem GMATT, firma NGPSW rovněž spolupracuje na rozvoji projektu s firmou Rolls-Royce u AMRC ve Velké Británii. Také tohoto projektu se účastní firma Sandvik Coromant. Upírat úsilí tímto směrem je nezbytné, říká Tominaga, protože ta nejlepší řešení vznikají, když se poskládají jednotlivé dílky dohromady a vytvoří nový celek. ÚKOL V KOSTCE POžadavek: Firma Nagoya Guidance and Propulsion Systems Works (NGPSW) chtěla zkrátit dobu frézování při výrobě spalovacích komor tryskových motorů Trent1000 ze žáropevného materiálu Waspaloy. Řešení: Hrubování: CoroMill 210 s keramickou vyměnitelnou břitovou destičkou CC 6060 ubírá v krátkém čase velké množství materiálu. Střední obrábění: CoroMill 300 s kruhovými VBD vykazující malé řezné síly, snižuje opotřebení břitu a zajišťuje vyšší rychlost posuvu. Dokončování: CoroMill 390 zajišťuje bezpečné obrábění nástrojem s předvídatelným opotřebením a eliminuje vibrace, které by mohly mít vliv na kvalitu výrobku. Výsledek: Výrobní cyklus hrubého obrobení povrchu výrobku se zkrátil z 60 70 hodin na 40, díky čemuž lze ušetřit více než 300 hodin měsíčně. 10 metalworking world
Bleskem text: johan andersson foto: Waterstudio.NL Vítej, vodní světe! Holandský architekt Koen Olthuis by nás nejraději vidět chodit i žít na vodě Představte si moderní Benátky s mrakodrapy vysokými několik stovek metrů a se sítí obchodů, ulic a chodníků to vše postavené na vodě. Přeplněná pobřežní města, jako je New York a Hong Kong, by tak získala novou možnost expandovat na moře. Taková je vize holandského architekta Koena Olthuise. Díky vodě se před celou řadou měst po celém světě otevřou nové možnosti expanze, říká. Olthuisovy vize se již staly realitou v případě asi jednoho sta domů, které postavil přímo na vodě či těsně u ní. Mezi jeho stavbami lze nalézt moderní hausbóty a vodní domy či dokonce i domy obojživelné, které dnes stojí v Nizozemí i v zahraničí. Například zkonstruoval takové domy, které mají schopnost se plavit, pokud hladina vody stoupne. Jiné, jako ten na obrázku, stojí na březích řek a v záplavových oblastech. Dalších tisíc je v přípravné fázi, včetně tzv. Nové vody, nové čtvrti města Westland v Holandsku. V Nové vodě se bude stavět první plovoucí bytový dům. Jako Holanďan si je Olthuis vědom rizik, která sebou přinášejí vody oceánu. Zhruba třetina Nizozemí leží pod hladinou moře a Nizozemci s ním vytrvale zápasí již asi tisíc let. Olthuis se chce vydat jinou cestou. Hrozba zvedajících se hladin oceánů spolu s klimatickými Vlivný mladý myslitel Koen Olthuis, 39, je zakladatelem nizozemského studia architektů Waterstudio.NL, které se specializuje na stavbu plovoucích budov. V roce 2007 jej časopis Time zařadil na stodvaadvacátou příčku v žebříčku nejvlivnějších lidí na světě. změnami a stále větší urbanizací nás nutí, abychom přehodnotili náš vztah k vodě, vysvětluje. Olthuis vidí využití svých staveb především v oblastech, kde časté bouře a záplavy způsobují rozsáhlé škody. Plovoucí stavby nejsou jen luxusní alternativou pro lidi, kteří chtějí žít blízko vody, říká. Jsou řešením reálných problémů spojených s klimatickými změnami. metalworking world 11
technologie text: christer richt Úkol: Zajistit správné nástroje a procesy pro rozvíjející se oblast obrábění kompozitních materiálů. Řešení: Nový přístup k obrábění - jednoúčelovými nástroji a při použití nejnověších strategií. Další krok v obrábění kompozitních materiálů Obrábění kompozitních materiálů se zásadně liší od obrábění kovů a obrábění jednoho kompozitního materiálu se navíc může podstatně lišit od obrábění jiného kompozitního materiálu. Navíc, škála kompozitních materiálů je nesrovnatelná s počtem kovů. S tím vším se musejí potýkat jak firmy, které začínají kompozitní materiály obrábět, tak i firmy, které již kompozitní materiály obrábějí. Obrábění kompozitních materiálů si žádá přehodnocení stávajících metod, nástrojů, nastavení i seřízení stroje a v některých případech je dokonce nutno investovat do nových strojů a přípravků. V zásadě každý nový kompozitní materiál, se kterým firma začne pracovat, si žádá specifický přístup. Řezné podmínky při obrábění kompozitních materiálů se výrazně liší od řezných podmínek při obrábění kovů, především proto, že břit nevytváří třísky střihem, jako je tomu v případě většiny kovů. Břit kompozitní materiál odlamuje - často odřezává epoxidovou pryskyřici a zároveň láme či řeže vlákna. Hlavním pravidlem při obrábění kompozitních materiálů je použití velmi ostrých břitových destiček, které se vyznačují adekvátní vůlí, zajišťují čistý řez a minimalizují možnost tření nástroje o obrobek. Opotřebení nástroje je třeba omezit na minimum, protože už ty nejmenší změny geometrie břitu mohou rychle vést ke zvýšení teplot v oblasti řezu a k jeho Pro obrábění kompozitních materiálů v úzkých tolerancích a s vysokými požadavky na kvalitu povrchu je určena čelní fréza CoroMill 590, vybavená VBD povlakovanými PKD. Pracuje při vysokých řezných podmínkách a při suchém obrábění dochází k minimálnímu štěpení vláken je ideální volbou, pokud se zajistí odsávání vznikajícího prachu (viz obrázek). vylomení, což může ovlivnit celkovou úroveň kvality výroby. Tam, kde je nutné přizpůsobit geometrii nástrojů různým vlastnostem kompozitního materiálu, je nutné zajistit, aby byl řez nástroje hladký a házení nástroje se omezilo na minimum. Aby se dosáhlo požadovaného výkonu, bezpečnosti obrábění a dobrých výsledků je třeba podle typu kompozitních materiálů také přizpůsobit a optimalizovat jednotlivé procesy obrábění. Ekonomické výpočty by měly ukázat, která řešení budou nejvhodnější v situaci, kdy sice záleží na rychlosti úběru materiálu, ale kdy rychlost úběru materiálu není nejdůležitějším faktorem. Při obrábění kompozitních materiálů ovlivňuje produktivitu výroby spíše zajištění kvality povrchu děr a jejich konců při odpovídajících nákladech na vyvrtání díry a na metr obrobeného povrchu. Pokud lze požadované kvality povrchu obrobku dosáhnout při jedné operaci, zkrátí se či úplně odpadá další obrábění, čímž se přispívá k prodloužení trvanlivosti břitu nástroje i omezení nucených odstávek stroje. Oblast obrábění kompozitních materiálů se neustále vyvíjí, a proto by se měly k obrábění jednotlivých typů kompozitních materiálů zásadně používat speciální řezné nástroje. Dále je nezbytné správně stanovit pracovní parametry pro danou operaci a zajistit správné upnutí nástroje. Vrtání, jeden z hlavních způsobů obrábění kompozitních materiálů, patří mezi nejobtížnější operace, protože materiál se může odštěpit či dokonce rozštěpit na jednotlivé vrstvy (dochází k tzv. delaminaci) při vstupu a výstupu nástroje do a z díry. Aby se dosáhlo dobré kvality povrchu, je třeba zajistit vhodné řezné podmínky pro obrábění vrstev vláken i matrice. Kompozitní materiály se vyznačují stále lepší odolností proti nárazu i vysokým teplotám, a proto se i 12 metalworking world
Pro srážení hran a frézování v materiálech s vysokým obsahem vláken nabízí čelní fréza CoroMill 390 s VBD s připájeným roubíkem PKD či PKD povlakovaná VBD vysoce účinné řešení. Břitové destičky ze slinutého karbidu a VBD povlakované PKD či monolitní nástroje ze slinutého karbidu zajistí vysokou kvalitu povrchu při srážení hran a frézování součástek. jejich obrábění musí neustále vyvíjet. Nástroje povlakované speciálně upraveným polykrystalickým diamantem (PKD) či nástroje s připájeným roubíkem PKD mají nejlepší trvanlivost, protože diamant odolává opotřebení i při obrábění uhlíkových vláken a vrstvených materiálů, včetně titanových. Požadavky na kvalitu při čelním frézování kompozitních materiálů, ale i při obrábění hran a odřezávání, jsou vysoké a žádají si inovativní přístup, jako je například použití vhodných VBD a monolitních nástrojů ze slinutého karbidu povlakovaných diamantem. Speciálně navržené nástroje povlakované PKD (polykrystalickým diamantem) lze použít pro většinu operací frézování. Nástroje s napovlakovaným PKD a pájeným PKD jsou vybaveny utvařeči různých tvarů, a proto je lze použít při různých aplikacích. Mezi zlepšení patří lepší kvalita povrchu obrobku, kterou lze zajistit tím, že se geometrie břitu jednotlivých nástrojů využije tím nejlepším způsobem. Zlepšení kvality lze rovněž dosáhnout odvodem vzniklého prachu, čímž lze omezit štěpení a třepení materiálu. Řešení pro obrábění kompozitních materiálů se liší podle jednotlivých aplikací. Řešením může být například jeden z vrtáků CoroDrill, který se přizpůsobí materiálu a druhu obrábění. S ohledem na materiál různých součástek byly vyvinuty tři geometrie břitu, včetně všestranného vrtáku CoroDrill 855, díky nimž se optimalizuje proces obrábění a zajistí se kvalitní vrtání děr, jež odpovídá těm nejvyšším požadavkům. Vrták CoroDrill 856 byl navržen tak, aby se při vrtání otvorů zamezilo na jejich koncích delaminačnímu efektu, především v kompozitních materiálech s vysokým obsahem pryskyřice. Vrtání materiálů s vysokým obsahem vlákna si však žádá geometrii, která je schopna zamezit štěpení, například nový vrták CoroDrill 854, jehož geometrie se podobá vrtákům, které se používají pro obrábění hliníku. cd 854 cd 855 cd 856 Kompozitní materiály Kompozitní materiál vzniká spojením dvou materiálů různých vlastností v jeden materiál určitých požadovaných vlastností. Vlákna, vláknové krystaly, částice či splétané materiály se rozptýlí do matrice, čímž získají tuhost a pevnost. Strukturované kompozitní materiály se skládají z laminovaných či sendvičových vrstev. Laminované kompozitní materiály tvoří jednotlivé vrstvy pevně spojené tak, že se v každé vrstvě mění směr pevnosti. Materiály hlavní matrice jsou organické, například kov či keramika, a mohou být vyztužené dlouhými či krátkými karbidovými částicemi či jiným neorganickým materiálem. Plastové kompozitní materiály vyztužené uhlíkovým, aramidovým či uklíkovo-aramidovým vláknem se dnes běžně používají pro výrobu plášťů letadel. Vlákna jsou spojena v matrici, například z epoxidové pryskyřice. Možnosti využití kompozitních materiálů rychle rostou, a spolu s tím se rozvíjí i výroba nových řezných materiálů. Shrnutí Vedle vývoje řezných nástrojů, které zlepší výkon při obrábění kompozitních materiálů se firma Sandvik Coromant zaměřuje také na vývoj optimálních pracovních procesů pro tuto oblast. Výkon při obrábění kompozitních materiálů dokáže zvýšit nová nabídka vrtáků a fréz. Vrtáky ze slinutého karbidu povlakované diamantem nebo PKD jsou vhodné pro celou řadu aplikací. K dnešku bylo navrženo několik nových geometrií vrtáků, především pro vrtání vysoce kvalitních děr do různých materiálů vyztužených uhlíkovým vláknem (tzv. materiály CFRP). Čelní a kotoučové frézy se speciálně vyvinutým břitovými destičkami s PKD přinášejí při frézování, srážení hran a ořezávání součástek z kompozitních materiálů celou řadu nových výhod. Jak standardní tak i speciálně navržené produkty jsou řešením nejen pro současnost, ale i pro budoucnost vrtání a frézování kompozitních materiálů. metalworking world 13
getty images text: paul redstone zpátky do budoucnosti energetika. Jaderná energetika, v nedávné minulosti tak často proklínaná a zatracovaná, se vrací. Strojírenské podniky se snaží naskočit do rozjetého vlaku a pečlivě se připravují na budoucí vysoké nároky tohoto rychle se rozvíjejícího průmyslového odvětví, a to především v oblasti obrábění těžkoobrobitelných materiálů. 14 metalworking world
getty images Rostoucí tlaky na snižování emisí CO 2 spolu se zvyšující se poptávkou po elektrické energii přispívají k renesanci jaderného průmyslu. Ještě před nedávnem se pohlíželo na jadernou energetiku skrz prsty a trpně se očekával její konec. Podle nových odhadů by se však poptávka po jaderné energii měla do roku 2030 zvýšit o čtyřicet čtyři procent. A protože i nadále roste tlak na snižování emisí CO 2, budoucnost jaderného průmyslu vypadá podstatně růžověji. Jaderná renesance je slovní spojení, které dnes slýcháme stále častěji. Strojírenské podniky, které vyrábějí součástky pro toto průmyslové odvětví, zaznamenávají větší poptávku. A pokud je optimistická předpověď správná, zásadně ovlivní vývoj strojírenského průmyslu. Na špičce ve stavbě nových jaderných elektráren je Čína, která počítá se stavbou třiceti pěti nových jaderných reaktorů, a do roku 2030 by jich mělo být devadesát. Za ní následuje Indie, která má v plánu postavit dvacet tři nových jaderných reaktorů a do budoucna se počítá s dalšími patnácti. Ale tento trend zasáhl i Evropu, která v současné době získává třicet čtyři procent veškeré energie z jaderných zdrojů, což je dvakrát více než světový průměr. Expanzi v Evropě vévodí Velká Británie, jejíž vláda nedávno odsouhlasila výstavbu deseti nových jaderných elektráren. V současné době stojí ve Velké Británii deset jaderných elektráren, takže se jedná o podstatné navýšení v rámci celého odvětví. Čtyři nové elektrárny jsou již v přípravné fázi. John McNamara, vedoucí mluvčí britské Asociace jaderného průmyslu (Nuclear Industry Association), říká, že toto rozhodnutí povede k oživení i jiných průmyslových odvětví v zemi, včetně strojírenského průmyslu. Británie postaví první flotilu nových jaderných elektráren jako první v Evropě, říká. To znamená, že v příštích deseti letech se bude masivně stavět půjde o druhý největší britský stavební projekt vedle stavebních pracích spojených s olympijskými hrami v roce 2012. Zleva: Tore Andersson, Klas Göran Björklund, Thomas Åberg (Sandvik Coromant) a Jan Boström. Nesmíte udělat chybu Vysoce přesné obrábění je na pořádku dne ve švédské firmě GenerPro, která je součástí skupiny Leax Group. Firma je jedním z hlavních dodavatelů velkých generátorů a turbín pro energetický průmysl. Při nedávném projektu, v jehož rámci se vyráběl rotor generátoru pro jadernou elektrárnu TVO ve Finsku pro subdodavatele, firmu Alstom, se osvědčila spolupráce se společností Sandvik Coromant. Tore Andersson, inženýr ve firmě GenerPro, říká: Při práci na tomto rotoru jsme museli vrtat díry do hloubky 5,3 metrů skrz rotor. Dosud jsme vrtali díry pouze do hloubky 3,7 metrů. Úspěšně se nám podařilo vyvrtat čtyři díry do dvou rotorů. Povolená odchylka přímosti mezi dvěma konci díry byla až čtyři milimetry, ale my jsme se vešli do 2,5 milimetru, což je vynikající výsledek. Jedním z problémů při obrábění byla velikost rotoru. Při vrtání hlubokých děr by se za běžných podmínek součástka otáčela, aby se zajistila co nejlepší rovnost stěn díry, vysvětluje Andersson. Při obrábění rotačně nesymetrického otvoru v takhle velké součástce to však není možné, a díru je nutné vrtat pod úhlem, který klade na celé vrtání nesmírně vysoké nároky. Nesmíte udělat chybu; součástka váží osmdesát tun a její cena je vysoká. Při této zakázce vycházelo řešení ze systému pro vrtání hlubokých děr s vrtákem CoroDrill 800 od společnosti Sandvik Coromant. Tím novým, říká Andersson, byla speciální jednoúčelová hlava vrtáku s několika vodicími lištami navíc. Díky této úpravě, ale také díky nepřetržité technické podpoře se nám podařilo dosáhnout takového úspěchu. metalworking world 15
johnér getty images V roce 2008 se jaderná energetika podílela na celosvětové produkci elektřiny čtrnácti procenty. Na tuto hranici klesla ze šestnácti až sedmnácti procent z celkové produkce, jež byly běžné posledních dvacet let až do roku 2005. Ale předpovědi jsou slibné. Podle odhadu z roku 2008 se podíl jaderné energetiky na celkové výrobě elektrické energie má zvýšit o dvacet sedm až sto procent do roku 2030. Zdroj: Mezinárodní agentura pro atomovu energii (International Atomic Energy Agency) Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period to 2030 16 metalworking world
Začne se stavět rychle a na několika místech, vysvětluje McNamara, protože životnost několika elektráren v zemi se chýlí ke konci. V průběhu deseti až patnácti let Británie přijde o třetinu své dosavadní produkce elektřiny, dodává. Poptávka se zvyšuje zhruba o dvě procenta ročně a nová výstavba je nezbytně nutná především proto, aby se zamezilo energetickému propadu. První nová jaderná elektrárna bude uvedena do provozu v roce 2017, a podle současného záměru by se poté měly každých osmnáct měsíců uvádět do provozu další. Nyní je třeba se zaměřit na vybudování efektivního dodavatelského řetězce, říká McNamara. V současné Bez jaderné energetiky můžete zapomenout na snižování emisí. John McNamara, hlavní mluvčí Britské agentury pro jadernou energetiku. technické rozhledy Jak na jádro Kromě technologií pro vrtání hlubokých děr do hřídelí generátorů nabízí Sandvik Coromant nástroje pro celou řadu dalších aplikací pro jaderný průmysl. Při výrobě hřídelí a kotoučů turbín se osvědčily modulární nástrojové systémy Coromant Capto a CoroTurn SL spolu s držákem s tlumičem pro dlouhé vyložení a tzv. hockey stick, drážkovacími nástroji ve tvaru hokejky, a vyřešily celou řadu výrobních problémů. Vyvrtávací systém CoroBore lze využít při obrábění velkých pouzder. V oblasti výroby lopatek zaujala výrobce nová fréza s vyměnitelnou hlavou CoroMill Modulární nástrojový držák CoroTurn SL. 316. Vhodným a účinným řešením pro hrubování je zase fréza s kruhovými břitovými destičkami CoroMill 300. Per Forssell, vedoucí programu pro energetický průmysl ve firmě Sandvik Coromant, říká: Pečlivě sledujeme vývoj nových vyspělejších vysokolegovaných materiálů. Toto úsilí vedlo k vývoji vysokotlakého chladicího systému CoroTurn HP, který zlepšuje odvod třísek a pozitivně ovlivňuje produktivitu práce. Naši technici mají rozsáhlé zkušenosti a znalosti obrábění pro různá průmyslová odvětví a vytrvale pomáhají našim zákazníkům dosahovat vytčených cílů. Fréza s vyměnitelnou hlavou CoroMill 316 je vhodná pro obrábění lopatek turbín. době chybí jak výrobci, tak i kvalifikovaná pracovní síla. Není divu, od počátku devadesátých let se v této oblasti nestavělo nic nového. Po firmách, které se specializují na aplikace pro jaderný průmysl, bude velká poptávka, říká. Firmy, které kdysi pracovaly pro jaderný průmysl, mají důvod se k této výrobě vrátit. Navíc se zde otevírá prostor pro zcela nové firmy. Firmy, které se zapojí co nejdříve, získají náskok i více příležitostí podílet se na očekávaném celoevropském a světovém rozvoji tohoto průmyslového odvětví. Přestože se situace mění, jaderná energie tvoří pouze malé procento celkové energetické produkce (více energie se dnes například získává z obnovitelných zdrojů) a její podíl pravděpodobně podstatně neporoste. Podle údajů Organizace spojených národů investice do obnovitelných zdrojů překonaly v roce 2008 investice do tradičních zdrojů energie, jako jsou fosilní paliva. Největší nárůst byl zaznamenán v Číně, Indii a v další rozvojových zemích. Nejrychleji rostoucím odvětvím energetického průmyslu jsou však stále díky snadné dostupnosti uhlí uhelné elektrárny. McNamara vysvětluje, že jedním z hlavních důvodů, proč jaderný průmysl dostává znovu zelenou, jsou klimatické změny. Politika snižování emisí CO 2 je stále agresivnější, zatímco poptávka po elektrické energii neklesá, ale naopak stoupá. Vlivem proměnlivé povahy obnovitelných zdrojů energie využívají větrné a slunečné elektrárny pouze třicet až čtyřicet procent výrobní kapacity. Naopak, jaderné elektrárny jsou schopny soustavně pracovat na devadesát procent. Bez jaderné energetiky můžete na snižování emisí zapomenout, říká McNamara. Odvětví obnovitelných zdrojů energie sice roste, ale bez jádra dnes nebude John McNamara. možné uspokojit současnou poptávku a zároveň snižovat emise. Mezi hlavní strojírenské aplikace pro jaderné elektrárny patří výroba turbín a generátorů. Jejich výroba je velice složitá a klade vysoké nároky na přesnost, vysvětluje Per Forssell, vedoucí programu pro energetický průmysl ve firmě Sandvik Coromant. Vysoká kvalita obrobeného povrchu je naprosto zásadní, dodává. Dnes se tyto výrobky vyrábějí z nových technicky vyspělých materiálů, jako jsou žáruvzdorné superslitiny, a jejich obrábění je složité a náročné na čas. Dalším specifikem a zaroveň výzvou je velikost produktů a vybavení. V nových výkonných moderních reaktorech je všechno větší, dodává Forssell. Hřídel rotoru elektrického generátoru se například vyrábí z jednoho kusu kovu, a ten může vážit až osmdesát tun. Po obrábění se váha součástky sníží asi na šedesát tun. Když se k tomu přidá veškeré elektrické vybavení, jsme zpátky na osmdesáti tunách. Zásadním předpokladem je vysoká spolehlivost, dodává Forssell. Toto odvětví skýtá velký potenciál, říká. A zvítězí v něm jen spolehlivé podniky, které díky dostatečným zdrojům budou schopny uzavřít dlouhodobou spolupráci a dostát vysokým nárokům a požadavkům zákazníků. Důvěra zde bude hrát zásadní roli. metalworking world 17
technologie text: Turkka kulmala Úkol: Jak zlepšit produktivitu výroby a zajistit efektivnost nákladů při obrábění ozubených kol pro oblast větrné energetiky? Řešení: Zlepšit metody obrábění a nahradit nástroje z rychlořezné oceli moderními nástroji ze slinutého karbidu. Přeřazujeme na vyšší rychlost Poptávka po zelenější energii a znepokojení nad klimatickými změnami přispívají ke stále většímu zájmu o větrnou energii. Oblast větrné energetiky tvoří v dnešní obtížné ekonomické situaci vzácnou výjimku. Třicetiprocentní roční nárůst z posledních několika let sice poklesl na osmnáct až dvaadvacet procent, ale dlouhodobé prognózy jsou příznivé. Hlavní výzva, které odvětví větrné energetiky v současné době čelí - a to, jak udržet krok s poptávkou - se velmi zásadně liší od překážek, s nimiž se dnes potýkají jiná průmyslová odvětví, a je také podstatně pozitivnější. V oblasti větrné energetiky se především klade důraz na zvyšování produktivity výroby a vyhovění přísným požadavkům na kvalitu výroby. Převodovka čili spojka mezi rotorem, hlavním hřídelem a generátorem je jednou z nejdůležitějších součástek větrné turbíny. Typická převodovka se skládá z několika převodů, jako jsou například ozubený věnec, planetový převod, centrální kolo planetové převodovky, a převod do pomala. K tomu je třeba v případě větrných turbín připočíst různé převody s otočnými ozubenými věnci, což je součástka, skládající se z ozubeného kola a ložiska, která řídí úhel záběru listů a nastavuje gondolu motoru podle směru větru. Tato odvalovací fréza s VBD zvyšuje produktivitu výroby ozubených kol. Hovoří-li se dnes o kvalitě výroby převodovek, jedná se především o opakovatelnost a úzké tolerance. Převodovka je prakticky nejnamáhanější součástkou celé větrné turbíny, a její porucha může způsobit vážné problémy v dodávce energie, nehledě na vysoké náklady na opravu. Proto je nutné vyrábět převodovky v co nejvyšší možné kvalitě, aniž by se tyto požadavky negativně odrazily v produktivitě výroby. Převody v převodovce větrné turbíny se vyrábějí ve dvoufázovém procesu: hrubování se provádí frézováním a dokončování broušením. Jakékoli nerovnosti, které vzniknou při frézování převodů ztěžují závěrečné broušení. V posledních letech vynaložili výrobci převodových skříní velké investice do nákupu moderních strojů. Ale nové moderní stroje často přesahují možnosti konvenčních nástrojů z rychlořezné oceli (HSS), jichž se 18 metalworking world
Případová studie: Frézování ozubených kol pomocí frézy s VBD ze slinutého karbidu versus frézování pomocí frézy s HSS nástroji Odvalovací fréza s VBD ze slinutého kabridu Planetové kolo modulu 16 Wind Power, první/druhý řez, průměr frézy 300 mm Řezná rychlost Posuv na otáčku Celkový čas cyklu frézování 140/160 m/min 1,6/3,2 mm/rev 102 minut hhs Fréza Planetové kolo modulu 16 Wind Power, první/druhý řez, průměr frézy 300 mm Řezná rychlost Posuv na otáčku Celkový čas cyklu frézování 50/50 m/min 1,6/3,2 mm/rev 298 minut Výsledky mluví samy za sebe: Produktivita výroby se zvýšila o dvě třetiny. Obrábění bylo plynulé a bezpečné, s předvídatelným opotřebením břitů nástroje. Podle zákazníka se investice do nové stroje více než vyplatila. výrobci snaží využít na hranici jejich možností. Potenciál stroje se tak málokdy využije naplno. Jedná se o ukázkový příklad vzájemné provázanosti několika různých faktorů v procesu obrábění: ke zvýšení celkového výkonu zřídkakdy dojde pomocí jednoho zlepšení a bez celkové optimalizace procesu. Kromě toho, že výkonnost nástrojů HSS není ideální, jejich použití klade poměrně velké nároky na logistiku, manipulaci a přeostřování, což vede ke ztrátě času a vyšším celkovým nákladům. Solidní řešení problémů při obrábění převodů lze nalézt v moderním nástroji s velkým počtem vyměnitelných břitových destiček. Každá další VBD zvyšuje použitelné řezné podmínky a produktivitu výroby. Vyměnitelné břitové destičky rovněž řeší logistický problém typický pro nástroje HSS a umožňují větší vnitřní kontrolu produktivity výroby. V letech 2010 a 2011 firma Sandvik Coromant uvede na trh nové výrobky, jako například kotoučové frézy a odvalovací frézy, které vnesou do obrábění, jemuž dosud vévodily konvenční nástroje HSS, výhody technicky vyspělých VBD ze slinutého karbidu. Přestože moderní VBD ze slinutého karbidu přinesou v oblasti frézování převodových skříní jednoznačné zlepšení, výběr těch správných nástrojů, VBD a tříd však není pouze otázkou výběru z nejlákavějšího katalogu. Rozumnější nepochybně bude vyhledat obchodního partnera, který má vynikající znalosti celé řady aplikací a dokáže správně porozumět jak problémům, tak i požadavkům a cílům zákazníka. V ideálním případě by měl dodavatel nástrojů být schopen najít pro obrábění specifických součástek větrných turbín celkové řešení. Měl by najít vhodné nástroje a VBD, ale také metody, a navíc zajistit plnou podporu zkušených odborníků. Jak se ukázalo na příkladu zlepšení produktivity výroby (viz rámeček), přispívají taková řešení k podstatnému zvýšení výroby. shrnutí Sílící poptávka po větrné energii s sebou přináší vyšší nároky na produktivitu výroby i vysokou kvalitu výrobků. Není divu, že právě na ně se zaměřuje pozornost všech výrobců pro odvětví větrné energetiky. Nové kotoučové a odvalovací frézy, moderní VBD ze slinutého karbidu a komplexní podpora zkušených odborníků jsou efektivním řešením problémů spojených s výrobou součástek převodů. metalworking world 19