Témata
Reklama

Cesta k úspěšnému frézování

V současném podnikatelském prostředí strojírenské podniky neustále hledají cesty, jak maximalizovat své zisky. Naprosto zásadní vliv na celkové výrobní náklady a produkci má to, jak je využíváno nástrojové vybavení.

Využívání vhodných nástrojů a strategií obrábění umožňuje výrobcům provozovat své stroje co nejproduktivnějším způsobem, což se promítá do snížení nákladů na obrobenou součást a zkrácení výrobních časů. Společnost Sandvik Coromant detailně rozebrala pět klíčových volitelných parametrů frézování, u kterých shledala, že mohou pomoci maximalizovat produktivitu a ziskovost: úhel nastavení, zubovou rozteč, polohu frézy, radiální hloubku záběru frézy a techniku narolování do řezu.

Existuje celá řada věcí, které je potřeba uvážit, aby byla zajištěna efektivita frézovacích operací, např. použití správné frézy s odpovídajícím průměrem a s vhodným počtem zubů. K dalším faktorům patří stanovení vhodné řezné rychlosti a posuvu, nebo správné velikosti axiální a radiální hloubky řezu. Existuje však řada mnohem důležitějších volitelných parametrů, díky nimž lze zajistit, že nástroje budou využívány co nejefektivněji, avšak mnohé z nich jsou často přehlíženy. Velmi významný vliv na výkon frézy mohou mít např. úhel nastavení a velikost zubové rozteče, stejně jako poloha nástroje, radiální hloubka záběru frézy a způsob, jakým nástroj vstupuje do záběru.

Reklama
Reklama
Reklama

Úhel nastavení

Vliv různých úhlů nastavení asi nejlépe charakterizuje to, že 90° frézu lze sice snadno použít pro čelní frézování, často jednoduše proto, že je k dispozici, ale její použití nikdy nemůže být tak produktivní a rentabilní jako použití 45° frézy. Čelní frézování součásti 90° frézou namísto 45° frézou má za následek snížení produktivity o 30 % – a produktivita přímo ovlivňuje ziskovost.

V neposlední řadě úhel hlavního břitu a úhel nastavení ovlivňují rychlost úběru kovu a životnost nástroje. Kromě toho s tím, jak se úhel nastavení snižuje, klesá také tloušťka třísky a v důsledku toho se otevírá možnost zvýšit namísto toho rychlost posuvu. Stále větší počet obroben dnes jako cestu ke zvýšení produktivity využívá malé hloubky řezů a vysoké rychlosti posuvu. Charakteristické je v tomto směru využití fréz s velmi malým úhlem nastavení, např. 10°, nebo použití koncepcí s kruhovými břitovými destičkami, umožňující dosažení efektu ztenčení třísky. Je možné zvýšení rychlosti posuvu, protože dochází k téměř šestinásobnému ztenčení třísky ve srovnání s 45° čelní frézou. Co tato strategie ztrácí z hlediska hloubky řezu, je více než vyrovnáno rychlostí posuvu.

Díky úhlu nastavení 10° vytvářejí frézy pro vysoké rychlosti posuvu tenké třísky, což také umožňuje jejich použití pro extrémně vysoké rychlosti posuvu stolu. Navíc vysoké axiální řezné síly napomáhají stabilizaci vřetena a omezují sklony ke vzniku vibrací. Proto jsou tyto frézy vhodné pro dlouhé nástrojové sestavy a/nebo v případě nestabilního upnutí.

Pokud jde o 45° frézy, ty představují všeobecnou první volbu pro čelní frézování, jelikož nabízejí vyvážený poměr radiálních a axiálních řezných sil v kombinaci s klidným a plynulým vstupem do záběru. Mají nízké sklony ke vzniku vibrací a jsou vhodné pro obrábění materiálů tvořících krátké třísky, např. šedé litiny, u kterých snadno dochází k vydrolování drobných částí povrchu, jestliže na stále menší množství materiálu, zbývající ke konci záběru každého zubu, působí příliš velké radiální řezné síly.

Pokud jde o 90° frézy, jejich hlavní uplatnění představuje rohové frézování. Při jejich použití vznikají převážně radiální řezné síly ve směru posuvu, proto jsou vhodné pro frézování součástí, při kterém by mohlo docházet k problémům se vznikem vibrací. Navíc povrch není vystaven vysokému axiálnímu tlaku, což je výhodné při frézování nestabilních konstrukcí nebo tenkostěnných součástí. Je důležité zmínit, že u 90° fréz v žádném případě nelze počítat s efektem ztenčení třísky – naprogramovaná rychlost posuvu na zub se rovná skutečné tloušťce třísky.

A co kruhové břitové destičky? Ty jsou ideální pro efektivní těžké hrubování a pro všeobecné frézování.

Kruhové břitové destičky jsou dobrou volbou především pro obrábění titanu a žáruvzdorných slitin, i když ne nejlepší, má-li být dosaženo vysoké kvality obrobené plochy. Je tomu tak proto, že úhel nastavení se mění od 0° až do 90°, v důsledku čehož se podél poloměru řezné hrany mění směr působení řezné síly a tedy i výsledný tlak. Kruhové břitové destičky jsou jedinečné v tom, že tloušťka třísky se u nich mění v závislosti na hloubce řezu – třísky se ztenčují spolu s tím, jak klesá hloubka řezu. Proto, aby byla zajištěna správná tloušťka třísky a vyšší produktivita, je při menších hloubkách řezu nutné zvýšit rychlost posuvu.

Zubová rozteč

Zvýšení počtu zubů frézy umožňuje zvýšit rychlost posuvu stolu při zachování stejné řezné rychlosti a rychlosti posuvu na zub (aniž by docházelo k jakémukoli zvýšení množství tepla vznikajícího na břitu). Avšak zmenšení velikosti zubové mezery znamená méně místa pro odvádění třísek. Nevýhodou však je to, že není-li nástrojová sestava dostatečně tuhá, může mít zvýšení počtu zubů frézy negativní vliv na sklon ke vzniku vibrací. Pro účely optimalizace jednotlivých aplikací jsou k dispozici různé zubové rozteče fréz a je velice důležité provést volbu rozteče správně, jelikož může mít vliv na produktivitu, stabilitu i spotřebu energie.

Běžně jsou nabízeny tři velikosti zubové rozteče: velká, malá a velmi malá. Frézy s velkou zubovou roztečí mají nízký počet zubů. Díky nízkým řezným silám, které při jejich použití vznikají, představují první volbu pro nestabilní operace. Použití fréz s velkou zubovou roztečí je výhodné při obrábění drážek do plného materiálu a při obrábění materiálů ISO N tvořících dlouhé třísky.

Frézy s malou zubovou roztečí mají střední počet zubů, které mohou mít pravidelné nebo nepravidelné uspořádání. Představují první volbu pro všeobecné hrubovací obrábění za stabilních podmínek. Mezi další vlastnosti patří dobrá produktivita a dostatečně velká zubová mezera umožňující použití pro hrubování všech skupin materiálů.

Obecně platí, že frézy s nerovnoměrnou zubovou roztečí – ať už s velkou, či s malou – jsou vhodné pro vyrušení harmonického kmitání, což přispívá ke zvýšení stability.

Frézy s velmi malou zubovou roztečí mají vysoký počet pravidelně uspořádaných zubů. Jedná se o první volbu pro aplikace s malými radiálními hloubkami řezu a pro vyšší rychlosti posuvu při obrábění materiálů ISO K tvořících krátké třísky (hrubování i dokončování), jakož i pro hrubování materiálů ISO S – díky rovnoměrnému zatížení danému průřezem třísky v kombinaci s kruhovými břitovými destičkami.

Poloha frézy

Je velice důležité, jaký postup obrobny využívají pro vstup nástroje do záběru. První věc, kterou je v tomto ohledu potřeba uvážit, je ta, jakým stylem probíhá utváření třísek, neboť to může mít zásadní vliv na životnost nástroje. Osvědčeným pravidlem je od velké tloušťky třísky k malé (nejmenší tloušťka třísky při výstupu břitu ze záběru). Díky tomu lze ušetřit čas i peníze a zajistit stabilitu obráběcího procesu. Naproti tomu velká tloušťka třísky na výstupu ze záběru má přirozeně za následek poškození břitu a nízkou životnost nástroje. Důležité je, že tvar třísky je určen polohou frézy.

Například při frézování drážky do plného materiálu vzniká při pohybu nástroje směrem do obrobku tříska, která má nejmenší tloušťku na začátku a na konci. I když má na výstupu ze záběru tříska malou tloušťku, způsobuje tato metoda problémy, protože teplo nemůže být odváděno jinak než nástrojem nebo obrobkem – nikoliv třískou, neboť tříska na počátku kontaktu neexistuje. Při zahájení řezu se fréza spíše tře o materiál, než aby jej odřezávala, což má za následek vznik tepla a vibrací.

Zlepšení však lze dosáhnout tím, že se fréza umístí tak, aby v záběru bylo 70 % průměru frézy. V důsledku toho má tloušťka třísky na začátku řezu 90 % své maximální hodnoty, což vede ke snížení namáhání břitové destičky, k okamžitému zahájení záběru, frézování probíhá sousledně a vznikající třísky mají největší tloušťku na začátku a nejmenší na konci, což umožňuje lepší odvádění tepla a snížení pnutí vznikajícího v břitové destičce.

Buďte opatrní, aby nedošlo k posunutí špatným směrem. Pokud k tomu dojde, potom přestože šířka záběru frézy bude stále 70 % jejího průměru, vznikající třísky budou mít nejmenší tloušťku na začátku a největší na konci, což vede ke stejným problémům, jako když se fréza pohybuje směrem do středu obrobku – zejména k nízké životnosti nástroje a ke zvýšení nákladů.

Vznik tepla a vibrací lze omezit tím, že se poloha frézy upraví tak, aby v záběru bylo 70 % jejího průměru.

Poloha nástroje, šířka frézované plochy a technika narolování do řezu

Při frézování součásti je žádoucí nepřerušovat záběr frézy. Frézovací břitové destičky nepřetržitě vstupují do záběru a zase z něj vystupují, což má za následek snížení životnosti nástroje. Má-li být eliminován tento nežádoucí účinek, je nezbytná správná poloha frézy a šířka frézované plochy. Nepřetržitý záběr frézy je však spojen s rizikem. Ostré změny směru při nepřetržitém záběru nástroje způsobují namáhání břitové destičky a vedou k tvorbě třísek, které mají v okamžiku ukončení záběru břitu velkou tloušťku. Z tohoto důvodu je doporučeno používat v oblasti rohů techniku rolování.

Narolování do řezu po směru hodinových ručiček a nepřetržitý záběr frézy udržuje malou tloušťku třísky na výstupu z řezu a eliminuje sklony ke vzniku vibrací, což přináší prodloužení životnosti nástroje.

Mnozí operátoři mohou potvrdit, že při vstupu do záběru po lineární dráze se z vlastní zkušenosti setkali se špatnou kvalitou obrobené plochy, ale také s obrovským hlukem.

Nejjednodušší způsob, jak se vyrovnat s tímto problémem, představuje snížení posuvu, ale znamená to kompromis z hlediska produktivity. Jednoduchým programovacím řešením je narolování do řezu po směru hodinových ručiček. Použití této klidné a plynulé strategie vstupu do záběru může skutečně prodloužit životnost nástroje a optimalizovat průběh opotřebení. Díky tomu se udržuje malá tloušťka třísky na výstupu z řezu a eliminují se sklony ke vzniku vibrací.

90° frézu lze sice snadno použít pro čelní frézování, často jednoduše proto, že je k dispozici, ale její použití nikdy nemůže být tak produktivní a rentabilní, jako použití 45° frézy. Díky úhlu nastavení 10° vytvářejí frézy pro vysoké rychlosti posuvu tenké třísky, což také umožňuje jejich použití pro extrémně vysoké rychlosti posuvu stolu.

Je doporučeno využívat pro vstup do záběru techniku narolování do řezu a při nepřerušovaném záběru frézy by měla mít přednost technika rolování před ostrými změnami směru v oblasti rohů. Tyto techniky pomáhají předcházet vzniku vysokého namáhání břitové destičky, čímž nejenom přispívají k prodloužení její životnosti, ale i k dosažení dobré kvality obráběných ploch součásti díky vzniku třísek, které mají největší tloušťku na začátku a nejmenší na konci záběru břitu.

Použití techniky narolování do řezu, správné polohy a nepřetržitého záběru přináší bezpečnost a efektivitu obráběcího procesu.

Sandvik Coromant

Torbjörn Wikblom

nevena.rasic@publitek.com

www.sandvik.coromant.com/cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 171002
Datum: 03. 10. 2017
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Nová kuželová čelní stopková fréza s kónickou geometrií

Vrcholná řada fréz VQ od Mitsubishi Materials byla rozšířena o kuželovou čelní stopkovou frézu se šesti břity. Nová fréza je určena především pro vysoce efektivní dokončovací obrábění titanových slitin a dalších těžko obrobitelných materiálů, ale nezalekne se ani hliníkových slitin.

Vysokoposuvové frézy z Japonska

Japonský výrobce obráběcích nástrojů – společnost Mitsubishi Materials – rozšiřuje své portfolio frézovacích nástrojů o novou řadu fréz WJX. Frézy WJX se vyznačují svou všestranností a schopností pracovat při vysokých rychlostech posuvu, což jim zaručuje využití v celé řadě aplikací.

Související články
Chytrá kontrola procesů s využitím cloudu

Systémový dodavatel Kelch GmbH vyvinul společně s inovativními partnery sledování procesu a stavu s využitím cloudu. Díky němu je od nynějška možné systematicky sledovat seřizovací přístroje Kelch a včas rozpoznat případné nesrovnalosti.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Hledání nástrojů? Neexistuje!

Když společnost Test-Fuchs GmbH, přední světový dodavatel testovacího vybavení pro letecký a kosmický průmysl, stavěla v roce 2012 novou výrobní halu, měla být také správa nástrojů zorganizována tak, aby vyhovovala i budoucím požadavkům. Po více než čtyřech letech zkušeností se správou nástrojových dat (Tool Data Management) od společnosti TDM Systems je jasné, že toto rozhodnutí bylo správné.

Aditivní výroba precizních nástrojů a upínačů

Mezi nejnovější technologické trendy současnosti patří aditivní výroba - 3D tisk. Tato technologie výroby zasahuje dnes téměř do všech oborů lidských činností. Dokážeme vytisknout například obytné domky, zdravotní pomůcky i celé náhrady, dopravní prostředky. Tato technologie nachází uplatnění i ve výrobě precizní nástrojů pro obrábění i jejich upínačů.

Revoluce v oblasti soustružení

Inovativní metoda soustružení, High Dynamic Turning (HDT), vyvolala v řadách odborné veřejnosti pozitivní reakce. A není divu, má totiž ambice doplnit, případně nahradit v budoucnosti konvenční soustružení. Toto jsou úvodní informace k danému produktu, který se bude rozvíjet a o kterém ještě bude hodně napsáno.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Inovace pro frézování drážek a zapichování

Firma Paul Horn GmbH, kterou na českém a slovenském trhu zastupuje společnost SK Technik, přichází na trh s novinkami a inovacemi svých produktů v oblastech zapichování, soustružení otvorů, frézování drážek, vrtání a vystružování. Nabízí také nové možnosti aplikací, vylepšení a zvýšení produktivity výroby.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit