CNC obrábění
Pod obráběním tvrdých dílů máme většinou na mysli dokončování a polodokončování. S ohledem na změny, ke kterým v materiálu dochází, vyžaduje povrch tepelně zušlechtěných součástí většinou dokončovací úpravy. Velmi často se kombinuje rychloobrábění a obrábění, zejména při frézování. Vývoj řezných nástrojů a dostupnost vhodných CNC obráběcích strojů s ovládáním více os a odpovídajícím softwarem učinily z tohoto způsobu alternativu k tradičnímu broušení nebo elektrojiskrovému obrábění. Soustružením lze dosáhnout významných úspor doby obrábění i nákladů, je možné odbourat celé operace a snížit nutnost leštění forem a zápustek na zlomek původního času.
Obrábění tvrdých dílů nemá přesnou definici. Jde o rozsah operací daný použitými řeznými materiály. O výběru materiálu nástroje vhodného pro obrábění konkrétního dílu rozhodují jeho vlastnosti pro daný materiál při vysokých teplotách v řezu - s požadavky na malé difúzní opotřebení a velkou odolnost proti únavě. Pro nejjednodušší účely lze použít slinuté karbidy, a zvláště pak cermety, které se využívají při obrábění do tvrdosti 40 HRC, zatímco pro tvrdosti 50 HRC až přibližně 70 HRC se doporučuje kubický nitrid boru. Při obrábění HPT se obecně pro oblast ležící mezi výše zmíněnými mezemi doporučuje keramický materiál nástroje, zejména při nižších požadavcích na kvalitu obrobeného povrchu.
Nové úrovně výkonu
Časová náročnost obrábění tvrdých dílů je neustále snižována vývojem nových nástrojů i obráběcích strojů specializovaných na tuto oblast. Nové třídy řezných materiálů umožnily zvýšení řezné rychlosti a nové geometrie břitu zvýšení posuvu - zejména pak nedávno zavedené hladicí geometrie. O zkrácení dob obrábění se kromě omezení času potřebného k nastavení nástroje, manipulaci s obrobky a jejich kontrole zasloužila i možnost obrábět díly na jedno upnutí. Břitové destičky z kubického nitridu boru i keramiky mají hladicí geometrii WH, doplněnou geometrií WG pro soustružení tvrdých dílů (HIYr).
Řezné podmínky při obrábění tvrdých dílů do značné míry závisí na použitém nástroji a materiálu obrobku, a také na podmínkách při obrábění a požadované kvalitě povrchu. Při HPT v materiálu s tvrdostí 60 HRC pomocí břitové destičky z kubického nitridu boru jsou běžné řezné rychlosti 100 až 200 m.min-1. Při použití hladicích břitových destiček mohou být běžné posuvy 0,05 až 0,20 mm.ot.-1 zdvojnásobeny, přičemž se zachová kvalita povrchu. Alternativně lze hladicí břitové destičky používat s běžnými posuvy, čímž se dosáhne dvojnásobného zlepšení kvality povrchu a přitom se často i prodlouží životnost ložisek.
Frézování tvrdých dílů
Frézování tvrdých dílů (HPM) je obvyklý případ obrábění mnoha různých materiálů forem a zápustek, u něhož má typ operace vliv na výběr materiálu nástroje a tím i na maximální tvrdost obrobku, kterou lze ještě zpracovat. Většina frézování se dnes provádí slinutými karbidy ve formě nástrojů osazených vyměnitelnými břitovými destičkami a nástroji z masivního slinutého karbidu, intenzivně vyvíjenými v uplynulých letech. Vývoj jemnozrnných základních materiálů a technologie PVD povlaků daly vzniknout třídám, jako je např. GCHIOP, z níž lze vyrobit čelní frézy s velmi vysokou odolností proti opotřebení. Aplikační oblastí tohoto nástroje Pluratech je frézování ocelových dílů s tvrdostí nad 54 HRC.
Díky dosažení stálé vysoké kvality základního materiálu s jemnými a rovnoměrně velkými zrny vyniká nástroj Pluratech velmi rovnoměrným a dobře kontrolovaným časovým rozvojem opotřebení. Dosahuje vysoké spolehlivosti, čímž snižuje riziko poškození dílů při dokončování a superdokončování. Tento materiál nástroje je rovněž velmi dobře přizpůsoben mnoha různým aplikacím rychloobrábění, kde se kombinací vysoké řezné rychlosti a malé hloubky řezu dosahuje velmi dlouhé životnosti nástroje. Existují i nástroje s vyměnitelnými břitovými destičkami vhodné pro HPM, a z nich zejména pro hrubování určená fréza CoroMill 200 s oblými břitovými destičkami.
Vyšší produktivita, nižší náklady
Nový postup svým uživatelům přinese mimo jiné vyšší produktivitu zkrácením doby cyklu a menším počtem nastavení, zvýšení kapacity výroby vlivem vyššího počtu obrobených vysoce kvalitních povrchů. Dále dojde ke snížení nákladů na nástroje, snížení investic a zjednodušení provozu, zásluhou odvodu třísek bez použití řezné kapaliny se technologie chová šetrněji k životnímu prostředí. Díky využití CNC strojů se zvýší pružnost výroby.
Priority při zavádění HPT:
vhodné strojní vybavení - kvalitní, dostatečně dimenzovaný CNC soustruh;
dostatečně dimenzovaný držák obrobku;
využití nejlepších postupů pro zajištění potřebné kvality;
dosažení stálých rozměrů obrobků, tvaru, tvrdostí, házení atd.;
vhodné a správně použité nástroje, s dostatečnou technickou podporou dodavatele;
zvážení vlastností nástroje, např. výkonu, konzistence, dostupnosti, stability, možností upnutí, přesností a předvídatelné životnosti;
zavedení optimalizovaných rozmezí řezných podmínek pro jednotlivé
operace s cílem dosáhnout nejlepší kombinace spolehlivosti a produktivity obrábění.
Priority při zavádění HPM:
zajištění optimální stability a přesnosti, zejména házení, s ohledem na samotný řezný nástroj, a zajištění kvalitního upnutí nástroje;
obráběcí stroj musí vyhovovat nárokům moderního frézování, tj. dosažení potřebných otáček vřetena, tuhosti, přesnosti, stavu vřetena, programovacího softwaru atd.;
využití výhodného CAM softwaru k zajištění optimálního využití nástroje a obráběcích postupů;
optimalizace upnutí obrobku, tj. stability a přesnosti;
dostatečný odvod třísek z prostoru obrábění;
zaručení správných drah jednotlivých nástrojů, tj. zavedení do řezu, vyvedení z řezu, zatížení, vyložení atd.;
výběr co nejlepšího a nejvhodnějšího nástroje pro danou aplikaci, s dobrými tepelnými bariérami a co nejsilnější a nejstabilnější stopkou;
nalezení nejvýhodnějších řezných podmínek, zabránění vzniku nadměrného tepla.
Lubomír Jendrol