EMO Hannover – nástrojové novinky poprvé

Základní myšlenku účasti firmy Sandvik Coromant na přehlídce EMO 2007 vyjadřovalo heslo „Zhodnocujete své investice?“, které zcela jednoznačně popisuje úsilí výrobce nástrojů zajistit ve spolupráci se zákazníkem – uživatelem – technicky a ekonomicky optimální provedení výrobních procesů. Tematické pojetí stánku na výstavě zdůrazňovalo potenciální úspory, které mohou uživatelé a zákazníci společnosti dosáhnout prostřednictvím technické a obchodní spolupráce s firmou Sandvik Coromant. Tento slogan však také poukazuje na úspory dosažené v roce 2006 zákazníky po celém světě, které činí stěží uvěřitelných 151 milionů eur. Jsou to úspory na výrobních nákladech, jichž uživatelé výrobků či služeb firmy Sandvik Coromant dosáhli během posledních 12 měsíců zvýšením produktivity a optimalizací procesů. Cílem firmy pro rok 2007 je zajistit úspory ve výši 10 % jejího obratu.

Nová generace vyměnitelných břitových destiček

Efektivnost obrábění kombinovaná se spolehlivostí výrobních procesů a optimalizace produktivity propojovaná s aplikační univerzálností – to jsou cesty, které umožnily výrazné zvýšení výkonu nové generaci břitových destiček v období 2006 – 2007 v několika směrech. Výsledkem je zvýšení kvality procesů obrábění, které se projevuje zkrácením výrobních cyklů, snížením počtu neproduktivních přerušení práce stroje, dosažením vyšší a stabilnější úrovně kvality obrobených povrchů, rozšířením aplikačních možností, zmenšením počtu používaných typů nástrojů a zvýšením spolehlivosti obrábění.

Základem výběru břitové destičky je charakteristika operace, pro kterou má být využita. S tím souvisí rozhodování, zda vybrat druh destičky univerzální nebo jednoúčelový, s povlakem CVD nebo PVD, atd. Produktivitu obrábění je třeba vždy posuzovat v souvislosti s řeznými podmínkami a navazujícími faktory, jako jsou např. trvanlivost nástroje a jí odpovídající počet obrobených součástí, spolehlivost procesu, počet výměn nástroje apod. V reálné výrobě je potom volba břitové destičky většinou určitým kompromisem. Minimalizovat tyto kompromisy, tedy usnadnit uživateli jednoznačnější volbu, patří mimo zlepšení výkonnostních parametrů k hlavním cílům nově představených břitových destiček.

Upichování a zapichování

Nový druh Sandvik Coromant GC1125 v plném rozsahu odpovídá nárokům na nástrojový systém pro upichování a zapichování CoroCut, s 1 až 2 břity. V široké nabídce geometrií je základní volbou pro dosažení vysoké výkonnosti při upichování, zapichování, při podélném i tvarovém soustružení.

Optimalizací vlastností nového výrobku se rozšířila oblast jeho použití a současně se vytvořily kapacitní možnosti pro další zvyšování řezných parametrů. GC1125 charakterizují vynikající univerzální vlastnosti a v širokému spektru geometrií má všechny předpoklady ke zlepšení výkonnosti celé řady operací při upichování, zapichování, soustružení a tvarovém obrábění. Základní určení nového materiálu je pro řezání ocelí, včetně korozivzdorných a dále vyniká při obrábění šedé litiny a žárupevných materiálů (HRSA).

Zvýšení produktivity soustružení ocelí

Břitové destičky Sandvik Coromant pro soustružení ocelí GC4215 dosahují vyšších výkonů v širokém spektru aplikací obrábění a umožňují zvýšení řezných podmínek při soustružení za sucha i s chlazením. Moderní technologie výroby karbidových materiálů umožňují, aby třída GC4215 zvýšila produktivitu hrubování i obrábění na čisto, při udržení spolehlivosti, v oblasti P15 a v aplikacích P10 až P20 při plynulém až lehce přerušovaném řezu.

Vynikající výkonnosti dosahuje novinka při plynulých řezech, kde zajišťuje vysokou spolehlivost obrábění ocelí od nízkouhlíkových přes nízko- až po vysokolegované. Vedle toho představuje také dobrou doplňkovou volbu pro soustružení šedé litiny, kdy je požadována dostatečná houževnatost. Snadné sledování průběhu opotřebení umožňuje černý a zlatý povlak použitý u všech destiček nové generace.

Silnější vrstva povlaku Al₂₃ s nízkou úrovní vnitřních pnutí poskytuje maximální tepelnou a chemickou ochranu. MTCVD metoda povlakování TiCN zajišťuje nejlepší možnou odolnost proti mechanickému opotřebení a přilnavost k substrátu. Gradient/vlastní substrát jsou optimalizovány pro maximální odolnost vůči deformaci bez ztráty houževnatosti.

Maximální úběr

Nový druh vyměnitelných břitových destiček společnosti Sandvik Coromant GC4220 má s využitím nejnovějšího pokroku výrobních technologií výrazně zlepšené vlastnosti substrátu i povlaku. Na základě zkoušek výrobce předpokládá, že jejich nasazení zvýší produktivitu obrábění o 20 až 30 % v porovnání se současnými druhy. Destičky GC4220 charakterizuje spolehlivost a předvídatelnost procesu řezání s cílem zvýšení produktivity a optimalizace rychlosti úběru kovu. Je vhodná pro střední až hrubovací frézování se zvýšenými pracovními teplotami, které mohou vznikat při vysokých řezných rychlostech nebo obrábění tvrdých materiálů.

iLock – ideální připojení destičky k tělesu nástroje

Jedním ze základních faktorů optimalizace obrábění je úroveň stability procesu řezání, která ovlivní nejen výkon, ale i kvalitu obrobeného povrchu. S rozvojem výrobních metod a při současném zvyšování přesnosti a kvality obrobených ploch se zvyšují požadavky na trvanlivost nástrojů, spolehlivost a kontrolovatelnost výrobních procesů. Mezi zdroji nestability procesu řezání zaujímá významné místo i uložení a upnutí břitových destiček v tělese (držáku) nástroje. Obecně používané tříbodové uložení destičky v lůžku zpravidla dostatečně přesně určuje její polohu a mnoha operacím vyhovuje. Je ovšem řada operací, které kladou na stabilitu destičky vyšší nároky, např. obrábění tvarů, vysokorychlostní obrábění, řezání závitů, dokončovací frézování apod. Jedná se o případy, kdy jsou destičky vystaveny proměnné hloubce řezu, rychlým změnám směru posuvu a mimořádnému zatížení v radiálním směru. Za uvedených podmínek nezřídka dochází k velmi malým pohybům (posuvům) destičky v lůžku. I když jde o přemístění v řádu mikrometrů, při plynule opakující se změně polohy břitu to negativně ovlivňuje řezání (trvanlivost nástroje, utváření třísek, rozměrovou přesnost), zejména při dokončování. U konvenčních lůžek se situace ještě zhorší, poté co se brzy deformují opěrné plochy.

Nové uložení a spojení břitové destičky s lůžkem držáku, které s označením iLock představila firma Sandvik Coromant, řeší problém stability destičky v řezu. Novou konstrukci spoje tvoří příčné a podélné drážky tvaru V na spodní dosedací ploše destičky, které zapadají do tvarem a polohou odpovídajících osazení na povrchu lůžka. Vlastní upnutí destičky v lůžku zajišťuje středový šroub. Vývojem a zkouškami stanovená přesnost a provedení zajišťují spoji destička/lůžko maximální polohovou stabilitu a pevnost. Přednosti iLock se úspěšně uplatní na nástrojích pro soustružení, frézování a řezání závitů.

U soustružení jde především o uplatnění iLock u systému CoroTurn TR při tvarovém obrábění, kde se používají destičky tvaru D a V. Při změnách hloubky řezů a směru posuvu zajišťují spojovací plochy ve tvaru T, které jsou vždy umístěny pod úrovní břitu, definovanou polohu destičky. Přednosti iLock se uplatní i u dlouhých řezů při podélném soustružení. Neměnná poloha destičky totiž nenutí ke snižování rychlosti posuvu a zmenšování hloubky řezu (a tím zvyšování počtu řezů), což bylo dříve třeba, aby se zabránilo posunu destičky.

Ještě výrazněji se přednosti iLock projeví u frézovacích nástrojů – obecně u všech rotačních nástrojů, kde poloha destiček ovlivní obvodové házení a tím vyvážení nástroje. Při vysokorychlostním obrábění je vyvážení nástroje základním požadavkem provedení operace. A to nejen z hlediska přesnosti a kvality, ale i bezpečnosti obrábění.

Vysokotlaký chladicí systém CoroTurn HP

Progresivní procesy obrábění vyžadují efektivní metody chlazení místa řezání, které lze zajistit jen tlakovým přívodem dostatečného množství chladicího média, co nejpřesněji do míst oddělování třísek. Jen tak lze účinně ovlivnit rozdělení vznikajícího tepla, utváření třísek, opotřebení nástroje, příp. tvorbu nárůstku na břitu. Teplota v oblasti řezání i opotřebení nástroje je ovlivněna především řeznou rychlostí. Zvýšení rychlosti o polovinu způsobí obvykle snížení trvanlivosti nástroje až o 75 %. Při obdobném zvýšení posuvu se trvanlivost sníží jen asi o 60 %. Z toho vyplývá, že posuv je efektivnější cestou ke zvýšení rychlosti úběru materiálu. Přesto zvyšování posuvu nemusí být vždy vhodné z hlediska velikosti řezných sil a utváření třísek. Naopak zvýšením řezné rychlosti lze někdy i snížit řezné síly. Ovlivnění operace řezání chlazením má samozřejmě ekonomický dopad a ovlivní konkurenceschopnost nástroje.

Vysokotlaký chladicí systém CoroTurn HP (High Pressure) představuje nový standard pro moderní metody obrábění, který je především vhodný pro víceúčelové stroje, vertikální soustruhy a soustružnická centra. Funkční část systému na nástroji tvoří dvě až tři trysky, které jsou umístěny a směrovány podle typu a určení nástroje. Dodávku chladicí kapaliny zajišťuje buď systém stroje nebo samostatné čerpadlo tlakem asi 70 bar. Funkční požadavky CoroTurn HP – množství a tlak – jsou v provozu běžně dostupné a přitom dostatečné pro zvýšení výkonu a kvality obráběcích operací.

Hlavními přednostmi vysokotlakého přívodu řezné kapaliny CoroTurn HP je zlepšení kontroly (utváření a odvodu) třísek a zvýšení trvanlivosti nástroje. Uvedený nový způsob chlazení lze kombinovat se systémem Coromant Capto tak, aby byly plně využity možnosti, které nabízí vysokotlaký rozvod řezné kapaliny. Přínosem využití je zvýšení produktivity nebo, u některých materiálů, až 50% prodloužení trvanlivosti nástroje.

Spojka Coromant Capto umožňuje přivádět řeznou kapalinu revolverovou hlavou nebo vřetenem a přesně ji nasměrovat do místa oddělování třísek (což není vždy možné při použití stopkových nástrojových držáků). Uvedený systém chlazení lze použít na jakémkoliv typu stroje vybaveném vysokotlakým systémem rozvodu řezné kapaliny a spojkou Capto.

Ing. Zdeněk Novák

znovak@upcmail.cz