Témata
Reklama

High-end technologie pro výrobu ultratvrdých nástrojů

Z důvodů požadavků na snižování hmotnosti, zvyšování pevnosti a odolnosti různých strojírenských sestav se konstruktéři stále častěji přiklánějí k volbě moderních materiálů dílů, které nejsou zcela vhodné pro obrábění. Jsou jimi neželezné slitiny kovů, plasty, kompozity, ale i např. zušlechtěné oceli. Této situace využila společnost Rotana a již před pěti lety zahájila vývoj ultratvrdých řezných nástrojů. Jejich výroba obnáší zpracování speciálních tvrdých materiálů na bázi diamantu či kubického nitridu boru za použití velmi vyspělých, tzv. high-end technologií.

Eva Zajícová

Vystudovala Fakultu strojní na ČVUT v Praze, obor Výrobní inženýrství na Ústavu strojírenské technologie.
Od roku 2014 pracuje v MM Průmyslovém spektru nejprve na pozici editorky, poté odborné redaktorky a od roku 2019 na pozici vedoucí redakce. Technika je její prací i zálibou.

Moderní špičková výroba nástrojů s ultratvrdými segmenty (PKD, CVD-D a PCBN) se neobejde bez moderních výrobních technologií a znalostí pracovníků VaV centra Rotana, které jim pomáhají vytvářet ta nejvhodnější řešení. Uplynul již téměř rok od mé poslední návštěvy. Vloni jsem měla možnost prohlédnout si nově otevřené VaV centrum (MM 5/2019/190540). Nyní jsem požádala vedoucího oddělení ultratvrdých nástrojů Ing. Pavla Vítka o názor, jak hodnotí chod centra vybaveného nejmodernějšími technologiemi s ročním odstupem.

Reklama
Reklama
Ing. Pavl Vítek, vedoucí divize Ultratvrdé nástroje VaV centra společnosti Rotana. (Foto: autorka)

MM: Můžete se, prosím, nejdříve našim čtenářům představit? Jakou funkci v Rotaně zastáváte?

Ing. Vítek:
Ve společnosti Rotana zastávám pozici vedoucího divize Ultratvrdé nástroje. Jelikož jsme menší, ryze česká společnost, v rámci mých povinností je také obchodně-technická činnost v rozšiřování našich nástrojů na zejména český a slovenský trh.

MM: Jak dlouho se oboru ultratvrdých materiálů věnujete?

Ing. Vítek:
Původní vize produkovat ultratvrdé nástroje byla proměněna ve skutečnost již v roce 2015. Velkým krokem kupředu bylo otevření VaV centra v létě roku 2018.

MM: Před rokem, kdy jsem Rotanu poprvé navštívila, ještě nebylo VaV centrum v provozu takzvaně na plné obrátky. Jak je tomu dnes? Využíváte dnes plně kapacity centra?

Ing. Vítek:
Dnes už centrum jede na plné obrátky. Strojový park byl doplněn o některé chybějící technologie. Podařilo se nám některé vývojové projekty přetransformovat na „standardní“ opakovanou výrobu pro naše stěžejní zákazníky. Samozřejmě dál hledáme nové příležitosti a možnosti využití našich vyvíjených nástrojů. Čerpáme jak z vlastních teorií, tak z požadavků trhu. Tím jak se vyvíjí trh, vznikají nové potřeby – moderní materiály potřebují moderní metody zpracování. Zároveň pozoruji, že naši zákazníci stále častěji začleňují do vlastní výroby principy Průmyslu 4.0. Už nejde pouze o automatizaci, ale firmy pomocí nadřazených systémů řídí celé výrobní celky. A k tomu, aby vše správně fungovalo, musí být bezchybně nastaven celý výrobní proces. Všechny prvky ovlivňující proces musejí být co možná nejlépe sladěny. Proto i my se snažíme našim zákazníkům nabízet řešení na míru, aby jejich procesy byly ekonomičtější a i jejich zákazníci byli spokojeni.

MM: Daří se vám tedy naplňovat tyto cíle? Loni jste navíc říkal, že byste se rádi stali firmou s evropskou, ne-li celosvětovou působností. Máte už nějaké zákazníky ze zahraničí?

Ing: Vítek:
Řekl bych, že daří. Jdeme krok po kroku. Ale je to běh na dlouhou trať. Nejprve je nutné nabídnout zákazníkům zboží na evropské či světové úrovni. Troufnu si říci, že tento cíl se nám daří naplňovat. Již nyní jsme svými řešeními nahradili některé světové značky působící na českém trhu. Část těchto zákazníků je součástí nadnárodních značek. Pobočky některých značek si předávají různá dobrá řešení mezi sebou. A tak jsme se dostali i např. do jednoho německého závodu. Na druhé straně tu máme také výsledky vývoje. Některé aplikace však trh díky svému stavu zatím nemůže plně využít. Dokážeme vyrobit „monolitní diamantový frézovací mikronástroj“, kde je požadavek na velmi vysoké otáčky. Na trhu je však jen několik společností, které vlastní taková strojní zařízení.

Výroba nástrojů s ultratvrdými segmenty obnáší zpracování speciálních tvrdých materiálů na bázi diamantu či kubického nitridu boru za použití velmi vyspělých, tzv. high-end technologií. (Zdroj: Rotana)


MM: V souvislosti s rozjezdem centra na plné obrátky jste zmiňoval standardní opakovanou výrobu. Je možné se za pouhý rok posunout od vývoje k sériové výrobě nástrojů?

Ing. Víte
k: Úplně bych neřekl standardní, ve smyslu standardně nabízené na trhu. Stále jde o speciální detailní řešení, ovšem navržené tak, aby geometrie nástroje dokázala opracovat i více druhů obrobků. V současné době nabízíme a vyrábíme PCBN soustružnické mikronože v tisícových sériích. Vzhledem k takovému objemu došlo k částečné standardizaci této výroby. Naše devítiosá CNC bruska, na které brousíme řeznou hranu těchto nástrojů, je schopna pracovat v autonomním režimu 24 hodin 7 dní v týdnu. Operátoři stroj pouze kontrolují na dálku pomocí chytrých zařízení – mají tzv. pohotovosti/služby. Probíhá zde různý sběr dat z výroby. Takže i my ve vlastní výrobě využíváme některé principy Průmyslu 4.0. Na tom, jak nyní celý proces funguje, mají velkou zásluhu i naši aplikační technici. Bez nich bychom měli pouze špičkové strojní vybavení. Samozřejmě na výrobě nejen mikronožů jsou zapotřebí i další technologie, které také využíváme v různých stadiích automatizace. Zní to velmi náročně a řeknu vám, že jednoduché to nebylo. Ne vždy se podaří dostat se za jeden rok od vývoje k opakovaným objednávkám. V tomto případě za to vděčím svým kolegům, strojnímu zázemí a v neposlední řadě i zákazníkovi, který byl ochotný a trpělivý.

MM: Jak se vám povedlo tyto moderní technologie přijmout? Jak se s nimi pracuje?

Ing. Vítek:
S rozsáhlými možnostmi laseru se stále ještě sžíváme, neboť také dodavatel stroje vyvíjí stále nové aplikační možnosti. Ale hlavní roli v tom hrají zejména zručnost, zkušenost a přístup obsluhy. Když se dostanou naši pracovníci do bodu, kdy si nedokážou sami poradit, komunikují s výrobci, ale 90 % úkonů zvládají sami. Děláme opravdu speciální aplikace. U jedné jsme dokonce narazili na limit pohybu laserové hlavy. Chtěli jsme vyrobit tvar, který byl příliš malý a složitý na to, aby jej laser dokázal korektně vyrobit. Nebyl to problém paprsku jako takového, ale jedné mechanické části zařízení.

Od minulého roku nově do strojového parku přibyla technologie EDM od společnosti Fanuc. (Zdroj: Rotana)

Řekl bych, že o tom, jak dokážeme moderní technologie využívat, svědčí i úspěšně zakončený výzkumný projekt v rámci soutěže TRIO se dvěma prototypy a jedním užitným vzorem, který jsme si nechali patentovat nad rámec projektu. Projekt probíhal ve spolupráci s ČVUT a společností Sanborn. U všech výsledků hrálo důležitou roli právě laserové obrábění, ať už to byla PCBN fréza pro obrábění zušlechtěných ocelí či litiny, nebo PKD fréza se speciálním utvářečem třísek pro obrábění kompozitních materiálů. Podařilo se také vyrobit frézu s na tupo napájeným ultratvrdým segmentem s plastickou drážkou ve šroubovici.


MM: Jaké další technologie v centru ještě využíváte?

Ing. Vítek:
Je jich mnoho. Od minulého roku nově do strojového parku přibyla technologie EDM od společnosti Fanuc a soustruh KL 285 od Kovosvitu MAS. Elektroerozivní drátovou řezačku máme nadstandardně vybavenou pátou a šestou osou. To s výhodou využíváme např. při výrobě nástroje „kukuřice“. (smích) Samozřejmě se jedná o PKD frézu se segmenty umístěnými ve šroubovici. Obecně EDM využíváme zejména na výrobu speciálních tvarů a přípravu nástrojů tzv. nahrubo. Precizní tvary pak dokončujeme pikosekundovým laserem.

Nový soustruh primárně slouží k testování soustružnických operací, kdy s výhodou využíváme vřeteno, jež lze zrychlit v poměru 1:7 až na 35 000 otáček. Primárně je stroj určen k hledání vhodných makro- či mikrogeometrií nástrojů a řezných parametrů zejména při soustružení zušlechtěných ocelí, slitin hliníku či titanu. Vybavení stroje je navíc doplněno o poháněnou osu Y. Dnes se velké množství aplikací v soustružnických centrech také frézuje. I když tato osa má jisté nevýhody oproti běžnému frézovacímu centru – zejména tuhost –, je pro mnoho zákazníků možnost kompletního opracování obrobku při jednom upnutí na jednom stroji (soustružnickém centru) také velmi zajímavá. Proto ho máme, abychom co nejblíže přenesli podmínky vybavení zákazníka na naše testovací centrum, kde si prvotně můžeme vyzkoušet dané aplikace.

MM: Vedle velmi moderních výrobních zařízení jsou bez debat velmi progresivní také materiály, ze kterých ultratvrdé segmenty nástroje vyrábíte. Můžete ve zkratce objasnit, v čem jsou tak ojedinělé?

Ing. Vítek:
Výrobní program Rotany se opírá především o výrobu speciálních nástrojů ze slinutých karbidů od dlouhého vrtání, tvarového frézování, přes tvarové soustružnické aplikace až po mikronástroje. Jak jsem zmínil, díky požadavkům trhu a vlastní vizi se také věnujeme nástrojům s ultratvrdou řeznou hranou. Ultratvrdých materiálů se vyskytuje hned několik, my pracujeme s PCBN (polykrystalický kubický nitrid boru), PKD (polykrystalický diamant) a CVD-D (chemical vapor deposition of diamond) segmenty. Navíc díky implementaci bezkontaktní pikosekundové laserové technologie je možné opracovávat tyto ultratvrdé materiály bez sekundární deformace. Laserový paprsek vytváří řeznou hranu napříč zrny a výsledná hrana je spojitá a velmi ostrá.

PCBN je vysoce výkonný řezný materiál, který je fúzně slinován z kubického nitridu boru s vhodným pojivem, nejčastěji na bázi hliníku. Díky své chemické netečnosti k železným kovům je předurčen k obrábění kalených ocelí o tvrdosti 45 HRC až 60 HRC, žárupevných a vysoce abrazivních materiálů. Dále jej lze perfektně využít do litiny. PKD vznikají fúzním slinováním diamantového prášku s vhodným pojivem, nejčastěji na bázi kobaltu. CVD-D je high-tech řezný materiál, který neobsahuje žádné externí pojivo. Tento parametr ovlivňuje mikrogeometrii řezné hrany, která se projeví enormní trvanlivostí řezného nástroje, ale i výslednou kvalitou obrobených ploch. Tyto materiály je vhodné využívat na obrábění neželezných kovů a jejich slitin, slinutého karbidu a nekovových materiálů, jako jsou plasty, skleněné lamináty, grafit nebo kompozitní materiály. K výhodám CVD-D patří také možnost výroby segmentu o minimální tloušťce 0,3 mm – takže lze vyrobit např. kulovou frézu o průměru 1,5 mm pro vysoce efektivní obrábění.

MM: Jak dlouho si trh ještě vystačí s těmito materiály? Budou potřeba ještě tvrdší?

Ing. Vítek:
Je těžké určit dlouhodobou využitelnost těchto materiálů. Ale myslím, že k tomu mají předpoklad. Podle sběru dat spotřeb z celosvětového měřítka se za poslední roky aplikace těchto materiálů rok od roku zvyšují. A jestli budou potřeba ještě tvrdší materiály?! Těžko říct. Ale jakmile se objeví nové a dostupné možnosti, určitě se budeme snažit přijít se svojí troškou do mlýna.

MM: Takže jste se ještě nesetkali s tím, že by CVD-D nástroj byl na nějakou aplikaci krátký?

Ing. Vítek:
Nelze říct, že by byl CVD-D vhodný pro všechny aplikace. Materiál je na bázi diamantu, tudíž je nevhodný pro obrábění ocelí. A tam, kde ho lze použít, se může stát, že to není ono. Ovšem obrábění není pouze o nástroji – vlastní obrábění je ovlivněno celou soustavou faktorů (stroj vs. upnutí vs. nástroj vs. obrobek vs. člověk), a tím je např. výrazně ovlivněna tuhost, vibrace apod. Principiálně platí, že čím tvrdší materiál, tím je křehčí. Proto je potřeba pečlivě volit nástroj vzhledem ke stroji, upínání nástroje, možnosti řezných podmínek, chlazení atd. Faktorů ovlivňujících výsledek je mnoho. Když zákazník dovolí, dokážeme i se svojí zkušeností poradit a aplikaci spolu s ním ideálně naladit.

MM: Co považujete za dosavadní největší úspěch, a naopak za neúspěch?

Ing. Vítek:
Za úspěch považuji to, že máme čím dál tím více stávajících zákazníků i aplikací. Mezi ně se řadí i lídři českého průmyslu. Neúspěchem nebo spíše smutnou okolností bych označil nedostatek času na realizaci všech našich myšlenek – prostě nemáme prostor převést je do praxe. A budu upřímný, pracovali jsme i na aplikacích, které nakonec z různých důvodů nevyšly. Na druhou stranu jich není mnoho.

MM: Co vás na vaší práci nejvíce motivuje?

Ing. Vítek:
Když to všechno funguje jak u nás, tak u zákazníka.

MM: Děkuji za rozhovor a přeji, ať vám to i nadále u vás i u zákazníka funguje!

Eva Buzková

Reklama
Související články
Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Hlavní trendy EMO Hannover 2017 očima výzkumníků

Hannoverský veletrh EMO je právem považován za výkladní skříň toho nejlepšího, co inovační týmy světových leaderů i jejich následovníků navrhli a v prototypech či již sériově nabízejí. Sektor výrobních strojů bývá na špici technického pokroku v oblasti strojírenství a udává směr dalším oborům, které jej následují. U nás má velkou tradici a není proto s podivem, že letos do Hannoveru zavítalo na 2 200 českých návštěvníků.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Další veletržní postřehy z EMO 2019

Z pohledu technika lze veletrh EMO v roce 2019 považovat za zdařilý, protože byl více o invenci, kreativitě, vylepšování stávajícího i hledání nových cest. Na veletrhu bylo možné vysledovat několik řekněme fenoménů, které se objevovaly napříč veletrhem. Přitom bych je přímo nepovažoval za trendy, protože obdobné počiny, technika, software i smýšlení byly (u asijských výrobců) k vidění o šest měsíců dříve na veletrhu obráběcích strojů v Pekingu. Nedávám tímto záminku k mezikontinentální diskusi o tom, kdo trendy určuje. V tomto textu zazní několik dalších veletržních postřehů.

Automatizace od kusu po velké série

Ve společnosti Misan v Lysé nad Labem se pravidelně konají odborné semináře, které již po léta mají ustálený a účastníky kvitovaný scénář. Jedná se vždy o tematicky zaměřenou, třídenní akci - dva dny pro odbornou veřejnost, třetí den pak pro školy. Důležitým faktem z hlediska návštěvnického poznání a edukace je skutečnost, že se na obsahové náplni společně s firmou Misan podílí vždy jeden z jejich spolupracujících partnerů, především z řad výrobců a dodavatelů řezných nástrojů. Dopoledne přednášky, odpoledne ukázky na strojích. Nejinak tomu bylo i poslední květnový týden.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Co naznačila největší továrna na světě

Záruka dobrých obchodů, výkladní skříň pro mezinárodní trh, ukázka budoucnosti ve strojírenství – tak hodnotí vystavovatelé veletrh EMO Hannover 2017. Pod heslem Connecting systems for intelligent production představilo své novinky více než 2 200 vystavovatelů z 43 zemí. Tematické těžiště spočívalo v digitalizaci a propojení výrobních procesů. V centru pozornosti byly především výrobní postupy, stroje a zařízení pro zpracování a opracování kovů.

Moderní technologie v mechanice

Vyškovský výrobce teleskopických krytů, kapotáží a jiných výrobků z plechu firma Hestego společně se svojí sesterskou společností KSK Precise Motion, kuřimským výrobcem kuličkových šroubů, uspořádali pro své zákazníky a dealery z tuzemska i zahraničí Technický open house. Během třech dní se této akce zúčastnila celá řada návštěvníků z Německa, Rakouska, Švýcarska, Itálie, Turecka, Ruska, Polska a dalších zemí, kteří využili pozvání a nahlédli tzv. pod pokličku technického rozvoje a výroby samotné. Naše redakce byla též přítomna, a tak vám přinášíme malé poohlédnutí.

Reflexe EMO Milano 2015

Italské výstaviště Fieramilano se první říjnový týden stalo středem pozornosti strojařů především evropské provenience. Po šesti letech, kdy vrcholila hospodářská krize, se prestižní veletrh EMO vrátil do italského průmyslového regionu s „budovatelským“ mottem: Let’s build the future. Na ploše 120 000 m2 ve dvanácti výstavních halách se prezentovalo přes 1 600 vystavovatelů, z toho na 500 tuzemských. Podle závěrečné zprávy navštívilo akci přes 155 tisíc návštěvníků (145 tis. EMO Hannover 2013), polovina ze zahraničí. (Pozn. V neděli před zahájením EMO navštívilo vedlejší Expo přes 260 tisíc návštěvníků. Z České republiky do Milána vycestovalo 2 160 strojařů (2 300 na EMO Hannover 2013). Každý z návštěvníků si domů patrně odvezl svůj osobní rekord v nachozených kilometrech po výstavišti.

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