BROTHER – výrobce CNC obráběcích center (nejen) pro automobilový průmysl

Začátky firmy BROTHER jsou spojeny s výrobou šicích strojů, které byly složeny převážně z malých součástí, jejichž výroba na univerzálních strojích byla málo produktivní. Proto firma usilovala o vlastní výrobu specializovaných strojů. Vyvinutá zařízení se uplatnila nejen ve vlastní výrobě, ale časem se ukázala být konkurenceschopná i na trhu obráběcích center, zejména v oblasti středně- a velkosériové výroby.
První komerční centrum TC-211 (obr. 2) disponovalo ve své době skvělými parametry, např. posuvovou rychlostí až 20 m/min, otáčkami vřetena 6000 min-1, otáčkami při řezání závitů 2000 min-1, zásobníkem na 10 nástrojů. V dalším vývoji se firma zaměřila na frézovací, vrtací a závitovací stroje k výrobě malých součástí z lehkých slitin. Cílem byl automobilový, motocyklový, medicínský a hodinářský průmysl a výroba elektrických zařízení. Stroje vynikaly vysokou produktivitou a přesností a byly oblíbené pro svou snadnou ovladatelnost a přijatelnou cenu.
Na základě požadavků zákazníků, kteří začali obrábět součásti i z dalších slitin, byl vývoj modelů TC orientován na zvyšování tuhosti a posilování krouticího momentu vřetenové jednotky. Požadavek vysoké produktivity řešila firma vývojem rychlého otočného stolu, speciálního vřetenového motoru a vlastního řídicího systému. Celý vývoj byl veden myšlenkou HSC (vysokorychlostního obrábění), vysoké přesnosti, snadné ovladatelnosti a také optimální ceny.
Modely TC se ukázaly jako velmi úspěšné. V roce 1985 jich bylo vyrobeno celkem 10 tis. kusů a v roce 2010 již 60 tis. kusů. Rok předtím (2009) převedla firma výrobu do nového závodu ve městě Kariya. V současné době mají obráběcí stroje a průmyslové šicí stroje 18% podíl na celém portfoliu výrobků firmy BROTHER. Úspěšná koncepce center TC byla použita i při vývoji dalších modelů.

Vysokorychlostní obráběcí centra BROTHER

CNC centra řady RX
Předností center této řady, která je určena k vrtání, závitování a frézování duralových, litinových a ocelových dílů, je velmi rychlá výměna obrobků díky dvoupaletovému výměníku (obr. 5). Stůl má rozměry 600 x 300 mm nebo 800 x 400 mm. Vřetenová jednotka má max. otáčky 16 000 min-1. Pro výkonnostní obrábění je připravena varianta vřetena s vysokým krouticím momentem. Maximální posuvová rychlost je 50 m/min, a max. hmotnost obrobku u modelu R450X2 je 122 kg a 200 kg u modelu R650X2.

CNC centra řady SX
Tuto řadu charakterizuje křížový stůl v osách X/Y a bubnový zásobník nástrojů, který pojme až 21 nástrojů. Konstrukce strojů eliminuje tepelné deformace a výkonná vřetena umožňují obrábění těžko obrobitelných materiálů. Centra řady SX (obr. 6) mají vysokou produktivitu díky vysokým otáčkám vřeten (max. 27 000 min-1), jejich rychlému brzdění a rozběhu pří výměně nástroje (1,4 sec tříska-tříska) a vysokému pracovnímu posuvu (50 m/min). Jsou určeny pro vrtání, závitování a frézování duralových, litinových a ocelových obrobků. Rozměry stolů se pohybují od 600 x 400 mm do 1100 x 500 mm podle modelu. Nejvyšší hmotnost obrobku je 250 kg nebo 300 kg (pro model S1000).

Novinka F600X1
Model F600X1 je novinka se zvýšenou tuhostí stojanu i NC os (obr. 7), díky čemuž je frézování stabilní a bez vibrací. Dovoluje vrtání otvorů Ø až 60 mm do oceli a závitování M24. Vřeteno má nejvyšší otáčky 10 000 min-1 a zvýšený krouticí moment. Velikost stolu je 600 x 400 x 350 mm, nejvyšší hmotnost obrobku může být 500 kg.

CNC centra řady MX
Modely MX jsou 5osá, víceúčelová soustružnicko-frézovací centra určená pro velkosériovou výrobu. Jsou vybavena dvouosou kolébkou s rotačním stolem s možností soustružení maximálními otáčkami 2000 min-1. Nejmenší model řady – M200X3 (obr. 8) je vhodný pro obrábění slitin hliníku. Jeho zvláštností je možnost vybavení robotickým zakladačem obrobků BV7-870 připojeným k bočnici stroje. Na stůl lze upnout obrobky o Ø 140 nebo 170 mm a hmotnosti až 40 nebo 75 kg. Nástrojový zásobník má 22 pozic.  
 
Automatizace obrábění
Stroje firmy BROTHER jsou konstruovány tak, aby bylo možné připojit vhodné automatizační prostředky (obr. 1). Například řešení s robotem ABB Feedio (viz obr. 9) je vhodné pro všechna centra tohoto výrobce. Robot má tuhou nosnou konstrukci, je vybaven kamerovým rozpoznávacím systémem a dvojitým chapadlem se vzduchovým čistěním. Podle modelu unese 10 až 20kg obrobek do vzdálenosti 1,45 nebo 1,65 m. Řídicí PLC je vestavěno. Profibus interface pro stroje Brother Speedio je standardizován. Firma ABB vyvinula mobilní aplikaci, která umožňuje operátorovi vzdáleně kontrolovat aktuální stav robota i historii jeho činnosti.
O robotickém zakladači BV7-870 připojeném k rámu centra M200X3 jsme se již zmínili. Konfiguraci celé buňky ukazuje obr. 10, kde vlevo nahoře je vidět zdvojené chapadlo zakladače a dole příklad otočného, stohovacího zásobníku obrobků. Chapadlo unese obrobek o hmotnosti 7 kg do vzdálenosti 870 mm. Zakladač může spolupracovat i s modely S300 a S500.
Další možností, jak automatizovat obrábění na strojích BROTHER, je robotický systém Halter CNC Automation, nazvaný Load Assistant, ve variantách UNIVERSAL – zakladač pro soustruhy i frézky, TURNSTACKER – vhodný pro spolupráci se soustruhy a MILLSTACKER – zakladač pro obsluhu frézek (obr. 11).
Jak je patrné z obrázku, Load Assistant sdružuje zásobník obrobků a vlastní robotický zakladač obrobků přímo připojený k zásobníku. Součástí zásobníku je řízení robota-zakladače a rotační stůl s rastrovými deskami nebo se stohovacím zařízením. Celé zařízení se snadno přemísťuje a ustavuje u CNC obráběcího stroje na fixační podložky. Bezpečnostní skener zajišťuje zpomalení nebo zastavení robota Fanuc.

Výhody a silné stránky
Ze stručné prezentace vysokorychlostních obráběcích center firmy BROTHER vidíme, že jsou použitelné pro obrábění široké škály obrobků. Ty nejmenší modely jsou schopny opracovat díly o hmotnosti do 40 kg (M200X3), resp. do 120 kg (R450X2). Model R650X2 umožňuje obrobit už 200kg kusy. Největší modely řady SX opracují díly o váze 250–300 kg. Přitom řešení pracovního prostoru stále dovoluje operátorovi snadnou manipulaci s obrobkem i nástrojem, pokud je to třeba.
Všechny modely BROTHER dosahují krátkých rozběhů i brzdění, což vede k úspoře vedlejších časů. Uvážíme-li k tomu ještě rozsahy otáček vřeten do 16 000 1/min a rychloposuvy 30–70 m/min, dostáváme vysokou produktivitu frézování, vrtání i závitování. Například vysokorychlostním a vysoce přesným frézováním hlavou o Ø 152 mm, při šířce třísky 100 mm a hloubce 3 mm, docílíme úběru materiálu 1200 cm3/min. Je třeba ocenit, že tohoto výkonu dosahuje stroj s kuželem vřetena BBT30. Při operacích závitování se výrobce může pochlubit nejrychlejším synchronním závitováním na světě, řezáním závitu M20 x 2,5 řeznou rychlostí 377 m/min. Otáčky motoru vřetena musí být při tom synchronizovány s posuvem v ose Z.
Všechna centra jsou konstruována buď s pojezdným stojanem, nebo s křížovým stolem. V první variantě jsou vybavena originálním rychlootočným QT stolem provedeným jako dvoupaletový výměník obrobků. QT (Quick Turn - Stůl-výměník) je poháněn střídavým elektromotorem přes hypoidní převodovku. Otočením o 180° se vymění hotový kus za polotovar upnutý v nakládací poloze během obrábění. Tímto způsobem se obrábění prakticky nepřeruší. Kusové časy se sníží o více než 10 %.
Ve výčtu výhod a silných stránek CNC center BROTHER bychom neměli zapomenout na vysokou přesnost obrábění, dobrou tuhost zajišťující řezný proces bez chvění a tím i kvalitně obrobený povrch součástí. Spolehlivost strojů nejlépe dokladuje jejich dlouhodobá orientace na zákazníky z řad automobilových výrobců a jejich rozsáhlého dodavatelského řetězce.

Publikováno: 19. 8. 2020 | Počet zobrazení: 982 194