Komplexní obrábění ploch - jeden nástroj

Požadavek na masivní snižování emisí CO2 i dalších škodlivin vedl k zásadní změně v automobilovém průmyslu. Změně, která značně přesahuje prostý přechod na elektromobilitu. Pro společnosti v rámci výrobního řetězce to znamená, že musejí upravovat své vlastní produkty a procesy v souladu s tímto dynamickým vývojem, a to při extrémně vysokém tlaku na snižování nákladů a často i bez znalosti toho, které technologie a procesy nakonec dostanou přednost. Jedním z důležitých faktorů při výpočtu nákladů na jednu součást je obráběcí nástroj, a to zvláště proto, že přímo ovlivňuje životnosti jednotlivých strojů a spolehlivost procesu. Nové standardy v této oblasti nastavuje svými inovativními řešeními společnost Walter, například speciálními nástroji vyvinutými pro konkrétní aplikace. V nedávné době vyvinula frézu s polykrystalickým diamantem, kterou lze využívat k obrábění hliníkových i bimetalových bloků motorů.

Podíl hliníkových bloků motorů činí v současnosti již 70 procent, zatímco šedá litina a oceli, které se po dlouhou dobu používaly, jsou nyní zastoupeny v pouhé necelé třetině vyráběných motorů. Tento vývoj doposud není ovlivněn rozvojem elektrických pohonů. Slitiny hliníku jsou upřednostňovaným materiálem pro výrobu bloků motorů, skříní převodových mechanismů nebo skříní olejových čerpadel, protože jsou lehké a přispívají tak ke snížení spotřeby paliva. Široce rozšířené jsou díly vyráběné ze dvou druhů kovů. Typickým příkladem jsou právě bloky motorů, kde se do hliníkového bloku vkládají vložky válců ze šedé litiny. Obráběcí proces, zvláště hrubování a dokončovací frézování, bylo dříve možné provádět pouze s využitím celé řady různých nástrojů. To má ale značné dopady na náklady – nejenže je nutné zakoupit několik typů nástrojů, ale musí být rovněž zajištěny zdroje pro logistiku, nákup nástrojů a prostředky na výměny těchto nástrojů.

Výrobce, který dokáže pokrýt různé obráběcí procesy jediným nástrojem, dosáhne významného zvýšení efektivity. Právě to dokázala zajistit společnost Walter pro jednoho významného výrobce, který vyrábí motory ve velkých počtech. Její vývojoví pracovníci ve spolupráci s techniky z výrobní společnosti vyvinuli PKD frézu, kterou lze používat ke spolehlivému vykonávání různých pracovních procesů. To umožnilo významně snížit náklady na jednu součást.

Tento speciální nástroj s polykrystalickým diamantem lze používat k hrubování i k dokončovacímu frézování hliníkových součástí, pro frézování odlitků hliníkových bloků motorů při současném mazání nástroje a k dokončovacímu frézování bimetalových bloků motorů. Toto univerzální využití je umožněno použitím vyměnitelných břitových destiček, přičemž každý typ je optimalizován pro různé typy aplikací. Zatímco dříve je bylo nutné používat s několika různými nástroji značky Walter, nová PKD fréza kombinuje více možností aplikací s jediným nástrojem. Lze ji použít pro dokončovací frézování při hloubce řezu mezi 0,5 až 0,8 milimetru, nebo naopak až 8 milimetrů v případě hrubování.

Novou PKD frézu lze používat k hrubování i k dokončovacímu frézování hliníkových součástí, pro frézování bloků motorů z hliníkových slitin při současném mazání nástroje a k dokončovacímu frézování bimetalových bloků motorů.

Technologické středisko Walter. Pouze na základě celostního přístupu k obráběcím procesům nebo logistice nástrojů lze rozpoznat a využít veškerá potenciální zvýšení efektivity.

Hliníkové slitiny nemají pouze nízkou hmotnost, ale lze je rovněž extrémně rychle obrábět. Se správným frézovacím nástrojem lze při hrubování i při dokončovacím obrábění dosahovat vysokých posuvů. Faktory, které rozhodujícím způsobem ovlivňují spolehlivost procesu a jakost povrchu, jsou odvod třísek a dutiny v obrobku. Materiály, jež mají tendenci k nalepování odebraných třísek, vždy představují z hlediska odvodu třísek problém. K tomuto aspektu je třeba připočítat množství různých dutin nalézajících se v blocích motorů, jako jsou například vyvrtané otvory, různá pouzdra a zahloubení povrchů. Riziko, že dojde k poškození povrchu v důsledku neoptimálního odvodu třísek, je zde vysoké. Burkhard Krauß, manažer pro součásti v odvětví dopravy u společnosti Walter, vysvětluje: „Dříve jsme tento problém řešili specifickým čištěním každé součásti. To je však pracovní krok navíc, kterému se v současnosti rozhodně chceme vyhnout, protože v konečném důsledku je spojen s navýšením nákladů. Mnoho typů bloků motorů je rovněž tvarováno tak, že nelze zajistit spolehlivé odstranění veškerých třísek, ani když se bloky vymývají. Pro naše zákazníky jsme nakonec tento problém vyřešili zkonstruováním PKD frézy s chladicím kanálem procházejícím středem nástroje. Proud chladicí kapaliny tak bezpečně odplaví případně nahromaděné třísky z obráběné součásti.“

Dutiny, které se v hliníkových odlitcích vytvářejí, se při frézování otevírají, a pokud nejsou dále upraveny, vede to k netěsnostem bloku motoru, klikové skříně, hlavy válců atd. Tyto dutiny je třeba opět „vyplnit“ během následujícího pracovního kroku.

Dalším faktorem, který ovlivňuje jakost hliníkových povrchů, jsou dutiny vznikající při odlévání polotovarů. Při frézování pak dochází k jejich otevření. Jestliže zůstanou bez dodatečné úpravy, mohou být důsledkem závažné netěsnosti dané součásti. Pro vytvoření homogenního povrchu bylo dříve nezbytné provést druhý pracovní krok pomocí jiného frézovacího nástroje. Tím se dosahovalo opětovného „vyplnění“ porézního povrchu. PKD fréza vyvinutá společností Walter dokáže obojí: dokončovací frézování i frézování s přívodem maziva. Nyní stačí vyměnit pouze vyměnitelné břitové destičky, nikoliv celý nástroj. Tato univerzálnost se týká také bimetalových obrobků. Vzhledem k extrémně odlišným vlastnostem hliníkového bloku motoru a vložek válců ze šedé litiny bylo dříve při dokončovacím obrábění povrchu nezbytné vyměnit vždy celý nástroj. Oproti tomu s nově vyvinutou PKD frézou od společnosti Walter je třeba pouze vložit příslušné vyměnitelné břitové destičky. Díky tomu odpadá nutnost provádět časově náročnou přestavbu stroje.

Při vývoji tohoto speciálního nástroje byl tým společnosti Walter schopen dosáhnout kompatibility se stávajícími řešeními ze sortimentu speciálních nástrojů i z portfolia standardních nástrojů. Burkhard Krauß dále vysvětluje: „Hospodárná koncepce nové frézy nevychází pouze ze skutečnosti, že je vhodná pro různé případy frézování. Hlavním faktorem podílejícím se na její efektivitě jsou vyměnitelné břitové destičky, které lze v této fréze využívat. Všechny tyto destičky jsou součástí standardního sortimentu společnosti Walter. To znamená, že naši zákazníci mohou s novou frézou nadále používat vyměnitelné břitové destičky, které doposud využívali pro různé aplikace. A to není nijak nepodstatný faktor z hlediska nákladů, zvláště pro velkovýrobce.“

Walter CZ

eva.prochazkova@walter-tools.com

www.walter-tools.com