Témata
Reklama

Optimalizace při pětiosém obrábění

Není žádným tajemstvím, že při pětiosém obrábění se do úspěšnosti výsledku promítá řada velmi významných faktorů. Výkonné obráběcí centrum s dobrou simultánní dynamikou, vysoká úroveň CNC řízení a vynikající CAM systém pro vytvoření optimální dráhy nástroje (včetně kolizní kontroly) jsou věci, které zde hrají zásadní roli.

Stále více výrobců také zjišťuje, že při provádění pětiosých obráběcích operací mohou díky výběru a používání nejmodernějších obráběcích nástrojů a nástrojových systémů dosáhnout zvýšení produktivity, hospodárnosti a kvality součásti.

Řešení pro součásti motoru

Při obrábění součástí leteckých motorů, např. lopatek turbíny nebo lopatkových kol, jsou časté simultánní pohyby v rotačních a naklápěcích osách obráběcích center. Z toho důvodu je vhodné při výrobě ploch, které nemají rovinný charakter, jak je tomu např. v případě proudnicového tvaru lopatek, dát přednost kónickým stopkovým frézám s kulovým čelem. Vzhledem k možnosti využití všech stran.

Reklama
Reklama
Reklama
Kónická stopková fréza CoroMill Plura

Přesto však výběr správného nástroje představuje jen jednu polovinu věci. Strategie obrábění využívané pro odebrání materiálu mají zásadní význam s ohledem na minimalizaci vibrací. Bohužel vibrace jsou nežádoucím průvodním jevem při obrábění s dlouhým vyložením nástroje, které je často nezbytné pro zajištění jeho dosahu hluboko dovnitř dutiny nebo kapsy. Za vhodný způsob potlačení sklonu k vibracím u řady pětiosých aplikací s dlouhým vyložením se podle zkušeností firmy Sandvik Coromant ukazuje jejich provádění při menších axiálních a velmi malých radiálních hloubkách řezu. To má pozitivní vliv na působení výslednice řezných sil směrem proti stopce nástroje a vřetenu obráběcího centra.

Proudnicový profil lopatek turbíny

Obrobení lopatky turbíny je složitý úkol. Každý ze specifických prvků, který se váže k lopatkám turbíny, jako např. proudnicový profil, věnec, náboj, hlava, patka nebo závěs, vyžaduje pečlivé posouzení a výběr řešení pro jejich obrábění.

Dodavatel obráběcích nástrojů je schopen nabídnout komplexní řešení pro výrobu součástí, jako jsou lopatky turbín a celá řada dalších součástí leteckých motorů. Jako jeden z mnoha příkladů lze zmínit čelní frézy s vyměnitelnými břitovými destičkami řady CoroMill 300, které firma Sandvik Coromant doporučuje pro pětiosé šroubovicové polodokončování proudnicového profilu. Díky využití programování dráhy nástroje s narolováním do řezu a kruhovým břitovým destičkám, u kterých se při obrábění houževnatých materiálů, např. titanu nebo žárovzdorných slitin (HRSA), významně snižuje velikost opotřebení ve tvaru vrubu, poskytují frézy CoroMill 300 řadu možností pro využití vysokých rychlostí posuvu. Tyto frézy jsou také velmi často využívány pro hrubovací frézování v oblasti nálitků na skříních turbín, které jsou obvykle vyráběny z žárovzdorných slitin, např. Inconel nebo Waspalloy.

Letecké motory

Oběžná/lopatková kola jsou stále běžnější u kompresorové části leteckých motorů, vzhledem k výhodám, které nabízejí s ohledem na hmotnost, účinnost a údržbu. Například při výrobě uzavřené drážky v titanu doporučují odborníci na nástroje použití strategií využívajících pro frézování pouze špičku nástroje. Pro tento účel se dobře hodí nedávno představená fréza s výměnnými řeznými hlavami CoroMill 316 s kulovým čelem, protože nabízí dobrý poměr mezi produktivitou a hospodárností - a hlavně, axiální hloubka řezu je omezena na jednu polovinu průměru nástroje.

Naproti tomu je při provádění stejné operace ve slitinách Inconel přednostní strategií trochoidální frézování. Jedná se o 2D metodu, která na omezeném prostoru využívá techniky vysokorychlostního frézování pro vytvoření tvarů typu uzavřené drážky v houževnatých materiálech. Dráha nástroje je naprogramována tak, aby byl veden po spojité spirálové dráze (s narolováním a vyrolováním ze záběru), s kontrolovanou velikostí oblouku záběru břitu tak, aby řezné síly zůstaly nízké a bylo možné použití velkých axiálních hloubek řezu. Stopková fréza CoroMill Plura s kulovým čelem s 50° podbroušením stopky je za předpokladu práce s malou radiální hloubkou řezu optimalizovaná pro použití axiálních hloubek řezu do dvojnásobku průměru nástroje.

Dokončování profilu lopatky se poněkud liší v tom, že pokud to obráběná součást, CAM software a nástroj umožňují, jsou upřednostňovány strategie frézování stěn bokem skloněné frézy, protože díky velkým axiálním hloubkám řezu představují nejrychlejší alternativu. Pro tyto účely lze často využít standardní programy kónických stopkových fréz s kulovým čelem.  

Lopatky turbín se obvykle dělí do dvou skupin - na rotorové a statorové - a v běžné praxi jsou pro tyto dva typy charakteristické různé upínací systémy a různé tvary patky, jež jim umožňují lépe odolávat různým zatížením, kterým jsou v provozu vystaveny. Statorové lopatky mají obvykle na jedné straně patky malou drážku, kterou lze poměrně snadno zhotovit pomocí monolitních karbidových nebo stopkových fréz s vyměnitelnými břitovými destičkami. Rotorové lopatky mohou využívat různé upínací systémy, např. závěs se stromečkovým profilem nebo hluboké drážky zhotovené s lichoběžníkovým příčným průřezem. Tyto odchylky v profilu a provedení patek lopatek vyžadují použití různých strategií pro jejich obrábění.  

Lopatkové/oběžné kolo

Při obrábění stromečkového profilu může být často prospěšná změna polohy upínacího přípravku tak, aby osa nástroje byla rovnoběžná s podélnou osou lopatky. V takovém případě je pak s pomocí speciálního adaptéru možné využít stromečkový závěs pro upnutí lopatky v průběhu následných hrubovacích operací a tím eliminovat požadavky na obrobení (a pozdější odstranění) zvláštních upínacích prvků na těle obráběné součásti. Dosažení maximální rychlosti úběru kovu a životnosti nástroje umožňují strategie frézování využívající frézy CoroMill 390 s dlouhými břity za předpokladu, že po obou stranách profilu lopatky je aplikován sousledný způsob frézování.

Centroplán

Komplikované a složité plochy, tvary a prvky se také vyskytují u řady součástí draků letadel. Za příklad může posloužit centroplán (střední část křídla), který z pohledu tvaru obráběných ploch představuje mimořádně náročný problém. Pro řadu partií centroplánu je v současnosti možné nahradit obrábění stopkovými frézami s kulovým čelem technikou, která pro vytvoření složitých ploch využívá stopkové frézy a naklonění vřetena obráběcího stroje (tzv. Sturz milling). Relativním skloněním nástroje vůči obrobku je při obrábění na pětiosých obráběcích centrech dosaženo toho, že dráha frézy získává eliptický tvar. Tato mírně eliptická dráha umožňuje použití rychlejšího postupu nástroje (šířky záběru) při zachování požadované výšky nerovností.

Frézování nakloněnou frézou je velice vhodné pro velké, mírně zakřivené plochy, jaké se vyskytují např. na vnějších částech většiny dílů centroplánu. Využití této strategie společně s frézami CoroMill 390 a PCD břitovými destičkami s ostrými, pozitivními břity, umožňuje dosažení vysokých rychlostí úběru kovu, aniž by docházelo ke zhoršení jakosti obrobené plochy nebo kvality součásti.

Obrábění kapes a dutin je operace, která se mimořádně často vyskytuje při výrobě dílů draků letadel. Předpokládejme nyní dokončování 3D dutiny s ostrými úhly (méně než 90°), například takové, jakou můžeme najít u kozlíků křídel. V takovém případě, jestliže jsou na obou stranách rohy s ostrými úhly a na ploše dna je zaoblení, má přednost použití pětiosých strategií obrábění pomocí stopkových fréz s kulovým čelem.  

Dana Benešová

dana.benesova@mmspektrum.com

Sandvik Coromant 

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete nově zakoupit v digitální trafice PUBLERO

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 110552
Datum: 11. 05. 2011
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Chceme svítit

Povědomí o bývalém vojenském prostoru Stříbro v západní části naší republiky přinášejí buď vzpomínky osobního rázu, nebo přicházejí skrze narukované, kteří zde společně, převážně s romskými spoluobčany z tehdejšího východu Československa, v tankových praporech chránili naši republiku proti vpádu západních imperialistů. Doba se naštěstí změnila. Nyní je to rozvíjející se region jak díky blízkosti k Německu a hlavní dálniční tepně, tak i zásluhou generace techniků, kteří se zde kolem plzeňské Škody zrodili a po jejím rozpadu a rozmělnění se vydali na cestu soukromého podnikání ve strojírenském oboru. Do jedné z takových firem, nacházející se v Kladrubech u Stříbra, jsem se vypravil. Důvodem byla ukázka vzniku a růstu dalšího partnerství s dodavatelem technologií obrábění, společností Mazak.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Přidaná hodnota v technologii obrábění

V tomto příspěvku bych se rád vrátil ke své návštěvě japonské firmy Kyocera. V jednom z mých minulých textů (viz www.mmspektrum.com/170111) jsem představil unikátní systém řízení pomocí takzvaných améb, který vyvinul zakladatel firmy Kyocera Dr. Kazuo Inamori. Díky tomuto systému a japonské píli a umu se firma dostala na světovou špičku v řadě oborů. Na základě osobních zkušeností pak mohu prohlásit, že to platí také pro divizi řezných nástrojů. Například rychloposuvové frézy Kyocera vysoce překračují produktivitu, která je u nás i v Evropě standardní.

Související články
CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Budoucnost nástrojových materiálů bez kritických kovů

V současné době jsou nejrozšířenějšími nástrojovými materiály slinuté karbidy a nástrojové oceli. Slinuté karbidy, tedy cermety tvořené vysokým podílem karbidů, převážně karbidu wolframu, a dále TiC, TaC a NbC, a kobaltem jako pojivem jsou využívány především pro výrobu výměnných břitových destiček pro strojní obrábění, případně vrtáků do zdiva a betonu. Díky výborné otěruvzdornosti a velmi dobré lomové houževnatosti jsou v poslední době tyto materiály využívány pro různé aplikace, jako je obrábění ocelí, litin i neželezných kovů.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

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.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

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