Témata
Reklama

Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

Při procesu vlečného omílání se nástroje uchytí do rotačních držáků a jsou vlečeny příslušným procesním materiálem, přičemž rotují kolem své osy. Nástroje opisují planetový pohyb, čímž je zajištěn rovnoměrný kontakt všech ploch nástrojů s médiem. Stejným způsobem lze zpracovat i nástroje složité geometrie. Stupeň zaoblení hran a povrchovou úpravu určuje především doba zpracování, rychlost, hloubka ponoření nástrojů a vlastní abrazivní médium. Tyto parametry lze jasně definovat, čímž se zaručí vysoká spolehlivost procesu a perfektní výsledek. Tímto se proces vlečného omílání zásadně liší od jiných konvenčních procesů.

Reklama
Reklama
Stroj Otec pro vlečné omílání s planetově poháněným vícenásobným držákem nástrojů pro účinné a dokonalé zpracování

Základní faktory

Hloubka ponoření nástroje do abrazivního média se určuje s respektováním závislosti hmotnosti zrna procesního materiálu a statického tlaku na omílaný nástroj. Čím těžší je zrnko média, tím vyšší bude statický tlak. Zajistí se tak větší poloměry řezných hran a lepší lešticí vlastnosti. Hloubku ponoření lze zvolit přes SPC. Rychlost má rovněž vliv na zaoblení řezných hran a lze ji plynule nastavovat. Doba zpracování se může pohybovat od několika málo sekund pro odstranění nárůstků po depozici až dvaceti minut pro dosažení poloměru 70 µm u nástrojů z tvrdokovu. Médium ovlivňuje kvalitu povrchu na řezné hraně i v drážce, ovlivňuje také velikost poloměru břitu. Podle směru otáčení nástroje lze docílit různých výsledků.

Úprava vlečným omíláním je vhodná pro frézy a vrtáky z tvrdokovu, závitníky, nástroje CBN-PCD, výměnné břitové destičky, výstružníky, ale také pro raznice a tvářecí nástroje.

Řezná hrana závitníku s otřepem
Řezná hrana závitníku po zpracování ve stroji Otec DF po dobu 8 minut

Od teorie k praxi

Odstranění otřepů a úprava řezných hran závitníků

Při výrobě závitníků se v důsledku procesu broušení vytvářejí malé otřepy mezi profilem závitníku a drážkou. Broušení bez vzniku otřepů není možné, proto jsou nezbytné nákladné dokončovací úpravy. V případě, že by se otřepy ze závitníků neodstranily, mohl by otřep negativně ovlivnit geometrii řezné hrany. Navíc by se u nástrojů bez ochranného povlaku mohl otřep při práci ohýbat přes řeznou hranu, odlamovat se a řeznou hranu tak poškodit. To by vedlo ke zkrácení životnosti nástroje, zhoršení kvality povrchu a menší rozměrové přesnosti. Kromě toho je při moderním procesu depozice u nástrojů naprosto nezbytné nástroj dokonale zbavit otřepů. Pro dobrý odvod třísek musí být navíc zajištěna co nejkvalitnější povrchová úprava.

Čelní stopková fréza z tvrdokovu s nabroušenou hranou (vlevo) a zaoblením (uprostřed)

Příprava hrany a leštění vrtáků z tvrdokovu

Po dokončení výroby čelní stopkové frézy procesem broušení není řezná hrana skutečně ostrá. Vykazuje vysoký stupeň hrubosti. Obvyklý je výskyt mikroodštěpků o rozměrech mezi 2 až 6 µm. Na neošetřených hranách lze naměřit poloměry mezi 2 a 6 µm. Úprava řezných hran se provádí již několik let. Často se hrany pouze srazí. To je však problematické, neboť se tím vytvářejí dvě nové řezné hrany, které mohou opět způsobit tvorbu mikroodštěpků. Kromě toho nástroje se sraženými hranami namísto zaoblení generují vyšší síly. Další výhodou zaoblených hran je to, že při zvýšení velikosti posuvu rostou pracovní síly pomaleji než u nástroje se sraženými hranami. Dále také přilnavost povlaku k zaoblené řezné hraně je výrazně lepší než u řezné hrany bez úpravy.

Čelní stopková fréza z tvrdokovu před úpravou vlečným omíláním a po úpravě

Díky úpravě řezné hrany zaoblením se může životnost nástroje např. u čelní stopkové frézy prodloužit při řezání tvrzené oceli až desetinásobně.

Při úpravě vlečným omíláním v některých médiích lze dosáhnout výrazného vyleštění nástroje (viz obr. 5). Při tomto procesu lze hodnoty Ra obvykle snížit na polovinu. Standardně lze dosáhnout hodnot Ra mezi 0,8 a 0,4.

Požadovaný poloměr hrany výrazně závisí na zpracovávaném materiálu. V případě hliníkových slitin je cílem dosáhnout homogenizace hran a zároveň maximalizovat kvalitu povrchu. To odpovídá poloměru řezné hrany mezi 10 a 15 µm a kvalitě povrchu Ra mezi 0,2 a 0,4.

Čelní stopkové frézy na obrázku níže byly ošetřeny ve speciálním médiu, které je vhodné zejména pro vyhlazování tvrdokovu. Doba zpracování je v tomto případě 10 až 15 minut. Jsou-li požadovány větší poloměry, používají se jiná média, jejichž pomocí lze dosáhnout poloměrů 30 µm a více. Průměrná doba zpracování je kolem 2 až 6 minut.

Zaoblené hrany vrtáků zvyšují životnost nástroje až 3,5x, umožňují zvýšit rychlosti posuvu až 4,5x (porovnání zaoblených a nezaoblených karbidových vrtáků) a zabezpečují nízký stupeň drsnosti povrchu vrtů.

Po depozici před ošetřením vlečným omíláním. Droplety jsou jasně patrné. Po depozici po ošetření vlečným omíláním. Droplety jsou odstraněny.

Odstranění dropletů po depozici metodou PVD

Po provedení většiny typů procesů depozice metodou PVD se na nástrojích vytvoří tzv. droplety (kapičky). Ty zvyšují drsnost nástrojů, a tudíž výrazně ovlivňují odvod třísek. Při zpracování vlečným omíláním se tyto droplety rovnoměrně odstraní. Doba zpracování při odstraňování dropletů činí pouhé 2 až 3 minuty. Odstraněním dropletů lze zvýšit kvalitu povrchu nástroje, snížit drsnost povrchu a tím také dosáhnout nižšího tření při obrábění, zabezpečit větší kontakt mezi nástrojem a obráběným dílem, ale hlavně zvýšit životnost nástroje.

OTEC

Radka Báčová

radka.bacova@advantage-fl.cz

https://advantage-fl.cz/

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 170526
Datum: 10. 05. 2017
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

Expert na mikroobrábění

V loňském roce na MSV v Brně uvedla společnost Kovosvit MAS nové pětiosé vertikální centrum MCU450. Symbolicky na stánku společnosti Siemens, která pro prototyp stroje dodala řídicí systém, pohony, motory a zároveň rozváděč osazený ze 100 % komponenty Siemens. Již na veletrhu bylo oznámeno, že prvním zákazníkem obráběcího centra MCU450 bude katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Vznikla intenzivní spolupráce mezi Kovosvitem MAS, Siemensem a vysokou školou, která již přináší první výsledky: aktuálně společnými silami zmíněné subjekty úspěšně řeší mikroobrábění. Předmětem jejich zájmu je těleso náramkových hodinek.

Nanokompozitný povlak 4. generácie - nACRo4

Počas technologického procesu, akým je rezanie, frézovanie, vŕtanie, tvárnenie atď., je dôležité ochrániť nástroj s kvalitným povlakom, pričom sa dosiahne zníženie opotrebenia a naopak zvýšenie životnosti samotného nástroja. V dnešnej dobe nanoštrukturované povlaky priťahujú pozornosť mnohých vedcov po celom svete z dôvodu syntetizovania materiálov s unikátnymi fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Nanokompozitný povlak nACRo4 (nanokompozitná vrstva 4. generácie) sa skladá z nanokryštalických zŕn AlCrN, ktoré sú zabudované do amorfnej matrice Si3N4.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Nové nástroje z opotřebovaných nástrojů

Není-li možné nástroje ze slinutého karbidu dále přeostřovat, zbývá většinou pouze jedna možnost – odho-dit je do šrotu. Použití nově vyvinuté metody recyklace však nyní umožňuje tyto opotřebované nástroje využít jako výchozí polotovar pro výrobu nástrojů nových.

Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

Vzestup leteckého a vesmírného trhu

Pro sektor třískového obrábění je automobilový průmysl jedním z nejdůležitějších trhů. V trendu stále více se uplatňujícího elektrického pohonu automobilů se výrobci obráběcích strojů a nástrojů snaží objevit nové trhy. Zaměřují se na letecký a vesmírný průmysl.

Zvyšování efektivity soustružení

Jediným časem, kdy při obrábění dochází ke "skutečnému vytváření přidané hodnoty", zejména v případě operací využívaných ve velkosériové výrobě, jako např. při obrábění součástí hnacích ústrojí motorových vozidel, je čas v řezu. U všech soustružnických operací zde cestu ke zvýšení efektivity a snížení cen představuje optimalizace a automatizace. Produktivní obrábění součástí hnacích ústrojí v měkkém stavu, při současném dodržení požadavků na konzistentní kvalitu, je mimořádně náročné a vyžaduje extrémní konkurenceschopnost. Obrábění hřídelí, ozubených kol, objímek, pouzder, kroužků, pastorků nebo ložisek vyráběných z různých typů materiálů vyžaduje použití různých typů soustruhů a různých časů v řezu, přesto však mají prostředky umožňující zvýšení výkonnosti mnoho společného.

Povlak DLC zvyšuje trvanlivost závitníků

Pro závitníky na řezání závitů do titanu byl vyvinut nový povlak CrTiN s horní vrstvou DLC. Ve srovnání se závitníky z HSS s povlakem TiCN je možné s nimi pracovat s dvojnásobnou řeznou rychlostí při dvojnásobné trvanlivost.

EMO Hannover 2013: část 8 - upínání obrobků

V tomto vydání se již naposledy v ucelené monotematické retrospektivě poohlédneme po loňském veletrhu obráběcí techniky EMO Hannover. Autor tohoto příspěvku se zaměřil na problematiku upínání obrobků. A co nového v této oblasti firmy nabízejí? Čtěte dále.

EMO Hannover 2013: část 7 - Technologie, které mnohdy nejsou vidět

Význam a odborný dopad hannoverského veletrhu EMO je tak zásadní v oboru technologie obrábění, že se mu věnujeme na stránkách MM Průmyslového spektra i čtvrtý měsíc po zavření bran výstaviště. Tentokrát přinášíme ucelený pohled na materiály použité ve stavbě strojů.

Broušení ve velkém stylu

I při velkoformátových dílech je broušení první volbou pro jisté dosažení požadované kvality v závěrečném, vše určujícím pracovním kroku.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

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