Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Současná technická úroveň řezných nástrojů
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Současná technická úroveň řezných nástrojů

Soustředění novinek určitého druhu komodit, nabízených předními specializovanými výrobci, umožní nejen jejich představení uživatelům, ale současně dokumentuje i technickou úroveň, umožní porovnání jejich konstrukčního provedení, funkčních vlastností i ekonomických aspektů pořízení a provozu.

Jedno ovlivňuje druhé

Řezné nástroje jsou jedním ze základních realizačních prvků technologických operací obrábění. Neustálý vývoj řezných nástrojů si vyžaduje zejména zavádění nových progresivních technologií obrábění, pokrok v kvalitě obráběcích strojů, rozšiřující se využívání nových konstrukčních materiálů a stále vyšší požadavky na přesnost a jakost funkčních povrchů obrobků. Efektivní využití vysoce výkonných obráběcích strojů, charakterizované vysokými úběry při intenzivních řezných podmínkách, klade nové požadavky na trvanlivost a spolehlivost řezných nástrojů. Současně se zvyšuje míra požadované přesnosti a jakosti funkčních povrchů součástí, které jsou stále častěji vyráběny z těžko obrobitelných materiálů. Měřítkem úspěšnosti výrobce řezných nástrojů je i jeho schopnost technicky a přiměřeně časově reagovat na potřeby uživatelů. Týká se to kvality řezných materiálů, rozměrového a tvarového sortimentu nástrojů, rychlosti jejich dodání zákazníkovi, ale i nástrojového zabezpečení progresivních strojírenských oborů, např. letecké výroby apod.
V tomto a příštím vydání časopisu vám přinášíme výběr z oblasti řezných nástrojů, jež byly uvedeny na trh v loňském roce.

Povlaky nástrojů

V oblasti řezných materiálů, otěruvzdorných povlaků a jejich aplikací pro vyměnitelné břitové destičky (dále VBD) vloni představila firma Sandvik Coromant nový druh povlakovaného slinutého karbidu s označením GC 4005. Nový druh, původně vyvinutý pro střední a hrubovací operace, se ukázal vhodným i pro obrábění zušlechtěných ocelí a tvárné litiny. Díky tepelné odolnosti silné vrstvy kysličníku hlinitého v kombinovaném povlaku je GC 4000 využitelný při vysokých řezných rychlostech, dlouhých řezech a obrábění za sucha. Výrobce uvádí, že nový druh v kombinaci s geometrií WR (Wiper Rougher) umožní i zvýšení posuvu a zlepšení produktivity při hrubovacím soustružení ocelí. Uplatnění by měl nalézt především v ložiskovém a automobilním průmyslu.
Nový povlak typu DLC (Diamond - Like Carbon Coating) vyvinula firma Sumitomo Electric Carbide pro obrábění slitin hliníku za sucha. Výsledky zkoušek potvrdily, že povlak se vyznačuje vysokou tvrdostí a přilnavostí k základnímu materiálu, mimořádně nízkým koeficientem tření, korozní odolností, nízkou mírou opotřebení a vysokou jakostí obrobeného povrchu. Povlak DLC zamezuje nalepování Al slitin na nástroj a potlačuje vytváření nárůstku, což přispívá ke klidnému průběhu řezání a kvalitě řezu. Sumitomo nabízí nové VBD označené DL 1000 s povlakem DLC pro obrábění slitin Al a neželezných kovů za sucha. Uvádí, že u VBD s novým povlakem byl zaznamenán součinitel tření µ = 0,05 - 0,2, bez mazání.

Řezné materiály

Pro obrábění neželezných kovů firma Sumitomo představila i další novinku - VBD z polykrystalického diamantu (dále PKD), označenou NF-DA 2200, která má mít nejpříznivější kombinaci pevnosti a odolnosti proti opotřebení ze všech současných řezných materiálů. VBD dosahují velmi dobrých výkonů při hrubování i dokončovacím frézování Al slitin, a mohou tak úspěšně nahradit i slinutý karbid. Velmi jemná zrna diamantu NF-DA 2200 zajišťují velmi ostrou řeznou hranu a vysokou pevnost břitu, tedy jeho dobrou odolnost proti vylamování při frézování. Vysoká pevnost dovolí použití vyššího posuvu na zub, takže frézu lze osadit menším počtem VBD. Optimální velikost PKD na VBD NF-DA 2200 nabízí levnější alternativu obrábění neželezných kovů. Nová řada VBD se ukázala vhodnou i pro přerušovaný řez a hrubovací i dokončovací soustružení.
Další novinkou firmy jsou VBD z kubického nitridu boru s názvem SumiBoron BNS800. Jedná se o VBD z monolitního KNB, které využívají předností tohoto řezného materiálu, jako jsou vysoká lomová pevnost, vysoká tepelná vodivost a možnost řezání s velkou hloubkou řezu. Doporučené aplikace zahrnují vrtání válců, obrábění disků rotorů i brzd a tvrdé obrábění. VBD jsou určeny pro obrábění šedé a tvárné litiny, tvrdých návarových slitin a kalených ocelí. Nové druhy monolitních VBD z KNB představila i firma Seco Tools AB pod označením Secomax - CBN 100P a CBN 300P. Destičky jsou opatřeny povlakem na bázi Ti(C, N) + (Ti, Al)N + TiN. Určení CBN 100P je pro nepřerušované lehké až střední řezání kalených ocelí (ap< 0,5 mm) a CBN 300P pro hrubování kalených ocelí, hrubování a dokončování manganových ocelí a litiny, např. perlitické. VBD jsou nabízeny v širokém tvarovém a rozměrovém sortimentu.
Pro dokončování vysokými řeznými rychlostmi byly představeny nové druhy cermetů. Vysokou jakost soustruženého povrchu má zajistit cermet firmy Sandvik Coromant, označený CT 5005. Tento nepovlakovaný typ se vyznačuje vysokou trvanlivostí a ostrou řeznou hranou pro jemné a velmi přesné dokončovací obrábění zejména málo houževnatých materiálů. Nový cermet je použitelný v širokém rozsahu řezných rychlostí, a to jak s chlazením, tak i za sucha. Cermet CT 5005 s vysokou odolností proti opotřebení doplňuje houževnatější typy CT 5015 a GC 1525. Celá skupina představuje novou generaci cermetů nejvyšší kvalitativní třídy. Navíc tím, že neobsahují nikl, zlepšují i ekologické podmínky procesů obrábění.
Nový povlakovaný cermet pro soustružení ocelí na veletrhu nabízela firma Sumitomo s označením T 2000 Z. Podle výrobce je tento řezný materiál ideálním řešením tam, kde je při aplikaci cermet přiliž křehký a slinutý karbid se rychle opotřebí. Především proto, že má vysokou tepelnou odolnost a houževnatost. Cermet T2000Z je opatřen povlakem vytvořeným unikátní povlakovací technologií ZX Sumitomo, která zajišťuje jeho vysokou tvrdost (~ 4000 HV v porovnání s TiCN - 2700 HV a Ti/Al N - 3200 HV), mimořádnou odolnost proti oxidaci, velmi hladký povrch povlaku a vysokou pevnost a odolnost proti odlupování. I když je především vhodný pro střední a jemné obrábění uhlíkových, slitinových a měkkých ocelí až do hloubky řezu 3 mm, může být použit i na frézovacích a vrtacích nástrojích. Nový řezný materiál T 2000 Z má mít v porovnání s konvenčními cermety dvojnásobnou trvanlivost, udrží vysokou stálost rozměru, zajistí vysokou kvalitu obrobeného povrchu, je vhodný pro pozitivní i negativní řeznou geometrii a pro obrábění s chlazením i za sucha.
Skupinu řezných materiálů pro frézování rozšiřuje nabídka nových druhů firmy Stellram s označením X 500, určených pro obrábění korozivzdorných ocelí, žárupevných slitin na bázi kobaltu a niklu, titanu a jeho slitin ? a ß i litiny. Materiál VBD obsahuje ruthenium pro zlepšení pevnosti břitu. To umožní použít vyšší posuvy a zvýšit počet součástí obrobených jedním břitem. Experimenty potvrdily zvýšení počtu kusů na jednu destičku o více než 600 %. Novou kvalitu pro frézování litiny nabízí typ SC 3025, zaručující zvýšenou odolnost proti abrazi a vyšší trvanlivost při úhlu nastavení 450 a 900, např. při obrábění bloku motoru. Osmibřité VBD s novou geometrií RA, charakterizovanou širšími fazetami, zajišťují až 50% zvýšení posuvu na zub a dosažení vyšší kvality obrobeného povrchu. Zkouškami bylo ověřeno, že počet součástí obrobených jedním břitem se zvýšil o 40 až 100 % v porovnání s konkurenčními VBD. Frézovací VBD typu SP 6564 s povlakem PVD na bázi TiAlN je určena pro obrábění ocelí, včetně korozivzdorných, a slitin Co, Ti, Ni. Vysoká tvrdost a dobré kluzné vlastnosti povrchu povlaku zajistí nízké opotřebení nástroje i dobrý odvod tepla třískami. Nový povlak výrazně zvyšuje tepelnou odolnost destiček, a proto je nástroj méně namáhán.

Univerzální použití

Zřetelná je snaha výrobců řezných nástrojů nabídnout výrobek s možností univerzálnějšího využití. To splňují např. nové VBD firmy Kaiser Tool Company, označené Groove´N Turn. Destičkami malé šířky lze zapichovat i podélně soustružit do rohu, při upnutí v existujících vnitřních a vnějších držácích. VBD jsou připraveny ve dvou druzích se submikronovou velikostí zrna - s označením DM-2 pro obrábění ocelí a přerušovaný řez a s označením DM-5 pro obrábění hliníku a dalších neželezných slitin. Nabídka zahrnuje VBD s šířkou v rozmezí 0,020" (0,51 mm) až 0,125" (3,18 mm), s ostrými nebo zaoblenými (R 0,18) rohy, v provedení nepovlakovaném nebo s povlaky typu TiN, TiCN, TiAlN a DIA. Uvedenou sadu destiček doplňuje další novinka stejného výrobce, nazvaná Thinbit MiniGroove´N Turn Inserts, tj. VBD určené pro vnitřní a čelní drážkování, řezání závitů a vyvrtávání do rohu. Jedná se o skupinu nástrojů 121 typorozměrů pro šířky drážek od 0,004" (0,10 mm) do 0,125" (3,18 mm) s odstupňováním po 0,001" (0,025 mm) v pravém i levém provedení. Stejná destička je pro vnitřní i čelní drážkování. Vnitřní držák je použitelný od o 8,25 mm a držák pro čelní drážky od o 10,54 mm. Kvalita destiček je DM-2 a DM-5. Zajímavá je nabídka výrobce, že šest základních rozměrů VBD dodá do 24 hodin ve třech povlakových variantách.

Co je malé, to je hezké

Na trhu se objevila i široká nabídka nástrojů pro obrábění malých přesných povrchů, s malým úběrem materiálu a vysokými požadavky na jakost povrchu, často pro obrábění součástí z hůře obrobitelných materiálů. Miniaturizace se přirozeně nesoustřeďuje jen na řezné části nástrojů, většinou VBD, ale na celé nástroje, příp. jejich řadu. Do této skupiny novinek patří tyče s VBD s názvem Mini-Bore Trigon od firmy Kaiser Tool Company. Speciální konstrukce tyčí jim zajišťuje vysokou pevnost a odolnost proti chvění. Tyče jsou vyráběny v pěti velikostech (4,8 až 12,7 mm), pro vnitřní obrábění od o 5,3 mm, v levém i pravém provedení. Předností VBD Trigon je možnost jejich použití pro vyvrtávání v houževnatějších materiálech, s větším průřezem třísky, bez vylamování břitu. Tyče lze osadit třemi velikostmi VBD, s třemi velikostmi poloměru špiček a ve dvou druzích slinutých karbidů. Mimo již uvedený DM-5 (pro neželezné kovy a žárupevné slitiny) je dodáván nový druh DM-4 pro obrábění ocelí, včetně korozivzdorných. Běžné typy povlaků na obou druzích VBD jsou doplněny nově vyvinutým multivrstveným povlakem typu TiN/TiCN. S novou nabídkou malých vyvrtávacích tyčí pro obrábění otvorů od o 5,5 mm přichází i švédský výrobce Seco Tools AB. VBD tvaru C a T v kvalitě, která zajišťuje obrábění všech druhů materiálů, jsou upínány do držáků o o 5 - 8 mm, s úhlem nastavení 900 a 950, s vnitřním přívodem chladicího média. Využití těchto nástrojů rozšiřuje i možnost upínat tyče o o 5 a 6 mm prostřednictvím dodávaných pouzder s vnějším průměrem 16 mm.

Nové geometrie VBD

Geometrie řezné části nástrojů velmi významně ovlivňuje průběh a výsledek obráběcích operací. Návrh nové geometrie je výsledkem komplexního řešení problémů spojených nejen s tvarem a rozměrem břitu (zejména při použití utvařeče třísek), ale i jeho dynamické pevnosti, upínání řezných elementů v držáku, apod. Nová geometrie prochází rozsáhlými zkouškami, jejichž výsledkem je ověření vlastností a doporučení uživateli k jejich praktickému nasazení. Často je uváděna do praxe v kombinaci s novým řezným materiálem nebo povlakem, především pro speciální případy obrábění. Z široké nabídky na veletrhu IMTS je možné uvést novou geometrii označenou 3F na VBD firmy Stellram, vyvinutou pro vysoce přesné obrábění v letecké výrobě. Nové destičky jsou určeny pro řezání korozivzdorných ocelí, hliníkových slitin, žáruvzdorných slitin a ocelí. Předností přesně broušených VBD s pozitivní geometrií, kterou je redukováno vytváření nárůstku, a ostrým ostřím je vysoká jakost obrobeného povrchu i při malé hloubce řezu. Nový povlak PVD nejen zvyšuje odolnost proti opotřebení a tepelnou odolnost, ale jeho povrch má příznivé kluzné vlastnosti pro optimální odvod třísek.
Stejný výrobce patentoval novou geometrii pod názvem UC-CCR a systém upínání VBD pro vrtáky Unidrill. Uvedená geometrie, spojená s utvařečem třísek, byla navržena pro vrtání tvárných materiálů - oceli, korozivzdorné oceli a litiny - v rozmezí průměrů 13,5 až 25,4 mm. Předností geometrie má být vyšší trvanlivost vrtáků, snížení tepelného namáhání, minimalizace nebezpečí vylamování při dokončování díry a zlepšení jakosti povrchu díry. S novým povlakem CVD (SC 7052) mohou být vrtáky použity při vyšších posuvech a nižších řezných rychlostech, i při méně tuhých aplikacích a vrtání hlubších děr.
Zlepšení řezných vlastností nabízí i nová geometrie s označením M u vrtáků CrownLock firmy Seco Tools AB. Vrtáky s výměnnou řeznou korunkou o o 12 - 19,84 mm (více průměrů lze upnout na jedno těleso vrtáku) jsou určeny k obrábění těžkoobrobitelných materiálů - kalených ocelí, duplexních korozivzdorných ocelí a superslitin. Pozitivní geometrie a ostré břity zajistí snížení deformačního zpevnění i zbytkových pnutí na obrobeném povrchu díry a omezují tvoření otřepů na konci díry. Houževnatý, jemnozrnný řezný materiál s otěruvzdorným povlakem PVD zaručují vysokou trvanlivost a funkční spolehlivost nástroje.
Novou geometrii pro frézování představila firma Stellram s označením 46 pro VBD s úhlem nastavení 900. Destičky s vysoce pozitivní geometrií, s poloměrem špičky 0,8 až 6 mm jsou k dispozici ve dvou materiálových provedeních (X 500 a SP 6564), prakticky pro všechny aplikace obrábění, včetně korozivzdorných a žárupevných slitin. Uvedené výsledky porovnávacích zkoušek ukazují, že v porovnání s konkurencí bylo možné 50% zvýšení posuvu, 50% snížení operačního času a 400% zvýšení počtu obrobených součástí.
Pokračování příště
Ing. Zdeněk Novák

Další články

Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: