Témata
Zdroj: Iscar

Nové směry ve vývoji frézovacích nástrojů

Moderní frézování jako metoda obrábění kovů vzniklo koncem 18. století a rychle se stalo jednou z hlavních technologií obrábění. Dnes si lze jen těžko představit výrobní prostor, v němž by se neuplatňovaly výrobní stroje. Frézování je základním výrobním procesem a nedílnou součástí technologie obrábění, která se řídí rostoucími požadavky výroby. Existují však specifické aspekty, které jedinečným způsobem ovlivňují vývoj frézování.

Martin Horváth

Marketing Manager ve společnosti ISCAR Česká republika

Reklama

V současné době jsme svědky významných změn ve výrobě, které budou mít zásadní vliv na vývoj v oblasti frézování. K těmto změnám přispívají různé faktory, jako je např. zvyšující se přesnost tvarování kovů, jíž se dosahuje prostřednictvím investičního lití (metodou vytavitelného modelu) a přesného kování, dále široké rozšíření 3D tisku, rostoucí využití nových kompozitních a slinutých materiálů, potřeba zvýšit produktivitu při obrábění těžko obrobitelných superslitin a slitin titanu a stále se zvyšující tlak na produkci elektrických a hybridních vozidel v automobilovém průmyslu.

Nové obráběcí strategie

Kromě toho pokrok ve víceosých obráběcích strojích otevřel nové možnosti, pokud jde o přesné obrábění složitých dílů, a umožnil zavedení nových obráběcích strategií, zajišťujících zvýšení produktivity. V moderních technologických procesech se projevuje tendence výrazně snižovat množství obráběného materiálu určeného pro hrubovací operace a současně se zvyšují požadavky na kvalitu a přesnost povrchu.

S novými požadavky se objevují nová řešení a tyto nové výzvy budou hnací silou v hledání inovativních konstrukcí nástrojů.

Hlavní vývoj frézování

Pokrok ve frézování je proto stanoven potřebou vyšší produktivity, větší přesnosti a udržitelnosti frézovacích operací. V důsledku toho lze hlavní vývoj v oblasti frézování charakterizovat následovně:

1. Využití metody FMR (Fast Metal Removal) neboli metody obrábění s rychlými úběry materiálu, která se zaměřuje na zvýšení rychlosti úběru kovu – tím se výrazně zvýší řezná rychlost nebo posuv na zub a dosáhne se vyšší produktivity. Uplatní se přitom techniky, jako je např. HSM (High Speed Machining) – vysokorychlostní frézování – a při hrubovacích operacích frézování s vysokým posuvem HFM (High Feed Milling).

2. Zajištění vyšší přesnosti frézovacích operací.

3. Využití víceosých obráběcích center, která umožňují komplexní frézovací operace.

4. Pro adaptivní frézování je třeba vyvinout inteligentní frézovací systémy, které se v průběhu obrábění dokáží přizpůsobit měnícím se podmínkám.

5. Cílem udržitelnosti obrábění je snížení dopadu frézovacích operací na životní prostředí. To zahrnuje vývoj ekologických řezných kapalin, recyklaci a opětovné použití řezných materiálů a používání energeticky účinných obráběcích strojů a nástrojů.

Reklama
Reklama
Reklama

Součinnost klíčových komponent

Úspěch v těchto oblastech závisí na součinnosti několika klíčových komponent, a to obráběcích strojů, řezných nástrojů a systémů počítačového inženýrství (CAE). Například vysokorychlostní frézování vyžaduje technologie obráběcích strojů schopné zvládnout mimořádně vysoké otáčky a neobejde se bez pokročilých řezných nástrojů a povlaků pro frézovací nástroje. Současně zvýšení přesnosti frézovacích operací vyžaduje nejen nástroje s užšími tolerancemi, ale také zdokonalené řídicí systémy a vylepšené pohony lineárních motorů.

Využití nejmodernějších monitorovacích systémů

V případě víceosého frézování spočívá průlom v přidání účinněji řízených os pohybu, stejně jako v použití vhodných řezných geometrií frézovacích nástrojů. Adaptivní frézování zahrnuje inovace, jako je např. využití nejmodernějších monitorovacích systémů, vysoce citlivých senzorů a účinných algoritmů (pro optimalizaci řezných dat a dráhy nástroje v reálném čase). Pokrok v oblasti udržitelnosti navíc vyžaduje energeticky úsporné strategie frézování, tedy takové, které využívají vhodné obráběcí stroje, řezné nástroje a ekologické způsoby chlazení.

Směr vývoje frézovacích vyměnitelných břitových destiček

a) Neustálý vývoj pokročilých řezných materiálů je probíhající proces zdokonalování řezných materiálů pro výrobu vyměnitelných destiček, který zahrnuje také vývoj pokročilých jakostí karbidů, jednotlivých druhů keramiky a ultra tvrdých řezných materiálů.

b) Neustálý výzkum a vývoj v technologii povlakování se zaměřuje na odolnější povlaky, které zvyšují odolnost proti opotřebení a nežádoucímu přenosu tepla do řezného materiálu a zároveň vyhlazují jeho povrch (aby se usnadnil odchod třísky).

c) Progresivní řezná geometrie optimalizuje geometrii destičky, aby se zlepšil řezný účinek, snížily se řezné síly a zlepšila se tvorba třísek a jejich odchod z místa řezu.

d) Efektivní využití řezného materiálu zahrnuje inteligentní konstrukci břitových destiček, maximalizující počet využitelných řezných hran.

Kromě toho chytrá výroba vyžaduje integraci digitalizace do frézovacích operací a frézovacích nástrojů. Pokud jde o frézovací nástroje, digitální dvojčata a příslušné softwarové aplikace se již staly „povinnými“ prvky komplexního sortimentu nástrojů.

Reklama

Jak mohou výrobci řezných nástrojů tuto výzvu zvládnout?

Je obor výroby řezných nástrojů, který je v kovovýrobě často považován za konzervativní, schopen včas reagovat na současné požadavky? Které frézovací nástroje jsou správnou volbou a jsou v souladu s novými trendy? Neustálý vývoj nových řezných nástrojů společnosti Iscar a zdokonalování těch stávajících jistě poskytne odpověď.

Konstantní zatížení břitu

Při vysokorychlostním trochoidním frézování se nástroj pohybuje po křivočaré dráze, čímž se udržuje konstantní zatížení břitu a čímž se během vnikání do materiálu eliminují náhlé skoky v zatížení. Tato strategie je vysoce účinná při frézování hlubokých drážek, kapes a dutin, zejména při nízké stabilitě obrábění. Kromě toho trochoidní frézování vykazuje vynikající výsledky při frézování těžko obrobitelných materiálů, jako jsou tvrdé oceli nebo vysokoteplotní superslitiny (HTSA). Nové, sedmibřité monolitní karbidové frézy EC-E7/H7-CF z řady Chatterfree jsou speciálně navrženy pro metodu trochoidního frézování. Tato řada nástrojů je charakteristická nepravidelnou zubovou roztečí a různým úhlem stoupání šroubovice, aby se zajistilo lepší dynamické chování. Tyto frézy jsou k dispozici v průměrech 2–20 mm (obr. 1).

Obr. 1. Sedmibřité monolitní frézy EC-E7/H7-CF z řady Chatterfree s nepravidelnou zubovou roztečí a různým úhlem stoupání šroubovice. (Zdroj: Iscar)

Vysoce produktivní frézování

Na moderních obráběcích strojích lze dosáhnout vysoce produktivního frézování hliníkových slitin při extrémně vysokých otáčkách vřetena, které dosahují až 33 000 ot.min–1. Pro tyto náročné řezné podmínky vyvinula společnost Iscar čelní nástrčné frézy, které umožňují upnout superpozitivní destičky HSM90S APCR 2207 s leštěným čelem o maximální hloubce řezu až 22 mm (obr. 2). Frézy HSM90S FAL-22 z řady nástrojů Helialu mají speciálně konstruované lůžko, aby se eliminoval radiální posun destiček, ke kterému může dojít v důsledku velkých odstředivých sil, vznikajících při velmi vysokých otáčkách.

Obr. 2. Čelní fréza HSM90S FAL-22 z řady Helialu slouží k obrábění hliníku při extrémně vysokých řezných rychlostech. Lůžko destičky je speciálně konstruováno tak, aby byl eliminován radiální posun břitové destičky, ke kterému může dojít v důsledku vysokých odstředivých sil. (Zdroj: Iscar)

Ucelená řada nástrojů pro HFM

Frézování s vysokým posuvem (HFM – High Feed Milling) se stalo široce rozšířenou metodou pro efektivní hrubování tvarově složitých i rovinných ploch. Společnost Iscar nabízí ucelenou řadu nástrojů pro obrábění s vysokým posuvem, které splňují požadavky různých průmyslových aplikací. V poslední době byl sortiment rozšířen o další nové nástroje. Například řada nástrojů Logiq-4-Feed se specifickým tvarem destičky (obr. 3) byla rozšířena o větší destičky FFX4 XNMU-08, které se montují do těles FFX4 FD-08 o průměrech 50–125 mm. Tyto nové produkty významně rozšiřují rozsah použití, zejména při frézování velkých dutin s vysokým posuvem (při obrábění forem a zápustek). Další novinkou jsou rychloposuvové čelní frézy FFQ8-12 z řady Neofeed, do kterých se pro zvýšení hospodárnosti upínají oboustranné čtvercové destičky s osmi řeznými hranami.

Obr. 3. Fréza z řady Logiq-4-Feed s vyměnitelnými destičkami se specifickým tvarem (ve tvaru kosti) rozšiřuje možnosti frézování s vysokým posuvem (HFM) při obrábění forem a zápustek. (Zdroj: Iscar)

Barelové frézy

Pokrok ve víceosých obráběcích strojích a systémech CAD/CAM umožnil přesné frézování 3D tvarových ploch, a to jen s minimálním množstvím materiálu odebraného pomocí barelových fréz. Společnost Iscar pro tyto účely nabízí tři různé koncepty nástrojů: monolitní karbidové frézy, vyměnitelné karbidové hlavice Multi-Master se závitovým spojením a dvoubřité vyměnitelné destičky HCT-QF a HLB-QF (obr. 4).

Obr. 4. Sortiment tří různých konceptů nástrojů Iscar se soudečkovou geometrií pro 3D tvarové obrábění. (Zdroj: Iscar)

Zvýšení řezné rychlosti Řezná keramika umožňuje při frézování vysokoteplotních superslitin (HTSA) další podstatné zvýšení řezné rychlosti, a to až 1 000 m.min–1. Mezi nejnovější nástroje Iscar z řezné keramiky patří trojbřité celokeramické frézy EC-E3-CE, sedmibřité celokeramické frézy EC-E7-CE a také ekonomické oboustranné kruhové keramické destičky RNGN, jež jsou dostupné v několika typech; jsou jimi černá keramika, whiskerová keramika a keramika Sialon. Tyto destičky se upínají do čelních nástrčných fréz FRN. Výše uvedené příklady ukazují hlavní směry vývoje frézovacích nástrojů.

Související články
Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

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.

Související články
MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

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.

Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Evropskou veletržní sezónu 2019 opět zahájí Lipsko

Lipské průmyslové veletrhy Intec a Z otevřou brány výstaviště pro svůj další ročník již ve dnech 5. až 8. února 2019. Výhodný termín konání hned na začátku roku znamená pro vystavovatele a návštěvníky z České republiky ty nejlepší předpoklady pro navázání či prohloubení obchodních kontaktů na mezinárodní strojírenské a subdodavatelské scéně.

Přes miliardu obratu v ocelařině

Firma Brück AM ze Zámrsku v loňském roce oslavila jubileum 20 let od doby, kdy byl zahájen provoz v první hale fabriky, která v současné době dává práci 250 lidem z regionu. A co více si mohli akcionáři jako dárek k výročí přát, než nejvyšší výnosy v historii jejich firmy.

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Obráběcí nástroje pro letecký průmysl

Z pohledu výroby je při obrábění leteckých komponentů největší výzvou typ obráběného materiálu. Titan, vysokoteplotní superslitiny (HTSA) a žáruvzdorné oceli jsou těžko obrobitelné materiály, a tato jejich charakteristika je problémem v celém dodavatelském řetězci leteckého průmyslu.

Partnerství na Borech

Do průmyslového areálu na plzeňských Borských polích se za účelem reportáže vracím po necelém půl roce. Tentokráte společně se zástupci společnosti Iscar, jejíž technologie pomáhají zdejší progresivní mladé firmě KTD Technologies v jejím růstu a díky prolínání profesních a osobních vztahů tak vzniká mezi oběma subjekty pevné partnerství.

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.

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