Témata
Zdroj: Iscar

Řezné nástroje pro trvale udržitelnou výrobu

Slovo udržitelnost slýcháme v poslední době stále častěji. Často se objevuje v titulcích novin, ve zpravodajských médiích, ve vědeckých výzkumech i na odborných seminářích. Je toto slovo pouze módní záležitostí, nebo hlavní otázkou dnešní doby?

Martin Horváth

Marketing Manager ve společnosti ISCAR Česká republika

Reklama

Důraz na udržitelnost vyplývá z celosvětově rostoucího povědomí o kritických problémech životního prostředí a klimatických změn, tedy o problémech, které jsou z velké části způsobeny lidskou činností. Důraz na udržitelnost odráží náš hluboký závazek zajistit lepší budoucnost pro planetu a budoucí generace.

Udržitelné výrobní technologie

V důsledku toho se udržitelnost dostala do popředí v různých oblastech, od všedního života a podnikání až po dopravu, urbanismus a výrobu. Produkce by měla být bezpochyby udržitelná. V současné době se většina populace na tomto tvrzení shoduje. Výrobní procesy využívají přírodní zdroje, spotřebovávají energii, produkují odpad a znečišťují životní prostředí. To má bohužel negativní dopad na životní prostředí, který můžeme zmírnit pouze zavedením udržitelných výrobních technologií.

Řezný nástroj jako klíčový faktor

Obrábění zůstává hlavní metodou výroby, a to od jednoduchých dílů až po složité stroje. Proto je zajištění udržitelnosti v oblasti obrábění aktuálnější než kdy jindy. Řezný nástroj přichází do přímého kontaktu s obrobkem a opracovává ho do požadovaného tvaru tím, že odstraňuje přebytečný materiál (přídavek); ten pak z místa řezu odchází ve formě kovových třísek. Může být řezný nástroj klíčovým faktorem právě pro zlepšení udržitelnosti? Odpověď zní, že bezpochyby ano!

Energetická účinnost

I přes svou menší velikost v porovnání s ostatními prvky technologického systému může řezný nástroj hrát klíčovou roli při dosahování udržitelných výrobních postupů. Řezné úkony spojené s úběrem materiálu při obrábění jsou energeticky náročné. Moderní řezný nástroj je však konstruován tak, aby byl energeticky „účinný“, a proto může spotřebu energie výrazně snížit.

Reklama
Reklama
Reklama

Minimalizace řezné síly

Vliv klíčových vlastností nástroje nelze podceňovat. Pokročilé řezné geometrie minimalizují řezné síly a antivibrační konstrukce nástroje minimalizují chvění, čímž se eliminuje kolísání řezné síly. Moderní povlaky snižují tření a efektivní přívod chlazení dramaticky snižuje tvorbu tepla. Tyto vlastnosti nástrojů podstatně snižují vliv obráběcích operací na životní prostředí.

Zvýšení efektivity výroby

V mnoha případech může řezný nástroj omezovat růst produktivity a plné využití moderních strojů. Proto nástroje, které zaručují vyšší produktivitu, hrají zásadní roli při snižování obráběcího času, spotřeby energie a emisí skleníkových plynů (GHG – Greenhouse). Spolehlivé řezné nástroje s dlouhou životností snižují četnost výměny nástrojů vyměnitelných břitových destiček. Tím se minimalizují nevýrobní časy spojené s výměnou a seřizováním nástrojů, což v konečném důsledku zvyšuje celkovou efektivitu výroby.

Nižší přídavky na obrábění

Při použití řezných nástrojů, které umožňují dosáhnout lepší kvality povrchu, lze eliminovat potřebu dokončovacích operací, čímž se sníží přídavek na obrábění a také množství odebíraného materiálu. Výsledkem je dvojí efekt: nižší výrobní časy a méně odebraného materiálu.

Udržitelnost řídí vývoj nástrojů

Udržitelnost řezného nástroje proto není jen přechodným trendem, ale zásadním konceptem, který je postupně přijímán a integrován jako základní princip udržitelné výroby. Hlavním parametrem pro výběr nástroje byla doposud jednoznačně jeho výkonnost. Složka udržitelnosti nástroje se však stala současným faktorem prvořadého významu. Pochopení různých aspektů toho, jak řezné nástroje udržitelnost ovlivňují, do značné míry formuje požadavky na moderní nástroje a řídí jejich vývoj.

Jak může řezný nástroj zlepšit udržitelnost obrábění?

Krátký přehled vybraných produktů Iscar vám to pomůže pochopit. Konstrukční koncepce nástrojů s vyměnitelnými destičkami významně přispívá k udržitelnému využívání řezného materiálu. Dobrým příkladem této koncepce jsou nástroje Iscar (s vyměnitelnými karbidovými hlavicemi) z řady Multi-Master a Sumocham, tedy nástroje, které umožňují hospodárné využití slinutých karbidů. Kromě tradičního přístupu k úspoře řezného materiálu nabízejí uvedené nástrojové řady i další výhody související s udržitelností. Řady nástrojů Multi-Master a Sumocham se vyznačují vysokou opakovatelností, která umožňuje uplatnit princip no-setup-time (bez potřeby seřizování) a která je pro mnohé nástrojové řady Iscar velmi typická. To v praxi znamená, že výměna opotřebované karbidové hlavice nevyžaduje další seřizovací operace. Výsledkem je výrazné snížení nevýrobních časů stroje.

Vyšší produktivita a rychlost

Řada Logiq-3-cham vychází z vlastností vrtáků předchozí řady Sumocham a představuje další krok ve vývoji vrtacích nástrojů s vyměnitelnými hlavicemi. Jednou z klíčových vlastností, které odlišují řadu Logiq-3-cham od ostatních vrtacích systémů, jsou tři břity (obr. 1) na rozdíl od konvenčních dvou. Tato změna umožňuje zvýšit posuv a rychlost až o 50 %. Současně s vyšší produktivitou přináší tato nová konstrukce také výhody pro udržitelnost, neboť snižuje spotřebu energie a emise skleníkových plynů. Nový, trojbřitý vrták D3N z řady Logiq-3-cham jsme podrobili porovnávacímu testu s konkurenčním dvojbřitým nástrojem s vyměnitelnou hlavicí. Obráběný otvor D = 16 mm, hloubka je 80 mm, materiálem obrobku je nízkolegovaná ocel. Oba nástroje vyvrtaly 500 otvorů, přičemž za použití nástroje Iscar se o 26 % snížila doba cyklu a zároveň o 19 % spotřeba energie. V důsledku toho se o 19 % snížily emise CO2.

Obr. 1. Vrták D3N z řady Logiq-3-Cham s vyměnitelnou trojbřitou karbidovou hlavicí. (Zdroj: Iscar)

Tlumení vibrací

Antivibrační konstrukce řezných nástrojů hraje zásadní roli při snižování spotřeby energie, prodlužování životnosti nástroje a zlepšování kvality povrchu obrobených ploch. Společnost Iscar vyvinula pro tlumení vibrací řešení využívající různé principy:

• Tlumení vibrací pomocí speciálně navrženého mechanismu je použito u vyvrtávacích tyčí (obr. 2).

Obr. 2. Použití antivibračních tyčí zvyšuje výkon a snižuje spotřebu energie při operacích hlubokého vnitřního soustružení. (Zdroj: Iscar)

• Chvění nástroje lze předcházet i pomocí specifických řezných geometrií. Takových geometrií vyvinula společnost Iscar více. Jsou to např. monolitní vícebřité frézy a vyměnitelné karbidové frézovací hlavice (využívají geometrii s proměnlivým úhlem šroubovice a nepravidelnou zubovou rozteč) a dělená řezná hrana, která se objevuje jak na monolitních frézách, tak i na některých typech břitových destiček (obr. 3). Nástroje a destičky s touto geometrií navíc umožňují lepší manipulaci s třískami, což zvyšuje výkonnost obráběcích operací. Vybrané nástroje také umožňují upnout více typů geometrií destiček do jednoho lůžka nebo pomocí redukce lůžka upnout rozměrově menší destičky, což napomáhá nejen ke snižování skladových zásob těles a ke snižování výdajů na pořízení nových těles, ale také k tomu, že se minimalizuje plýtvání surovinami, což v konečném důsledku pomáhá snižovat emise skleníkových plynů.

Obr. 3. Dělená řezná hrana na břitových destičkách z řady nástrojů Millshred zajišťuje vysokou stabilitu frézování a lepší manipulaci s třískami. (Zdroj: Iscar)

Aditivní výroba (AM) zavedla nové prvky udržitelnosti v konstrukci nástrojů

Technologie 3D tisku z kovových prášků umožňuje výrobu těles, která se velmi podobají svému konečnému tvaru, což minimalizuje potřebu dokončovacího obrábění a výrazně snižuje spotřebu materiálu na výrobu nástroje. Takové těleso má vysokou hustotu a vykazuje vynikající mechanické vlastnosti. Kromě toho tato technologie usnadňuje optimální tvorbu vnitřních chladicích kanálků, čímž se zlepšuje průtok chladicí kapaliny tělesem nástroje do místa řezu.

Významný vliv nástrojů na technologickou udržitelnost

Příklady uvedené v tomto článku ukazují, jak významný vliv na technologickou udržitelnost mohou energeticky a materiálově úsporné a odolné řezné nástroje mít. Takové nástroje nejen pomáhají snižovat spotřebu energie a množství vyprodukovaného odpadu, ale také přispívají k úsporám nákladů a šetrnému přístupu k životnímu prostředí.

Související články
Nové rotační nástroje pro chytré obrábění

Firma Iscar letos představila kampaň LogiQuick, která rozšiřuje její portfolio o nové řezné nástroje a inovace stávajících řad. Zvláštní důraz je kladen na digitální komponenty pro chytrou výrobu. Kampaň zahrnuje nové nástroje pro frézování, vrtání a závitování, které zlepšují výkonnost a nákladovou efektivnost, a další optimalizace a vylepšení.

Nové směry ve vývoji frézovacích nástrojů

Moderní frézování jako metoda obrábění kovů vzniklo koncem 18. století a rychle se stalo jednou z hlavních technologií obrábění. Dnes si lze jen těžko představit výrobní prostor, v němž by se neuplatňovaly výrobní stroje. Frézování je základním výrobním procesem a nedílnou součástí technologie obrábění, která se řídí rostoucími požadavky výroby. Existují však specifické aspekty, které jedinečným způsobem ovlivňují vývoj frézování.

Obráběcí nástroje pro letecký průmysl

Z pohledu výroby je při obrábění leteckých komponentů největší výzvou typ obráběného materiálu. Titan, vysokoteplotní superslitiny (HTSA) a žáruvzdorné oceli jsou těžko obrobitelné materiály, a tato jejich charakteristika je problémem v celém dodavatelském řetězci leteckého průmyslu.

Související články
Partnerství na Borech

Do průmyslového areálu na plzeňských Borských polích se za účelem reportáže vracím po necelém půl roce. Tentokráte společně se zástupci společnosti Iscar, jejíž technologie pomáhají zdejší progresivní mladé firmě KTD Technologies v jejím růstu a díky prolínání profesních a osobních vztahů tak vzniká mezi oběma subjekty pevné partnerství.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

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.

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.

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