Témata
Reklama

Opotřebení nástroje při frézování zušlechtěných nástrojových ocelí

Výroba tvářecích nástrojů patří ke špičkovým technologiím dnešního moderního strojírenského průmyslu. Na výrobu jsou kladeny vysoké nároky jak ze strany zákazníků, tak také samotných výrobců těchto nástrojů. Dnešní trend vyrobit tvářecí nástroj, vstřikovací formu nebo střižný, ohýbací nástroj co nejrychleji, nejpřesněji a nejlevněji, vyvolává potřebu hlubšího poznání této problematiky.

Každý výrobce by měl zhodnotit situaci ve své nástrojárně a zvážit, zda je schopen úspěšně plnit přání zákazníka a čelit stále narůstající konkurenci. Dnešní moderní obráběcí a elektroerozivní centra umožňují velmi rychlé a efektivní výroby. Zápustky a tvarové díly forem se začínají obrábět (vyrábět) na jedno upnutí. Obráběcí centra dovolují obrábět za vysokých řezných a posuvových rychlostí. To vše ale s podporou kvalitních řezných nástrojů. Frézovacích nástrojů je na trhu celá řada. Každý nástroj má své specifické vlastnosti a použití.
Reklama
Reklama
Reklama

Nástroje pro výrobu nářadí

Při výrobě zápustek a forem tvoří 80 % všech nástrojů stopkové frézy. Pro hrubování je většinou použito stopkových fréz s vyměnitelnými břitovými destičkami (VBD). Tyto nástroje jsou tuhé a se správnou volbou VBD je možno dosáhnout velkého úběru materiálu. Při hrubování tvarových ploch jsou nejrozšířenější VBD kruhového a půlkruhového tvaru.
Výhodou těchto VBD je tuhost břitu i při velkém průřezu třísky a příznivý vliv na axiální složku řezné síly. Materiál a geometrie VBD, jakož i řezné podmínky, jsou závislé od toho, v jakém tepelném stavu se materiál obrobku (formy, zápustky) nachází. Většinou se hrubuje materiál v nezušlechtěném stavu. Po této operaci následuje kalení. Takto tepelně zpracovaný polotovar je znovu upnut na stůl frézovacího centra, kde následuje polodokončování a dokončování. V případě velmi složitých tvarů nebo dezénování navazuje na polodokončování elektroerozivní hloubení. Materiál zápustky či formy bývá obvykle kalen na tvrdost 48 - 62 HRC. Tento tepelně zpracovaný materiál má smluvní mez pevnosti Rm = 1500 - 2500 N.mm-2. Pro obrábění se používá přesně broušený, vyvážený a otěruvzdorný řezný nástroj. Tyto předpoklady splňují monolitické stopkové frézy. Jsou vyrobeny z velmi jemnozrnného slinutého karbidu (SK) a jsou povlakovány různými modifikacemi TiAlN povlaku.
Tento povlak se na nástroj nanáší metodou PVD ve velmi tenké vrstvě nebo v nanovrstvách. Tato vrstva má v porovnání s ostatními otěruvzdornými vrstvami vysokou odolnost vůči teplotě. Svoji tvrdost, která je při pokojové teplotě okolo 3000 - 3500 HV, ztrácí při teplotách použití kolem 800 (C pouze o 30 - 40 %. Dalším materiálem, který našel uplatnění při frézování kalených materiálů, je kubický nitrid boru (CBN). Mezi jeho přednosti patří vysoká lomová houževnatost, dobrá tepelná vodivost a možnost frézování s velkou hloubkou řezu. Ve formě řezných břitů je připájen k základnímu monolitnímu tělu frézy. Vysoká tvrdost tohoto řezného materiálu jej předurčuje zejména pro bezpečný způsob obrábění vysoce kalených ocelí s extrémně dlouhou trvanlivostí ostří. Tyto nástroje tvoří moderní a hlavně ekonomičtější variantu monolitních fréz z CBN. K tomu, aby frézovací nástroj vytvářel kvalitní povrch obrobku, měl dlouhou trvanlivost břitu, zajišťoval přesné rozměry výrobku v daných tolerancích a především zvyšoval produktivitu práce, je zapotřebí zvolit optimální řezné podmínky. Při jejich volbě je důležité ujasnit si požadavky kladené na výrobu a budoucí výrobek. Např. kvalita povrchu v závislosti na čase obrábění, trvanlivost ostří v závislosti na přesnosti a produktivitě. Tyto parametry jsou vzájemně propojeny a závislé na sobě.

Experimentální frézování kalené nástrojové oceli

V rámci experimentální práce byla zkoumána závislost opotřebení řezného nástroje v závislosti na volbě řezných podmínek. Byla použita monolitní stopková kulová fréza ( 6 mm se dvěma břity a povlakem z TiAlN. Tento nástroj je určen pro obrábění zušlechtěných ocelí do tvrdosti 58 HRC. Materiálem obrobku byla zvolena nástrojová ocel 1.2343 (19552), která byla kalena na tvrdost 46 HRC (Rm = 1500 N.mm-2). Tento materiál je při výrobě forem a zápustek velmi rozšířen. Do tohoto materiálu byly za daných řezných podmínek frézovány dutiny rozměrů: 80 x 25 x 9,4 mm, R5, úkos 10(. Jednalo se o sousledné hrubovací frézování těchto dutin. Pro všechna měření byla zvolena hloubka řezu ap = 0,6 mm a šířka řezu (krok) ae = 0,4 mm.

Vyhodnocení experimentu

Následující obrázky zaznamenávají průběh opotřebení nástroje při experimentálním frézování. Na obrázku 3 je dokumentován břit frézy před obráběním a opotřebení břitu nástroje po výrobě první dutiny. Opotřebení plochy hřbetu bylo 0,047 mm. Obrázek 4 znázorňuje opotřebení hřbetu 0,051 mm druhého měření a dále patrné opotřebení hřbetu 0,050 mm třetího měření.
I když se řezné podmínky rapidně změnily, opotřebení hřbetu vykazuje jen nepatrné změny. Měření č. 3 ukazuje 40% zlepšení výrobního času operace při stejném opotřebení nástroje jako při experimentu č. 1. Se vzrůstající řeznou rychlostí a posuvem však roste opotřebení špičky (fazetky) nástroje. Z následujícího zjištění vyplývá, že nástroj je schopen efektivně obrábět i za vysokých řezných rychlostí a posuvů, aniž by došlo k většímu nárůstu opotřebení hřbetu. Nutností je vyhýbat se frézování rovných ploch středem nástroje (fazetkou). Tomu by se mělo zabránit vhodným naklopením vřetena. Naklopení by mělo být provedeno v ose posuvu, a pokud to stroj umožňuje, i v ose bočního úběru (kroku ae). Přednost by měla být dána tzv. tažení nástroje.

Závěr

Uvedený příspěvek dokazuje, jak důležité je sledovat podmínky při frézování tvrdých nástrojových materiálů. Bylo ukázáno, jak kvalitní jsou v dnešní době povlakované monolitní nástroje a jejich schopnost odolávat opotřebení při vysokých řezných podmínkách. Sledování opotřebení nástroje v závislosti na řezných podmínkách je jen část výzkumu, který byl proveden. Dále byly provedeny experimenty se sledováním řezných sil, kvality povrchu obrobku, při různém naklopení vřetena, tvrdosti a druhu obráběného materiálu a řezných podmínkách.
Literatura
[1] Firemní katalog Nástroje ze slinutého karbidu firmy Walter.
Ing. Jiří Kovář
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 31228
Datum: 10. 12. 2003
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

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.

Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Související články
Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

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.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

Multifunkční obráběcí centra

Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

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