Inovace představené na AMB ve Stuttgartu

K hlavním trendům patří aditivní výroba a aplikace filozofie Industrie 4.0 v průmyslu. Současnou technickou veřejnost čím dál více zajímají nejen samotné výkonné a precizní nástroje, ale celé komplexní technologické procesy. Výrobci hledají hospodárné řešení svých úkolů komplexního obrábění konkrétních dílů vysokým výkonem při současném snižování nákladů. Pro pracovníky firmy Gühring tyto úkoly představují vždy velkou výzvu. Na základě širokého sortimentu precizních rotačních a zapichovacích nástrojů, ucelených nástrojových programů pro všechny druhy obráběných materiálů a přítomnosti kompetentních aplikačních techniků je zaručeno, že náročné potřeby koncových uživatelů mohou být realizovány.

Společnost Gühring na veletrhu AMB představila řadu novinek. V tomto článku se zaměříme jednak na inovace v oblasti klasických nástrojů – kuželových záhlubníků –, jednak na inovaci refektující nejnovější trend současnosti – aplikaci 3D tisku pro výrobu upínačů s ofukovacím efektem.

Většina technologů se již setkala s požadavkem na zahlubovací operace. Ty jsou ve strojírenské výrobě velmi časté. V každém případě navazují na vrtání pro sražení hran vyvrtaných otvorů, v případě úpravy otvoru pro závit je srážená ploška ještě poměrně větší. Pro sériovou výrobu zkušený technolog určitě sáhne po dvoustupňovém vrtáku a tyto operace zhotoví v jednom kroku. V případě kusové a malosériové výroby však je nezbytné z ekonomických důvodů použít kuželové záhlubníky. Tyto nástroje je nutné používat i případech, kdy zahloubení vyžaduje širší plochu. Klasické kuželové záhlubníky s přímými zuby mají při obrábění většinou problémy s chvěním, které vzniká nepříznivým rozkladem obráběcích sil při této aplikaci. Výsledkem jsou pak obrobené plochy, které už na první pohled jeví stopy po vibracích, hodnoty parametrů povrchu jsou zde poměrně vysoké a většinou nesplňují kladené požadavky. Většina technologů si v těchto případech pomáhá extrémním snížením parametrů posuvů a také několikasekundovou prodlevou pro „dotočení a uhlazení“ po dosažení požadované hloubky. Tyto zásahy občas zlepší kvalitu plochy zahloubení, ale produktivita obrábění je však v tomto případě na velmi nízké úrovni.

Cílem rozsáhlé inovace nového kuželového záhlubníku bylo zproduktivnit a zároveň zkvalitnit tuto poněkud opomíjenou obráběcí aplikaci. Nové kuželové záhlubníky s názvem SpyroTec s úhlem 90° mají tři zuby s odlišnými konvexními řeznými hranami ve spojení s variabilním a nestejným spirálním stoupáním. Inovativní geometrie pak zaručuje obrábění bez chvění a nežádoucích vibrací. Tato geometrie také silně redukuje axiální i radiální řezné síly. Posuvová síla je zde snížena až o 60 % a radiální síla až o 50 %. Výsledkem jsou exaktní kruhovitá zahloubení s perfektním povrchem beze stop po vibracích. Dalším významným aspektem je, že díky těmto vlastnostem je možné s těmito nástroji kvalitně zahlubovat i s pomocí ručních vrtaček. Základním materiálem záhlubníků je rychlořezná ocel s 5% podílem kobaltu s aplikovanou speciální TiAlN tenkou vrstvou. Tento povlak se vyznačuje vysokou tvrdostí a tepelnou odolností. Dohromady tyto komponenty celkově zvyšují odolnost nástroje proti opotřebení a podstatně přispívají k vysoké trvanlivosti pro aplikace ve všech materiálech.

V rámci standardního programu je k dispozici 14 velikostí od průměru 6,3 mm do 31 mm v provedení s válcovou stopkou, s válcovou stopkou prodlouženou a také se stopkou se třemi obvodovými ploškami.

Zpracování současných moderních konstrukčních materiálů vyžaduje i změnu v myšlení, filozofii a přístupu k řešení obráběcích operací. K těmto úkolům je třeba přistupovat poněkud globálněji a komplexněji ve směru současných strojírenských trendů. Příkladem je opracování uhlíkových kompozitů (CFK). Tyto materiály již zdaleka nejsou vyhrazeny výlučně pro letectví a kosmonautiku, automobilový sport a jiné špičkové aplikace. Zdůraznit je třeba zejména velký nárůst v oblasti sériových motorových a užitkových vozidel, v oblasti větrné energie, jakož i v obecném strojírenství. Vláknové kompozity se využívají všude tam, kde je požadována vysoká specifická pevnost při nízké hmotnosti, kde jsou vyhledávány vysoce dynamické a energeticky efektivní procesy. Již od poloviny osmdesátých let 20. století nabízí společnost Gühring standardní i speciální nástrojová řešení pro obrábění vláknových kompozitů. Tyto dlouhodobé zkušenosti vedly k vývoji nejrůznějších specializovaných vysoce výkonných nástrojů, přizpůsobených nejrůznějším podmínkám a aplikacím. K velice žádaným nástrojům v současnosti patří frézy. Ty byly vyvíjeny v několika postupných krocích průběžně. Nyní dosahují maximálních technických parametrů, ale požadavky a tlak na zvyšování produktivity od obráběčů jsou již za hranicí fyzikálních možností těchto nástrojů. Pro odhalení slabých míst byla provedena důkladná analýza celého obráběcího procesu. Obzvlášť při frézování CFK vzniká obrovské množství prachu. Zvířený prach je odsáván velkým odsávacím zařízením uvnitř pracovního prostoru vlastního stroje, ale drtivá většina hned klesá, ulpívá na obrobku a vytváří zde nánosy. Na základě této analýzy byl stanoven úkol zkonstruovat lopatkovou nástavbu k hydraulickému upínači tak, aby již během frézování byl prach s třískami odváděn (odsáván) z místa řezu. To v dalším sekundárním efektu ještě znamená, že obrobek je po dokončení obrábění kvazičistý a není třeba jej dále pracně dočišťovat. Díky dokonalému odsávání turboefektem z místa řezu dochází i k razantnímu snížení teploty při obrábění, což umožňuje maximálně zvýšit řezné parametry.

Vývoj a výroba probíhaly v následujících krocích:

• CAD konstrukce různých geometrií lopatek (rozteč a úhly naklopení);
• CFD simulace proudění navržených variant;
• 3D tisk vybraných variant;
• reálné měření průtočného množství pro různé otáčky diferenciálním anemometrem;
• praktické zkoušky obráběním – vliv odsávacího efektu při frézování CFK.

Výroba těchto pouzder probíhá aditivně, na platformě HSK kužele s hydrosystémem byly v 3D tiskárně vytvořeny oba zbývající komponenty zároveň – lopatky i upínací část s vnitřním pouzdrem.

Na veletrhu byly také představeny nové monolitní hrubovací frézy s rádiusovým vroubkováním ve standardním programu pro obrábění všech typů ocelí, včetně korozivzdorných. Byly zde také zdůrazněny velké výhody aplikací trochoidního frézování pro větší hloubky, například pro hlubší kapsy při výrobě forem.
Jinak byl na veletrhu samozřejmě představen celý standardní výrobní program, nástroje z moderních řezných materiálů PKD a CBN a také kombinované modulární nástrojové koncepty i různá specifická řešení podle přání konečných uživatelů.

Výrobci precizních řezných nástrojů a upínací techniky jsou ve strojírenství velice důležitým partnerem. Výrazné inovace v této oblasti umožňují jejich zákazníkům zabývajícím se obráběním stabilní výkonné procesy při snižování výrobních nákladů. Firma Gühring jako hlavní inovátor v této branži vyvíjí nástroje a upínače podle nejnovějších trendů. Velká pozornost je věnována aditivní výrobě pomocí 3D tisku i nástrojům pro obrábění nových moderních konstrukčních materiálů. Přitom se nezapomíná ani na inovace klasických nástrojů, například v tomto článku popsané modernizace klasických záhlubníků.

Gühring, umístění na IMT: pavilon F, stánek 25

Dr.-Ing. František Plánička

julie.uhlikova@guehring.de

www.guehring.cz