Témata
Reklama

Příručka pro technology: Frézování - nezapomněli jsme jeho základy?

V minulém roce jste se mohli v seriálu dozvědět vše o obrábění nerezových ocelí. Patrick de Vos, manažer technického vzdělávání ve společnosti Seco Tools Group, se v novém přicházejícím seriálu bude soustředit výhradně na frézování.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Výroba komponentu dobře opracovaného frézováním představuje cestu od bodu A (hrubý obrobek) do bodu B (dokončený obrobek) tím co možná nejefektivnějším a nejhospodárnějším způsobem. Dosažení tohoto cíle je částečně věcí geometrické strategie (dráha frézy) a částečně technologie (výběr frézy a metoda frézování, včetně řezných podmínek).

Reklama
Reklama

Kvalita a produktivita

První otázkou je vždy hlavní cíl operace. Chceme produktivitu, nebo je naším cílem nejvyšší celková kvalita (minimální zmetkovitost)? Současné požadavky na frézovací operace neustále rostou – je požadována stále vyšší kvalita obrobků (tolerance, kvalita povrchu), zvyšují se nároky na kratší výrobní proces (a tím vyšší produktivitu), větší tlak je na výrobní náklady a stále obtížnější aplikace (tvrdší materiály obrobků, tvarově složitější obrobky), menší výrobní dávky a také je častěji nutné používat v operacích speciální nástroje (delší, menší průměry, stavitelné rozměry nástroje).

Výroba komponentu dobře opracovaného frézováním představuje cestu od bodu A (hrubý obrobek) do bodu B (dokončený obrobek).

Řešení těchto požadavků vede k otázkám: jakou metodu či strategii použít? Měl by se výběr frézy řídit její výkonností, nebo naopak obecnou využitelností? Jak zvolit ty nejoptimálnější řezné podmínky, jaký vliv při výběru hraje materiál obrobku, jeho složitost a velikost či jaká je velikost výrobní dávky? A v neposlední řadě je potřeba také zvážit všechna omezení – kapacitu stroje (výkonnost, stabilitu, posuvy a rychlosti), způsob upnutí obrobku, možnosti chlazení – a zhodnotit, jak všechny tyto faktory omezují výběr nástrojů a naše možnosti obrábění.

Geometrická strategie

Debatu o strategii frézování lze vést ve dvou rovinách. Jedna představuje geometrickou strategii (dráhu frézy) – jakým způsobem se nástroj pohybuje. Zde je na zvážení několik metod, jako např. rovinné či tvarové frézování, kruhové frézování, 5osé frézování, všeobecné čelní frézování (včetně přerušovaného řezu), frézování s velkým vyložením, frézování tenkých stěn nebo slabého dna, kopírovací frézování, zpětné zahloubení, frézování do rohu, frézování po vrstvách (Z-level), peeling, drážkování a frézování hlubokých drážek, konturovací a profilové frézování, ponorné frézování (axiální), postupné zafrézování, frézování šroubovou interpolací, frézování trochoidní, zavrtávání.

Výběr nástroje

Zvláštní skupinu geometrických strategií představují různé typy nájezdů, jako např. radiální nájezd, tangenciální nájezd, postupný. Jde o dráhu přiblížení frézy k obrobku a způsob započetí obráběcí operace.

Technologie

Druhou rovinou je pak technologie – tedy jaký typ frézy má být pro aplikaci použit a jak pro něj správně stanovit řezné podmínky. Možnými typy frézovacích nástrojů jsou například čelní frézy, frézy pro frézování do rohu, pro frézování drážek, frézy se zuby ve šroubovici, kotoučové frézy, kopírovací frézy, frézy s kruhovými destičkami, frézy pro frézování vysokým posuvem. Každá z uvedených typů fréz má své výhody, avšak také určitá omezení. Volba frézy by tedy měla vycházet z jejích hlavních výhod, avšak s minimálním dopadem případných nevýhod na konkrétní operaci. Velmi důležité je při výběru frézy správné vyvážení výkonnosti a možností jejího využití.

Poloha nástroje

Při výběru frézy podle výkonnosti je klíčovým faktorem dosažení nejvyššího možného výkonu (produktivita či efektivita nákladů), a to u každé operace. To znamená, že každá z různých operací musí být realizována tou nejvýkonnější možnou frézou. Tímto přístupem lze docílit optimální produktivity a nákladové efektivity jednotlivých operací. Při výběru frézy podle možností využití je cílem co nejuniverzálnější nástroj pro různé aplikace. Tak můžeme optimalizovat celkové náklady na nástroje a veškeré náklady s tím spojené, jako jsou náklady na seřízení, cena prostojů apod. Oba způsoby výběru nástroje vyžadují pečlivé posouzení, jelikož zahrnují řadu výhod i nevýhod. Který z uvedených přístupů bude nejlépe vyhovovat dané situaci, je ovlivněno mnoha faktory. Ať se však rozhodnete pro jeden či druhý způsob výběru nástroje, efektivity dosáhnete pouze se správnými řeznými podmínkami.

Stanovení řezných parametrů

Posledním podstatným prvkem výběru v postupu „strategie – nástroj – řezné podmínky“ s cílem dosažení efektivního a účinného obráběcího procesu je právě stanovení řezných parametrů. Ve skutečnosti jde o nalezení té nejlepší kombinace řezných podmínek. Vysoké řezné parametry zajišťují vysokou produktivitu, avšak za cenu větší nákladovosti. Při nízkých parametrech budou sice náklady nižší, ovšem sníží se také produktivita. Nanejvýš důležité je proto dodržení správné rovnováhy obou faktorů. Kromě toho limitují proces obrábění ještě další činitele (omezený výkon stroje, nízká stabilita obrobku a frézy), které dále zužují možnosti výběru podmínek pro obrábění.

Řezné podmínky

Několik příkladů metod obrábění: tvrdé frézování (řezné podmínky optimalizované pro frézování obrobků z tvrdých materiálů), HSM (high speed milling – vysokorychlostní frézování), HFM (high feed milling – frézování vysokým posuvem), HRPM frézování (frézování vysokými otáčkami), HPM (high performance milling – vysoce výkonné frézování = frézování s velkým objemem odebíraného materiálu).

Pro vysokorychlostní frézování jsou typické malé radiální a axiální hloubky řezu, malá tloušťka třísky, vysoké řezné rychlosti, ostré břity a tvrdé řezné materiály. Pro frézování vysokým posuvem jsou zase charakteristické malé axiální hloubky řezu, velké radiální hloubky řezu, vysoké posuvy a střední až vysoké řezné rychlosti.

U vysoce výkonného frézování se aplikují velké axiální i radiální hloubky řezu, střední posuvy i řezné rychlosti. A nakonec tvrdé frézování, které se provádí velmi specifickými geometrickými strategiemi při malých axiálních a radiálních hloubkách řezu, s malou tloušťkou třísek a ostrými břity, za vyšších řezných rychlostí a s tvrdými řeznými materiály.

Základní pravidla

Správné stanovení řezných podmínek je velmi podstatným faktorem při obrábění. Ať už jde o základní operaci obrábění – rovinné (směr posuvu je přímá čára, např. u čelního frézování) či tvarové frézování (dráha směru posuvu je křivka, např. u frézování se šroubovou interpolací), zvolený posuv a radiální i axiální hloubka řezu musejí odpovídat základním pravidlům té které metody. Posuv je pohyb osy frézy, bez ohledu na to, po jaké dráze se tato pohybuje. Hodnota posuvu se proto musí vždy vztahovat k ose frézy, a nikoli k jejímu obvodu. Radiální hloubka řezu je definována jako šířka záběru frézy v obráběném materiálu. Tato šířka se měří rovnoběžně s linií poloměru frézy (přímka kolmá ke směru posuvu). Správný výklad a použití těchto definic zaručuje, že fréza bude mít v dané operaci správný výkon. V případě nedodržení výše uvedených doporučení může dojít k nadměrnému opotřebení nástroje, jeho krátké životnosti, vibracím, špatné kvalitě povrchu.

Příklady geometrických strategií frézování

Dříve než však vůbec začnete přemýšlet o výše uvedených skutečnostech, je třeba mít na paměti několik základních pravidel technologie obrábění, které je potřeba velmi důkladně pochopit a v provozu správně aplikovat. Myslím tím zejména polohu frézy vůči obrobku, aplikaci správného posuvu (aspekty střední tloušťky třísky) a řezné rychlosti (vztah řezné rychlosti a teploty v řezu). Správnou kombinaci těchto pravidel stanovuje tzv. „kompenzační princip obrábění“. Osvojením této metody dokážete vyvážit spolehlivost, produktivitu a nákladovou efektivitu velmi jednoduchým a přímočarým způsobem. V sérii článků, které budou následovat po tomto úvodním, budeme tyto zákonitosti objevovat a učit se využívat je tím nejefektivnějším způsobem, abychom dosáhli co nejoptimálnějších výsledků frézovacích operací.

Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programme).

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools

www.secotools.com/cz

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 130336
Datum: 12. 03. 2013
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
Související články
Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Související články
Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Rychlovýměnný upínací systém

Společnost v-tech v minulém roce představila modulární rychlovýměnný systém pro CNC obráběcí stroje. Slouží jako rozhraní mezi stolem CNC stroje a upínačem obrobku, který může být v podobě svěráku, univerzálního sklíčidla či přípravku.

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

Produktivní high-end obrábění

V minulém vydání jsme vám přinesli referenci rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků, konkrétně z laakirchenského závodu na výrobu rotačných dílů firmy Miba Gleitlager Austria GmbH. V Rakousku nadále zůstáváme a dnes se vydáme se do salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber, která se vedle sestav specializuje na výrobu kusovou až velkosériovou.

Cermetové výstružníky s utvářeči třísky

Obrábění velmi přesných děr vystružováním patří k náročnějším technologickým operacím. Při správné volbě nástroje a pracovních podmínek je potřeba brát v úvahu i fakt, že utváření a odvod třísek v omezeném prostoru díry průchozí i neprůchozí je vždy komplikovanější než u jiných technologií (např. při obrábění rovinných ploch frézováním).

Jak úspěšné soustružit tvrzené součástí

Soustružení tvrzených součástí (HPT) se v průběhu posledních 10 -15 let stalo respektovanou a cenově efektivní alternativou k broušení. Bylo prokázáno, že díky této metodě lze zkrátit dobu obrábění a snížit náklady o 70% i více. Ale vedle výhod souvisejících se zkrácením vlastního času cyklu, nabízí HPT i celou řadu dalších výhod. HPT je definováno jako soustružení ocelí s tvrdostí vyšší než 45 HRC (obvykle v rozmezí 55-68 HRC), přičemž jako typické příklady obráběných součástí lze zmínit brzdové kotouče, převodová kola, pastorky řízení, sedla ventilů, písty, vložky válců nebo tělesa spojek.

Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

Výroba speciálních nástrojů

Spolupráce české firmy Hofmeister a německé Hermle - BAZ umožňuje plnit hospodárně a v žádaném termínu požadavky zákazníků po speciálních nástrojích.

Evoluce na výstavě Mach

Společnost WNT, dodavatel obráběcích nástrojů, představí své produkty na blížící se výstavě Mach 7. - 11.4. v Birminghamu.

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