Jak víceosá soustružnická centra CNC zvyšují produktivitu a přesnost

Dosahování vyšší přesnosti jednorázovým víceosým obráběním

Splňování přísných požadavků na tolerance ve vysokopřesné výrobě

Moderní odvětví, jako je letecký průmysl a výroba lékařských přístrojů, vyžadují tolerance pod 0,001 mm – hranici, kterou lze dosáhnout pouze pomocí víceosých CNC soustružnických center. Tyto systémy zachovávají polohovací přesnost i u komplexních geometrií tím, že eliminují chyby ručního přenastavování nevyhnutelné u tradičních 3osých procesů, a zajišťují tak konzistentní přesnost na zakřivených plochách i hlubokých dutinách.

Snížení kumulativních chyb prostřednictvím minimalizované manipulace a přemisťování

U tradičního obrábění hrozí při každé manipulaci s díly mezi jednotlivými kroky riziko nesouososti, které podle nedávných průmyslových zjištění dosahuje přibližně 0,005 mm. Právě zde přicházejí vhod víceosé stroje. Tyto systémy zvládnou přibližně 95 % všech operací, zatímco je díl stále pevně upnut, čímž se zajistí konzistentnost těchto důležitých rozměrů po celou dobu. Na základě skutečných dat z výrobních hal vidí výrobci, že při přechodu ze standardních uspořádání na 5 nebo dokonce 6osá konfigurace se výrazně zlepší celková přesnost tvaru. Chybové sazby klesají přibližně o dvě třetiny ve srovnání s více samostatnými obráběcími kroky. To má skutečný dopad na kvalitu výroby, zejména u složitých komponentů, kde je přesnost nejdůležitější.

Případová studie: Výroba leteckých komponentů s tolerancí pod 0,001 mm pomocí 6osého CNC soustružnického centra

Jeden z hlavních hráčů v oblasti výroby leteckých motorů snížil dobu cyklu při výrobě skříní turbín o přibližně 40 %, když přešel na používání 6osých soustružnických center. Tyto pokročilé stroje zvládají s neuvěřitelnou přesností – přesností kolem 0,0008 mm na 78 různých těsnicích plochách – složité zakřivené trysky pro palivo. Tato úroveň kontroly úplně eliminuje potřebu jakéhokoli dodatečného broušení a zajišťuje, že každá jednotlivá součástka napoprvé projde kontrolou kvality. Skutečnou výhodou této sestavy je, že celý proces je dokončen během dvou hodin od chvíle, kdy je díl upnut. Tato krátká doba zpracování pomáhá vyhnout se problémům s hromaděním tepla, ke kterým obvykle dochází při delších výrobních sériích a které mohou způsobit deformaci komponent a vznik nákladných dodatečných prací.

Zvyšování produktivity snížením časů nastavení a přerušení pracovního postupu

Menší počet nastavení umožněný 5osými funkcemi a rotujícím nástrojem ve soustružnických centrech

Nejnovější 5osé CNC soustružnické centra dokážou v jednom cyklu vyrobit složité díly z různých úhlů, takže není třeba opakovaně zastavovat a ručně přemisťovat součásti. Tyto stroje jsou vybaveny integrovanými rotačními nástroji, které jim umožňují provádět operace jako frézování a vrtání přímo během hlavního obráběcího procesu. Nedávná zpráva o CNC obrábění z roku 2024 ukázala docela působivé výsledky. Toxárny, které přešly na tyto pokročilé systémy, snížily časy nastavení o 40 až téměř 60 procent ve srovnání se staršími 3osými stroji. Co je ještě lepší? Během celého procesu dokázaly udržet mimořádně přesnou tolerance ± 0,005 mm. Tento druh efektivity znamená velký rozdíl v prostředích výroby, kde každá minuta má význam.

Kvantifikované zisky: Až 50% redukce cyklových a dodacích dob v automobilových aplikacích

Výrobci automobilových dílů zaznamenávají nárůst výrobních cyklů o přibližně 45 až 50 procent u sériově vyráběných komponent, jako jsou skříně turbodmychadel a tyče převodovek, a to při použití těchto pokročilých víceosých CNC soustruhů. Skutečný přínos spočívá v redukci počtu manipulací s díly během výroby, čímž se eliminuje zhruba 12 až 18 minut výrobní prostojů mezi jednotlivými nastaveními a zároveň se předchází obtížím s rozmístěním, které se v průběhu času hromadí. Jeden z hlavních dodavatelů nedávno snížil dobu dodání téměř na polovinu u dílů elektromotorů pro elektrická vozidla poté, co nasadil tyto pokročilé 7osé soustružnicko-frézovací systémy vybavené automatickými výměníky palet. To dává smysl, protože každá ušetřená minuta se násobí tisíci kusy, které každý měsíc opouštějí výrobní linku.

Vyvážení počáteční investice oproti dlouhodobé efektivitě a návratnosti investice

Ačkoli víceosé CNC systémy mají pořizovací náklady o 20–35 % vyšší než konvenční modely, většina výrobců tento investiční náklad návratí během 18–24 měsíců díky měřitelným ziskům v efektivitě:

• o 20–40 % nižší pracovní náklady na součástku
• o 15–25 % nižší míra třískového odpadu díky menšímu počtu upínání
• o 80–90 % rychlejší přestavba pro smíšené výrobní dávky

Provozní flexibilita pokročilých soustružnických center také zajišťuje odolnost výrobních linek do budoucna, čímž jsou ideálně vhodná pro měnící se požadavky výroby elektrických vozidel a přesné robotiky.

Možnost výroby komplexních geometrií bez dodatečných operací

Výroba složitých konstrukčních prvků v jediném cyklu soustružnického CNC centra

Víceosé CNC soustružnická centra dokážou zvládnout všechny druhy komplikovaných prvků dílů, jako jsou šroubové dráhy nebo obtížné podřezy, a to přímo během jediného operačního cyklu. To znamená, že již nejsou potřeba žádné dodatečné kroky ani sekundární procesy po počátečním řezu. Podle výzkumu z minulého roku zhruba 89 procent provozoven, které přešly na pětiosé stroje, zaznamenalo snížení nákladů na dodatečné opracování o třicet až šedesát procent. Proč? Protože tyto systémy umisťují nástroje současně během řezání, čímž eliminují problémy s polohováním, ke kterým často dochází při postupném provádění více samostatných kroků v tradičních výrobních uspořádáních.

Výhody víceosého obrábění pro lékařské, vojenské a výkonově kritické komponenty

Víceosé systémy se staly nezbytností pro regulované odvětví, pokud jde o opracování věcí jako jsou titanové spinální implantáty, kde musí být polohová přesnost pod 0,005 mm, nebo výrobu dělostřeleckých komponent vyžadujících extrémně jemné povrchové úpravy na úrovni mikronů. Zprávy z výrobních hal ukazují i řadu významných zlepšení – mnozí přední výrobci uvádějí zrychlení kvalifikace dílů pro obranný průmysl o přibližně 40 %, protože pracovníci již nemusí tolik přesouvat díly mezi frézovacími a soustružnickými stanicemi. U lékařských přístrojů konkrétně tato integrovaná sestava skutečně pomáhá snižovat problémy s kontaminací, protože není nutné přenášet obrobky mezi různými obrobitelnými oblastmi, což může do citlivých aplikací zavést celou řadu nežádoucích částic.

Trend: Rostoucí poptávka po organických a asymetrických tvarech v přesném inženýrství

Vývojáři leteckého průmyslu nyní uvádějí o 78 % více lopatek proudových turbín s požadavkem na plochy založené na nerovnoměrných racionálních B-spline (NURBS), zatímco skříně baterií elektromobilů stále častěji využívají mřížové struktury optimalizované topologií. Moderní soustružnická centra tyto výzvy zvládají díky otáčkám vřetena přesahujícím 12 000 ot/min a radiálnímu přístupu nástroje, což umožňuje dosáhnout tloušťky stěn pod 0,3 mm bez dodatečných operací na tenčení.

Integrované obrábění: Kombinace soustružení, frézování a vrtání na jedné platformě

Maximalizace výkonu pomocí multifunkčních CNC soustružnických center

Nejnovější víceosé CNC soustružnická centra kombinují soustružení, frézování a vrtání v jednom stroji, čímž řeší mnoho problémů, které vznikaly u staromódních uspořádání s více stroji. Výrobci nyní mohou podle průmyslových dat z roku 2023 vyrobit přibližně 85 až 95 procent prvků dílu pouze v jedné operaci. Při pohledu na to, co je k dispozici prostřednictvím služby Thomas Supplier Discovery, vidíme, že tato 5osá systémy umožňují provozům provádět konturové frézování současně s přesným soustružením. Některé reálné testy s komponenty převodovek ukázaly snížení pracovních cyklů až o 40 %. Tento druh efektivity znamená velký rozdíl pro výrobní provozy, které se snaží zůstat konkurenceschopné.

Eliminace přenosů mezi stroji za účelem snížení chyb a výpadků

Přesun částí z jednoho stroje na jiný může opravdu narušit přesnost nastavení a podle výzkumu společnosti Phas.io z roku 2024 spotřebuje při každé operaci přibližně 12 až 18 minut. Nová generace soustružnických center s CNC obsahuje rotační nástroje a vedlejší vřetena již integrované, čímž udržuje přesnost polohy na úrovni přibližně ±0,005 milimetru, i když provádí více operací za sebou. Tyto systémy pracují jako druh nepřetržitého procesního cyklu, který v průběhu času zabrání hromadění malých chyb. Jsou obzvláště vhodné pro výrobu složitých dílů bez přestávek, například těles hydraulických ventilů nebo turbínových hřídelí, kde je během celé výrobní série rozhodující přesnost.

Studie případu: Švýcarské víceosé stroje vyrábějící kompletní chirurgické nástroje v jediném nastavení

Jedna evropská společnost vyrábějící lékařské přístroje nedávno dosáhla působivého prvního průchodu ve výrobě těchto malých titanových šroubů do kostí se zabudovanými šestihrannými hlavami a závitovými konci s úspěšností 98 %. Tento výsledek dosáhla právě díky použití pokročilých 7osých soustružnických center typu Swiss. Co tyto stroje činí tak výjimečnými? Mají totiž frézovací funkci osy Y a proti sobě rotující vřetena, která zvládnou celý výrobní proces od začátku do konce. Všech 23 různých výrobních kroků je provedeno celkem za pouhých 11 minut. To značně zkracuje výrobní čas – zhruba o dvě třetiny ve srovnání s dřívějšími metodami, kdy bylo zapotřebí několik samostatných strojů pracujících společně.

Sekce Často kladené otázky

Co jsou víceosá soustružnická centra?

Víceosá soustružnická centra jsou pokročilé obráběcí systémy, které dokáží provádět různé operace, jako je soustružení, frézování a vrtání, v jediném upnutí. Tyto stroje jsou vybaveny více osami pro vyšší přesnost a schopnost zpracovávat složité geometrie.

Jak víceosé stroje snižují chyby při výrobě?

Víceosé stroje snižují chyby tím, že minimalizují ruční manipulaci a přemisťování dílů, což jsou běžné příčiny nesrovnání a nepřesností u tradičních obráběcích procesů. To zajišťuje lepší konzistenci a přesnost, zejména u složitých komponent.

Které odvětví nejvíce profitují z víceosého CNC obrábění?

Odvětví jako letecký a kosmický průmysl, výroba lékařských přístrojů, automobilový průmysl, obrana a přesné inženýrství mají výrazné výhody z víceosého CNC obrábění díky jeho schopnosti splňovat vysoké požadavky na přesnost a efektivně vyrábět složité komponenty.

Existují nákladové výhody používání víceosých CNC systémů?

Ačkoli víceosé CNC systémy mají vyšší počáteční náklady, nabízejí dlouhodobé úspory nákladů snížením pracovních nákladů, míry odpadu a časů nastavení. Většina výrobců může svou investici vrátit během 18 až 24 měsíců díky těmto ziskům v efektivitě.