Témata
Reklama

Produktivní nástroje pro automobilový průmysl

Moderní automobilový průmysl v současné době využívá supervýkonné materiály, které je třeba kvalitně a efektivně v co nejkratším čase obrobit. Typické součásti motorů, převodovek, zadních i předních os, prvků řízení, brzd i také další speciální díly kladou zvlášť vysoké požadavky na precizní řezné nástroje při zachování jejich odolnosti proti opotřebení. Zde se právě ve velké míře uplatňují nástroje z PKD (polykrystalického diamantu) s nejvyšší mírou inovace.

Například obrábění dílů, jako jsou hlavy válců a motorové bloky ze slitin hliníku vyžaduje vrtání blízko sebe ležících otvorů, na jejichž výslednou přesnost působí silné tepelné zatížení. Díky extrémnímu tepelnému působení při výkonném obrábění hrozí riziko, že se vyvrtané otvory následně zdeformují. K eliminaci těchto rizik musí být pro tyto aplikace vyvinuty nástroje se speciální řeznou geometrií.

Nástroje s řeznými hranami z PKD jsou obzvlášť vhodné i pro opracování vysoce abrazivních materiálů. V těchto případech dosahují vysokých kvalitativních parametrů zároveň při velké efektivnosti, tj. enormních trvanlivostí spolu s vynikající kvalitou obrobených povrchů při extrémní procesní spolehlivosti.

Reklama
Reklama
Reklama
Jemnozrnný PKD materiál s velikostí zrn <4 µm; podíl diamantových zrn: 90 %, použití: vystružování. Velmi ostré řezné hrany pro vynikající kvalitu povrchu.
Středně zrnitý PKD materiál s velikostí zrn 5–10 µm; podíl diamantových zrn: 92 %, použití: univerzální. Vynikající odolnost proti otěru.
PKD materiál, směsice zrn 2–20 µm a 10–35 µm; podíl diamantových zrn: 95 %, použití: frézování. Vysoká odolnost proti opotřebení, aplikace pro velmi abrazivní materiály.

Druhy PKD řezných materiálů pro obrábění

V současné době se používají převážně tři druhy PKD řezných materiálů pro třískové obrábění. Ty se liší zrnitostí a velikostí elementárních syntetických diamantových krystalů, které jsou obsaženy v plnivu. Pro využití při obráběcích operacích jsou určeny jemnozrnné a středně zrnité materiály a směsice ze dvou velikostí zrn. Existují však i ultrajemné a hrubozrnné. K vystružování se nejvíce hodí jemnozrnné, s nimiž se dosahuje vynikajících kvalit povrchů, středně zrnité jsou univerzální pro frézování, vrtání i vystružování. Směsice dvou velikostí zrn je nejvhodnější pro frézování abrazivních materiálů s velkou odolností proti opotřebení.

Výsledek optimalizace vyvrtávacího nástroje na základě FEM simulace (barevně jsou vyznačeny deformace tělesa nástroje).

Výsledný precizní vyvrtávací nástroj má tělo z titanové slitiny, je extrémně lehký a odolný proti změnám teplot.
Obrábění skříně elektromotoru:materiál: AlSi10Mg;otvor: ø 309 mm;hmotnost nástroje: 12,5 kg;řezná rychlost vc: 1 164 m.min-1;otáčky n: 1 200 1.min-1;posuv f: 0,3 mm.ot.-1

Nejnovější trend – nástroje pro obor elektrické mobility

S ohledem na požadavky na bezemisní motory a snižování spotřeby fosilních paliv způsobí e-mobilita v budoucnosti energetický obrat. Elektromobily získávají stále větší oblibu i větší podíl na trhu. Elektromotory jsou rovněž používány ve vozech s hybridními pohony.

Skříně elektromotorů jsou z legované hliníkové slitiny a pro jejich opracování se používají i specifické PKD nástroje. V novém oboru pro elektrifikaci v automobilové branži poskytuje koncern Gühring jako významný inovátor pomoc zákazníkům už od začátku na základě dlouholetých zkušeností. Zde nabízí ucelené vyzkoušené koncepty obráběcích operací.

Pro příklad uvedeme unikátní aplikaci obrábění vývrtu statorové části skříně (Ø 309 mm) elektropohonu. Pro tuto operaci se používá poměrně hmotnější a objemnější PKD nástroj, který byl pomocí simulačních metod řádně odlehčen a optimalizován s ohledem na minimální hmotnost a maximální tuhost. Přitěžujícím faktorem však bylo vysoké proměnlivé tepelné zatížení. Výsledný precizní vyvrtávací nástroj má tělo z titanové slitiny, je extrémně lehký a odolný proti změnám teplot. Vyztužení konstrukce těla zaručuje maximální tuhost nástroje, zvyšuje jeho stabilitu a díky jeho nižší hmotnosti je méně zatěžováno vřeteno obráběcího stroje. PKD vodicí lišty a PKD jemně nastavitelné řezné hrany – to vše ve výsledku umožňuje obrábění tak velkých průměrů s přesností IT6 s úzkými tolerancemi geometrických parametrů, přesností polohy a kvality povrchu.

Kombinovaný vrtací a závitovací PKD nástroj výrazně snižuje hlavní i vedlejší časy ve výrobě.
Při obrábění převodové skříně se kombinovaným PKD nástrojem nejdříve vrtá do plného materiálu s parametry n = 8 000 min-1, f = 0,12 mm.ot.-1, následuje cirkulární frézování při n = 10 000 min-1, f = 0,08 mm.ot.-1.

Další trend současnosti – kombinované nástroje

Jako další příklad bylo vybráno obrábění převodové skříně s manuálním řazením. Na této převodové skříni se používá celá řada aplikací PKD nástrojů. V tomto případě se zaměříme na obrábění závitu pro upevnění skříně k samonosné karoserii. Dříve se tato operace prováděla ve dvou krocích s nástroji ze slinutého karbidu – v prvním kroku předvrtání monolitním vrtákem a ve druhém zhotovení závitu monolitní závitovou frézou. Nové řešení nabízí jeden kombinovaný nástroj – vrták sloučený se závitovou frézou z PKD. V hromadné výrobě při použití této varianty dochází k razantnímu zkracování nejen hlavních, ale i vedlejších časů.

Kombinovaný PKD frézovací nástroj pro otvory ložisek příčného ramena nápravy

Kombinovaný PKD frézovací nástroj pro otvory ložisek příčného ramena nápravy

Příčné rameno nápravy je důležitou součástí zavěšení kol, které spojuje karoserii s koly. U limuzíny střední třídy činí celý systém zavěšení kol 20 % hmotnosti automobilu. Příčná ramena představují poměrně komplikované součásti – jsou velmi labilní, tenkostěnná a tím i obtížně obrobitelná. Z těchto důvodů se zde požadují frézovací nástroje s co nejmenšími řeznými silami. PKD nástroj pro tuto operaci kombinuje frézování rovinné čelní plochy ložiska, cirkulární frézování vnitřních obvodových drážek definovaného tvaru a na konec ještě při zpětném pohybu i frézování spodní rovinné plochy. Díky kombinaci těchto tří operací odpadá výměna jednotlivých nástrojů při beztak labilním upnutí obrobku. Vyklonění řezných hran pod osovým úhlem zaručuje měkčí řez. Důmyslný integrovaný tlumič kmitů uvnitř těla nástroje snižuje vibrace při obrábění až o 70 %. Stejnoměrný řez zvyšuje procesní spolehlivost a v konečném důsledku i trvanlivost nástroje.

Cirkulární frézování ložisek příčného ramena:
materiál: AlSi7;
otvor: ø 75 mm;
řezná rychlost vc: 1 767 m.min-1;
otáčky n: 7 500 min-1;
posuv vf: 3 750 mm.min
-1

Příklady aplikací PKD nástrojů v tomto článku ukazují jejich pokroková řešení. Pro vývoj a konstrukci optimálního nástroje musí být v první řadě kompletní obráběcí proces posouzen jako celek. To platí obzvlášť pro konstrukce složitějších kombinovaných nástrojů, které se využívají pro více pracovních kroků zároveň. Zde již od prvotního definování procesu až po sériové nasazení nástrojů koncern Gühring nabízí své dlouholeté zkušenosti. K dispozici jsou specialisté a techničtí poradci pro PKD i CBN nástroje s celosvětovou působností, kteří jsou připraveni pomoci uživatelům s konkrétními aplikacemi přímo v jejich firmách. Před několika lety byla také spuštěna výroba a renovace těchto nástrojů v České republice v závodě Sulkov u Plzně.


Gühring

Dr.-Ing. František Plánička

julie.uhlikova@guehring.de

www.guehring.cz

Reklama
Vydání #12
Firmy
Související články
900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

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.

Čištění upínacích kuželů nástrojů

Při obrábění je zpravidla věnována značná pozornost kvalitě řezných nástrojů a také způsobu jejich upnutí. Již menší pozornost ale bývá věnována rozhraní upínací kužel - vřeteno stroje. Přitom právě upnutí nástrojové sestavy ve vřetenu obráběcího stroje výrazným způsobem ovlivňuje jak celý proces obrábění, tak i trvanlivost ostří, bezpečnost a v neposlední řadě také životnost upínačů i drahých vřeten strojů.

Související články
Doplňkový katalog nástrojů

Specialista na třískové obrábění, společnost Ceratizit, vydává svůj nový doplňkový katalog Up2date, v němž opět představuje inovované nástroje, produktové doplňky i zcela nová nástrojová řešení - mezi nimi i čtyřbřitý vrták WTX HFDS.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompaktní horizontální seřizovací přístroj pro Průmysl 4.0

Systémový dodavatel Kelch představil na veletrhu EMO v Hannoveru inovativní výsledky vývoje pro optimalizaci procesů, mezi nimi poprvé nově koncipovanou konstrukční řadu H3 z úspěšné série seřizovacích přístrojů Kenova set line.

Nové rozšíření řady WTX vrtáků

TK vrtáky typu WTX jsou již dlouhá léta stálicí na trhu. Pod produktovou značkou WNT nabízí Ceratizit Group prémiovou řadu vrtáků WTX z produktové kategorie Perfomance. Díky realizovaným inovacím se v nedávné době podařilo výrazně zvýšit výkonnost a životnost u řady vrtáků WTX Feed a WTX Speed. Do rodiny WTX vrtáků od ledna přibude další výjimečný a jedinečný nástroj, a to TK vrták se čtyřmi břity.

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.

Automatický systém hlídání použitého adaptéru

Společnost Kelch, která se specializuje na periferie a služby pro výrobce a uživatele strojů pro třískové obrábění, představuje plně automatické monitorování modulů MoDeTec. Tento patentovaný systém zabraňuje výběru nesprávných adaptérů ve výrobě, čímž se předchází vysokým následným škodám v podobě poklesu kvality, poškození stroje a zastavení výroby.

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.

Nová generace tangenciálních rohových fréz

Nové tangenciální rohové frézy se vyznačují inovativním trojúhelníkovým tvarem okraje břitové destičky, který poskytuje řezným hranám výjimečnou pevnost.

Efektivní identifikace nástrojů a přenos dat

Systémový dodavatel Kelch GmbH uvádí na trh řešení Kelch QR pro kompletní, procesně spolehlivou identifikaci nástrojů, která zároveň přenáší data nástrojů do obráběcího stroje. Kelch QR je koncipováno jako jednoduché ekonomické řešení, které umožňuje podnikům zavést bez velkých dodatečných nákladů standardy Smart Factory a Průmyslu 4.0. Následující text představuje běžné metody, jako jsou tištěné etikety, postprocesor a moderní systémy, například RFID čipy a systémy pro správu nástrojů, a porovnává je s Kelch QR jako s jednoduchou a ekonomickou alternativou.

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.

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.

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