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
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.

Na konstrukci záleží - maximalizace výkonu výrobní linky

V současné době moderních výrobních technologií požadují různá průmyslová odvětví rychlá a efektivní řešení pro hromadnou výrobu. Pro tento účel byly navrženy výrobní linky. Ty se skládají z několika zpravidla jednoúčelových strojů vybavených různými typy nástrojů pro různé obráběcí operace, jako jsou soustružení, vrtání, frézování anebo vyvrtávání. Každý jednotlivý stroj může být vybaven několika vřeteny s řeznými nástroji pro obrábění různých povrchů obrobku, což znamená, že současně může pracovat i několik desítek nástrojů.

Inovace a zvýšení produktivity obrábění v leteckém průmyslu

Svět se pod tlakem pandemie mění a s ním se mění i pohled na letecký průmysl. Kvůli těmto změnám je třeba pomáhat zákazníkům jejich výrobu nejen znovu rozbíhat, ale i optimalizovat. O to důležitější je pro firmu Gühring dívat se do budoucnosti a nepodléhat krizovým tendencím. Gühring je tradičním dodavatelem pro letecký průmysl, a to nejen u nás v České republice, ale i celosvětově.

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
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.

Produktivní obrábění velmi přesných válcových otvorů

Brněnská firma Final Tools s dlouholetou tradicí ve vývoji a výrobě obráběcích nástrojů ve spolupráci s plzeňskou ZČU ukončila vývoj nové nástrojové jednotky pro produktivní obrábění velmi přesných válcových otvorů, zejména v hydraulických komponentech.

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.

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.

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.

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.

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.

Nástroje pro rychlejší a levnější obrábění CMC keramiky

Do středu pozornosti v oblasti nových konstrukčních materiálů se v současné době stále více dostává keramika se zesílenými vlákny (Ceramic Matrix Composites, CMC). Projekt společnosti Gühring, který probíhal ve spolupráci s Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku (DLR), ukazuje, že s PKD nástrojem s monolitní hlavou v kombinaci s novou strategií frézování je možné významně zkrátit doby obrábění CMC materiálů a dosavadní finální operace broušení může dokonce zcela odpadnout.

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.

Fréza pro vysokovýkonné obrábění hliníku

Společnost Hoffmann Group rozšiřuje svou produktovou řadu Garant Master o frézu Garant Master Alu určenou pro vysoce výkonné obrábění hliníku.

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