Témata
Reklama

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Prof. Miroslav Píška

Univerzální obráběč kovů, 48 let praxe a výzkumu v technologii obrábění a materiálovém inženýrství. Zakladatel a spoluzakladatel konferencí Frézování/Milling (5 ročníků),  NewTech (7 ročníků) a zástupce ČR ve vědecké konferenci New Trends in Fatigue and Fracture (NT4F, 20 ročníků). Člen předsednictva Svazu nástrojáren české republiky. Je profesorem oboru Strojírenská technologie na FSI VUT v Brně. 

Scopus ID 650795955

ORCID iD 0000-0002-1873-3750

H-index (Scopus): 9 , 40 dokumentů, 307 citací  v 295 dokumentech
H-index (WOS): 8, 28 dokumentů, 209 citací v 205 dokumentech
Celkem: 316 publikací, 1 305 citaci v odborných pracích

Další publikace pro MM Průmyslové spektrum: 

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Materiály pro řezné nástroje, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.84-95, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie frézování, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.26-46, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie soustružení, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.6-22, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie vrtání, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.52-61, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Technologie vyvrtávání, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.64-68, ISSN 1212-2572

PÍŠKA, M., HUMÁR, A.: Testování řezivosti nových nástrojových materiálů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.98-108, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M.: Upínání rotačních nástrojů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2004, (2004), No.Speciál IX, pp.70-82, ISSN 1212-2572

HUMÁR, A., PÍŠKA, M., PODRÁBSKÝ, T.:  Frézování kompozitů, MM Průmyslové spektrum, Vol.2000, (2000), No.4, pp.14-15, ISSN 1212-2572

Dnešní doba ochrany řezných i tvářecích nástrojů nejrůznějšími povlakovacími technologiemi se chová vůči zakladateli F. W. Taylorovi více než macešsky. Studovat časový rozvoj opotřebení pomocí dílenské lupy s několikanásobným zvětšením je vůči tloušťce povlaků o několika mikrometrech více než úsměvné, a proto je nutné k těmto mechanismům opotřebení použít zpravidla výkonnou výzkumnou techniku – například elektronovou mikroskopii. Záleží pak na výrobci řezných nástrojů, jak si ověří kvalitu nanášených tvrdých a otěruvzdorných materiálů a zda si ji vůbec ověří, neboť řezné zkoušky jsou časově i finančně náročné. Na druhou stranu bez nich nelze optimalizovat řezné podmínky nebo garantovat trvanlivost břitů – a nečekané selhání břitu může mít až katastrofální následky. CNC stroje umožňují několika způsoby monitorovat řezný proces, pokud k tomu máte možnost měření například oteplení motoru snímačem ve vinutí. Lze využít silových či deformačních snímačů, ale ty jsou poměrně drahé, musí se zkalibrovat a integrovat do CNC či PLC programu.

Reklama
Reklama
Reklama

Monitorování opotřebení

Novou možnost monitorování opotřebení dnes poskytují moderní technologie chemicko-tepelné úpravy břitů a pokročilé povlakovací režimy, například v rámci MT CVD technologií. Na obr. 1 je ukázán detail břitu vyměnitelné soustružnické destičky ze slinutých karbidů chráněný touto technologií. Vpravo je obraz, který podobně zpracovává naše oko (režim sekundárních elektronů), ale vlevo je stejné místo zobrazené v režimu zpětně odražených elektronů. Pomocí tohoto zobrazení je vidět, že destička je doslova poseta sítí mikrotrhlin, které však nepředstavují pro práci nástroje žádný závažný problém. Vlastní mechanismus opotřebení této vrstvy materiálu je pak zpravidla abrazivní v kombinaci s delaminací mikročástic (viz obr. 2, 3), tvorba magistrální trhliny a jejího šíření je výrazně potlačena. Překvapení se nachází pod povlakem, na rozhraní povlak-substrát, které může být v reaktivní atmosféře upraveno tak, že se zde nenacházejí karbidy substrátu ve formě morfologicky modifikovaných fází nebo jsou tyto fáze uspořádány stechiometricky gradientně. Při dosažení určité míry opotřebení břitu pak vzroste lokální zatížení povlaku a jeho separace v makroskopickém měřítku paralelně s čelní plochou břitu – obr. 4. To ovšem neznamená, že by řezný břit ztratil schopnost obrábět, pouze skokově vzroste jeho zatížení, změní se tvar třísky, ale kvalita opracování vzhledem k zachování poloměru špičky i posuvu na otáčku zůstane prakticky stejná a posuvový mechanismus nástroje je zpravidla okamžitě zastaven. Pak dojde i k zastavení vřeteníku a dalšímu upozornění obsluhy (signalizační světlo, zvukový signál, SMS operátorovi atp.). Tento jev lze dnes již graficky monitorovat, např. pomocí „samoučícího se“ softwaru, který umožňuje například zaznamenat zatížení vřeteníku při počáteční práci s novými, ostrými břity (viz obr. 5), přičemž pro každý břit a operaci lze nastavit povolené přetížení (odpovídající jeho určitému opotřebení, na grafu znázorněné žlutou čárou). Břitovou destičku pak lze bezpečně vyměnit, přičemž vícestrojová obsluha je u takovéto výroby samozřejmostí.


Obr. 1. Pohled na čelní plochu břitové destičky s MTCVD úpravou

Obr. 2. Rozvoj opotřebení břitu

Obr. 3. Opotřebení dílčích vrstev povlaku

Obr. 4. Delaminace čelní plochy destičky

Obr. 5. Monitorování opotřebení nástroje (vpravo dosažení mezního stavu opotřebení)

Poděkování

Tento výzkum byl podpořen projektem Netme Centre Plus (LO1202) za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I".

FSI VUT v Brně

Prof. Ing. Miroslav Píška, CSc.

piska@fme.vutbr.cz

www.fme.vutbr.cz

Reklama
Související články
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Související články
Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Akademici a (nejen) technika

Spolupráce akademické a komerční sféry. Těchto pět slov v sobě bez nadsázky zahrnuje budoucí prosperitu naší země. Akademická sféra, včetně univerzit, totiž disponuje vynikajícími mozky, jejichž práce však byla v minulosti často „jen“ výzkumem pro poznání. Přitom na kvalitní výzkum je potřeba stále větší množství financí a těch se dnes často nedostává. Komerční sféra naopak financemi disponuje, ale aby ustála zesilující tlak konkurence, potřebuje získávat další a další know-how čili právě výsledky výzkumu. V čem je úhel pohledu na tuto problematiku z obou stran stejný a v čem se liší?

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Rozpínací vřetena pro upínání ozubených kol

Rozpínací vřetena, kterými se upínají ozubená kola mezi hroty, se používají při výrobě ozubených kol, nejčastěji pro účely výstupní kontroly, kde je velkou výhodou vysoká přesnost a rozsah rozpínání.

Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

Software MSP - dva nástroje k bezchybné výrobě na 5osých centrech

V jednom z předchozích článků jsme se zabývali obslužným SW pro spínací dotekové měřicí sondy. Ukázali jsme, že běžná měřicí doteková sonda je vlastně jenom opakovatelný spínač a že použitelný výsledek nám dá až software v řídicím systému. Ať už pracujeme s makroprogramy přímo v paměti CNC nebo tvoříme vlastní cykly na úrovni CAD, výsledkem jednoho měření je obvykle údaj o jednom geometrickém prvku, maximálně vztah několika prvků (nový počátek nebo úhel natočení obrobkových souřadnic, průměr a osa díry, šířka drážky apod.). Také obslužný software skenovací sondy, která obvykle sbírá mnohem větší množství bodů než sondy spínací, většinou směřuje k hodnocení daného prvku nebo pravidelného geometrického tvaru.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Q znamená 4

Pan Q vynalézal pro Jamese Bonda mnohá unikátní zařízení, která slavnému špionovi pomáhala přežít. Společnost Renishaw písmenem Q označuje unikátní systém rádiové komunikace až čtyř sond (obrobkových i nástrojových) s jediným přijímačem.

Nový utvařeč třísek

Neustále probíhající vývoj nové technologie povlakování, známé pod obchodním označením Dragonskin, pokračuje ve společnosti WNT vytvořením nové řady vyměnitelných břitových destiček pro soustružení s inovativní geometrií utvařeče třísky -XU. Zaměřením na tvarové a všeobecné soustružení řeší tento utvařeč mnoho problémů zejména v operacích, kde je vyžadováno dokonalé utváření třísky.

Testování povlakovaných řezných nástrojů

Zkoušení a testování řezných nástrojů provází člověka odnepaměti. Dnes víme, že i člověk časů paleolitických se musel tímto problémem taktéž zabývat a podle analýzy pazourků, zvláště sopečného původu, tak víme, že dokázal umně využívat nejen tuzemských zdrojů, ale kamenných industrií často exotického původu.

Precizní závitové kalibry

Firma Marposs, která vyrábí měřicí techniku pro kontrolu výrobních procesů, používá závitové kalibry od firmy Johs. Boss GmbH & Co. KG (JBO).

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