Témata

S obráběním, vrtáním pomocí nástroje začali pravděpodobně jako první už staří Egypťané cca 4 000 let před naším letopočtem, přičemž využívali tětivu luku – základ smyčcového soustruhu. Potom přišel středověk, dále Leonardo da Vinci a návrh prvního soustruhu… Technologie třískového obrábění ale v porovnání s dnešní dynamikou vývoje postupovala jen pomalu.

Leoš Kopecký

Leoš Kopecký, *1958, vystudoval VUT v Brně, elektrotechnologie, Konzervatoř Jaroslava Ježka v Praze, text a scénář. Od 1990 působí jako novinář a mediální expert, 2009-2012 Akademie věd ČR (SSČ) - popularizace vědy, marketing, od 2013 externí redaktor pro TA ČR, nezávislý novinář, publikování pro propagaci vědy, výzkumu a inovací. V 2015 založen nezávislý projekt Sci-line - online platformupro komunikaci R&D, nových materiálů a technologií. Projekt je zastřešen aktivitami společnosti ArtCom 3000, jejíž je spoluzakladatelem.

Reklama

Každý krok vpřed byl podmíněn empirickými výsledky a zkušenostmi získanými často náhodnými experimenty. Materiálová věda ani počítače ještě neexistovaly, a tak se jednotlivé dílčí technologie vyvíjely rozdílně, ať už jde o vrtání, soustružení, frézování, nebo broušení. Razantní progres třískového obrábění přišel až s industrializací, vlastně až v druhé průmyslové revoluci díky elektrifikaci a vědě. První pokusy vysvětlit, jak vznikají třísky, se datují do roku 1870 a už v roce 1883 se objevují první práce o účincích řezných maziv. Skutečný rozmach však přišel až po druhé světové válce s nárůstem používání rychlejších a výkonnějších řezacích strojů. Tvorba třísek se obvykle popisuje podle třícestného modelu vyvinutého Normanem Franzem (1958): „Typ třísky, která vzniká, závisí na mnoha faktorech – jak nástroje, tak i materiálu. Ostrost řezného nástroje obvykle nedefinuje typ třísky, ale kvalitu třísky a jsou jasně dané a známé rozdíly mezi těmito typy.“

Typ třísky, která vzniká, závisí na mnoha faktorech – jak nástroje, tak i materiálu. Nicméně důležitým katalyzátorem vývoje obrábění se staly procesní kapaliny. (Zdroj: Sandvik)

Mazat i chladit

Jedním z katalyzátorů vývoje se staly procesní kapaliny – bylo třeba proces mazat i chladit. Vlastnosti kapalin byly vylepšovány přidáním přísad, které obsahovaly síru, fosfor, chlor nebo bor. Bylo zjištěno, že tyto látky jsou vhodné pro zvýšení mazací schopnosti při vysokém tlaku a také pro prevenci koroze.

Poptávka po vysoce výkonných MWF (Metal working fluids) vedla k použití dalších a dalších tříd aditiv, což vedlo k vysoce komplexním tekutinám s přísadami více než 300 různých látek. Nejvýraznějšími se stala aditiva obsahující wolfram, molybden nebo kobalt. V posledních několika desetiletích naštěstí řada předpisů týkajících se ochrany životního prostředí a ochrany zdraví při práci omezila používání některých chemikálií. A kromě dodržování ekologických norem se stala důležitou i ekonomika – dostupnost a náklady na základní tekutinu a přísady kapalin. Podíl procesních kapalin na výrobních nákladech výrobku totiž může být 7–17 %, a to je v některých případech více, než činí náklady na řezné nástroje. Dnes máme díky pokročilým nanotechnologiím k dispozici řezné kapaliny mnohem účinnější a ekologičtější než kdykoli předtím a jsou obvykle nejen recyklovatelné, ale po vyčištění i opakovaně použitelné. Jedním revolučním řešením byl objev syntetických fullerenových nanočástic disulfidu wolframu (1992 prof. Reshef Tenne, Weizmann Institute of Science, Izrael) s až neuvěřitelnými vlastnostmi. Výzkum v oblasti tření, mazání a opotřebení patří k nejprogresivnějším s okamžitými a praktickými dopady nejen na ekonomiku výroby, ale i na globální ekologii. Odhaduje se, že tribologické kontakty představují 23 % celkové světové spotřeby energie.

Reklama

Zapojit výpočetní techniku

Nicméně používání procesních kapalin není jediným možným řešením a náklady na jejich provoz – skladování, čištění, chlazení, distribuci atd., často překračují náklady na kapaliny samotné. A tak kde to jde, využívají se další možnosti, které nové technologie nabízejí. Například metoda MQL (Minimal quantities of lubricant), mazání mlhou, obrábění za sucha, ochlazování a odplavování třísek a podobně. Pro správnou volbu technologie je třeba znát celou řadu parametrů a okrajových podmínek, jenže výzkum procesu třískového obrábění není úplně jednoduchý. Jedním z rozhodujících parametrů je řezná teplota, která významně ovlivňuje životnost nástroje. Posuv, řezná rychlost, hloubka řezu a materiál obrobku jsou pak některé z nejdůležitějších faktorů, které ovlivňují teplotu řezu. Infračerveným měřením lze zjistit průběhy teploty na povrchu hrotu nástroje a prostřednictvím analýzy konečných prvků stanovit empirický vztah mezi řeznými parametry, jako je řezná rychlost, posuv, hloubka řezu a také maximální pevnost a tepelná vodivost různých nerezových ocelí na teplotě řezu. Navíc jakákoli změna třecích podmínek může mít za následek změnu délky kontaktu tříska-nástroj, řezné síly i spotřeby energie. Takže analýza procesů obrábění kovů je značně složitá, a proto se výpočetní technika stala neodmyslitelným nástrojem pro modelování a simulace obrábění. Konkrétně simulace přestupu tepla v obráběcím procesu nebo jeho optimalizace za účelem snížení vibrací lze elegantně řešit pomocí programu Comsol Multiphysics, který zvládá všechny druhy přenosu tepla – kondukcí, konvekcí i radiací, a poradí si i s optimalizací. Optimalizovat lze i libovolný parametr, např. tuhost stroje, simulovat akustickou zátěž, a dokonce i procesy koroze. Software je postaven právě na platformě, která vychází z metody konečných prvků a dokáže spojovat více fyzikálních odvětví, a přinášet odborníkům odpovědi na řadu multifyzikálních problémů. Matematická věda se tak stala užitečným nástrojem pro obrábění.

Vydání #6
Kód článku: 220623
Datum: 01. 06. 2022
Rubrika: Redakce / Věda a výzkum
Firmy
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.

Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovativní produkce a produkce s efektivním využíváním zdrojů

Na přelomu února až března 2013 se v lipských veletržních halách opět setkají vystavovatelé veletržní kombinace strojírenského veletrhu intec a subdodavatelského veletrhu Zuliefermesse z branže kovozpracujícího, zpracovatelského a subdodavatelského průmyslu.

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Úspěšný vývoj technologií pro zpracování termoplastových kompozitů

Konstruktéři tlačení požadavky na nižší hmotnost a lepší parametry svých konstrukcí stále více neváhají využít ve svých návrzích materiály, které byly dříve vyhrazeny pouze pro nejnáročnější high-tech aplikace. Díky tomu roste také poptávka po nenáročných výrobních technologií na výrobu konkrétního dílce z určitého materiálu.

Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika

Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika (CK-SVT) je v současnosti nejvýznamnější a největší grantový projekt na podporu dlouhodobého aplikovaného výzkumu v oboru strojírenské výrobní techniky (Machine Tool). Projekt navazuje na práci VCSVTT vedenou v letech 2000-2011 prof. Ing. Jaromírem Houšou, DrSc. a jeho příprava byla zahájena ve spolupráci výzkumných organizací, Svazu strojírenské technologie a jeho členských podniků již před koncem roku 2010.

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.

Názorové fórum odborníků

Výzkum a vývoj v oblasti řezných nástrojů podle doc. Jany Petrů z Vysoké školy báňské – Technické univerzity v Ostravě (www.mmspektrum.com/200519) mj. dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování a konstrukce nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL.
Zabývá se těmito trendy také vaše společnost? Naleznou uživatelé výše popsané inovace ve vašich produktových portfoliích? Uveďte příklad.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Inženýrská akademie ČR podporuje mezinárodní výzkum

Inženýrská akademie České republiky, z.s. (IA ČR) je organizace sdružující odborníky, jejichž společným zájmem je podpora a rozvoj technických disciplín odrážející technické, ekonomické, sociální, environmentální a kulturní potřeby společnosti. Byla založena v roce 1995 a jedním z jejích hlavních úkolů je rozvíjet a propagovat technické vědy a sbližovat výzkumnou sféru se sférou průmyslovou. Toho dosahují mimo jiné naplňováním cílů projektů, jejichž jsou řešiteli. Jedním z těchto projektů je projekt „Podpora mezinárodní spolupráce v inženýrském výzkumu“ programu EUPRO Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, který bude ukončen koncem roku 2016.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

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