Revoluční technologie závitování v české premiéře

Pro technologii Emuge Punch Tap se používá také název tváření závitů po šroubovici. Tato převratná technologie doplňuje tři dosud známé způsoby výroby vnitřních závitů: řezání, tváření a frézování závitů.

Patentovaná technologie je výsledkem spolupráce při vývoji výroby vnitřních závitů firem Emuge-Franken a Audi, a veřejnosti byla poprvé představena v roce 2014. Protože exkluzivita pro firmu Audi již vypršela, je technologie Emuge Punch Tap k dispozici pro všechny další zájemce, kteří se výrobou vnitřních závitů zabývají. A proč by je mohla zajímat? Například proto, že díky zcela nové kinematice s výrazně kratší dráhou nástroje umožňuje technologie Emuge Punch Tap úsporu času až 75 % ve srovnání s ostatními výše uvedenými závitovými technologiemi. A nyní něco k samotnému procesu tváření závitu. V prvním kroku se nástroj zanoří do požadované hloubky předvrtaného otvoru a vytvoří v otvoru drážku v mírné šroubovici. V druhé fázi je vytvářen závit závitovým profilem po celé délce pracovní části závitníku pootočením závitníku o 180° a současným pohybem závitníku o polovinu stoupání v ose. V posledním kroku dojde k vyjetí závitníku drážkami, které byly vytlačeny v prvním kroku. Výsledkem celého pohybu je již avizovaná 90% úspora dráhy, v porovnání s běžným závitníkem.

Klíčem k úspěchu je tedy speciální nástroj, ale to rozhodně není všechno. Dokonalý a bezchybný výsledek navíc vyžaduje koordinaci dynamiky stroje s řídicím systémem schopným provádět specializovaný cyklus. Technologie Emuge Punch Tap pracuje se třemi možnými variantami cyklů: performance, medium a soft. Strategie performance umožňuje na strojích dosáhnout nejkratších časů, ale vyžaduje nejvyšší dynamiku a maximální potřebnou sílu. Strategie soft naopak výrazně snižuje síly. Zatížení vřetena, zejména v tahu, je pak nízké. Řídicí systémy Heidenhain mají pro tuto technologii vyvinutý speciální obráběcí cyklus. Varianta strategie se volí pouhým přepsáním jeho parametru. Řídicí systém pak veškeré přepočty provede sám. A právě souhru Emuge Punch Tap s řízením Heidenhain TNC 640 mohli návštěvníci vidět na Tech Days u DMG Mori v Brně.

V současnosti je tato technologie určena zejména do sériové výroby, ale nejen tam. Vývojový partner společnosti Emuge-Franken, firma Audi, je samozřejmě nejlepším příkladem. Tvářecí závitníky Emuge Punch Tap se zde používají při výrobě bloků motorů od počátku roku 2016. Od té doby se ročně vyrobí bezpočet závitů M6, zejména v motorech V6-TFSI. Audi ušetřilo kolem 0,7 sekundy na jednom závitu v porovnání s předchozím konvenčním tvářecím procesem. Hlavní motivací k používání nástroje Emuge Punch Tap tak zůstávají masivní časové úspory. A vyšší nákupní náklady na Emuge Punch Tap v porovnání s konvenčními nástroji se rychle vrátí díky zkrácení cyklového času stroje.

Pro přehled ještě uvedeme, že nabídka závitníků Emuge Punch Tap v katalogovém sortimentu Emuge je rozdělena do dvou základních skupin. Je to metrická řada v rozměrech M3 až M10 pro závity ve slepých i průchozích otvorech hloubky až 3xD. Druhá skupina obsahuje mikro závitníky Emuge Punch Tap určené pro závity rozměrů M1 až M2,5 v délkách až 2xD pro slepé i průchozí závity. Rozhodně je tedy z čeho vybírat!

Tahle stará dobrá teorie je skutečně nesmrtelná. Pojďte se s námi podívat na detail konstrukce nástroje pro technologii Emuge Punch Tap a také srovnání technologií tváření závitů. Možná se budete hodně divit. Nástroj je samozřejmě speciální a nemá na obvodu běžný profil závitu, ale pouze dvě řady tvářecích vrcholků, které jsou od sebe posunuty o 180° vůči ose nástroje. Svou práci však odvede dokonale, ale především ve srovnání s klasickými technologiemi velmi rychle. Vytvořené závity jsou charakteristické technologickou drážkou a profilem, který je obdobný jako u závitů vyrobených běžnými tvářecími závitníky. Proces tváření závitu jsme již popsali v úvodu, ale nyní také víte, jak unikátní konstrukce nástroje ovlivňuje vysokou efektivitu tohoto procesu.

Jaká by to byla ukázka ke zvýšení výrobní produktivity, kdyby na ní chybělo trochoidní frézování? Na dílu pro zmíněnou novinku Emuge Punch Tap se spolupracující firmy rozhodly ukázat také tuto efektivní strategii hrubování. Stejně jako při dokončovacích operacích odchází tříska z obrobku s malou radiální, ale maximální axiální hloubkou řezu (2x d1 až 5x d1). Takto to bylo i při naší ukázce, kdy byly nastaveny na stroji z pohledu zákazníků překvapivě vysoké řezné podmínky. Detailnější informace naleznete ve videu (odkaz prostřednictvím QR kódu). U Heidenhainu znají uživatelé trochoidní frézování jako opci 167 – Optimized Contour Milling. Vedle snížení celkové doby obrábění a opotřebení nástroje nabízí OCM další výhodu, zejména v možnosti programovat rovnou na stroji, jen za pomoci dílenského programování. Oproti CAM programování je změna průměru nástroje bez námahy – dráhy se přepočítávají automaticky.

Aby byly splněny požadavky trochoidního obrábění, vyznačují se stopkové frézy Franken nízkými vibracemi, které zajišťuje nejen proměnná rozteč zubů a proměnný úhel šroubovice, ale také nová geometrie břitu. Nově vyvinutý dělič třísek zajišťuje bezpečný odvod třísek, které lze následně snadno odstranit stlačeným vzduchem nebo emulzí. Nové vysoce výkonné povlaky a optimálně zvolený karbidový substrát završují výkonnost těchto nových typů nástrojů.

Co takhle při snížení cyklových časů závitování snížit i čas předvrtání? S nově vyvinutým vrtákem Emuge High-Feed Drill to půjde o polovinu! Úspora cyklového času min. 50 % je u tohoto vrtáku zároveň doprovázena sníženou nebo stejnou velikostí axiální síly v porovnání s klasickou technologií vrtání. Emuge High-Feed Drill je navržen pro vrtání hliníkových slitin s obsahem křemíku alespoň 7 %. Inovativní utvařeč třísky pomáhá udržet třísku krátkou a eliminovat řezné síly, které při vrtání vznikají. Navíc nově vyvinutá povrchová úprava a tvrdý povlak speciálně navržený pro tuto aplikaci umožňuje spolehlivý transport třísek z místa řezu a zvyšuje spolehlivost celého procesu vrtání.

Možná vás napadne, kde skončí všechny ty ofrézované předváděné kusy? I z toho máme velkou radost, protože jejich cesta vede do našich technicky orientovaných škol. Své místo tak najde předváděcí kus na Střední škole technické v Opavě, kde se studenti detailně seznámí s novou technologií. To v případě VUT v Brně jsme dílec rozřízli a svěřili Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky, Odboru kvality, spolehlivosti a bezpečnosti. Zde nám kvalitu závitů prověří metrologové, a zároveň se s moderní technologií výroby závitů seznámí také vysokoškolští studenti. Těšíme se na další spolupráci.