Témata
Reklama

PKD a CBN nástroje

Nástroje s řeznými hranami z PKD (polykrystalického diamantu) a CBN (kubického nitridu boru) jsou obzvlášť vhodné pro opracování hůře obrobitelných a vysoce abrazivních materiálů. V těchto případech dosahují vysokých kvalitativních parametrů zároveň při velké efektivnosti, tj. enormních trvanlivostí spolu s vynikající kvalitou obrobených povrchů při extrémní procesní spolehlivosti.

Vývoj a výroba PKD a CBN nástrojů je od poloviny osmdesátých let minulého století ve firmě Gühring high-tech oborem. V produkčních závodech v Evropě, Americe a Asii vznikají dnes inovativní a zároveň komplexní kombinované nástroje pro vysoce speciální obráběcí operace. Před dvěma lety byla také spuštěna výroba a renovace těchto nástrojů v České republice v závodě Sulkov u Plzně.

Reklama
Reklama

Nástroje z PKD a CBN a jejich použití

Těla nástrojů jsou z oceli nebo ze slinutých karbidů. Do sedel plátků se pájí vlastní řezné destičky. Polotovarem jsou kruhové destičky, které jsou následně v elektroerozivním stroji nařezány do patřičných tvarů. Pro maximální využití destičky polotovaru se využívají speciální programy, které poskládají požadované tvary řezných plátků tak, aby odpad byl minimální. Řezné plátky jsou pak napájeny na vlastní nástroj, který se následně očistí pískováním. Dále přichází na řadu erodování celého nástroje ke konečným rozměrům v toleranci 0,01 mm. Pokud je požadována vyšší přesnost, jsou nástroje broušeny na ultra přesných bruskách až na tisíciny milimetru.

Řada nástrojů společnosti Gühring

Nástrojový program zahrnuje vrtáky, frézy, výstružníky i řezné destičky. K tomu jsou také vyvíjeny, konstruovány a vyráběny především zákazníky specifikované nástroje pro vysoce komplexní obrábění. Hlavní uplatnění nacházejí tyto nástroje převážně v automobilovém průmyslu. Odlehčování konstrukcí při zvyšování výkonových parametrů a snižování spotřeby paliva u automobilů vede ke stále četnějšímu používání speciálních materiálů, jako jsou hliníkové a magnéziové slitiny. Typickými obrobky jsou motorové bloky, hlavy válců, klikové i vačkové hřídele, stejně jako převodové skříně či turbodmychadla a common raily. Další širokou oblastí pro efektivní využití těchto nástrojů je letectví a kosmonautika. Se stupňujícími se požadavky na letadla, vrtulníky, nosné rakety i vesmírné satelity zrychluje také vývoj nových materiálů především na syntetické bázi kompozitů či speciálních slitin.

Plné využití maximálního potenciálu PKD a CBN nástrojů klade také extrémně vysoké nároky na výrobce strojů. Tyto obráběcí stroje a upnutí obrobků musejí být maximálně stabilní, stroje musejí být enormně tuhé při vysokých parametrech otáček vřetena a extrémně vysokých posuvů, absolutně bez chvění. To vyžaduje důsledně konstrukčně propracované uložení vřeten i vedení posuvových částí, stejně jako tuhostí celých posuvových soustav a pohonů. Minimální házivost vřetena a vnitřní chlazení s vysokým tlakem jsou samozřejmostí.

Nástroje pro automobilový průmysl

Moderní automobilový průmysl v současné době využívá supervýkonné materiály, které je třeba kvalitně a efektivně v co nejkratším čase obrobit. Typické součásti motorů, převodovek, zadních i předních os, prvků řízení, brzd i další speciální díly kladou zvlášť vysoké požadavky na precizní řezné nástroje při zachování jejich odolnosti proti opotřebení. S ohledem na omezený rozsah tohoto článku byly vybrány dvě aplikace.

Ukázka aplikace PKD nástroje s vysokou mírou inovace

Obrábění dílů, jako jsou hlavy válců a motorové bloky ze slitin hliníku vyžaduje vrtání blízko k sobě ležících otvorů, na jejichž výslednou přesnost působí silné tepelné zatížení. Díky extrémnímu tepelnému působení při výkonném obrábění hrozí riziko, že se vyvrtané otvory následně zdeformují. K eliminaci těchto rizik mají nástroje pro tyto aplikace vyvinutou speciální řeznou geometrii.

Nástroje pro obrábění otvoru pro ucpávky chladicího okruhu v hlavě válců mají ještě další vylepšení, neboť zde se nesmí odchozí třísky dostávat dovnitř obrobku. Speciální geometrie nástroje v souladu se správným usměrněním chladicí kapaliny se starají o to, aby třísky vznikající při tomto řezném procesu byly stáčeny do optimálního tvaru i rozměru a následně byly vytlačovány chladicí kapalinou směrem ven z obrobku. Náklady na čištění těchto členitých uzavřených obrobků jsou pak silně zredukovány.

Ukázka aplikace PKD a CBN kombinovaných nástrojů a jejich pokrokového řešení

Pro vývoj a konstrukci optimálního nástroje musí být v první řadě kompletní obráběcí proces posouzen jako celek. To platí obzvlášť pro konstrukce složitějších kombinovaných nástrojů, kde se využívá zároveň více pracovních kroků. Zde již od prvotního definování procesu až po sériové nasazení nástrojů poskytuje firma Gühring své dlouholeté zkušenosti. K dispozici jsou také speciální techničtí poradci pro PKD a CBN nástroje s celosvětovou působností, s cílem pomoci uživatelům při jejich aplikacích přímo v jejich podnicích. Příklad progresivního inovačního přístupu dokumentuje následující aplikace obrábění montážních otvorů a sacích kanálů v hlavě válců ve třech krocích:

Počáteční stav

Vrtání montážních otvorů (pro šrouby, kterými je hlava přitažena k bloku motoru) bylo realizováno dvěma monolitními tvrdokovovými vrtáky. Obrábění sacích kanálů, vodítek a sedel ventilů probíhalo pomocí čtyř PKD i CBN kombinovaných nástrojů. První nástroj s PKD pájenými plátky provede úpravu tvaru sacího kanálu a vytvoří pilotní otvor pro vodítko ventilu. Druhý nástroj je opět PKD a v základním tělese vystruží nejdříve otvor pro vodítko ventilu a potom zahloubí otvor pro kroužek sedla ventilu. Po těchto operacích se do hlavy zalisují vodítka ventilů ze slitiny mědi a také dojde k zalisování kroužku sedla ventilu ze speciální oceli. Třetí nástroj provede pilotáž ve vodítku PKD výstružníkem a vyhrubuje kroužek sedla ventilu. K této operaci slouží masivní část nástroje, která je opatřena třemi břity, jež jsou tvořeny výměnnými CBN plátky, úhlově i axiálně nastavitelnými. Čtvrtý nástroj je kombinovaný ve stejném duchu jako předešlý a slouží jako dokončovací – obrobí vodítko i kroužek sedla ventilů načisto do konečných rozměrů, tvaru a kvality.

Při opracování vodítek ventilů byly používány jen čtyřbřité vystružovací nástroje.


Nástroje používané před optimalizací procesu. Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Stav po optimalizaci nástrojů

Počet nástrojů pro obě operace zůstal zachován. Pro vrtání montážních otvorů byl však dokončovací tvrdokovový vrták nahrazen PKD vrtákem s vyššími řeznými parametry.

V případě obrábění sacích kanálů, vodítek a sedel ventilů byly kombinované nástroje s výstružníky překonstruovány na modulární bázi držáků pro dokončovací obrábění s nejpřesnějším provedením 6x6 pro PKD nástroje. Ten díky blíže k sobě uspořádaným seřizovacím šroubům pro radiální a axiální nastavení umožňuje provádět velmi snadno úpravy a korekce v bezprostřední blízkosti měřeného bodu. Nástroje jsou pak nastaveny pro obrábění bez kymácivého efektu v mikrometrické přesnosti.

Také počet břitů výstružníku byl zvýšen ze čtyř na šest, zde byly použity konstrukční principy z programu PKD výstružníků označeného PR 1000 M.


Sada nástrojů používaná po optimalizaci obrábění. Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Nové pokrokové řešení

Počet nástrojů pro obě operace byl zredukován. Pro vrtání montážních otvorů byl vynechán pilotovací tvrdokovový vrták. V případě obrábění sacích kanálů, vodítek a sedel ventilů byly kombinované nástroje zredukovány z původních čtyř na pouhé dva. Zde tyto dva nástroje byly přepracovány na základě zkušeností a zpětných informací z výrobních procesů. Díky inteligentní konstrukci a zlepšení koncepce rozložení vlastních břitů ve spojení s optimalizovaným systémem chlazení pro odchod třísek je možné v jednom nástroji spojit více pracovních kroků. V těchto případech jsou hrubovací operace sloučeny s operacemi dokončovacími.


Pokrokové řešení spojující více kroků s jedním nástrojem. Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Výroba PKD a CBN nástrojů

Tyto technicky unikátní nástroje vznikají v nejmodernějších provozech, kde je dispozici 200 špičkových pracovníků pro vývoj, konstrukci a výrobu. Nejnovější CAD programy a počítačové vybavení jsou využívány při podpoře vývojových a konstrukčních prací. Vlastní výrobou však péče o nástroje zdaleka nekončí. V rámci služeb zákazníkům se provádějí také přeostřování a renovace těchto velmi drahých nástrojů. Zákazník pošle otupené nástroje zpět nebo je přiveze naše svozová služba. Vstupní inspekce určí míru opotřebení a eventuální poškození a určí, jaké pracovní kroky jsou potřeba k obnovení bezvadné funkčnosti nástrojů. Na základě této vstupní kontroly je zvolena po konzultacích se zákazníkem ekonomicky optimální varianta. Buď je stávající nástroj renovován, nebo jsou dodány nástroje nové. V rámci renovací jsou silně opotřebené plátky nahrazeny novými, v případě lehkého opotřebení jsou nástroje přeostřeny. Následuje výstupní kontrola a zpětné dodání zákazníkům.

Již v úvodu bylo řečeno, že před dvěma lety byla také spuštěna výroba a renovace těchto exkluzivních špičkových PKD a CBN nástrojů v České republice v závodě Sulkov u Plzně. Díky identickému strojnímu a měřicímu zařízení jako v ostatních závodech koncernu, kde se PKD a CBN nástroje zhotovují, a na základě celosvětových zkušeností včetně rozsáhlé databáze konstrukčních linií a postupů, je i v tomto případě zaručena nejvyšší výsledná kvalita. Kompetentní pracovníci jsou vysoce kvalifikovaní a s velkou motivací pomoci uživatelům v maximální možné míře zefektivnit jejich výrobu.

Dr.-Ing. František Plánička
Gühring

frantisek.planicka@guehring.de

www.guehring.cz

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 140548
Datum: 13. 05. 2014
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Související články
Čtrnáctý ročník soutěže Ocenění českých podnikatelek úspěšně odstartován

Ve čtvrtek 3. června 2021 byl zahájen další ročník prestižní soutěže Ocenění českých podnikatelek, který odstartovala online konference Women in Business s podtitulem Nová realita roku 2021 a společný (re)start, most k jednotě a spolupráci. Tuto soutěž již tradičně vyhlašuje podnikatelská platforma Helas – Budujeme hrdé Česko. Patronkou letošního ročníku je Kateřina Kadlecová, generální ředitelka společnosti USSPA. 

Třpytivý svět krystalů

Turnovská společnost Crytur patří svým pojetím ke světovému unikátu. V přesně definovaných podmínkách pěstuje umělé krystaly z vlastního výzkumu a vývoje, které následně po opracování dodává buď jako specifické optické díly pro další celky, nebo přímo kompletní výrobky.

Implantáty z Čech až na konec světa

V 70. letech minulého století stál u zrodu prvních ortopedických implantátů v Čechách. V roce 1992 pak v rámci privatizace založil vlastní firmu téhož zaměření, jejíž výrobky dodnes pomáhají lidem znovu se hýbat. Ano, hovoříme o Stanislavu Beznoskovi a české firmě téhož jména, kterou dnes úspěšně řídí členové rodiny zakladatele.

Související články
MM Podcast: Glosa - Když se země otřásají v základech

Krize vyvolaná pandemií koronaviru v řadě oborů působí jako urychlovač trendů patrných před jejím vypuknutím. Mnoho odvětví si prochází zásadní strukturální transformací, ale část z nich – které se stát snaží podpůrnými prostředky za každou cenu stále držet nad vodou, zanikne. 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jakým způsobem se po 15 měsících od vypuknutí pandemie koronaviru tento stav projevuje ve vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a ekonomiky jako takové (např. vlivem navýšení cen vstupních materiálů, nedostatku některých komponent)? Dokážete predikovat, jak se bude situace ve vaší komoditě vyvíjet ve druhé polovině roku, na čem bude záviset?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak současná doba ovlivňuje realizaci smluvního výzkumu na již hotových projektech, resp. při akvizici nových? Zaznamenáváte aktuálně pokles zájmu firem o spolupráci?

Semináře nově s high-tech technologiemi

Školicí a tréninkové centrum společnosti Ceratizit ve Velkém Meziříčí prošlo v loňském roce rozsáhlou modernizací. Nové Technické centrum i technologie v něm bohužel kvůli pandemii covid-19 nemělo možnost navštívit mnoho zákazníků. Všichni pevně věříme, že se to brzy změní. Než se tomu tak stane, požádali jsme Jana Gryče, technického ředitele společnosti Ceratizit, aby nám představil, co je v centru nového a na co se mohou zákazníci těšit. Při té příležitosti jsme oslovili také Pavla Němečka, obchodně-technického zástupce společnosti Hermle, aby pohovořil o pětiosém stroji C 32 U, které je v centru nové.

Švédové jsou féroví a přímí obchodníci

Celosvětová pandemie covid-19 mění světa vytváří nové příležitosti a výzvy pro exportně orientované firmy. Zahraniční kanceláře CzechTrade registrují příležitosti v daných destinacích a vytvářejí partnerství českým výrobním společnostem a jsou jim nápomocni při vstupu na trh a upevnění jejich pozice.

Digitalizace: klíč k úspěchu

Již od roku 1919 zkoumá, vyvíjí a vyrábí zabezpečovací techniku společnost EVVA - rodinná firma se sídlem ve Vídni. To, že se nyní, přibližně o 100 let později, stala průkopníkem propojené výroby, je zásluhou její jasné strategie s důrazem na digitalizaci. Důležitým milníkem nové výrobní filozofie společnosti EVVA je soustružnické a frézovací centrum Hyperturn 65 Powermill v kombinaci se síťovým řídicím rozhraním Emconnect. S flexibilním výrobním systémem od společnosti Emco lze nyní kompletně automatizovat obrábění mosazných dílů v kusové výrobě i výrobě středních sérií.

MSV ve znamení obrábění

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci vynikajících obráběcích strojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Petra Odehnala z obchodního oddělení společnosti Pilart stroje.

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