Témata
Reklama

Enviromentalizace řezného procesu a obrábění za sucha

Pojem enviromentalizace vyjadřuje tendenci k souladu či spíše harmonizaci výrobních technologií s ekologickými požadavky a příslušnou zelenou legislativou. V oblasti procesu obrábění jde zejména o problematiku řezného prostředí

V oblasti obrábění představuje z ekologického pohledu klíčový problém existence a kvalita řezného prostředí. S otázkami snižování technologické zátěže životního prostředí úzce souvisí ekonomické pozadí pro jejich efektivní uplatnění. V České republice, kde odvětví strojírenství prochází hlubokou kvalitativní proměnou technologické základny, je řešení o to složitější, že daná matice obsahuje spektrum výrob s velmi odlišnou technologickou úrovní. Další problém spočívá v ekonomických možnostech jednotlivých subjektů. Je tedy nezbytné přistupovat k této problematice diferencovaně a při volbě z nabízených řešení uplatnit taková, která umožní podstatně zlepšit ekologické podmínky při přiměřených nákladech.
Vhodně koncipované řezné prostředí umožňuje zvyšování výkonnosti a trvanlivosti nástrojů a také příznivě působí na efektivní vytváření nových povrchů (součástí), zejména v souvislosti s jejich finální povrchovou topografií (drsností). Rozhodující váhu v technologické praxi představují při obrábění kovů řezné kapaliny. Proto budeme některé obecné vývody i praktické důkazy směřovat k této skupině a se zvláštním zřetelem k podskupině emulzí.
Reklama
Reklama
Reklama

Požadavky kladené na řezné kapaliny

Hlavním motivem pro vývoj řezných kapalin a jejich aplikací byly požadavky definované vlastním technologickým procesem. Taxativně je lze vyznačit takto:
  • chladicí efekt - odvod tepla z místa řezu a jeho vhodná redistribuce mezi nástroj, obrobek, třísku a prostředí. Chladicí účinek závisí nejen na složení a vlastnostech kapaliny, ale i na dalších stavových charakteristikách (množství, rychlost a typ proudění, teplota, místo aplikace apod.);
  • mazací účinek - eliminace podmínek pro vznik mechanismu suchého tření mezi kontaktními povrchy. Výsledkem je minimalizace opotřebení nástroje na styčných plochách. Aby došlo k efektivnímu vytvoření mazací mezivrstvy na čele a hřbetu nástroje, je třeba zajistit pronikání řezné kapaliny do oblastí s vysokým měrným tlakem. Ve specifických podmínkách obrábění se uplatňuje adsorpční a sací efekt;
  • řezný účinek - je vysvětlován tzv. Rebinderovým efektem, který způsobuje, že do mikrotrhlin v povrchu obráběného materiálu vniká řezná kapalina a svým účinkem přispívá k snadnějšímu oddělování třísky;
  • protinárůstkový vliv - v podstatě se jedná buď o odstranění, nebo o vhodný stupeň stabilizace nárůstku tak, aby se projevil pouze jeho pozitivní ochranný vliv na břit nástroje. Primárním účelem je však zabránit periodickému rozrušování nestabilní části nárůstku zejména v oblastech nízkých řezných rychlostí, resp. teplot.
  • čisticí účinek - vyplynul z požadavku, aby proud řezné kapaliny odstraňoval z místa řezu vzniklé třísky a udržoval technologickou zónu v "čistotě". Spíše se však jedná o transportně technologický vliv proudu kapaliny, který úzce souvisí s tvorbou třísky;
  • ochranný vliv - vedle přímého účinku na řezný proces byl zformulován požadavek na protikorozní ochranu obrobku i stroje.
  • Řezné kapaliny v praxi

    Samozřejmě že žádná řezná kapalina nesplňuje požadavky v plné míře. Je však nezbytné, aby naplňovala určitý balík požadavků, který bezpečně zajišťuje produktivitu obrábění při daných kvalitativních ukazatelích. Jedná se tedy o vymezení konkrétních priorit pro určité aplikační pole. Z tohoto hlediska mluvíme o širokorozsahových kapalinách a nebo úžeji koncipovaných produktech, které se používají u některých výrazně specifických operací.
    K technologickým požadavkům vyplývajícím z vlastní podstaty řezného procesu přistupují další, které nemohou být ignorovány. Především musí být řezné kapaliny šetrné k lidské obsluze, ať již z hlediska dermatologického nebo plicního. Další podmínkou je provozní stálost a dlouhodobá životnost, po jejímž vyčerpání mají být zbytkové produkty snadno ekologicky (i ekonomicky) likvidovatelné. Kontrola kapalin by měla být co nejjednodušší a spolehlivá. Právě tato doplňková kritéria reprezentují rozhodující příspěvky k postupné enviromentalizaci řezného procesu.

    Současné nástroje enviromentalizace řezného procesu

    Vyššího stupně souladu s ekologickými požadavky je možno dosáhnout postupnými kroky i výrazným, například investičním, skokem. Jejich realizace a rychlost ovlivní zejména technologická připravenost podniku, konkrétní výrobní program a jeho kapitálová vybavenost. V současné době je možno charakterizovat následující přístupy, které snižují ekologické zatížení způsobené řeznými kapalinami při obrábění kovů:
  • nové řezné kapaliny s vyššími užitnými vlastnostmi a menšími riziky z hlediska znečišťování v průběhu vlastního procesu či při likvidaci;
  • systémy MQL (Minimum Quantity Liguid), zaměřené na minimalizaci aplikované řezné kapaliny ve formě jemně rozptýlené směsi orientované přímo do místa řezu;
  • ošetřování a monitoring řezných kapalin a procesů. Vývoj a zavádění metod zabezpečujících dlouhodobě vysokou stálost jakosti řezných kapalin. Změny v čase mohou přitom zachycovat sofistikované diagnostické a záznamové systémy. Další vyšší typ monitorovací vazby zahrnuje sledování a vyhodnocování změn v blízkém okolí zařízení;
  • obrábění "za sucha" (Dry Machining) představují postupy, které vylučují z řezného procesu vliv řezné kapaliny;
  • zavádění certifikace včetně ekologické do výrobních a vývojových organizací.
  • Vyjmenované přístupy nejsou jediné možné. Jisté však je, že jejich aplikace a respektování zvýrazní přechod na normy EURO ve fázi přibližování legislativě a zvyklostem Evropské unie. K dalším významným prvkům enviromentalizace lze přiřadit systematické vzdělávání v daném znalostním segmentu, nové metody likvidace a přepracování řezných kapalin nebo správnou volbu ve vztahu k dané technologii a provozním podmínkám.

    Obrábění za sucha

    Jedním z možných přístupů k enviromentalizaci řezného procesu je i eliminace řezné kapaliny. Tato filozofie návratu k obrábění bez použití chladicího média se zrodila ze zcela pragmatického důvodu. Náklady na aplikaci řezných kapalin na transferových obráběcích linkách se pohybují v rozmezí 7 - 17 % výrobních nákladů vztažených na jeden obrobek, zatímco například náklady na nástroje se pohybují v rozmezí 2 - 4 %.
    V souvislosti s obráběním za sucha je třeba vyřešit především otázku technologických předpokladů, i když je zde patrná též dimenze právní, ekologická i sociální. Pouze jejich naplnění totiž znamená vyřešení celého komplexu velmi náročných a vzájemně propojených problémů typu:
  • posunutí tepelné stability stávajících nástrojových materiálů na vyšší úroveň. To znamená chemicky, strukturně a technologicky připravit nové materiálové systémy, jejichž odolnost bude posunuta až k hranici 1200 až 1300 °C;
  • snížení energetické náročnosti procesů řezání ovlivněním zdrojů tepla při tvorbě třísky. Nabízí se uplatnění výrazně pozitivních geometrií v kombinaci s novými řeznými materiály. Tato cesta se z časového hlediska jeví snazší. Bez zapojení nových materiálů však bude příspěvek ostřejších geometrií méně efektivní;
  • uplatnění beztřískových principů vytváření nových povrchů nebo zcela nových postupů tvarování dílů. Bohužel většina současných beztřískových technologií se bez asistence mazacích prostředků neobejde. Určitou výjimku tvoří technologie využívající laseru, vodního paprsku či elektrojiskrového výboje v tom smyslu, že sice používají specifické provozní a technologické kapaliny, ale především pro realizaci vlastního procesu;
  • navržení nového typu ekologicky inertního plynného nebo tuhého média pro aplikaci v podmínkách blízkých minimálnímu úběru třísky. Jedná se o velmi důležitou oblast obrábění, jejíž podíl bude vzrůstat s tendencí snižování přídavků na obrábění a důslednějším uplatňováním near-net-shape technologií;
  • doplnění obráběcích strojů o nové kontrolní a regulační systémy, které umožní kontrolovat a usměrňovat vyšší tepelnou zátěž obráběcího procesu při obrábění za sucha.
  • §§§

    Přibližování se k ekologické rovnováze představuje pro manažery, konstruktéry a technology nový úkol, který je spjat nejen s vývojem a zaváděním nových vyspělých technologií, ale i s využíváním stávajících výrob, u nichž byla prioritně uplatňována vysloveně produktivní hlediska. V tomto příspěvku jsme se pouze okrajově dotkli problematiky enviromentalizace řezného procesu, která si bezpochyby zaslouží vysokou pozornost.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 40418
    Datum: 14. 04. 2004
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Pohodlné upínání magnetem

    Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

    Strojírenské podniky v době pandemie

    Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

    Kloubový robot uvnitř stroje

    V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

    Související články
    Přesnost zvyšující produktivitu

    Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    Pro větší efektivitu ve výrobě

    Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

    Novinka z varnsdorfské líhně

    Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

    Vlajková loď pětiosého obrábění

    Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

    Československá stopa u nového rekordu

    Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

    Vyvrtávání hlubokých otvorů

    V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

    Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

    Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

    Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

    Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

    CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

    Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

    Multifunkční obráběcí centra

    Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

    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