Témata
Reklama

Složité díly z těžce obrobitelných materiálů

Jeden z trendů ve výrobě osobních automobilů lze shrnout do následujících slov: nové výrobní závody přinášejí nové výzvy. Zejména v Jižní Americe a Číně se nyní staví řada výrobních závodů, jejichž plánování má řadu nových požadavků.

Jsou požadovány nejen inovativní technologie a flexibilní výrobní linky, které mají zajistit vyšší produkci (například v porovnání s počtem osobních vozů, které jsou denně vyráběny), ale plánovači se musejí stále zaměřovat také na zvyšování jakosti dílů. Tím jsou následně přeneseny vyšší požadavky na vývojové pracovníky ve strojírenství, kteří mají za úkol vyvinout nové a více efektivní procesy. Jedním z příkladů je technologie PECM od firmy Emag, která přináší velké výhody při obrábění složitých dílů z těžce obrobitelných materiálů.

Vývoj v automobilovém a leteckém průmyslu a dalších průmyslových odvětvích přináší velké výzvy díky použití těžce obrobitelných materiálů ; zatímco technologický vývoj obvykle produkuje nové, často složitější tvary komponentů. Nové obráběcí procesy určené pro jejich výrobu musejí být zejména efektivní s absolutní integritou procesu.

Reklama
Reklama

Se zaměřením na náročné obrábění

To, že plánovači výroby často pracují proti těmto faktům a hledají stále efektivnější obráběcí procesy, není překvapením. Nejčastěji kladenou otázkou pak je: Existují ve strojírenství nové technologie, které jsou schopné vypořádat se se stále se zvyšujícími nároky výrobních firem? Odpověď na tuto otázku může přicházet od společnosti Emag ECM GmbH, technologické firmy pro elektrochemické obrábění (ECM) náležející do koncernu Emag Group. Pomocí takzvaného procesu PECM (P znamená precision – přesný ) byla vyvinuta tato technologie. Od samého začátku se zaměřili na výjimečně náročné aplikace při obrábění tvarově složitých dílů, jak sám říká Richard Keller, vedoucí technického prodeje Emag ECM: „Například pro obrábění vysoce pevnostních slitin zákazníci doposud používali rychlostní frézování nebo obrábění elektrickým výbojem – vyjiskřování. To má ovšem své nevýhody. Opotřebení nástroje a množství trhlin v obrobku je velmi vysoké a zároveň tradiční procesy vytvářejí vysoké teploty, které negativně ovlivňují strukturu materiálu.“ Tyto nevýhody však prý PECM vůbec nebo téměř nevykazuje. Ve skutečnosti jde o jednu z hlavních výhod tohoto procesu.

Měkký proces – vysoká kvalita

Vysoce pevnostní slitiny (nazývané také superslitiny) a další náročné materiály je možné obrábět téměř bez jakéhokoli opotřebení nástroje. A obrobené povrchy vykazují nejvyšší jakost – bez otřepů a bez strukturálních poškození materiálu. Jak je to možné? Jednak ECM proces zaručuje velmi jemný úběr materiálu, přičemž obrobek se chová jako pozitivní anoda a nástroj jako negativní katoda. Mezi nimi proudí elektrolyt, který odvádí kovové ionty z obrobku. Protože tvar nástroje – katody – představuje požadovaný tvar obrobku, materiál je odnímán pouze v místech, kde je to zapotřebí. Tím jsou bezkontaktně a bez teplotního ovlivění vytvořeny tvary, válcové kanálky, zápichy nebo komory – všechny s nejvyšší přesností.

Technologie PECM s modulárním, rozšířitelným konceptem nástrojů pro náročné 2D a 3D tvarové obrábění
Obráběcí prostor stroje PT 400 pro výrobu vstřikovacích trysek, v tomto případě je najednou obráběno 30 dílů.

„To nám umožňuje vytvářet nejnáročnější, tenkostěnné komponenty. Záměrně jsme vyvinuli ECM na stupeň PECM, abychom zaručili, že jsme schopni vytvářet tvary s ještě větší přesností na menších a menších dílech, za stejnou dobu a s vynikající kvalitou povrchu,“ vysvětluje pan Keller.

Dokonce vyšší efektivita

Celý proces ovlivňují zejména dvě věci: pracovní mezera, jíž mezi obrobkem a nástrojem prochází elektrolyt, a směr jeho průtoku. Na jedné straně je zde mezera, která je v případě PECM prakticky neměnná, a na druhé straně roztok, který doslova pulzuje v mezeře. Průtok elektrolytu je řízen mechanickými kmity. Tím je zajištěn výjimečně efektivní a přesnější úběr materiálu.

Příklad turbodmychadlo

Na této ukázce z oblasti automobilového průmyslu se nejlépe demonstruje, kde jsou výhody použití technologie PECM v jednotlivých komoditách. Pomocí elektrochemického procesu je možné výhodně obrábět řadu dílů z vysoce pevných materiálů – např. těch, z nichž se vyrábějí turbodmychadla – kratším a efektivnějším postupem. Některé procesy, které byly součástí tradičního obráběcího cyklu, jako například odjehlování otřepů po frézování, nejsou již zapotřebí. PECM je technologií, která nezanechává otřepy. Jak jsme již dříve zmínili, PECM vykazuje minimální opotřebení nástrojů. A to znamená, že prostoje jsou minimální v porovnání s frézováním, při kterém je nutné nástroje měnit poměrně pravidelně. Celý proces je také více stabilní a méně náchylný k poruchám. PECM má ještě jednu důležitou vlastnost: jakost povrchu. Zde se dosahuje hodnot, například RZ 0,3 µm (v závislosti na materiálu), což je překvapivě dobrá hodnota drsnosti.

Možnosti na trhu jsou veliké

Tato metoda může nabídnout zákazníkům přidanou hodnotu. Například subdodavatelé na extrémně konkurenčním trhu vstřikovacích technologií vždy hledají řešení, která zvýší jejich produktivitu a tím zlepší jejich pozici na trhu. Tento proces nachází uplatnění v oblasti, kde je požadována vynikající jakost povrchů, krátkých časů přeseřízení a minimálního opotřebení nástrojů.

Obrábění vnitřních povrchů vstřikovací trysky o průměru 4 mm
Technologie PECM je používána také v leteckém průmyslu. Zde je zobrazen nástrojový prostor ve stroji Emag PO 900 BF pro obrábění rozvodných kol.

Technologie PECM i u ECM jsou zcela vytvořeny podle konkrétních požadavků zákazníků. Příslušná výkonná elektronika a technologie generátoru je navržena pro tuto aplikaci. Pokud budeme uvažovat samotné obrobky, použití této technologie má skutečně velmi málo omezení. Je dokonce možné velmi efektivně a v kratších časech cyklů obrábět i díly o průměru až 1 000 mm. Tím je zaručeno, že tato inovativní metoda je vhodná například i pro výrobu dílů leteckých motorů.

Ing. Martin Deliš

EMAG GVS

mdelis@emag.com
www.emag.com

Reklama
Související články
Co naznačila největší továrna na světě

Záruka dobrých obchodů, výkladní skříň pro mezinárodní trh, ukázka budoucnosti ve strojírenství – tak hodnotí vystavovatelé veletrh EMO Hannover 2017. Pod heslem Connecting systems for intelligent production představilo své novinky více než 2 200 vystavovatelů z 43 zemí. Tematické těžiště spočívalo v digitalizaci a propojení výrobních procesů. V centru pozornosti byly především výrobní postupy, stroje a zařízení pro zpracování a opracování kovů.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Související články
Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Analýza ozubení rychlostí světla

Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Jako švýcarské hodinky…

Kdo by mezi strojaři neznal takové značky strojů, jako jsou Heckert, Scharmann, Dörries, SIP či Starrag. K těmto pěti švýcarským a německým klenotům přidejme ještě neméně významné výrobce karuselových brusek Berthiez, multifunkčních miniobráběcích strojů Bumotec či portálových a gantry center Droop+Rein a společně se SW řešením TTL pro adaptivní obrábění lopatek turbín dostaneme výsledek v podobě společnosti Starrag Group.

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.

Stroj na středění klikových hřídelí

Je všeobecně známo, že kliková hřídel je jednou z nejkritičtějších součástek motoru s vnitřním spalováním a jedním z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění. Potřeba přesného vyvážení klikové hřídele, která je rozhodujícím faktorem pro celkovou účinnost motoru, se stala ještě důležitější, jelikož výrobci automobilů usilují o snižování emisí CO2 prostřednictvím lepšího výkonu motoru a strategií spočívajících v odlehčování. Díky různým vylepšením, kterých se v průběhu let dosáhlo v procesech kování a odlévání, už mají neopracované komponenty klikové hřídele téměř požadovaný tvar s mnohem menším množstvím přebývajícího materiálu. To znamená, že na konečné klikové hřídeli je třeba obrábět méně částí. Přináší to s sebou také zvýšenou potřebu přesného vyvážení se zmenšenou velikostí protizávaží, které se při vytváření těžiště často provádí.

Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

Novinky laserového předehřevu při obrábění

Stále častější využívání vysokopevnostních slitin a jiných těžkoobrobitelných materiálů, včetně keramických, vyžaduje pro jejich efektivní obrábění i nových technologií. Uplatňují se tu především laserové technologie přinášející lokální povrchové snížení pevnosti a tvrdosti materiálu. Výhodou takového předehřevu materiálu před břitem nástroje je navíc i snížení opotřebení nástroje při obrábění a možnost obrábět i vyšší řeznou rychlostí.

Obráběcí stroje

Původem americká firma Hardinge v současné podobě již Hardinge Group zahrnuje řadu předních výrobců obráběcích strojů jako například Bridgeport, Kellengerber, Hauser, Triplet, Tschudin, Jones & Shipman. Tuto společnost v České republice nově zastupuje firma CNC invest.

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