Témata
Reklama

Příručka pro technology: Profesionální obrábění kovů … mýtus nebo realita?

Řezné procesy obrábění kovů představují jednu z nejvýznamnějších skupin metod používaných při výrobě obrobků, neboť přinášejí velmi vysokou přidanou hodnotu. Základními užívanými procesy jsou soustružení, vrtání, frézování, vyvrtávání a vystružování a některé další. Cílem využití těchto procesů je výroba obrobků s vysokým stupněm efektivity, tzn. dosažení požadované kvality v daném čase a s vynaložením přiměřených nákladů.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Vývoj v oblasti obrábění kovů byl zaměřen na zlepšení efektivity výroby a výkonnosti lepším pochopením možností, jak dosáhnout zvýšení kvality a zkrácení času potřebného pro výrobu a jak snížit výrobní náklady.

Reklama
Reklama

Působení mezi řezným nástrojem a materiálem obrobku

Složitost procesu obrábění kovů je zřejmá. Dokonce i po mnoha výzkumech provedených v posledních 100 letech stále existují určité mezery ve znalostech potřebných k úplnému porozumění vzájemného působení mezi řezným nástrojem a materiálem obrobku, jakož i dalšími parametry procesu. Mnohem závažnější však je, že roste propast mezi celkovým množstvím dostupných informací a úrovní znalostí, které mají pracovníci v průmyslu. Nástroje vyvinuté na základě nejnovějších poznatků k dispozici jsou – mají však jejich uživatelé ty správné znalosti potřebné k tomu, aby je maximálně využili?

Spotřeba energie v přetvářeném materiálu obrobku

Řezné síly lze stanovit experimentálně a/nebo je modelovat pro různé podmínky obráběcího procesu, jako jsou např. řezné parametry, geometrie nástroje a materiál obrobku. Řezné síly působí podél celého aktivního povrchu řezného nástroje ve smyslu roviny, rozložení a polohy. Rozložení řezných sil způsobuje namáhání nástroje související s jeho výsledným mechanickým zatížením. Řezné síly spolu s řeznou rychlostí mají za následek spotřebu energie v přetvářeném materiálu obrobku a na kontaktních plochách mezi nástrojem a obrobkem. Při použití vhodného povlaku na ostří nástroje se převážná část energie spotřebovávaná v obráběcím procesu rozptýlí v materiálu obrobku a je soustředěna do deformačních zón obráběcího procesu. Spotřeba energie v deformačních zónách vede k nárůstu teploty, která vytváří tepelné namáhání působící na řezný nástroj. Tepelné namáhání může způsobovat pnutí, které dále zvyšuje mechanické zatížení. Materiál nástroje musí být schopen odolávat namáhání, které na něj působí, jak z hlediska mechanického zatížení, tak i teploty.

Podmínky procesu

Celkové zatížení působící na řezný nástroj může být ovlivňováno změnou podmínek procesu, a to zejména geometrií nástroje a řeznými parametry. Opotřebení, až případné poškození řezného nástroje není ovlivněno pouze jeho zatížením, ale také tribologickými podmínkami na stykové ploše nástroje a obrobku. Mechanické a tepelné zatížení v kombinaci s obráběcím časem a obrobenou vzdáleností má za následek i namáhání třením. V některých případech dojde i k chemickému namáhání ve formě reakcí a difuze, která bývá zpravidla urychlena působením tepla. Síly působící na povrch nástroje spolu s procesní teplotou a dobou záběru nástroje (vzdáleností) určují míru jeho opotřebení, kterou definujeme jako funkci trvanlivosti. Rovnováha mezi vlastnostmi materiálu nástroje a celkovým zatížením působícím při procesu obrábění určuje výslednou trvanlivost nástroje, úběr materiálu a tím i celkový objem materiálu odebraný nástrojem v poměru na jedno jeho ostří. Trvanlivost nástroje a reálně možný úběr materiálu rozhoduje o cyklovém času a nákladech na nástroje vynaložené na výrobu konkrétní součásti. Pokud se započítají i mzdové náklady, náklady na strojní vybavení, atd., lze zjistit celkové výrobní náklady na každý dílec.

Komplexní proces obrábění kovůObráběč kovů musí pochopit všechny tyto souvislosti a správně vyhodnotit veškerá vzájemná působení různých prvků obráběcího procesu a jejich důsledky. Schopnost technologa pracovat na této úrovni je na jedné straně otázkou procesu získávání znalostí a na straně druhé záležitostí reálných zkušeností. Ty se získávají postupně, včetně ponaučení se z chyb, a vedou k hlubšímu pochopení procesu. Pokud je však počáteční úroveň znalostí vysoká, není nutné ztrácet čas dlouhým experimentováním. Vzdělávání a školení mladých techniků v oboru obrábění kovů je klíčovým prvkem každého podniku, který se chce pohybovat v přední linii průmyslové výroby.

Proces výběru nástroje

Nejdůležitější částí technologie obrábění je proces výběru nástroje. Zásadou je mít k dispozici ten nejvhodnější nástroj pro danou aplikaci. Je-li již od počátku používán „špatný“ nástroj, ztrácejí následné činnosti jakýkoliv smysl a nelze nikdy docílit nejlepšího celkového řešení. Výběr nástroje lze provést několika způsoby. Předně je třeba nástroje posoudit technologicky, tedy zda splňují předpokládané požadavky, což je zejména výroba kvalitně opracovaných (dokončených) komponentů. Z makroekonomického hlediska však musí nástroj také sloužit vytčenému cíli. Může být například volen podle kritéria produktivity, a pak je třeba vybrat nástroj co nejvýkonnější. Dalším hlediskem pro volbu nástroje může být dosažení co nejlepší celkové ekonomické výhodnosti – zde je cílem nákladová efektivita nástroje. Třetím kritériem je schopnost zvoleného nástroje vyrobit dílec v nejvyšší kvalitě. A v neposlední řadě je možný i přístup pro volbu takového nástroje, který umožňuje co nejširší oblast použití – to jsou nástroje univerzální. Volba nástroje, který bude pro danou aplikaci nejvhodnější, si zaslouží řádné úvahy a analýzy. To je předmětem bádání v oblasti výrobní ekonomie.

Vzdělávání odborníků v kovoobráběcím průmyslu

Společnost Seco má rozsáhlé znalosti a zkušenosti s procesem obrábění kovů a s nástroji v tomto procesu používanými. Ve vzdělávacím programu STEP tyto znalosti sdílíme. Neustálým vzděláváním vlastních techniků chceme zajistit, aby byli naši zákazníci v kontaktu s odborníky co nejlépe vyškolenými v této oblasti. Program STEP ale slouží také k tomu, aby umožnil uživatelům držet krok s rychlým rozvojem průmyslu a také jim pomáhal dosahovat maximální efektivity výroby. STEP napomáhá v oboru obrábění kovů ke zvýšení konkurenceschopnosti podstatným zvýšením produktivity, kvality obráběných komponentů, snížením nákladů a univerzálnějším přístupem. Výhody jsou nasnadě: snížení výrobních nákladů a doby cyklu díky optimalizovaným řezným podmínkám, nižší výdaje na nástroje jako důsledek snížení rizika jejich poškození a zlepšení kvality obrobku díky optimalizaci procesu. Zaměstnancům se tak dostává většího pracovního uspokojení, dalšího profesního rozvoje, zvýšené bezpečnosti a mimořádné motivace.

Výběr řezného nástrojeDíky programu STEP může společnost Seco poskytovat odborníkům v kovoobráběcím průmyslu vzdělávání a školení o možnostech použití řezných nástrojů tím nejefektivnějším a nejúčinnějším způsobem ve smyslu „Co dělat“ a „Jak na to“. Technikům tak pomáhá zajistit, aby procesy obrábění kovů byly spolehlivé, produktivní a nákladově efektivní. STEP je veden formou lekcí, seminářů, školení a publikací. Právě publikace vydané společností Seco, jako např. Metal cutting, theories and models (Obrábění kovů, teorie a modely) a Metal cutting, theories in practice (Obrábění kovů, teorie v praxi), spolu se souvisejícími vzdělávacími programy slouží jako zdroj informací pro školení odborníků. Seco tak vzdělává profesionály po celém světě, a to způsobem lepšího porozumění procesů obrábění kovů.

Složitost procesu obrábění kovů

Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programme). V případě zájmu kontaktujte zastoupení společnosti SECO. Pravidelně jsou společností SECO pořádána vzdělávací setkání k tomuto i dalším tématům.

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ
www.secotools.com/cz
seco.cz@secotools.com

Reklama
Vydání #12
Seriál
Související články
Další krok: propojení technologie obrábění kovů s ekonomikou výroby (2. část)

Proces obrábění kovů je způsob výroby, kdy jsou obrobky vyráběny odebíráním materiálu ve formě třísek. Ostří nástroje vtlačováno do materiálu obrobku, ten se deformuje tak silně, až dojde k oddělení materiálu ve formě třísek. Základním prvkem v tomto procesu je řezná hrana, která provádí skutečný řezný proces. Pochopení vzájemného působení mezi břitem a materiálem obrobku je základem pro důkladné porozumění procesu obrábění kovů.

Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - řezná rychlost

Výroba správně opracovaného komponentu je záležitostí přeměny hrubého obrobku v dokonalý finální kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Toho lze docílit správnou volbou geometrie (dráha frézy) v kombinaci s vhodnou technologií (výběr frézy a řezných podmínek).

Příručka pro technology: Ekonomika výroby a celková optimalizace

Ve zpracovatelském průmyslu jsou využívány různé výrobní postupy. Jedním z nich je obrábění kovů, které slouží ke zhotovení obrobků zadaných rozměrů a tvarů, tolerancí a kvality povrchu. Pro obrábění kovů je typická rozmanitá škála používaných obráběcích nástrojů. A nabídka nástrojů ze strany všech dodavatelů je obrovská. První otázkou je, zda jsou všechny tyto nástroje skutečně potřebné. A druhou, zda jsou tyto nástroje aplikovány tak, aby bylo využito jejich maximálního možného výkonu.

Související články
Příručka pro technology: Dynamické frézování - využití kompenzačního přístupu

Výroba správně opracovaného komponentu je záležitostí přeměny hrubého obrobku v dokonale dokončený kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Dosažení tohoto cíle je částečně záležitostí geometrie (dráha frézy) a částečně technologie (výběr frézy a řezných podmínek).

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
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.

Odborné vzdělávání v rukou praxe

Znalosti kvalifikovaného personálu a poznání všech firemních souvislostí hrají mj. jednu z klíčových rolí při zavádění nových technologií a jejich efektivního využívání směrem k ekonomické stabilitě daného subjektu. Kdo je však nositelem oněch potřebných znalostí? Stát v oblasti odborného vzdělávání bohužel dlouhodobě pokulhává a důsledky nekoncepčnosti práce ministerstva školství především v oblasti středního stupně se aktuálně projevují v plné míře.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Patrick De Vos

Patrick De Vos se narodil v roce 1959 v Belgii. Už při studiu se věnoval oboru výrobní technologie. Po jeho skončení na škole zůstal ještě dva roky jako učitel a vědecký pracovník a věnoval se optimalizaci obráběcího procesu a výrobních technologií. Od roku 1983 pracuje pro Seco, kde vystřídal několik různých pozic. Od roku 2006 zastává svoji současnou funkci manažera výuky, kde je zodpovědný za vzdělávání zaměstnanců i zákazníků.

Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Rychlejší výměna nástrojových držáků

Výměna nástroje na stroji musí být provedena ve správný okamžik a rychle. Modulární rychlovýměnné systémy a technika polohování nástrojových držáků na stroji zjednodušují výměnu, čímž se zároveň zkracují vedlejší časy.

Vyvrtávací tyče s tlumením zvyšují kvalitu obrábění

Pro některé operace obrábění jsou potřebné dlouhé vyvrtávací tyče a upínače. Ty jsou však náchylné k vibracím, což snižuje výkon obrábění a přesnost výroby. Vyvrtávací tyče s tlumením zlepšují značně kvalitu obrábění.

Výběr správného závitníku

Nejdůležitějším faktorem při jakémkoliv moderním obrábění je výběr nejvhodnějšího obráběcího nástroje pro danou aplikaci. Vzhledem k tomu, že nabídka závitníků umožňujících vytvoření závitu v obráběné díře je obrovská, může se nalezení správné volby jevit jako obtížné.

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