MAZAK Integrex i150 – malý velký stroj nejen pro obrábění náhrad kolenních kloubů - Články - Misan

MAZAK Integrex i150 – malý velký stroj nejen pro obrábění náhrad kolenních kloubů

MazakHledání optimálního výrobního prostředku je komplexním úkolem, do jehož zadání se promítá celá řada požadavků a omezení plynoucích nejen z vlastního tvaru, přesnosti a jakosti povrchu finálního výrobku, ale i různá organizační, personální a prostorově dispoziční omezení v konkrétním podniku. Na trhu se vyskytuje celá řada výrobců výrobních strojů a zařízení, jejichž produkty spolu neustále soupeří o přízeň budoucích i stávajících uživatelů.

Konkurenční výhodu zpravidla získává ten výrobce, jehož stroj se kvalitativně a rozsahem svých dovedností odlišuje od běžného standardu na trhu. Jeden z velice zajímavých CNC obráběcích strojů splňující tato měřítka je Integrex i150 od japonského výrobce Yamazaki Mazak. Výjimečnost a vhodnost tohoto stroje pro nasazení v medicínské výrobě je dána jeho unikátní konstrukční koncepcí. Podívejme se podrobněji na tuto kombinaci soustružnického a frézovacího centra s vysokou ekonomičností konstrukce a minimálními zástavbovými rozměry při obrábění kolenní náhrady.

Integrex i150 – koncepce
V medicínské výrobě se vyskytuje celá řada tvarově složitých dílů s obecnými plochami ať již přímo lidských implantátů či ortopedických nástrojů. Většinově se jedná o komponenty menších rozměrů, které lze efektivně vyrábět z tyčových polotovarů. Tyto okolnosti předurčují jakožto optimální výrobní prostředek multifunkční soustružnická obráběcí centra. Tradiční a dlouhá léta preferovaná koncepce těchto strojů je odvozena od soustruhů – tedy šikmého lože. Stroj Integrex i150 je svou kinematickou strukturou (jak je dobře patrné z obr. 2) naopak odvozen od frézovacího centra. Osa X je realizována na svislém stojanu usazeném na vodorovném křížovém supportu pohybujícím se ve směru os Y a Z. Svislý stojan je zakončen frézovacím vřetenem uloženém v souvisle řízené rotační ose B. Soustružnické vřeteno je pevně uloženo na základovém loži stroje. Konstrukčně se tedy jedná o kombinaci frézovacího centra s pojízdným stojanem a soustruhu s pevným vřetenem.

Ačkoliv by se mohlo zdát, že spojením dvou strojů do jednoho vznikne zákonitě složité, velké a tudíž i velmi drahé dílo, pravý opak je pravdou. Integrex i150 je rozměrově vskutku skromný stroj – zastavěná půdorysná plocha zaujímá 5,3 m², výška stroje je 2,5 m. Tím překonává i dosud nejmenší stroj z rodiny Integrex a sice model Integrex 100IV. Výrazný rozdíl ovšem představuje pojezd v ose Y poskytující 200 mm oproti 140 mm u srovnatelného stroje s šikmým ložem. Druhou odlišností je průchodnost soustružnického vřetena pro tyčové polotovary až do průměru 65 mm. Tento fakt předurčuje stroj k nasazení v kombinaci s podavačem tyčí pro efektivní bezobslužný provoz.

Ostatně automatizační prostředky hrají důležitou roli i ve vlastní konstrukci stroje. Na spodním loži je plně integrovaná třípolohová překlápěcí jednotka, kterou lze s výhodou využít jakožto nosiče opěrného hrotu koníka, nebo pro umístění hydraulického svěráku schopného převzít ze soustružnického vřetena rozpracovaný obrobek, viz obr. 3. Po dokončení obrábění v hydraulickém svěráku je hotový kus vyjmut pomocí vykládacích kleští a umístěn na dopravníkový pás, který jej vynese mimo pracovní prostor stroje.


Integrex i150 je vybaven souborem inteligentních funkcí přispívajících na jedné straně k výjimečnému komfortu obsluhy a údržby stroje (Inteligentní bezpečnostní štít, Hlasový poradce, Inteligentní podpora údržby) a na straně druhé k vysoké přesnosti a výkonnosti obrábění v dlouhodobém měřítku (Aktivní kontrola vibrací, Inteligentní tepelný štít, Inteligentní vřeteno).

Aplikace výroby náhrady kolenního kloubu na stroji Integrex i150

Náhrada kolenního kloubu představuje komplexní výrobek složitých tvarů, který je z hlediska technologie obrábění jednoznačně předurčen pro pětiosé obráběcí centrum. Relativně malá velikost dílu společně s absencí ploch vhodných pro upnutí, resp. přepínání kusu mezi jednotlivými fázemi obrábění hovoří ve prospěch výroby z tyčového polotovaru a upnutí v univerzálním, v tomto případě tříčelisťovém, sklíčidle. Pro finální dokončení lze potom s výhodou využít automatického přepnutí do hydraulického svěráku umístěného na překlápěcí jednotce.

Strategie obrábění kolenní náhrady
Výchozím polotovarem je kruhová tyč, která je automaticky zakládána do stroje pomocí podavače tyčí. V první fázi je zarovnáno čelo tyče a navrtán středicí důlek. Koník umístěný na překlápěcí jednotce je využit k podepření polotovaru. Následují hrubovací operace soustružení vnějšího povrchu a frézování hrubého tvaru kolenní náhrady stopkovou frézou průměru 16 mm. Současně je odebrána většina materiálu tvořícího vnitřní dutinu budoucího výrobku. Postupně jsou realizovány vnější plochy kulovými frézami do konečného tvaru, přičemž finální operace jsou zajištěny specializovanými brousícími nástroji (viz obr. 5).


V poslední fázi obrábění je opět využito překlápěcí jednotky – koník je nyní nahrazen hydraulickým svěrákem, který uchopí volný konec rozpracovaného obrobku. Oddělení dílu od původního tyčového polotovaru je realizováno kotoučovou frézou (viz obr. 6). Překlopením svěráku o 90° je získán prostor pro obrobení bočních ploch kolenní náhrady – nyní jen frézovacími nástroji, neboť obrobek je fixován ve zmiňovaném svěráku.



Posledním krokem je vyjmutí hotového kusu ze svěráku pomocí vynášecího manipulátoru opatřeného úchopnou hlavicí. Obrobek je uložen na manipulační pás ústící mimo stroj. Náhrada kolenního kloubu je tak prakticky obrobena na jedno založení tyčového materiálu do stroje.

Závěrem
Multifunkční soustružnicko-frézovací stroj typu Integrex i150 je výkonným výrobním prostředkem schopným opracovat na jedno založení obrobky různého stupně složitosti, od tvarově jednoduchých až po komplexní výrobky s obecnými plochami. Není tedy divu, že nachází široké uplatnění právě v medicínské výrobě. Zájemce o předvedení stroje Integrex i150 v aplikaci obrábění náhrady kolenního kloubu si dovolujeme pozvat na seminář „Moderní metody obrábění“ pořádaný ve dnech 21. a 22. dubna 2010 v předváděcím středisku Misan s.r.o. v Lysé nad Labem.