Nové vrtáky zvyšují produktivitu i v nestabilních podmínkách

V technických odborných časopisech jsou v poslední době prezentovány inovace moderních řezných nástrojů zejména pro obrábění nových speciálních materiálů hlavně pro letectví, kosmonautiku, automobilový průmysl a energetiku. Inovace nástrojů pro obrábění běžných dílů z konstrukčních ocelí jsou poněkud opomíjeny a nejsou příliš prezentovány.

Firma Gühring má však i v této oblasti již dlouholeté zkušenosti a inovacím těchto nástrojů věnuje velkou pozornost. Pro tento obor byly výrazně inovovány vrtáky, které rozměrově a svým zaměřením pokrývají celou širokou škálu využití pro vrtání uhlíkových ocelí, konstrukčních ocelí s dlouhou třískou, vrtání na starších i ručních strojních zařízeních a také i v nestabilních podmínkách při montážích nosníků ocelových konstrukcí.

Vlastní velké oddělení výzkumu a vývoje navrhuje a zkouší nejvhodnější optimální geometrie nástrojů, k čemuž využívá i nejrůznější simulace a analýzy. K tomu jsou zde k dispozici nejmodernější technické nástroje, jako FEM, vysokorychlostní kamera i termokamera, REM mikroskopy. Nechybí ani měřicí zařízení řezných sil během obrábění, včetně nejnovějších CNC obráběcích center. Velká pozornost je věnována preparacím řezných hran. Tomu také odpovídá patřičné vybavení pro experimentální vývoj i příslušné měřicí zařízení. Divize výroby slinutých karbidů dodává výkonné řezné materiály a divize vývoje povlaků přichází s ideálními povlaky s potřebnými vlastnostmi nutnými pro opracování všech druhů materiálů s maximálním výkonem, vysokou přesností a optimální hospodárností i s patřičnou maximální procesní stabilitou.

Vývoj vrtáků probíhá vždy komplexně jako ucelený systém zahrnující materiál nástroje, geometrii a aplikaci povlaku. Vývoj, konstrukce, výroba a konečná aplikace nového produktu probíhaly podle následujícího schématu:

• definování vstupních parametrů podle požadavků zákazníků;
• vyhodnocení veškerých aplikačních dat od zákazníků, získaných celou sítí zkušených inženýrů společnosti Gühring, kteří pracují přímo v terénu co nejblíže řezným procesům;
• vývoj a optimalizace řezných materiálů;
• vývoj a optimalizace povlaku;
• návrh a simulace řezné geometrie;
• výroba nástroje;
• testování nástroje v reálných podmínkách na zkušebně;
• vyhodnocení výsledků, případná optimalizace;
• nasazení nástrojů u zákazníků pod dohledem aplikačních specialistů, provedení optimalizace řezných parametrů s cílem dosáhnout maximální procesní stability.

Tento monolitní „racio“ vrták je nejvhodnější pro obrábění ocelí s dlouhou třískou a také pro aplikace vrtání na strojních zařízeních, které neumožňují dosáhnout vysokých řezných rychlostí, jaké požadují současné progresivní monolitní vrtáky ze slinutých karbidů. Typickým představitelem takových zařízení jsou soustruhy a starší obráběcí stroje.

Nový typ vrtáku RT 100 C umožňuje i na těchto strojích vrtání při nižších řezných a posuvových rychlostech. Hlavním inovativním prvkem těchto nástrojů je nová geometrie chladicích kanálů ve tvaru trojúhelníku. Nový trojúhelníkový tvar chladicích kanálů optimalizuje množství, rychlost a směr chladicí kapaliny tak, aby odvod tepla z místa řezu byl co největší. Proti klasickým kruhovým chladicím kanálům je zde chladicí médium cíleně směrováno do tepelně nejzatíženějších oblastí – na řeznou hranu a řezný roh. Dalšími inovacemi jsou optimalizované užší profily šroubovitých drážek s vysokou kvalitou jejich povrchu pro zlepšení odchodu třísek z místa řezu při nízkých řezných rychlostech. Konkávní tvar řezných hran zajišťuje jejich perfektní chování při řezném procesu s dlouhou třískou, kdy jsou redukovány řezné síly i teplotní zatížení. Maximální péče je věnována preparaci řezných hran. Díky jejich speciální mikrogeometrii a vynikající kvalitě povrchu v kombinaci s novým povlakem Signum se dosahuje vyšších trvanlivostí těchto nástrojů. Tato opatření také mají velký vliv na potlačení vzniku mikrotrhlin na řezných hranách a zvýšení odolnosti proti nalepování třísky. Jako materiál nástroje je použit zcela nový druh slinutého karbidu s velice jemnou zrnitostí, jenž je díky svým vyváženým vlastnostem ideální pro vrtání při jmenovaných aplikacích. Vrtáky jsou vyráběny do průměru 20 mm v délkách až do 7x D.

Nosníky pro různé ocelové konstrukce jsou připravovány na speciálních řezacích a vrtacích strojích. Vrtání na těchto strojích probíhá obvykle za nestabilních podmínek. V takovém případě jsou na nástroje kladeny obzvláště vysoké nároky.

Vrtání ocelových nosníků a profilů představuje proti vrtání do plného materiálu obrovské zatížení špičky a řezných rohů, na které při neustálém zavrtávání a výběhu vrtáku ven z materiálu po provrtání poměrně tenkých stěn působí mnohonásobně vyšší proměnlivé síly. Geometrie musí být navržena přesně tak, aby mohla kompenzovat nestabilní podmínky a zajistit klidný chod nástroje. Na základě těchto požadavků byl modulární systém vrtáků s výměnnými destičkami HT 800 WP rozšířen i o nové výměnné destičky určené speciálně pro aplikace do ocelových nosníků. Konstrukce těchto výměnných destiček zahrnuje výraznou inovaci geometrie špičky, která zajišťuje lepší středění při zavrtávání a zároveň tak kompenzuje nestabilní podmínky při vrtání. Velký úhel špičky na vnější straně břitu pak minimalizuje vznik otřepu na vnější straně materiálu. Velkou výhodou tohoto modulárního systému je možnost výměny břitové destičky přímo ve stroji bez demontáže těla vrtáku z upínače. Výměnné destičky jsou ve standardním programu k dispozici v rozsahu průměrů od 11 do 40 mm.

Také pro vysoce produktivní vrtání uhlíkových ocelí byly výměnné destičky speciálně upraveny tak, aby splňovaly poněkud odlišné požadavky pro vrtání uhlíkových ocelí, kde je řezný proces doprovázen dlouhou třískou. Konkávní geometrie řezné hrany zajišťuje optimální tvorbu a dělení třísky. Stabilně tvarovaný řezný břit zvyšuje odolnost proti opotřebení bez zvyšování řezných sil.
">

Tyto vrtáky jsou určeny pro vrtání ocelových nosníků, mají stopku s Morse kuželem. Umožňují vnitřní chlazení s axiálním i radiálním přívodem, díky optimálnímu chlazení se zvyšuje i trvanlivost nástroje. Výsledkem speciálního režimu tepelného zpracování je nástroj vyvážených vlastností – s dostatečnou tvrdostí při zachování správné houževnatosti. Vrtáky jsou buď s klasickým kuželovým výbrusem nebo speciálním, s úhlem špičky 170° a centrální špičkou 90°, kde je výsledkem vynikající centrování vrtáku při vlastním zavrtávání. Celá koncepce nástroje je uzpůsobena pro použití na strojních zařízeních, která jsou používána v tomto strojírenském oboru.

Velká část výrobců strojírenských součástí se potýká s nestabilními podmínkami při obrábění. Další početná skupina výrobců není schopna na svých strojních zařízeních dosáhnout požadovaných vysokých řezných parametrů (soustruhy a starší stroje), jiní zase obrábějí oceli s dlouhou třískou, což způsobuje značné technologické problémy. Výrobci ocelových konstrukcí mají také specifické požadavky na vrtání, při kterém jsou nástroje namáhány úplně odlišným způsobem než při vrtání běžných součástí. Pro pomoc při těchto aplikacích byly výrazně inovovány vrtáky, které rozměrově a svým zaměřením pokrývají celou širokou škálu využití při těchto problémovějších strojírenských výrobách. Jedná se o monolitní vrtáky ze slinutého karbidu, vrtáky s výměnnými řeznými destičkami i HSS vrtáky s chladicími kanály. Tyto inovované vrtáky navazují na ucelené programy „racio“ vrtáků řady RT100 i HT800 a také na komplexní program HSS a HSCO nástrojů.

Gühring

Dr.-Ing. František Plánička

sekretariat@guehring.de

www.guehring.cz