Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Použití hliníku v konstrukci řezných nástrojů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

    Další články

    Obráběcí stroje a technologie
    Nástroje pro obrábění / řezné materiály

    Komentáře

    Nebyly nalezeny žádné příspěvky

    Sledujte nás na sociálních sítích: