Ekonomické frézování velkých forem i malých dílů
Flexibilita, dodržování termínu a hospodárnost patří k nejdůležitějším vlastnostem firmy věnující se zakázkové výrobě. Jak tyto často si odporující vlastnosti sloučit s různorodým spektrem výroby, který zahrnuje jak malé, tak i velké součásti? Tuto otázku řešila také firma WTP Werkzeugtechnik ze Sauerlandu. V úzké spolupráci s výrobcem nástrojů Horn proto byla vyvinuta frézovací strategie, která vede k vyšší spolehlivosti procesu a vyšší hospodárnosti. Firmu Horn zastupuje na českém a slovenském trhu společnost SK Technik.
Specializace na velké součásti
Firma WTP Werkzeugtechnik s padesáti zaměstnanci patří k závodům, které se specializují na zakázkovou výrobu kovacích zápustek, střižných, ohýbacích a tvářecích nástrojů pro opracování plechu. Spektrum výroby sahá od malých součásti až k velkým formám nebo zápustkám s hmotností do 20 tun.Příkladem může být opracování asi 16 tun těžké zápustky z materiálu 1.2714 (56 NiCrMoV7V). Z dodaných polotovarů s pevností 1400 N.mm-2 jsou odeslány zákazníkovi zápustky se střední drsností Rz = 10 µm až Rz = 25 µm a rovněž s leštěnými finálními obrysy s Rz = 4 µm. V první operaci byl obrys zápustky opracován s přídavkem přes 1 mm. Při této operaci vznikají asi tři tuny třísek. Do tohoto stupně obrobení, včetně částečného předběžného dokončovacího obrábění, probíhaly frézovací operace bez problémů. Pro další operace následného hrubování, předběžného dokončování a dokončovacího obrábění byla použita kulová fréza proslulého výrobce, ale výsledky, především pokud jde o trvanlivost, spolehlivost a hospodárnost, nebyly přesvědčivé.
Návrh frézovací strategie
Ve spolupráci s firmou Horn byla proto vyvinuta hospodárná strategie obrobení finálního tvaru včetně upínání a vzájemného sladění hrubování, předběžného dokončení a dokončovacího obrobení. Protože při obrábění velkých ploch zápustek je rozhodující trvanlivost nástrojů, stanovila firma WTP požadavek pro bezpečný průběh celé pracovní operace, aby všechny parametry obrábění byly vzájemně sladěny tak, aby speciálně u předběžného dokončení a dokončovacího obrábění proces pracoval s vysokou spolehlivostí a podle možností bez obsluhy.Na základě CAD údajů zákazníka vznikl s přihlédnutím k technickým možnostem obráběcích strojů postupový list a CAM program. Prioritu měl přitom požadavek na zkrácení času obrábění při stejné době trvanlivosti. Firma Horn navrhla použití fréz řady DM a DS. Tato řada kombinovaných fréz zahrnuje nástroje pro frézování, vrtání, srážení hran, vyvrtání a rovněž pro kopírovací frézování. Jejími vynikajícími vlastnostmi jsou vedle vysoké kvality i přesvědčivý frézovací výkon. Nástroj je vybaven vysoce přesným patentem, chráněným spojením tvrdokovové stopky a řezné hlavičky.
Protože stopka nástroje této konstrukční řady slouží jako nosič pro všechny řezné hlavičky, zjednoduší se tím skladování u uživatele, počet používaných nástrojů je přehlednější, potřeba místa menší a konečně uložení nástrojů je výhodné z hlediska nákladů.Při hrubování byl po prvním obrobení nástrojem s frézovací hlavičkou Ø 20-R5 zbytkový materiál obroben rádiusovou frézou DM Ø 10-R3 s tím, že zbytkový přídavek na opracování byl 1 mm. Nová strategie s odladěným frézovacím programem na tříosých strojích při předhrubování ukázala výhody při vlastním opracování a v trvanlivosti nástroje. Tyto výsledky byly dosaženy za stejných řezných podmínek, ale se značným zvýšením hloubky řezu z 0,5 mm na 0,75 mm, protože nástroj má výhodnější řezné podmínky oproti kulové fréze s nulovou řeznou rychlostí na špičce nástroje. Při předběžném dokončování byla pro odstranění zbytkového materiálu použita fréza typu DS Ø 10-R5 s přídavkem na opracování 0,3 mm. Poté byl celý dílec obroben nástrojem s frézovací hlavičkou Ø 20-R5 a stejným nástrojem obroben na čisto.Pro poslední operaci zbytkového obrábění byla nasazena fréza s plným rádiusem typu DS Ø 10 mm. Také u této rozhodující operace dosáhla nová strategie obrábění proti konkurenčnímu nástroji zřetelně lepší výsledky. Při stejné hloubce řezu, šířce záběru, řezné rychlosti, počtu otáček a délce upnutí 85 mm byl pouze zvýšen posuv vf z 1100 na 2600 mm.min-1. Pro nástroje firmy Horn nemělo toto vyšší zatížení žádné negativní důsledky. Naopak díky nové strategii, která má vliv na opracování i životnost, došlo k úspoře nákladů na nástroje o asi 50 procent při zřetelně vyšší spolehlivosti procesu.
Nová strategie pro vnitřní závity
U většiny velkých a těžkých obrobků musí být také provedena jemná práce, jako řezání vnitřních závitů, které rovněž musí být obrobeny hospodárně. Závity do velikosti M16 jsou zpravidla řezány strojním závitníkem, pro větší závity do rozměru M48 byla používána závitová fréza, ale její výkon a doba trvanlivosti nebyly rovněž uspokojující. Při řešení tohoto úkolu firma Horn pro obrábění vnitřních závitů navrhla závitovou frézu z konstrukční řady M pro frézování spirálovou interpolací. Nástroj je navržen pro obrábění zušlechtěného materiálu s pevností 1400 N.mm-2. Obrábění bylo ale ztíženo tím, že místa na otvory pro šrouby byla upravena zavařením a vykazovala pevnost až 2100 N.mm-2.
Fréza na vnitřní závity je složena ze stopky z tvrdokovu s vyměnitelnou břitovou destičkou. Obě části jsou bezpečně spojeny patentovaným nesouměrným ozubením. Pro tento těžce obrobitelný materiál byla zvolena vyměnitelná břitová destička s třemi břity s řezným průměrem 11,7 mm. Pro závit M 20 byla zvolena řezná rychlost vc = 50 m.min-1 a střední tloušťka třísky hm = 0,02 mm. Fréza najede rychloposuvem do předobrobeného otvoru a závit je frézován sousledně zdola nahoru. Při délce závitu 40 mm, stoupání závitů 2,5 mm a počtu otáček 1014 min-1 byl závit obroben za 162 sekund, což je zřetelně rychlejší než při frézování nástrojem od konkurenčního výrobce. Tyto výsledky se potvrdily také při frézování závitů M16.
Wolfgang Schenk
Umístění na IMT: pavilon V, stánek 67
SK Technik
suchna@sktechnik.cz
