Nástrojová řešení firmy ISCAR

Nástroje
Nástrojová řešení firmy ISCAR
pro výrobu dílů větrných elektráren
Elektrická energie získávaná z větrných elektráren je ekologicky čistá a levná. Tyto elektrárny mají potenciál stát se základním kamenem
a spolehlivou oporou při získávání obnovitelné energie pro miliony domácností a firem. Mnoho zemí již začalo investovat do této oblasti
a vyvíjet větrné elektrárny.
Celosvětové kapacity větrem generované elektrické energie v posledních deseti letech významně stoupají. Dnes již více než 70 zemí
produkuje tento druh energie. Nicméně využití větrné energie je zatím výrazně koncentrováno především v Evropě a Spojených státech,
kde celkový výkon větrných elektráren představuje 80 % světové dosud instalované kapacity. V roce 2008 se staly Spojené státy jedničkou
ve využívání této energie. Avšak v nejbližších letech se prudký rozvoj předpovídá také v Číně a v Indii.
V
e výrobě větrných turbin a příslušných komponentů v počátku dominovaly některé firmy v Evropě.
Konkurenční úsilí a zájem o tento obor časem
pozvedl toto průmyslové odvětví a výroba prudce
expandovala i jinam. Dnes se dá říci, že se komponenty pro
větrné elektrárny vyrábějí ve všech průmyslových zemích
a dávají tak příležitost
vzniku mnoha pracovních příležitostí.
Nárůst
významu větrných elektráren podněcuje rozvoj
nových
technologií
kovoobrábění. Firma
ISCAR je jedním z průkopníků vývoje těchto
technologií a nových
nástrojů.
Navzdory
současnému propadu ekonomiky je obor
výroby větrných elektráren a jejich komponentů na vzestupu.
I když ve světovém měřítku tvoří tento druh vyrobené elektrické energie jen 1,3 %, podílí se na zásobování 36 milionů
domácností a redukuje tvorbu skleníkových plynů o 220 tisíc
tun ročně.
ƒƒ Více než jen pohled zvenku
Nenechte se mýlit tím, co vidíte při pohledu na větrnou
elektrárnu. Ta malá
skříň s vrtulí nahoře obsahuje komplex
strojních dílů s generátorem, a to vše váží
dohromady několik tun.
Vy vidíte pomalu rotující lopatky, ale otáčky
generátoru se pohybují
v rozmezí 750–3600
ot/min. V aerodynamické gondole je umístěn
mechanismus natáčení
lopatek, obdobný jako
Obr. 2
u helikoptéry.
6
Celá turbina je v horizontální rovině natáčena servomotory přes ozubený věnec do nejvýhodnější polohy kopírující
aktuální směr větru (obr. 2). Pak je vidět vlastní věž. Na obou
koncích má silné upevňovací příruby s otvory pro spojovací
šrouby. Spodní příruba dosahuje průměru až 6 metrů.
Z hlediska obrábění dílů větrných turbin se projevují tři
klíčové charakteristiky:
• Dlouhé cykly obrábění, často bez potřeby dozoru. To
klade požadavky na bezpečný chod nástroje a dlouhou
životnost řezné hrany nástroje.
• Velké členité asymetrické obrobky vyžadující pokud
možno kompletní obrobení na jedno upnutí.
• Vysoká vlastní hodnota dílů, jež lze jen těžko vyzmetkovat.
Podívejme se na typický díl, jako je náboj. Čelní frézy
musejí být celé hodiny v záběru na tomto více jak dvoutunovém dílu, jehož pomyslná cenová visačka ukazuje cenu
v deseti tisících dolarů ještě před zahájením první operace
obrábění. Nejde zde jen o kompletní obrobení náboje, ale
i o jeho dynamické vyvážení. Existuje několik možností polohy
upnutí a obrábění náboje, není možné si dovolit žádné zalomení nástroje v materiálu, natož vyzmetkování dílu!
ƒƒ Hlavní operace: hrubovací frézování
velkých dílů
Jako hlavní operace se jeví hrubovací frézování transmisního hlavního hřídele, náboje a vlastního nosného tělesa
věže. Nejlepším řešením firmy ISCAR pro tyto operace s velkým odběrem materiálu jsou tangenciální frézy TANGMILL
(obr. 3). Vykazují velký odběr materiálu společně s dlouhou
životností břitu. Výhodou
Obr. 3
nástrojů TANGMILL je především tangenciální upnutí
a zvětšený průřez destičky, která odolává bezpečně řezným tlakům a rázům
především při hrubovacích
operacích. V kombinaci
s novými jakostmi karbidů
SUMO TEC a řeznou hranou ve šroubovici umožňují
tyto nástroje až dvojnásobné posuvy a vykazují vysokou životnost řezné hrany.
Nástroje
Geometrie
vlastní
destičky a velmi nízký
koeficient tření karbidů
SUMO TEC výrazně redukuje řezné síly. Pro obrábění širokých dosedacích
ploch přírub se používají
čelní frézy ISCAR 16MILL
(obr.4). Frézy s obchodním označením F45WG
jsou dodávány na trh
v dostatečně velkých průměrech (standardně do
315 mm) a jsou osazeny
Obr. 4
osmibokými oboustrannými vyměnitelnými destičkami typu ONMU, ONHU. Při hloubce
záběru do 5,5 mm mají využitelných šestnáct řezných hran!
Úhel nastavení řezné hrany 45 ° garantuje klidný náběh
a výběh z obráběného materiálu.
U těchto poměrně jemnozubých fréz velkého průměru
jsou řezné síly rovnoměrně rozloženy a díky úhlu nastavení
45 ° je zredukována tlouštka třísky. Při obrábění například
příruby věže větrné elektrárny nebo planetových věnců
mechanismu směrového natáčení
Obr. 5
jsou tyto frézy velkým pomocníkem
a výrazně zkracují výrobní časy.
Pro obdobné operace obrábění dílů v menším měřítku, jako
je například lopatkový natáčecí
mechanismus a převodové skříně,
Obr. 6
Obr. 7
jsou pomocníkem frézy
HELIDO (H490 F90AX..).
Osazené oboustrannými
destičkami H490 ANKX.
(obr. 5) skýtají čtyři řezné
hrany a svojí tuhou konstrukcí tělesa i destičky
umožňují vyšší posuvy
než klasické frézy s destičkami APKT. Robustní
destičky H490 ANKX
s pozitivní řeznou hranou
ve šroubovici a s postpovlakovací úpravou čela
velmi plynule odebírají
materiál.
ƒƒ Výkonné operace
opracování vnějších
a vnitřních průměrů
Opracování nábojů,
věnců, ložisek a převodových skříní představuje
velký objem hrubování
vnějších a vnitřních průměrů na asymetrických
dílech, kterými lze po
upnutí jen těžko rotovat
(obr. 6). Tuto problema-
8
tiku řeší výrobci používáním menších tangenciálních
fréz HELITANG. Frézováním
v kruhové interpolaci tak
dosáhnou rychlého odebírání materiálu. Pro přesné
obrobení větších vnitřních
průměrů se používají dvoukřídlé vyvažované vyvrtávaObr. 8
cí hlavy ITS BORE (obr. 7).
Při obrábění dílů větrných elektráren má samozřejmě své místo i konvenční
soustružení. Pro nejtěžší operace soustružení doporučuje
ISCAR ISO destičky čtvercového, kruhového či “C” tvaru
z tvarové řady SUMOTURN a řady karbidů SUMO TEC (obr. 8).
Jejich speciální post-povlakovací úprava eliminuje napětí
v povrchové vrstvě a podstatně snižuje koeficient tření. Tím
se při procesu obrábění produkuje mnohem méně tepla
a nedochází k jeho prostupu do dílů, které by se tak mohly
deformovat. Pro dokončovací soustružení kalených částí
věnců a ložisek pak jistě padne volba na nástroje ISCAR
ISOTURN s keramickými destičkami nebo s pájenou destičkou CBN.
ƒƒ Vrtání otvorů přírub
Otvory pro spojovací a kotvící šrouby komponentů větrné
elektrárny se efektivně zhotovují standardními vrtáky ISCAR
DR-TWIST (obr. 9). Ty se nyní vyrábějí v rozsahu průměrů
od 14 do 60 mm, a v provedení s výměnnými kazetami
od 61 do 80 mm. Vnitřní
přívod chlazení není veden
středem vrtacího tělesa, ale
dvěma kanály ve šroubovici.
Tím je jádro vrtacího tělesa dostatečně tuhé, a tyto
nástroje dovolují opravdu
výkonné a spolehlivé vrtání.
Obr. 9
V kombinaci s dostatečným
tlakem chladící kapaliny
vykazují velmi dobrou kvalitu vrtaných otvorů a vysokou
životnost destiček.
Při výrobě otvorů menších průměrů a větších hloubek se spolehlivě uplatňují
vrtáky SUMOCHAM – DCN
(obr.10). Jedná se o nástroje
s vyměnitelnou vrtací korunkou. Vyrábějí se standardně
v průměrech D od 8 mm do
25 mm a s pracovní částí
Obr. 10
v délce 1,5; 3; 5 a 8násobku
průměru D. Vrtáky s ocelovým tělesem a karbidovou vrtací korunkou jsou při
práci na méně tuhých strojích či při méně tuhém upnutí obrobku spolehlivější než
Nástroje
monolitní karbidové vrtáky.
Výměna vrtací korunky se
provádí velmi rychle přímo
na stroji, bez potřeby vyjímání celého tělesa a jeho
znovuseřizování.
Pro výrobu závitů ve
velkých segmentech kruhových drah a ve skříních převodovek se nedoporučuje
používat klasické závitníky,
protože při jejich zalomení v otvoru vznikají velké
problémy s odstraněním
zbytků nástroje z otvoru.
Oprava závitů je pak téměř
nemožná. Proto se zásadně
Obr. 12
používá metoda frézování
závitů nástrojem pracujícím
v kruhové interpolaci po
šroubovici. Závitovací frézy
ISCAR MILLTHREAD mají
menší průměr než předvrtaný otvor závitu, a tak nehrozí
nebezpečí zadření nástroje
v otvoru. U větších závitů
se používají závitovací frézy
s vyměnitelnou destičkou
(obr.11), pro menší závity jsou
vhodné monolitní karbidové
frézy ISCAR SOLIDTHREAD
(obr. 12). Tyto monolitní závitové frézy se vyznačují masivním
břitem a odlehčením průměru v místě napojení pracovní části
a upínací stopky pro lepší odchod třísek.
Obr. 11
Pokud chcete držet krok s rozvíjejícím se odvětvím výroby
větrných elektráren, musíte pravidelně sledovat také vývoj
nástrojů. Obojí se vyvíjí rychleji, než byste očekávali.
Například povlakovací metoda SUMO TEC výrazně ovlivnila hrubovací operace jednotlivých komponentů. Speciální
post-povlakovací úprava vyměnitelných destiček byla prvně
představena v roce 2007 jen na vybraných typech destiček.
Úprava SUMO TEC eliminuje vliv tepelných šoků a zamezuje
vzniku mikrotrhlin v povlaku CVD. Dnes se většina destiček
ISCAR vyrábí s touto úpravou, což umožňuje zvýšený odběr
materiálu až o jednu třetinu a prodlužuje životnost destiček
až o 40 %. Z hlediska spolehlivosti to znamená, že operace
obrábění finančně náročných dílů lze provádět i bez dozoru.
Soustřeďte se tedy na vaše problémové operace a kontaktuje zkušeného dodavatele, jako je například firma ISCAR
a informujte se na jeho názor a zkušenosti s touto problematikou. Řešením pro vás může být nástroj nebo zkušenost, která
nebyla ještě před rokem vůbec známa. Získaná zkušenost
vám pomůže zvýšit vaši konkurenceschopnost a může z vás
učinit klíčového hráče na poli výroby zelené energie.
ADIS 2010
ƒƒ Je třeba se vyhnout rizikům
Výroba dílů větrných elektráren nezřídka vyžaduje používání speciálních nástrojů. Přesné obrábění velkých otvorů,
výroba šnekových soukolí, výroba přesných drážek do
rotorových lopatek, vrtání extra hlubokých otvorů se závity,
to vše jsou operace, kde standardní nástroje těžko vyhoví.
Dříve než se rozhodnete jít trnitou cestou konstrukce a výroby
speciálního nástroje, poohlédněte se po specializovaném
dodavateli. Zejména pokud chcete držet krok s tímto rychle
se rozvíjejícím odvětvím, potřebujete mít jistotu a ne se vydávat cestou pokusů a omylů. Navíc u takto specializovaného
dodavatele je šance, že obdobný nástroj pro danou operaci
již řešil. Ušetříte tak finance za konstrukci nástroje a neriskujete nejistotu a špatnou funkci nástroje.
Pokud jste se rozhodli získat zakázky na výrobu dílů
větrných elektráren, nezapomeňte na následující: nejrychlejší a nejefektivnější cesta nastartování výroby vede přes
obnovu a doplnění nástrojového vybavení. Bez přehánění lze
říci, že vhodným použitím nových nástrojů lze snížit výrobní
časy o třetinu až o polovinu! Setkáváme se často s prvotními
obavami výrobců, že takové množství práce dílnou kapacitně
neprojde. Ano, s původním nástrojovým vybavením by neprošlo, ale v případě včasného vybavení novými nástroji je až
s podivem, co vše je možné!
kontakt
ƒƒ Včasné využití šance
ISCAR ČR s.r.o
Mánesova 73
301 00 Plzeň
Tel.: +420 377 420 625
Fax: +420 377 420 630
E-mail: [email protected]
WWW:www.iscar.cz
9