Témata
Reklama

Inovace nástrojů pro moderní materiály

V aplikacích, kde hlavním požadavkem je nízká hmotnost a trvalá stabilita, hrají stále větší roli moderní lehké materiály. Výrobky s odlehčenou konstrukcí, především ty, které jsou vyrobeny z kompozitních materiálů, jsou již standardně zavedeny.

Moderní lehké materiály se dnes již běžně používají v leteckém průmyslu, v dopravě (transportní soupravy) nebo ve sportovním průmyslu. Uchytily se také například i ve výrobě listů rotorů velkých větrných elektráren, kde tak umožňují vyrábět stále větší a výkonnější turbíny. Listy moderních rotorů pro velké větrné elektrárny jsou vyrobeny z plastu vyztuženého skelným vláknem (GFRP – glass fibre reinforced plastics). Konstrukce spoje mezi listem rotoru a nábojem rotoru je jedním z nejsložitějších úkolů při vývoji listu rotoru. Sešroubovaný spoj, který připojuje list rotoru přes lůžko listu k náboji rotoru, je vystaven mimořádnému dynamickému namáhání. Aby se snížila hmotnost listu a výrobní náklady, výrobci větrných elektráren nejčastěji používají tzv. křížové spojení. Společnost Mapal vyvinula nové koncepty nástrojů, které výrazně snižují náklady na vrtání, frézování a řezání těchto křížových spojů listu rotoru z materiálu GFRP. Optimalizovaná konstrukce těchto nástrojů také zajišťuje snížení tvorby třísky a prachových částic, které všeobecně při obrábění kompozitních materiálů jsou velmi nežádoucí.

Reklama
Reklama
Reklama

Podrobně o novém řešení nástrojů

V prvním kroku obrábění je nutné nejprve odstranit přebytečnou pryskyřici na hranách listu rotoru, která vzniká při výrobě tohoto dílu. Pro tuto obráběcí operaci byla vyvinuta kotoučová fréza s vyměnitelnými PKD (polykrystalický diamant) břity se speciálním povlakem pro kompozitní materiály. Ve srovnání s tradičním obráběním, ve kterém se používají diamantové řezné disky, kotoučová fréza o průměru 400 mm osazená maximálním počtem 20 břitů z PKD snižuje čas obrábění na polovinu a díky uspořádání břitů a jejich geometrii brání vychylování nástroje z řezu. Speciální tvar břitů, přívod vzduchu zajištěný vnitřkem nástroje až k jednotlivým břitům a leštěné tělo nástroje brání přehřívání materiálu GFRP. Leštěný povrch kotoučové frézy také zabraňuje usazování pryskyřice na tělo nástroje.

Nástroje pro obrábění součástí větrných elektráren z materiálu GFRPPo odstranění pryskyřice kotoučovou fré¬zou je dosedací plocha spoje pro dosažení požadované rovinnosti opracována standardní rovinnou frézou s vyměnitelnými a axiálně nastavitelnými PKD kazetkami z řady EcoMill nástrojů. Díky přesnému nastavení každé kazetky v tisícinách milimetru je dosaženo vysoké kvality povrchu. Toto přesné nastavení také přispívá k dob¬ré životnosti nástroje v tak abrazivním materiálu, jako je GFRP.

Velmi malé množství třísek

Vrtání podélných a příčných otvorů pro upevnění pojistných kolíků a šroubů je poté zajištěno jádrovými vrtáky s PKD vyměnitelnými břity. Ve srovnání s tradičními vrtáky se špičkou, jádrový vrták s třemi břity o průměru 72 mm a jádrový vrták se dvěma vyměnitelnými břity o průměru 38 mm zanechává velmi malé množství třísek, čímž se také výrazně snižuje prašnost během obrábění. Díky vyměnitelným PKD břitům a jejich speciální geometrii je trvanlivost nástrojů vysoká, nedochází k delaminaci materiálu ani k otřepům a přesahům vláken na okrajích otvorů. Leštěný povrch jádrových vrtáků také brání nalepování pryskyřice na nástroje.
Výměnná vrtací hlava TTD (Torque Transfer Drill) speciálně optimalizovaná pro obrábění GFRP zaručuje mimořádně vysokou stabilitu upnutí a optimální přenos krouticího momentu díky spojení s ocelovým tělem přes radiálně asymetrické hrubé zoubkování a středový upínací čep. Konstrukce výměnných vrtacích hlav TTD umožňuje efektivní úsporu nákladů při vrtání větších průměrů, jako je například D32 mm. Standardně se dodávají v průměrech 12,0 až 32,0 mm a v délkách 3x D, 5x D a 8x D, jako nástroje pro běžné materiály.

Použití jádrového vrtáku

Krátké obráběcí časy při frézování díky maximálnímu počtu PKD břitů kotoučových fréz. Inovativní jádrový vrták snižuje prašnost a tvorbu třísky. Bez delaminací, bez přesahujících vláken a otřepů na hranách materiálu. Dlouhá životnost nástrojů díky PKD břitům se speciálními diamantovými povlaky.

Komplexní řešení pro výrobu větrných elektráren

Kromě nástrojů, které byly vyvinuty speciálně pro obrábění listu rotorů z materiálu GFRP, zahrnuje úplná řada produktů společnosti Mapal vysoce výkonné tvrdokovové vrtáky, nástroje pro soustružení a přesné vyvrtávání, frézy pro komplexní obrábění převodovky, náboje, pilíře nebo gondoly. Zvláště nástroje s vyměnitelnými hlavami, jako jsou výstružníky HPR (High Perfomance Reamer) nebo výměnné vrtací hlavy TTD, přinášejí velké výhody z hlediska úspory nákladů díky přesné a rychlé výměně při obrábění nejenom těchto ocelových a litinových komponent větrných elektráren.

Jiří Šimůnek

Mapal C&S

jiri.simunek@cz.mapal.com
www.mapal.cz
www.mapal.sk

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 121240
Datum: 12. 12. 2012
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

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.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Související články
Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

Nový utvařeč třísek

Neustále probíhající vývoj nové technologie povlakování, známé pod obchodním označením Dragonskin, pokračuje ve společnosti WNT vytvořením nové řady vyměnitelných břitových destiček pro soustružení s inovativní geometrií utvařeče třísky -XU. Zaměřením na tvarové a všeobecné soustružení řeší tento utvařeč mnoho problémů zejména v operacích, kde je vyžadováno dokonalé utváření třísky.

Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Patrick De Vos

Patrick De Vos se narodil v roce 1959 v Belgii. Už při studiu se věnoval oboru výrobní technologie. Po jeho skončení na škole zůstal ještě dva roky jako učitel a vědecký pracovník a věnoval se optimalizaci obráběcího procesu a výrobních technologií. Od roku 1983 pracuje pro Seco, kde vystřídal několik různých pozic. Od roku 2006 zastává svoji současnou funkci manažera výuky, kde je zodpovědný za vzdělávání zaměstnanců i zákazníků.

PKD a CBN nástroje

Nástroje s řeznými hranami z PKD (polykrystalického diamantu) a CBN (kubického nitridu boru) jsou obzvlášť vhodné pro opracování hůře obrobitelných a vysoce abrazivních materiálů. V těchto případech dosahují vysokých kvalitativních parametrů zároveň při velké efektivnosti, tj. enormních trvanlivostí spolu s vynikající kvalitou obrobených povrchů při extrémní procesní spolehlivosti.

Vyvrtávací tyče s tlumením zvyšují kvalitu obrábění

Pro některé operace obrábění jsou potřebné dlouhé vyvrtávací tyče a upínače. Ty jsou však náchylné k vibracím, což snižuje výkon obrábění a přesnost výroby. Vyvrtávací tyče s tlumením zlepšují značně kvalitu obrábění.

Produktivní a hospodárné obrábění vláknových kompozitů

S potřebou snižovat hmotnost výrobků při zachování jejich mechanických a dalších vlastností roste počet konkrétních aplikací pro použití specifických konstrukčních materiálů. Jedním z příkladů materiálů s rozšiřujícím se využitím jsou vláknové kompozitní materiály s polymerní matricí. Tyto materiály dnes již nejsou využívány výhradně v leteckém průmyslu, ale rozšiřují se dále například v oblasti automobilového průmyslu, energetice, stavebnictví nebo pro spotřební a sportovní zboží.

Sputtering v oblasti moderního PVD povlakování

V současné době jsou vysoce výkonné povlaky vyráběny celou škálou metod. Proces magnetronového naprašování (sputtering) umožňuje kombinovat různé povlakovací materiály a přitom poskytuje optimální pružnost a tvrdost povlaku. Ukázal se tak velmi efektivním pro mnoho aplikací.

Rychlejší výměna nástrojových držáků

Výměna nástroje na stroji musí být provedena ve správný okamžik a rychle. Modulární rychlovýměnné systémy a technika polohování nástrojových držáků na stroji zjednodušují výměnu, čímž se zároveň zkracují vedlejší časy.

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