Témata
Reklama

Snazší obrábění hliníkových slitin

Automobilový průmysl má před sebou dilema hmotnosti. Například v roce 2017 vážila lehká užitková vozidla vyrobená ve Spojených státech v průměru 4 044 liber (přibližně 1 800 kg) – což ne vždy bylo v souladu s jejich názvem. Použití nových prvků a technologií je spojeno s růstem hmotnosti vozidel, avšak v zájmu životní prostředí je nutné, aby výrobci jejich hmotnost snižovali. Hliník jako lehký materiál může pomoci tuto situaci vyřešit, ale při jeho frézování, a obrábění obecně, může také docházet k problémům. Eduardo Debone, globální manažer pro segment automobilové výroby ve společnosti Sandvik Coromant, která zaujímá vedoucí postavení v oblasti obrábění kovů, zde rozebírá, jak by jejich řešení mohla nabídnout jediná fréza.

Hliník bude vždy vnímán jako materiál, který lidem umožnil létat. Jeho použití v letectví je ještě staršího data nežli první letadlo, protože na konci 19. století hrabě Ferdinand Zeppelin vytvořil konstrukci svých slavných stejnojmenných vzducholodí právě z hliníku. Svou pozici mezi lehkými materiály si hliník udržuje dodnes. Značný potenciál pro úsporu hmotnosti a snížení spotřeby paliva nabízí například jeho použití pro výrobu bloků automobilových motorů.

Budeme-li se držet oblasti dopravy, v hnací jednotce evropského osobního automobilu se obvykle nachází kolem 80 kilogramů hliníku, což z těchto prvků – tedy motoru a převodovky – samozřejmě činí přední oblast zájmu, pokud jde o opatření vedoucí ke snížení hmotnosti. Protože hliník je stále více preferovaným kovem, výrobci obráběcích strojů vyžadují specializovaná nástrojová řešení, která z něj učiní méně problematický obráběný materiál.

Složitost součástí

Jako hlavní konstrukční prvek motoru vozidla slouží blok válců. Slouží pro uložení řady dalších pohyblivých součástí, které společně vyvíjejí energii pro pohyb vozidla. Dlouhá léta se bloky válců vyráběly z litiny, ale z důvodu snížení hmotnosti jsou u dnešních osobních automobilů běžnou volbou slitiny hliníku.

Pokud jde o výrobu automobilových součástí, vyžaduje výroba bloků válců zapojení největšího počtu strojů, přičemž se jedná o procesy, které jsou často velmi složité a je u nich vyžadováno dodržení přísných tolerancí. Hrubovací a dokončovací obrábění problematických a složitých automobilových součástí, jako jsou bloky válců, jsou nákladné a časově náročné procesy. Vyžaduje použití řady různých nástrojů, což znamená zvýšení počtu prováděných seřízení a větší objem řezné kapaliny potřebné pro snížení tepla vznikajícího v důsledku vyššího stupně tření.

Stejně důležitou součástí motoru, která se často vyrábí z hliníku, je i hlava válců. Je usazena na horní straně bloku válců a přivádí vzduch a palivo do spalovací komory a jsou v ní uloženy různé součástí, jako jsou ventily, zapalovací svíčky nebo vstřikovače paliva. Stejně jako blok válců i hlava vyžaduje složité a kvalitní obrábění.

Hliník je sice lehčí než jeho ekvivalent z litiny, ale je také mnohem měkčí. Proto se lze zcela běžné setkat se špatnou kvalitou obrobené plochy, výskytem otřepů a nerovnoměrným opotřebením nástrojů. Jak tedy mohou výrobci automobilů tyto výzvy překonat a dosáhnout zkrácení časů cyklu, zlepšení kvality obrobené plochy úpravy a vyšších úspor?

Řešení umožňující obrábění na jediný průchod nástroje

Společnost Sandvik Coromant, která se specializuje na obrábění kovů, si je dobře vědoma skutečnosti, že inovace spočívají v jednoduchosti. Implementace jediného řešení, namísto většího počtu nástrojů pro čelní frézovací operace, umožňuje výrobcům řešit řadu problémů spojených s obráběním hliníku. Fréza umožňující obrábění na jeden průchod nástroje je způsobilá provádět hrubovací i dokončovací obrábění jedním nástrojem, v důsledku čehož se snižuje namáhání, kterému je vystaven obráběný hliníkový materiál, což usnadňuje dosažení lepší výsledné kvality.

Řešení společnosti Sandvik Coromant pro obrábění hliníku zahrnují několik unikátních, patentovaných typů fréz umožňujících bezproblémové a přesné frézování bez vzniku otřepů. Mezi ně patří naše fréza M5C90 pro obrábění hliníku, která je součástí produktové řady M5 a je určena pro hrubovací a dokončovací čelní frézování s velkými šířkami záběru nástroje, především hlav válců, bloků válců a dalších celohliníkových součástí, s výjimkou tenkostěnných součástí. Tento nástroj je schopen dokončit celý proces od hrubování až po dokončování na jediný průchod.

Dokonalejší obrábění hliníkových slitin s jednou frézou M5C90 namísto několika nástrojů. (Zdroj: Sandvik Coromant)

To, že nástroj může provádět hrubovací i dokončovací frézování na jediný průchod, a v mnoha případech s axiální hloubkou řezu až šest milimetrů (mm), je naprosto zásadní. Zaznamenali jsme výrazné, až pětinásobné prodloužení životnosti nástroje při současném zkrácení času cyklu o 200 procent.

Fréza M5C90 pro obrábění hliníku je určena pro hrubovací a dokončovací čelní frézování s velkými šířkami záběru nástroje, především hlav válců, bloků válců a dalších celohliníkových součástí, s výjimkou tenkostěnných součástí. Tento nástroj je schopen dokončit celý proces od hrubování až po dokončování na jediný průchod.

Klíčovým prvkem fréz řady M5 je jejich technologie využívající stupňovité uspořádání. Řady přesných a trvanlivých břitů z polykrystalického diamantu (PCD) je uspořádána v kruhovitém sledu tak, aby bylo možné z obrobku postupně odebrat o něco více materiálu jak v axiálním, tak v radiálním směru. Poslední zub nástroje navíc plní hladicí funkci, což přináší vynikající jakost obrobeného povrchu a rovinnost. Pevně daná poloha zubů a hladicí břitové destičky také eliminuje složité a časově náročné seřizovací postupy. Zatímco k úplnému dokončení hliníkové automobilové součásti je zapotřebí několika nástrojů, toto v mnoha ohledech výhodné řešení eliminuje zpevňování hliníkových ploch během obrábění na minimum.

V rámci pokračujícího úsilí automobilového průmyslu o přístup šetrnější k životnímu prostředí se výběr vhodných materiálů stane nedílnou součástí procesu výroby lehčích vozidel. Zároveň se zjednodušením postupů obrábění umožněným nástroji, jako je fréza na hliník M5C90, se výrobcům otevírá cesta k tomu, aby se dokázali vyrovnat s náročností a složitostí obrábění hliníku. Potom snad hliník bude moci zaujmout své právoplatné místo prostředku řešícího dilema hmotností, před které je automobilový průmysl postaven.

Chcete-li se o řešeních společnosti Sandvik Coromant pro automobilový průmysl dozvědět více, navštivte její webové stránky.

Komerční článek

Související články
Rozhodující krok

PrimeTurning, nová metoda soustružení vyvinutá společností Sandvik Coromant, pomohla indickému výrobci leteckých součástí, který musel čelit problémům s velkým objemem zakázek a obtížně obrobitelnými třídami ocelí, zvýšit produktivitu a zkrátit časy cyklů.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Vzestup leteckého a vesmírného trhu

Pro sektor třískového obrábění je automobilový průmysl jedním z nejdůležitějších trhů. V trendu stále více se uplatňujícího elektrického pohonu automobilů se výrobci obráběcích strojů a nástrojů snaží objevit nové trhy. Zaměřují se na letecký a vesmírný průmysl.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Společně k dalšímu vývoji

Stěhování společnosti Fylde CNC do nové budovy bylo sice jen na krátkou vzdálenost, ale v historii společnosti zaměřující se na zakázkové obrábění přesných dílů to znamená významný krok kupředu. Rozvoji firmy navíc pozitivně přispívá úzká spolupráce se společností WNT, která spravuje nástroje a poskytuje technickou podporu v oblasti třískového obrábění.

Chceme svítit

Povědomí o bývalém vojenském prostoru Stříbro v západní části naší republiky přinášejí buď vzpomínky osobního rázu, nebo přicházejí skrze narukované, kteří zde společně, převážně s romskými spoluobčany z tehdejšího východu Československa, v tankových praporech chránili naši republiku proti vpádu západních imperialistů. Doba se naštěstí změnila. Nyní je to rozvíjející se region jak díky blízkosti k Německu a hlavní dálniční tepně, tak i zásluhou generace techniků, kteří se zde kolem plzeňské Škody zrodili a po jejím rozpadu a rozmělnění se vydali na cestu soukromého podnikání ve strojírenském oboru. Do jedné z takových firem, nacházející se v Kladrubech u Stříbra, jsem se vypravil. Důvodem byla ukázka vzniku a růstu dalšího partnerství s dodavatelem technologií obrábění, společností Mazak.

Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

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.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Přidaná hodnota v technologii obrábění

V tomto příspěvku bych se rád vrátil ke své návštěvě japonské firmy Kyocera. V jednom z mých minulých textů (viz www.mmspektrum.com/170111) jsem představil unikátní systém řízení pomocí takzvaných améb, který vyvinul zakladatel firmy Kyocera Dr. Kazuo Inamori. Díky tomuto systému a japonské píli a umu se firma dostala na světovou špičku v řadě oborů. Na základě osobních zkušeností pak mohu prohlásit, že to platí také pro divizi řezných nástrojů. Například rychloposuvové frézy Kyocera vysoce překračují produktivitu, která je u nás i v Evropě standardní.

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.

Perspektivy asijských trhů

Čína se v roce 2009 stala největším výrobcem obráběcích a tvářecích strojů na světě a o dva roky později dosáhla své dosavadní největší produkce v historii v hodnotě 29,5 mld. dolarů. Od té doby tři roky po sobě dochází k postupnému poklesu až na loňský objem 23,8 miliardy dolarů v poměru 6:4 ve prospěch obráběcích strojů. Vzhledem k povaze čínského trhu obráběcích strojů a ochazování jeho hospodářství lze očekávat další pokles v produkci a spotřebě i v letošním roce 2015.

It Just Gets Better!

Výrobce řezných nástrojů společnost TaeguTec je díky systematické práci jeho české pobočky po necelých třech letech svého zdejšího působení dobře etablovanou značkou na našem trhu a získal pevné postavení v silném konkurenčním prostředí a to nejen v oblastech soustružení, kde se tento korejský výrobce doposud profiloval nejzásadněji.

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