Témata
Reklama

Diamant jako řezný materiál

Podívejme se trochu do historie i současnosti diamantu jako prostředku pro obrábění. Pokusme se přiblížit, jak diamant vzniká a k čemu všemu se používá a používal dnes i v minulosti.

Přírodní diamant zná asi každý, ale ne každý ho viděl na vlastní oči a vůbec málokdo si na něj mohl sáhnout. V dávné minulosti byla situace úplně jiná, protože těchto „kamínků“ bylo v zemi relativně hodně. Existují důkazy, že například 3 000 let před naším letopočtem se diamant používal na vrtání hornin. V 6. století našeho letopočtu se používal diamantový prášek jako brusivo a v roce 1495 byl vyroben vrtací aparát na sklo osazený diamantem podle nákresů Leonarda da Vinciho. V roce 1939 předepisuje britská vojenská norma soustružení diamantem, přičemž se stále jedná o přírodní diamant, i přesto, že pan Lavoisier dává roku 1776 důkaz, že diamant je vlastně uhlík, který má přeměněnou plochou atomovou mřížku na kubickou. Od tohoto data začínají pokusy o výrobu syntetického diamantu, ale to se daří až švédským vědcům v roce 1953.

Reklama
Reklama
Reklama
Diamant je vlastně uhlík, který má přeměněnou hexagonální atomovou mřížku na kubickou.

Výroba polykrystalického diamantu

V roce 1974 se v Japonsku odehrávaly pokusy o výrobu CVD diamantu, který známe z dnešních obráběcích nástrojů. Počátkem 90. let minulého století se to podařilo a vznikly první PKD nástroje z polykrystalického diamantu. Vlastní výroba PKD není nic jednoduchého, a proto se jí na celém světě věnuje jen pár firem. Výroba probíhá na speciálních strojích za teploty cca 1 500 stupňů a tlaku 60 000 bar. Pro srovnání: na sintrování tvrdokovových destiček se používá tlak max. 10 000 bar. PKD destička vzniká tak, že na základní polotovar karbidu wolframu se při vysoké teplotě do směsi bohaté na kobalt nalisují zrna PKD, jejichž velikost je nejčastěji 5–10 µm.

Výroba PKD probíhá při teplotě kolem 1 500 stupňů a tlaku 60 000 bar.

Zhotovení PKD nástroje

Z lisovacího stroje vznikne kolečko PKD o průměru 50 mm, které se poté řeže na elekroerozivním stroji na požadovaný tvar. To je výhoda oproti karbidu, na který je potřeba mít buď formu, která je velmi drahá, anebo tvar složitě brousit. PKD plátek se jednoduše vyřízne na požadovaný tvar včetně všech úhlů a sražení. Takto připravené polotovary PKD se letují na tělo nástroje, které je vyrobeno z oceli nebo tvrdokovu.

Vylisovaný polotovar PKD ve tvaru kruhové destičky se na elekroerozivním stroji rozřeže na jednotlivé břitové destičky.

Po opískování se rozměry nástroje znova erodují v toleranci ±0,01 mm nebo brousí s tolerancí ±0,002 mm. Tím vznikne nástroj, kterým je možné obrábět hliník, hliníkové slitiny, slitiny mědi, tvrdokov do 15 % kobaltu, dřevo, sklo a kompozity.

Tvrdší než přírodní diamant

Jak je všeobecně známo, přírodní diamant s tvrdostí 10 000 HV je vůbec nejtvrdším nerostem. PKD s tvrdostí 9 000 HV je hned za ním, ale jako v každém oboru ani ve výzkumu PKD vědci nezahálejí a na jedné německé univerzitě vyvíjejí ADNR (Aggregated Diamond Nanorods, agregované diamantové tyčinky), což je nanokrystalická forma diamantu s tvrdostí asi o 11% vyšší, než má přírodní diamant.

Polotovary PKD se letují na tělo nástroje vyrobené z oceli nebo tvrdokovu.

Pokud porovnáme životnost tvrdokovových řezných materiálů vůči PKD, tak PKD vítězí cca 10:1. U ADNR se očekává životnost ještě zhruba 5x vyšší než u PKD, ale cesta k využití ADNR jako řezného materiálu je ještě hodně dlouhá.

Milan Vondráček

Walter CZ
valina.kuchtova@walter-tools.com
www.walter-tools.com

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 120352
Datum: 13. 03. 2012
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.

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.

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
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Úspory především

Dnešní doba patří automatizaci a robotizaci. V průmyslových a výrobních podnicích se automatizace masivně rozšiřuje z výrob i do ostatních činností podniku. Obrovskou proměnou v posledních letech prošel celý obor logistiky a vnitřních procesů hospodaření s nástroji a zásobami. Současný trend velí spořit nástroje a materiál zejména s pomocí jeho dokonalé evidence a přehledu o jeho spotřebě. Je základním přikázáním skladovat pouze nejnižší bezpečný objem zásob, pokud možno v režii dodavatelských firem. Celý proces evidence a životního cyklu nástrojů, včetně objednávání, bývá svěřen softwarovým aplikacím. Samotné fyzické uskladnění nástrojů je řešeno výdejními automaty.

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