České výrobní podniky v leteckém průmyslu

Nároky na strojírenskou výrobu v oblasti letectví patří mezi nejnáročnější vůbec. Na jedné straně je třeba řešit problémy vysoce výkonného a přesného obrábění tenkostěnných dílců z lehkých slitin s extrémním množstvím odebraného materiálu a výjimečně náročnou problematikou upínání a předupínání mezi operacemi. Na druhou stranu letecký průmysl vyžaduje dodávky velmi přesných obrobků z těžko obrobitelných materiálů kovových, jako jsou titan a niklové slitiny, a dále obrobků kombinujících uhlíkové kompozity a kovové inserty a nebo z materiálů sendvičových s velmi rozdílnými vlastnostmi současně obráběných materiálů. Pokročilá průmyslová odvětví, jako je letectví, kladou neustále nové a náročné požadavky na obráběcí stroje, tvářecí stroje a jejich technologické využití a celkově na oblast technologických řešení z oboru strojírenské výrobní techniky. Požadavky aplikace leteckého průmyslu byly a jsou jedním z klíčových faktorů, které ovlivňují a formují dlouhodobou strategii v oboru strojírenské výrobní techniky. V ČR pracující a aktivní Technologická platforma Strojírenská výrobní technika (TP-SVT) trvale aktualizuje dlouhodobou strategii oboru (SVA) a ovlivňuje konkrétní projekty výzkumu a vývoje v oboru tak, aby byla tato strategie prakticky implementována do průmyslové praxe a podporovala konkurenceschopnost v oblasti strojírenské výrobní techniky. Zájemci mohou strategické oborové dokumenty TP-SVT nalézt na internetových stránkách platformy (http://www.tpsvt.cz/). Z následujících prezentací českých podniků marketingově zaměřených na oblast leteckého průmyslu je patrné, že jejich současná nabídka jednak koresponduje s potřebami zákazníků špičkových průmyslových odvětví, jakým letectví bezesporu bezesporu je a zároveň odpovídá trendům dlouhodobé strategie oboru (dokument SVA). Moderní obráběcí stroje vyráběné ve společnosti TOSHULIN, a.s. těží z výhod ověřené konstrukce základních stavebních skupin. Technické parametry a spolehlivost jsou prověřeny dlouhodobým provozem u zákazníků po celém světě. Dnes jsou dodávány stroje vybavené nejmodernějšími komponenty a přídavnými zařízeními tak, aby umožnily využití progresivních technologií třískového obrábění. Právě spojení stabilní, tuhé nosné struktury, vysoké pracovní přesnosti s moderními přídavnými zařízeními je základním předpokladem úspěšného nasazení ve výrobě dílů letadel. Svislé soustruhy a soustružnická obráběcí centra z produkce firmy TOSHULIN jsou svým charakterem určeny k obrábění rotačně symetrických součástí k takovým soustružnickým operacím, na které jsou kladeny vysoké nároky z hlediska výkonu a přesností. Stroje z Hulína nacházejí uplatnění u výrobců leteckých proudových motorů, jelikož statory a rotory těchto motorů se skládají z mnoha rotačních dílů. Z obchodního hlediska se většinou jedná o dlouhodobou spolupráci a opakované dodávky obráběcích strojů. Mezi nejvýznamnějšími zákazníky můžeme jmenovat firmy Rolls- -Royce, GE Aviation, Safran Snecma, Saturn, TEI a další. Ve společnosti TOSHULIN je každý obráběcí stroj konfigurován a postaven dle specifikace zákazníka. U výše uvedených firem to platí dvojnásob. Vybavení stroje je vždy šito na míru technologii konkrétního obrobku. V dnešní době se převážná většina dílů proudových motorů vyrábí ze speciálních materiálů. Jedná se hlavně o lehké slitiny titanu nebo žáruvzdorné slitiny na bázi niklu a dalších kovů. Specifické fyzikální vlastnosti těchto exotických slitin se s výhodou využívají v konstrukci proudových motorů. Pro výrobce obráběcích strojů a řezných nástrojů, technology nebo programátory jsou však tyto materiály noční můrou, protože jsou velmi těžko obrobitelné. A tak si všichni lámou hlavu, jak obrábění optimalizovat a zefektivnit. Příkladem zařízení konstruovaného se záměrem maximálně zohlednit požadavky zákazníků z leteckého průmyslu může být stroj POWERTURN 1600 C-M instalovaný ve firmě Rolls-Royce. Zde je toto svislé soustružnické obráběcí centrum užíváno k výrobě několika typů součástí do rotorů leteckých motorů. Všechny obráběné součásti jsou z Ti-slitin, jsou tvarově složité s vysokými nároky na přesnost a jakost povrchu. V konstrukci stroje Powerturn bylo aplikováno několik progresivních prvků, které dohromady přinášejí vysokou užitnou hodnotu. Lože a stojan, základní prvky kostry stroje, jsou vyrobeny ze speciálního vysokopevnostního betonu. To dává rámu jednak vysokou dynamickou tuhost (tlumení) a také značnou teplotní stabilitu. Lineární osy stroje se pohybují na hydrostatických vedeních. Výsledné vlastnosti stroje předčí původní očekávání. Bylo dosaženo obdivuhodných úběrů materiálu při soustružení s extrémně vysunutým smykadlem, což umožňuje opracování vysokých obrobků jak zvenku, tak hlavně uvnitř. Efektivita obrábění je dále zvýšena aplikací systému chlazení řezného procesu s velmi vysokým tlakem chladiva (UHPC). Součástí vybavení stroje je čerpadlo, které zajišťuje dodávku chladiva pod tlakem 150 barů. V zásobníku nástrojů jsou uloženy řezné hlavy uzpůsobené pro tuto technologii. Konkrétně se jedná o hlavy řady Jetstream od firmy Seco s upínacím rozhraním Capto. Není bez zajímavosti, že nástroje Jetstream byly vyvinuty ve spolupráci s Rolls-Roycem právě na stroji POWERTURN z dílny TOSHULIN. Zákazníci z leteckého průmyslu často s výhodou využívají možnosti vybavit svislý soustruh systémem pro automatickou výměnu palet. Tenkostěnné součásti leteckých motorů se většinou upínají manuálně do upínacích přípravků, takže možnost připravit polotovar v době, kdy se jiný díl obrábí, přináší zvýšení produktivity výrobního zařízení. Jednou ze zajímavých aplikací v leteckém průmyslu je dodávka několika výrobních buněk významnému zákazníkovi z Francie. Každá z buněk je tvořena dvěma svislými soustruhy POWERTURN 1250 a systémem automatické výměny palet, který je však společný a umožňuje tedy přesouvat obrobky na paletách mezi oběma stroji a kontrolní a seřizovací stanicí. V rámci výrobní buňky se využívá 5 technologických palet. Stroje jsou kromě společné výměny palet vybaveny systémem chlazení řezného procesu UHPC s tlakem do 350 barů. V tomto případě zákazník používá speciální nástrojový systém Jetbreak od firmy Sandvik. Nástroje jsou navíc opatřeny datovými nosiči, na nichž jsou uloženy informace o geometrii, rozměrech a opotřebení nástroje. Čerstvá sada dat se na čip v nástroji uloží po seřízení na seřizovacím přístroji ve skladu nástrojů. Jakmile je nástroj vložen do zásobníku stroje POWERTURN, data jsou automaticky přečtena a uložena do CNC. Před vyjmutím nástroje ze zásobníku se zase aktuální sada dat přepíše z CNC na čip. Tím se významně zjednodušuje a zpřesňuje manipulace s nástroji a informacemi o nich v rámci celého závodu. Od roku 2002 pracuje obráběcí centrum s posuvným portálem vyrobené ve firmě TOS KUŘIM-OS,a.s. ve významné britské společnosti Rolls-Royce, která je celosvětovým dodavatelem motorů pro letecký průmysl. Toto obráběcí centrum je používáno k obrábění oběžných kol leteckých motorů. Na ruský trh bylo od roku 2004 dodáno hned několik obráběcích center z dílny TOS Kuřim určených pro letecký průmysl. Na těchto strojích jsou obráběny například podvozky pro letadla společnosti AIRBUS. Dalšími ruskými společnostmi, ve kterých pracují stroje z podniku TOS KUŘIM, jsou společnosti IRKUTSK AVIATION PLANT a HYDROMASH NIZNHY NOVGOROD, které se zabývají obráběním titanových komponent pro letecký průmysl. Na konci roku 2008 byla v kanadské společnosti GOODRICH uvedena do provozu dvě vysoce produktivní obráběcí centra určená pro konturování. Tato technologie je uzpůsobena pro obrábění leteckých podvozků pro letadla společnosti BOEING. Samotný obráběný výkovek (původní váha 400 kg) vážil po opracování ve finální podobě pouhých 150 kg. Na základě provedených náročných testů u zákazníka bylo jednoznačně prokázáno, že dodané stroje z TOS KUŘIM splňují všechny předepsané požadavky pro vysokorychlostní obrábění používané v leteckém průmyslu. V minulém roce byly podepsány dvě smlouvy s velkými čínskými společnostmi dodávajícími komponenty pro letecký průmysl. Společnost AVIC Xi´an Aircraft je dodavatelem civilních dopravních letadel a obráběcí centrum pro tuto společnost je navrženo k obrábění titanových a ocelových součástí. V další společnosti Xi´an Aero-Engine budou na obráběcím centrm obráběny letecké motory. Pro tohoto zákazníka bylo vyrobeno unikátní portálové obráběcí centrum FRUNZQ 150- VS/5, které umožňuje kombinovat standardní operace jako frézování, vrtání, vystružování a řezání závitů s brousicími operacemi. Na jednom stroji lze tedy obrobit plochy s drsností až Ra = 0,4, což přináší jednoznačnou technologickou výhodu. Stroj je navíc vybaven řadou speciálních příslušenství, která zvyšují komfort obsluhy stroje, např. orovnávací kladka pro brusné kotouče, sonda na měření nástrojů, výměnná hlava s elektrovřetenem, přímá hlava upravená pro funkci broušení, speciální software apod. Vysokorychlostní obráběcí centra řady MCV z produkce KOVOSVITu MAS, a.s. jsou určena pro přesné a rychlé obrábění různorodých součástí a pro přesné a rychlé obrábění tvarově složitých povrchů a tvarů v pěti osách. Umožňuje vrtání, vyvrtávání, vystružování, řezání závitů a frézování obrobků z pěti stran. Díky vysoké přesnosti, dynamice pohonů lineárních os a vynikající resistenci vůči vibracím je stroj obzvláště vhodný k obrábění forem. Variantnost v oblasti vřetena umožňuje zákazníkovi přesný výběr dle jeho požadavků. V nabídce jsou jak výkonová vřetena s převodovkou pro silové obrábění (až 620 Nm), tak i vysokorychlostní vřetena s 24 000 min-1, která se výborně uplatňují při obrábění forem. Rychlá výměna nástrojů ze zásobníku pomocí otočné ruky umožňuje práci v automatickém cyklu. Řada strojů MCV je postavena na nosném rámu ve tvaru C. Uspořádání a tvar odlitků nosného rámu strojů je optimalizováno s ohledem na požadavek na vysokou tuhost a stabilitu. Aplikace lineárního vedení ve všech lineárních osách garantuje požadovanou přesnost a dynamiku při obrábění. Přístup do pracovního prostoru je zajištěn posuvnými kryty, které dovolují otevřít celý roh stroje a jednoduše založit rozměrný obrobek. Uspořádání krytů však umožňuje i otevření pouze části krytování při zakládání malých dílců, což velmi zvyšuje uživatelský komfort obsluhy. Posuvy křížového stolu a vřeteníku lze využívat současně. S použitím zvláštního příslušenství stroj umožňuje nasazení produktivních nástrojů se středovým přívodem chladicí kapaliny. Charakteristické konstrukční prvky použité na stroji: ? pohyblivé části stroje (saně, stůl, vřeteník) jsou uloženy na valivých lineárních vedeních; ? vřeteno KESSLER; ? digitální, střídavé, regulační pohony HEIDENHAIN pohánějící vřeteno a osy; ? odměřování polohy lineárními optickými snímači; ? středové upínání nástrojů; ? řídicí systém iTNC 530 HEIDENHAIN. Pro svou jednoduchost a cenovou dostupnost se stroj hojně využívá jak v nástrojárnách, tak i v jiných segmentech průmyslu, například i v leteckém průmyslu ve společnosti Aero Vodochody, kde na stroji obrábí části podvozků a další komponenty pro letadla. Také společnost TAJMAC-ZPS, a.s. se může pochlubit celou řadou úspěšných aplikací a dodávek v dynamicky se rozvíjejícím odvětví leteckého průmyslu. Stále složitější konstrukční provedení některých dílců v kombinaci s nově vyvinutými a - zejména v případě titanových slitin - těžce obrobitelnými materiály kladou na výrobce a dodavatele strojů stále vyšší nároky. Společnost TAJMAC-ZPS, a.s. vnímá tento segment trhu jako příležitost k prezentaci v odvětví, které klade na dodavatele ty nejvyšší nároky zejména po stránce jakosti vyráběných dílů. V tuzemském měřítku lze aktivity této společnosti v tomto segmentu rozdělit na dva hlavní směry. Prvním je dodávka klasické řady našich vertikálních obráběcích center do společností jako AIRCRAFT INDUSTRIES, a.s. Kunovice, ZLIN AIRCRAFT, a.s. Otrokovice či FRENTECH AEROSPACE s.r.o. Brno. Zde se nám podařilo zvýšit zejména produktivitu obrábění v porovnání s dříve používanými technologiemi. Tím druhým jsou potom dodávky pětiosých portálových center řady MCV 1210 FA a MCV 1220 FA v konfiguracích se sklopně otočným stolem, popř. dvouosou CNC hlavou. Použití dvouosé CNC hlavy umožňuje postupné odebírání materiálu z více stran za účelem snížení vibrací a dodržení požadovaných přesností obrábění. V této oblasti patří mezi naše odběratele např. společnosti HONEYWELL AEROSPACE OLOMOUC, s.r.o., popř. STROJCAR, s.r.o. Opava, kde nalezl uplatnění také zástupce naší horizontální řady strojů, model H 50. Dílce vyráběné našimi tuzemskými zákazníky nacházejí uplatnění u renomovaných výrobců, jakými jsou např. AIRBUS nebo BOEING. Mezi další technologie, které společnost TAJMAC-ZPS, a.s. realizovala v zahraničí, je dodávka pětiosého horizontálního centra H 630 FA do indické společnosti Hindustan Aeronautics limited KORAPUT. Na stroji se obrábějí lopatky leteckého motoru bojového letounu. Vzhledem k obráběnému materiálu jsme museli použít nejnovější technologické poznatky z oblasti titanového obrábění, včetně nejmodernějších CAM systémů. Celé seřízení trvalo dva měsíce. Pro obrábění jsme použili právě stroj H 630 FA pro jeho vynikající dynamické vlastnosti, vysokou tuhost a přesnost. Cyklový čas jsme zkrátili o 20 % při dosažení požadovaných parametrů. Celá řada aplikací pro letecký průmysl byla zrealizována v Rusku, kde jsme museli zajistit ještě větší univerzálnost našich strojů. V mnoha případech bylo úkolem skloubit obrábění slitin hliníku a titanu, což byl vzhledem k odlišnosti mechanických vlastností obou materiálů poměrně složitý technologický problém. V leteckém průmyslu může najít své uplatnění také montážní otočná vrtačka VOM 50, jejíž předností je vrtání děr pod různými úhly. Tyto stroje bývají většinou umístěny v nástrojařských dílnách, kde slouží ke svrtávání dílců. Stroje VOM 50 mohou být vyrobeny i v pojezdovém provedení s upínacím deskovým polem. Součástí dodávky deskového pole je systém chlazení se svodem chladicí kapaliny z deskového pole zpět do nádrže. Pomocí plynulé regulace a frekvenčního měniče je dosahováno otáček vřetene až do výše 1600 ot/min. Pro přesné a komfortní najetí vřetenem stroje do požadované vrtací polohy jsou vrtačky vybaveny plynulou regulací velikosti posuvů pomocí frekvenčních měničů v jednotlivých osách: pojezd stroje po loži; pojezd vodorovných ramen; naklápění hlavice; natáčení vřeteníku. Dále je možné si vybrat ze dvou provedení ovládacího panelu – varianta s otočným panelem připevněným ke stroji nebo varianta se snímatelným přenosným panelem až do místa vrtání. Autoři: Ing. Vojtěch Frkal, TOSHULIN, a.s. Ing. Miroslav Jaroš, TOS KUŘIM, a.s. Ing. Martin Volný, KOVOSVIT MAS, a.s. Ing. Marek Hala a Ing. Radim Stodůlka, TAJMAC-ZPS, a.s. Jitka Herejková, WEILER Holoubkov, s.r.o. Zpracovala: Andrea Cejnarová