• DYREKTYWA 89/655/EWG. PILNE ZADANIA DLA PRACODAWCÓW
• INNOWACJE W BUDOWIE OBRABIAREK SKRAWAJĄCYCH
• ZMIANY W TECHNICE
• HSC ZABÓJCA ELEKTRODRĄŻENIA?

Zgodnie z obowiązującymi przepisami rozporządzenia w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy w zakresie użytkowania maszyn przez pracowników podczas pracy (Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 30 października 2002 r. Dz. U. nr 191 poz. 1596 wprowadzające w życie dyrektywę Unii Europejskiej 89/655/EWG, z późniejszymi zmianami) każdy pracodawca powinien zapewnić, aby maszyny eksploatowane jako narzędzia pracy, także nabyte na rynku wtórnym, spełniały przedstawione w rozporządzeniu wymagania minimalne.

Dla urządzeń zakupionych przed wejściem w życie rozporządzenia istnieje obowiązek doprowadzenia ich do stanu zgodności z wymaganiami minimalnymi w terminie do 1 stycznia 2006 r. Wyjątkiem jest sprzęt do tymczasowej pracy na wysokości, gdzie termin ten określono na 1 lipca 2006 r.

Warto podkreślić, że maszyny i urządzenia wprowadzane do obrotu po raz pierwszy (potocznie zwane "nowymi"), a także wszystkie – nowe i używane -sprowadzane spoza Unii Europejskiej, podlegają ocenie zgodności wg dyrektyw Nowego Podejścia i oznakowaniu CE. Są to wymagania regulowane innymi aktami prawnymi i wykraczające daleko poza wymagania minimalne.

Przyjmuje się na ogół, że maszyny eksploatowane noszące oznakowanie CE spełniają wymagania minimalne i nie wymagają działań dostosowawczych. Ze względu na czynnik czasu i występujące czasami nieprawidłowości w deklarowaniu zgodności, należy się jednak o tym przekonać i zweryfikować eksploatowane maszyny pod kątem tych wymagań.

Celem dyrektywy, a w ślad za tym i rozporządzenia, jest wdrożenie określonych wymagań zmierzających do osiągnięcia poprawy bezpieczeństwa i higieny pracy przy eksploatacji maszyn i urządzeń technicznych, określanych również jako sprzęt roboczy bądź narzędzia pracy.

Pracodawcy są zatem zobligowani do:

• właściwego, pod względem warunków pracy i występujących zagrożeń, doboru sprzętu roboczego tak, aby wyeliminować lub co najmniej zminimalizować ryzyko wystąpienia tych zagrożeń;

• zapewnienia prowadzenia obsługi, konserwacji oraz napraw sprzętu roboczego tylko przez osoby posiadające właściwe kwalifikacje;

• zapewnienia pracownikom dostępu do stosownych informacji i instrukcji (“na piśmie”) dotyczących sprzętu roboczego, co najmniej w zakresie jego bezpiecznego użytkowania;

• zapewnienia pracownikom użytkującym wyposażenie robocze odpowiednich szkoleń, w szczególności w zakresie istniejących przy tym zagrożeń;

• zapewnienia, że w przypadkach gdy sposób oraz warunki zainstalowania sprzętu roboczego mają wpływ na jego bezpieczną eksploatację, będzie on podlegał badaniu odbiorczemu, oraz badaniom po demontażu i ponownej instalacji.

• zapewnienia, że sprzęt roboczy będzie podlegał badaniom okresowym oraz badaniom doraźnym w przypadku wystąpienia okoliczności mogących skutkować w sposób negatywny na jego bezpieczną eksploatację;

• wykonywania badań przez jednostki działające na podstawie odrębnych przepisów albo osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje i upoważnione przez pracodawcę;

• stosowania minimalnych wymagań bezpieczeństwa i zasad ergonomii w odniesieniu do warunków na stanowiskach pracy przy eksploatacji sprzętu roboczego;

• zapewnienia, że pracownicy będą ostrzegani o potencjalnych zagrożeniach na które mogą być narażeni o miejscu pracy.

Weryfikację eksploatowanych maszyn, pod kątem spełnienia wymagań określonych w rozdziale 3 rozporządzenia, pracodawcy mogą przeprowadzać samodzielnie. Biorąc jednak pod uwagę poważne konsekwencje, które może spowodować niewłaściwa ocena, uzasadnione jest powierzenie tych zadań jednostkom kompetentnym, a w szczególności takim, które w zakresie prowadzonej działalności mają do czynienia z oceną zgodności. Jednostką taką jest w chwili obecnej np. jednostka certyfikująca Urzędu Dozoru Technicznego UDT-CERT, której kompetencje w obszarach prowadzonej działalności zostały potwierdzone w formie akredytacji udzielonych przez Polskie Centrum Akredytacji. Jednostka ta może również dać wskazówki dotyczące sposobu dostosowania urządzenia do zgodności z wymaganiami.

Istotnymi dla pracodawców są również zapisy w rozdziale 4 rozporządzenia dotyczące obowiązku przeprowadzania kontroli wstępnych (badań odbiorczych), okresowych i specjalnych (doraźnych). Jak już wcześniej zasygnalizowano, kontrole powinny być wykonywane przez jednostki działające na podstawie odrębnych przepisów (np. jednostki dozoru technicznego działające na podstawie ustawy o dozorze technicznym), albo osoby upoważnione przez pracodawcę i posiadające odpowiednie kwalifikacje. Pracodawcy powinni rejestrować i przechowywać zapisy z tych kontroli.

Należy zwrócić uwagę, że w obszarach, które nie są regulowane odrębnymi przepisami, pracodawca musi samodzielnie podjąć decyzję o odpowiedniości kwalifikacji osób, które upoważni do prowadzenia takich kontroli i ustalić dla nich szczegółowe procedury postępowania. Przy podejmowaniu tego rodzaju decyzji korzystne może okazać się zlecenie kontroli maszyn kompetentnej stronie trzeciej, zwłaszcza doświadczonej akredytowanej jednostce inspekcyjnej. Nasuwa się tu ponownie uzasadniony wybór Urzędu Dozoru Technicznego, zwłaszcza że pracownicy UDT niejednokrotnie prowadzą już u pracodawcy inspekcje wynikające z przepisów ustawy o dozorze technicznym. Połączenie tych czynności może pozwolić na zmniejszenie sumarycznych kosztów spełnienia wymagań.

Współczesne przedsiębiorstwa, aby sprostać konkurencji, muszą nastawić się na coraz krótszy czas wprowadzania innowacji, większą różnorodność wytwarzanych przedmiotów, wahania w zakresie wytwarzanych ilości, a tym samym na zwiększoną dyspozycyjność realizacji dostaw. Stosowane urządzenia wytwórcze, a przede wszystkim obrabiarki skrawające, muszą spełniać wysokie wymagania odnośnie jakości produktów, wydajności wytwarzania, jak również elastyczności w zakresie produkowanych typów wyrobów.

Wymogi rynku i rosnąca konkurencyjność sprawiły, że w ostatnim 30-leciu rozwija się szereg nowych strategii wytwarzania, z których najistotniejszą jest elastyczne wytwarzanie. Znaczenie dla szerokiego wdrożenia do produkcji zautomatyzowanych środków wytwarzania mają przede wszystkim względy ekonomiczne, stąd elastyczne wytwarzanie stosowane jest we współczesnych przedsiębiorstwach jako koncepcja tzw. oszczędnej produkcji (ang. Lean Prodution).

Rozwój obrabiarek skrawających zmierza w kierunku racjonalizacji produkcji, określonej przez nowe procesy jej intensyfikacji. Nowoczesne obrabiarki skrawające pozwalają na przemysłową realizację nowych jakościowo procesów obróbki wykorzystujących nowe rozwiązania narzędzi. Zaliczyć do nich można:

• obróbkę wysokoprędkościową, często określaną skrótem - HSC (ang. High Speed Cutting), uważaną za technologię przyszłości,

• obróbkę laserową, laserem jako narzędziem na obrabiarkach skrawających,

• obróbkę na sucho bez środków chłodząco-smarujących, zanieczyszczających środowisko,

• precyzyjną obróbkę hartowanych części stalowych eliminującą szlifowanie.

1. Wzrastającą produktywność dzięki ich wyższej wydajności przy przemysłowej eksploatacji w warunkach ekonomicznych. Obecnie obserwuje się powrót do “korzeni’’, a więc poszukiwanie rezerw w samym procesie kształtowania przedmiotów. Klasycznymi działaniami w kierunku zwiększania wydajności obrabiarek skrawających jest skracanie głównych i pomocniczych czasów obróbki, przez zwiększanie parametrów skrawania.

2. Spełnianie wymagań i ograniczeń wynikających z wymogów ochrony środowiska.

Na rozwój współcześnie produkowanych obrabiarek oddziałuje wiele czynników, z których w tej informacji podkreślono tylko najważniejsze:

1. Elastyczność technologiczna obrabiarki polegająca na łatwym i względnie szybkim dostosowaniu maszyny do zmieniających się zadań produkcyjnych, tzn. szybkie przezbrajanie na nowe przedmioty obrabiane w małych seriach. Wymuszają to współczesne tendencje rynku zbytu, dążące do skracania “moralnego” okresu życia wykonywanego na obrabiarkach wyrobu, a więc do zmniejszania wielkości i powtarzalności produkowanych serii i równocześnie do zróżnicowania asortymentu wyrobów. Formuła: “od części surowej - do części gotowej‘’, stała się zasadą budowy obrabiarek ogólnego przeznaczenia. Rozszerzanie możliwości technologicznych obrabiarek daje szereg korzyści jak:

• skrócenie czasu wykonania przedmiotu,

• zmniejszenie liczby obrabiarek i powierzchni produkcyjnej,

• eliminację czasu i kosztów transportu, manipulacji, mocowania i zdejmowania przedmiotu obrabianego na kolejnych obrabiarkach,

• rezygnacja ze stosowania drogiego oprzyrządowania specjalnego.

2. Dostosowanie do potrzeb klientów. Każdy z klientów ma inne priorytety, ale wszyscy domagają się rozwiązań prostszych, spełniających przede wszystkim postulat: “Tanie obrabiarki dla oszczędnej produkcji” (ang. Lean-Machining for Lean-Production). Realizacja tego postulatu to: budowa (elastycznych) urządzeń produkcyjnych ze stypizowanych modułów, co umożliwia wykonanie urządzenia wytwórczego - począwszy od pojedynczej obrabiarki, poprzez autonomiczne stacje obróbkowe, do dużego złożonego systemu - ukierunkowanego na spełnienie potrzeb klienta i zaoferowanie mu rozwiązania optymalnego.

3. Więcej bezpieczeństwa, mniej obciążeń dla człowieka i środowiska. Określone przepisy wymagają od producentów obrabiarek i urządzeń bezpieczeństwa środków produkcji i zmniejszania powodowanych przez nie zagrożeń. Ze względu na ochronę środowiska naturalnego obrabiarki powinny charakteryzować się poniższymi cechami:

• jak najmniejsze zużycie energii na wykonywanie ruchów przesuwnych i pomocniczych (małe opory tarcia),

• jak najmniej smarów, olejów, płynów obróbkowych, strefa robocza obrabiarki szczelnie zamknięta osłonami,

• wyposażenie w wyciąg z filtrem, by wytworzone z płynów obróbkowych aerozole nie rozprzestrzeniały się po hali produkcyjnej,

• możliwie cicha praca, by nie powodować niepotrzebnego zmęczenia obsługi.

Od tokarek i centrów tokarskich produkowanych współcześnie wymaga się, realizowania obok typowych zabiegów toczenia, także zabiegów wiercenia, gwintowania i rozwiercania mimośrodowego i poprzecznego oraz frezowania. Tokarki CNC i tokarskie centra obróbkowe są to więc obrabiarki wielozabiegowe (wielofunkcyjne), przy czym znamienne ich cechy to:

• zasadniczy, obrotowy kształt przedmiotu uzyskuje się w wyniku obróbki tokarskiej, stąd układ roboczy i budowa są oparte na zasadach działania tokarek (przedmiot obrabiany ustalony, zamocowany i napędzany przez wrzeciono),

• wykonywanie oprócz zabiegów tokarskich innych zabiegów z wykorzystaniem narzędzi obrotowych (frezów, wierteł, gwintowników i in.), przy nieruchomym lub obracającym się wrzecionie przedmiotowym - tak, aby w wyniku obróbki uzyskać część gotową lub prawie gotową,

• jedna lub dwie wielopozycyjne głowice rewolwerowe z dużą liczbą narzędzi i z narzędziami obrotowymi (tokarki) lub magazyn swobodnych narzędzi, wprowadzanych do pracy automatycznie (centrum tokarskie),

• stosowanie przeciwwrzeciennika przechwytującego, co daje możliwość obróbki przedmiotu z drugiej strony (tokarki poziome),

• budowanie tokarek w układzie pionowym przy zastosowaniu zintegrowanego napędu głównego (elektrowrzeciona), który ma mniejszą masę niż suport z głowicą narzędziową; ruchy posuwowe i przesuwowe wykonuje wrzeciennik wraz z przedmiotem obrabianym, co umożliwia “samo ładowanie się” tych obrabiarek,

• duże moce napędu głównego, zwiększony zakres prędkości obrotowych wrzeciona i prędkości posuwów,

• sterowany numerycznie obrót wrzeciona (oś C),

• stosowanie lasera jako narzędzia, co pozwala na realizację zabiegów łączenia (spawania) części, hartowania powierzchniowego, bądź przecinania,

Do zrealizowania powyższych zadań technologicznych powstały nowe rozwiązania techniczne tokarek. Każda z możliwych kombinacji układu strukturalnego charakteryzuje się określonymi cechami użytkowymi, przy czym w dalszej części artykułu przedstawiono tylko najnowsze rozwiązania. Należą do nich.

Maszyny te są oferowane w następujących wersjach:

Możliwości technologiczne tych tokarek pokazanych są następujące:

Przy sterowaniu w osiach X i Z można wykonywać za pomocą 2 x12 narzędzi (w tym także obrotowych):

• toczenie osiowe i promieniowe przedmiotów o prostych lub złożonych kształtach na powierzchniach zewnętrznych i wewnętrznych,

• obróbkę otworów rozmieszczonych współosiowo lub prostopadle do osi przedmiotu,

• nacinanie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych,

• frezowanie płaszczyzn, rowków wpustowych, itp.

Przy sterowaniu osi C₁ można wykonywać dodatkowo:

• frezowanie krzywek promieniowych i bębnowych, uzębień,

• obróbkę otworów rozmieszczonych promieniowo lub równolegle do osi.

Przy sterowaniu osi C₂ można wykonywać:

Przy sterowaniu w osi Y można wykonywać:

• obróbkź otworów rozmieszczonych na ciźciwie L < O,

• obróbkę mimośrodów i wykorbień.

Przy sterowaniu w osi B można wykonywać:

• frezowanie płaszczyzn pod dowolnym kątem,

• obróbkę otworów rozmieszczonych dowolnie do osi przedmiotu.

Tokarki pionowe przeznaczone są do kompleksowej obróbki przedmiotów krótkich klasy tuleja--tarcza przez max. 12 narzędzi. Ruchy posuwowe i przesuwowe wykonuje w tych maszynach wrzeciennik wraz z przedmiotem obrabianym. Budowanie tokarek w układzie pionowym stało się możliwe dzięki zastosowaniu zintegrowanego napędu głównego (elektrowrzeciona), który ma mniejszą masę niż suport z głowicą narzędziową. Wykonywanie ruchów posuwowych i przesuwowych przez wrzeciennik wraz z przedmiotem obrabianym umożliwia “samo ładowanie się” tych obrabiarek i jest ich największą zaletą, co umożliwia budowanie tanich autonomicznych stacji obróbki tokarskiej.

Przy sterowaniu w osi X i Z można wykonywać:

• frezowanie płaszczyzn, rowków wpustowych, krzywek,

• obróbkę otworów rozmieszczonych promieniowo lub równolegle do osi.

• Duża różnorodność konstrukcji w zależności od potrzeb klientów dla zróżnicowanego spektrum wymiarów i mas obrabianych przedmiotów, możliwości obróbki przedmiotów z różnych materiałów, itp.

• Nowe układy konstrukcyjne charakteryzujące się nietypowymi układami strukturalnymi, czego przykładem są frezarki hexapod o bardzo wysokiej zdolności ruchowej.

• Wysoka zdolność ruchowa wyrażająca się dużą liczbą osi sterowanych (obróbka pięcioosiowa) i uniwersalnością umożliwiającą obróbkę przedmiotu z różnych stron.

• Zintegrowane napędy główne (elektrowrzeciona) o dużym zakresie prędkości obrotowych wrzeciona i liniowe silniki napędu posuwów o wysokich prędkościach ruchu posuwowego i przesuwowego. Przy realizacji frezowania prędkościowego (HSC) stosuje się wrzeciona o prędkościach obrotowych n = 25.000, 50.000, a nawet 100.000 obr/min. Prędkości posuwu roboczego wynoszą p_t = 10 - 25 m/min i obserwuje się integrowanie ich z szybkimi przesuwami. Dla HSC są one rzędu p_t = 50m/min.

• Nowe rozwiązania układów automatycznej zmiany narzędzi o zwiększonej pojemności magazynów narzędziowych i krótkich czasach zmiany, (t_ww = ok. 2 sek).

• Automatyzacja wymiany przedmiotów obrabianych (palet przedmiotowych).

Do zrealizowania wymienionych zadań technologicznych powstały nowe rozwiązania techniczne frezarek. W dalszej części informacji przedstawiono tylko wybrane rozwiązania.

Do wytwarzania przestrzennych powierzchni kształtowych wymaga się oprócz trzech ruchów postępowych dodatkowo również dwóch ruchów obrotowych. Struktury geometryczno-ruchowe 5-osiowych frezarek i centrów frezarskich, budowanych jako poziome lub pionowe, różnią się przede wszystkim podziałem ruchów obrotowych pomiędzy stołem, a wrzeciennikiem. Obecnie oferowane są następujące warianty:

1. Ze stołem skrętnym w dwóch osiach.

   Na 5-osiowych frezarkach ze skrętnym stołem w dwóch osiach, przy sterowaniu w osiach X, Y, Z, A, C można obrabiać powierzchnie wypukłe i wklęsłe do powierzchni stołu, nawet gdy są nachylone i zakrzywione w stosunku do niego pod kątem większym od 90 stopni. Ograniczona jest natomiast masa obrabianego przedmiotu, gdyż wykonuje on oba ruchy obrotowe, stąd też takie frezarki przeznaczone są do obróbki przedmiotów o stosunkowo niedużych wymiarach.

2. Ze skrętnym stołem i skrętnym wrzeciennikiem

   Na 5-osiowych frezarkach ze skrętnym wrzeciennikiem i skrętnym lub obrotowym stołem, stół może wykonywać ruch przechylny lub obrotowy. Cechy użytkowe frezarek ze stołem przechylnym są podobne jak frezarek ze stołem skrętnym w dwóch osiach z tym, że powierzchnie nachylone i zakrzywione w stosunku do stołu pod kątem większym od 90 stopni można obrabiać jedynie z dwóch stron przedmiotu. Na frezarkach ze stołem obrotowym ograniczenie masy obrabianego przedmiotu nie jest już tak istotne jak na obrabiarkach ze stołem przechylnym.

    

3. Z wrzeciennikiem skrętnym w dwóch osiach

Frezarki 5-osiowe ze skrętnym wrzeciennikiem w dwóch osiach przeznaczone są przede wszystkim do obróbki przedmiotów o dużych masach i gabarytach, gdyż stół wraz z przedmiotem wykonuje jedynie ruchy posuwowe. Nie można na nich obrabiać powierzchni nachylonych, czy zakrzywionych w stosunku do stołu pod kątem większym od 90 stopni.

Kolejna nowa grupa obrabiarek, to centra frezarskie do obróbki z pręta. Idea centrów frezarskich do obróbki z pręta wywodzi się z automatów tokarskich z tym, że przy wykonywaniu przedmiotów występuje przewaga prac frezarskich. Przedmioty wykonywane są w dwóch zamocowaniach: najpierw obrabiane są wszystkie wolne powierzchnie przedmiotu zamocowanego we wrzecionie zaciskowym, a następnie przedmiot po odcięciu od reszty pręta zamocowany jest w uchwycie przechwytującym, umożliwiającym obróbkę powierzchni od odciętej strony. Sterowane w 5 osiach centrum umożliwia kompleksową i szybkościową “HSC” obróbkę przedmiotów z pręta różnego typu narzędziami frezarskimi, wiertarskimi, szlifierskimi, dzięki magazynowi narzędziowemu o dużej pojemności. Na takich obrabiarkach wykonuje się na gotowo przedmioty o niewielkich wymiarach, często o bardzo skomplikowanych kształtach.

W ostatnich paru latach, dzięki postępowi w technice sterowania, wzrastającą uwagę przyciągają rozwiązania kinematyczne obrabiarek, zupełnie odmienne od stosowanych w obrabiarkach konwencjonalnych. W konwencjonalnych koncepcjach obrabiarek opartych na strukturach szeregowych narzędzie jest związane z korpusem poprzez otwarty łańcuch kinematyczny. Charakterystyczne dla obrabiarek typu hexapod struktury równoległe są tworzone w oparciu o zamknięty łańcuch kinematyczny. Taki sposób budowy wykazuje istotne zalety w stosunku do konstrukcji konwencjonalnych. W przeciwieństwie bowiem do konwencjonalnej kinematyki, układy napędowe członów łączących, osadzonych w korpusie obrabiarki i wiąących go z platformą roboczą, bezpośrednio oddziałują na uchwyt narzędzia. Oś napędowa nie “dźwiga” innych osi napędowych. Dzięki małej masie własnej członów ruchomych wynikają korzystniejsze warunki do ich przyspieszania.

Powyższy tekst opracował prof. dr hab. inż. Jerzy Honczarenko na podstawie swojej książki:

ZMIANY W TECHNICE

EMO 2001: Pokaz specjalny VDW ( Zrzeszenie Niemieckich Producentów Obrabiarek) we współpracy z przemysłem i instytucjami badawczymi przedstawi techniki i trendy.

Dobry nastrój przemysłu budowy maszyn przejawia się nie tylko w rosnących obrotach poszczególnych branż, ale i we wzrastającym zaufaniu ze strony przedsiębiorstw produkcyjnych do rozwoju i zastosowania nowych materiałów i technologii. To co wcześniej ze względu na koszty osiągalne było tylko dla tak zwanych przedsiębiorstw High Tech technologii lotniczej i lotów kosmicznych jest dzisiaj jako stały element na porządku dziennym także w wielu małych i średnich zakładach budowy maszyn. Technologie innowacyjne, jak techniki komputerowe, konstrukcje lekkie, techniki laserowe, obróbka na sucho lub na twardo i inne, należą w całej branży do codzienności warsztatowej. Zamiast wielkich przedsiębiorstw coraz częściej wyścig do nowych technologii wygrywają sieci technologiczne i partnerstwa kooperacyjne. Że nie chodzi tutaj tylko o wahania koniunktury lecz o nowy trend, potwierdza ogólny nastrój i optymizm branży. Wystarczający powód, aby unaocznić fachowej publiczności najbardziej znaczące trendy i innowacje w ramach pokazu specjalnego na EMO 2001.

Łańcuchy procesowe - tworzenie wartości od części surowej do gotowego produktu

Nowe procesy technik wytwarzania w sposób robiący wrażenie ukazują szybką i oszczędzającą zasoby drogę od materiału surowego do gotowego produktu. Na pierwszy plan wysuwa się przy tym przedstawienie całościowych łańcuchów procesowych. Wychodząc od innowacyjnych produktów przemysłu dóbr inwestycyjnych ukazane zostają nowe materiały i procesy. Podział następuje z uwzględnieniem różnych materiałów wyjściowych na pięć łańcuchów procesowych:

• wytwarzanie płaskich elementów konstrukcyjnych (taśmy, blachy, rury)
• wytwarzanie integralnych elementów konstrukcyjnych (kształtowniki)
• wytwarzanie strukturalnych elementów konstrukcyjnych (odlewy)
• wytwarzanie precyzyjnych elementów konstrukcyjnych (odkuwki)
• wytwarzanie narzędziowych elementów konstrukcyjnych (materiały spiekane)