Témata
Reklama

Použití hliníku v konstrukci řezných nástrojů

Na přelomu 80. a 90. let bylo jasné, že v budoucnosti obstojí pouze nástroje, které budou schopny zvládnout vysoké řezné rychlosti. Tento trend souvisel se vzrůstajícími nároky na produktivitu práce zejména v automobilovém průmyslu a se zaváděním nových řezných materiálů na bázi PKD a CBN.

Firma Wohlhaupter, která se krátce po svém vzniku (1929) zaměřila na vývoj a výrobu nástrojů pro obrábění přesných otvorů, si tento trend uvědomila jako jedna z prvních. Výsledkem je inovovaná řada nástrojů splňující náročná kritéria současné výroby. Všechny vyvrtávací nástroje Wohlhaupter jsou součástí modulárního systému MultiBore, jenž umožňuje optimální sestavení nástroje podle dané operace a pro daný typ stroje.
Reklama
Reklama

Vyvrtávací hlava

Prvním nástrojem, který prošel omlazovací kúrou, byla univerzální vyvrtávací hlava typu 136 pro rozsah průměrů 3 - 30 mm. Její původní konstrukční řešení umožňovalo použití do nmax = 8000 min-1. Po provedených změnách vznikl nástroj typové řady 236019, který je použitelný do nmax = 15 000 min-1 a jehož bohaté příslušenství rozšiřuje možnosti obrábění na rozsah průměrů 3 - 102 mm. Potřebného vyvážení nástroje bylo dosaženo závitovým čepem z tvrdokovu. Ten přesouvá obsluha při seřízení nástroje podle velikosti vyosení šoupátka. Od své úspěšné inovace je tento nástroj doslova prodejním hitem firmy a rovněž v ČR jej lze nalézt téměř ve všech strojírenských firmách.

Samovyvažovací nástroje

V roce 1993 byla představena zcela nová typová řada 264 Balance, u které je nevývažek vzniklý nastavením nástroje na požadovaný rozměr eliminován přesunutím protizávaží uvnitř nástroje. Tato koncepce je zcela unikátní a vyžaduje od obsluhy pouze nastavení nástroje pomocí mikrometrické stupnice na požadovaný průměr. Potřebné vyvážení si již zajistí nástroj sám, a to s přesností menší než 2 g.mm. Nástroje Balance mají minimální vibrace i při vysokých řezných rychlostech a následující výhody:
  • vysokou jakost opracování;
  • minimální odchylky kruhovitosti a válcovitosti;
  • řeznou rychlost vcmax = 1000 m.min-1;
  • dvojnásobné zvýšení životnosti VBD;
  • bezproblémové obrábění hlubokých otvorů až do 10 x D;
  • zkrácení výrobních časů až o 50 %.
  • Jednobřité nástroje Balance se v produktivitě práce přiblížily vícebřitým výkonným výstružníkům. Oproti výstružníkům však dosahují lepších výsledků úchylek geometrického tvaru a polohy, nekopírují tvar předhotoveného otvoru a jsou univerzálnější. Nástroje Balance jsou dodávány pro rozsah o 29 - 103 mm.

    Použití hliníku

    Konstrukce samovyvažovacích nástrojů pro obrábění otvorů nad 100 mm však přinesla nové problémy vyplývající zejména z vysoké hmotnosti ocelových nástrojů. Hledal se proto materiál, který by podstatným způsobem redukoval hmotnost, ale zároveň zachoval užitné vlastnosti nástroje. Po důkladných testech byla zvolena speciální hliníková slitina s pevností 530 - 560 N.mm-2, z níž je vyrobeno základní těleso vyvrtávacího nástroje. Jelikož jsou všechny vnitřní součásti nástroje, tj. šoupátko s držákem VBD, mikrometrický šroub a samovyvažovací mechanismus, ocelové, museli konstruktéři řešit řadu problémů vyplývajících z odlišných vlastností hliníku a oceli, zejména odlišný modul roztažnosti. Dalším problémem byl požadavek na co nejmenší opotřebení spojovacího uzlu modulárního systému MultiBore, který je vyroben v přesnosti IT4. Celý nástroj je proto opatřen speciálním tvrdým PVD povlakem, který zajišťuje povrchovou tvrdost srovnatelnou s cementační ocelí.
    Výsledkem vývoje je nová typová řada 364 Balance-ALU pro rozsah o 100 - 205 mm. Použití hliníkové slitiny umožnilo redukci hmotnosti až o 55 % a nové nástroje lze bez problémů použít na strojích s velikostí vřetena SK40/HSK50-63. Zcela unikátní je řezná rychlost vcmax = 3000 m.min-1. Tato nová nástrojová řada je dodávána od r. 1999.

    Řada nástrojů ALU-line

    Souběžně se zaváděním nových samovyvažovacích nástrojů Balance-ALU probíhal vývoj nástrojů ALU-line pro rozsah o 200 - 1050 mm. Tato velikost již technicky neumožňuje využití vnitřního vyvažovacího mechanismu. Základním prvkem nástroje je univerzální nosné rameno s jemným čelním drážkováním, na které se připevňují nožové jednotky pro hrubovací operace, pro sražení hran nebo pro přesné vyvrtávání. Ramena jsou opět vyrobena z pevnostní hliníkové slitiny a opatřena otěruvzdorným PVD povlakem. Hlavním problémem u nástrojů této velikosti bylo zvládnutí chvění, které nepříznivě ovlivňuje kvalitu opracování a snižuje životnost VBD. Hliník má oproti oceli horší tlumicí vlastnosti. Konstrukce hliníkových ramen se proto od svého ocelového předchůdce liší mohutnějším provedením některých partií. Ramena jsou opatřena spojovacím uzlem D60, který vychází z normalizovaného frézovacího trnu podle DIN 6357. Ramena se pro krátká vyložení upínají přímo na základní držák, pro velká vyložení se používají prodlužovací moduly systému MultiBore s největším spojovacím uzlem MVS 100 - 56. K dispozici jsou již provedení prodlužovacích modulů z pevnostního hliníku a pro náročné aplikace dodává firma Wohlhaupter speciální antivibrační moduly. Nové provedení umožnilo zvýšení řezných rychlostí až o 100 % a snížení hmotnosti nástrojů až o 57 %.
    Jako příklad uvedeme nástroj pro obrábění otvorů v rozsahu o 350 - 430 mm do hloubky 400 mm. Starší ocelové provedení mělo "jeřábovou" hmotnost 48 kg. Takto těžký nástroj činil obsluze značné problémy při manipulaci, zejména při výměnách nástroje a při jeho seřizování. Neúměrně se z tohoto důvodu prodlužovaly vedlejší časy, a to i na strojích se zásobníkem nástrojů, kde je možné v automatické výměně použít nástroje s hmotností max. 25 kg. Nový nástroj sestavený z hliníkových dílů má hmotnost pouhých 22,5 kg. To již umožňuje jeho bezproblémové použití na strojích s automatickou výměnou nástrojů od velikosti vřetena SK50/HSK100.
    Je třeba otevřeně přiznat, že zákazníci zvyklí na ocelové provedení měli k novým nástrojům určitou skepsi. Po vyzkoušení však velmi rychle svůj názor změnili a ocenili podstatně lepší užitné vlastnosti řady ALU-line. Ostatně určitou podobnost můžeme vysledovat i u automobilů. První experimenty s celohliníkovou karoserií budily rovněž značné obavy. Dnes již jsou takto konstruovaná auta v autosalonech.
    Dodavatelem nástrojů firmy Wohlhaupter na český trh je plzeňská firma Unitool Europe, s. r. o.
    Reklama
    Vydání #4
    Kód článku: 10412
    Datum: 11. 04. 2001
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Alternativa k aditivním technologiím

    Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

    Pohodlné upínání magnetem

    Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

    Nástroje ve znamení podnikové mantry

    Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

    Související články
    Nový rekord v HPC frézování

    Společnosti Chiron a Gühring, výrobce strojů a specialista na nástroje, společně dosáhly významného rekordu v oblasti vysokovýkonného frézování: 1 000 cm3 oceli (16MnCr5) bylo obrobeno za 60 sekund. To představuje úběr osmi kilogramů oceli za minutu. A také extrémní třískový objem v čase a enormní posuv.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    Vítejte v továrně budoucnosti

    Závod na výrobu nástrojů, který provozuje společnost Sandvik Coromant ve švédském městě Gimo, byl Světovým ekonomickým fórem zařazen mezi vyspělá zařízení Průmyslu 4.0.

    Nová buňka

    Schwäbische Werkzeugmaschinen, expert v podnětných, obrobkově zaměřených výrobních systémech, rozšiřuje své portfolio třetí výrobní buňkou systému „Instaluj a pracuj“.

    Československá stopa u nového rekordu

    Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

    Novinka z varnsdorfské líhně

    Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

    Pro větší efektivitu ve výrobě

    Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

    Více pružnosti pro rozšířenou koncepci obrábění

    Zásadní změny do automobilového průmyslu i nové výzvy pro německý systém stavby obráběcích strojů představuje současný rozvoj e-mobility.

    Optimalizované obrábění tvrdokovů

    Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

    Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

    Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

    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.

    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