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
Jarní setkání strojařů v Plzni

Více než 30 vystavovatelů, téměř 50 řečníků, tři výstavní haly a jeden nezapomenutelný strojírenský zážitek. Akce Strojírenská inspirace 2024 se konala v Plzni od 4. do 6. června 2024 a zaměřila se na digitální výrobu, automatizaci a inovace ve strojírenství. Letos poprvé se toto setkání uskutečnilo v areálu Depo2015, který se stal centrem pro sdílení zkušeností a nápadů mezi odborníky z průmyslu a digitalizace.

Blíží se druhý ročník veletrhu broušení

Od 14. do 17. května 2024 se koná druhý ročník veletrhu GrindingHub, který odborníkům z celého světa představí – poprvé v historii ve čtyřech výstavních halách – nejnovější technologická řešení v oblasti broušení. Tentokrát se ve Stuttgartu představí přes 460 vystavovatelů z 31 zemí.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

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.

66. MSV v Brně – živoucí dějiště velkých věcí

Letošní, už 66. ročník Mezinárodního strojírenského veletrhu je za námi. Věříme, že málokdo z našich čtenářů si jeho návštěvu nechal ujít, a řada z nich jej dokonce spoluvytvářela v roli vystavovatelů. Zdaleka ne všichni návštěvníci však měli celé čtyři dny na to, aby mohli zhlédnout stánky ve všech pavilonech. Jednodennímu návštěvníkovi mohlo leccos uniknout, a vystavovatelé, ač na výstavišti strávili třeba celý týden, měli zpravidla povinnosti v rámci svých expozic a na prohlídku celého veletrhu jim čas nezbyl. Jestliže patříte do některé z těchto dvou skupin nebo jste se na veletrh vůbec nedostali, možná uvítáte tento článek.

Inovace: Změna úhlu pohledu

Určitě jste to zažili taky. Je večer, jasná obloha a vy vidíte, jak měsíc balancuje přesně na špičce věže kostela. Stačí ale malá změna úhlu pohledu a měsíc je jinde. Jaký je váš úhel pohledu na inovace ve strojírenství?

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.

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.

Revoluce udržitelnosti: Ekonomické přínosy ekologického smýšlení

Udržitelnost není pouze módní trend, ale především strategický přístup, který může strojírenským výrobcům přinést významné ekonomické výhody. Firmy, které zavádějí ekologická opatření, mohou těžit mimo jiné z úspor v oblasti nákladů či materiálů, a to skrze pokročilé řízení energetické spotřeby či zodpovědný přístup k recyklaci a odpadu z výroby.

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.

Dny obráběcích strojů, nástrojů, robotů a softwaru

Dny otevřených dveří firmy Grumant se staly tradicí, letos proběhl již 6. ročník. Návštěvníkům byly k dispozici novinky od předních světových výrobců nástrojů a obráběcích strojů. Zajímavá byla také prezentace průmyslového robotu. Zájem zákazníků potvrzuje návštěvnost, která pravidelně stoupá s každým dalším ročníkem, a letos byl zaznamenán její rekordní nárůst.

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