Témata
Reklama

Technicko-ekonomické hodnocení vrtání

Výroba průchozích či neprůchozích otvorů je jednou z častých oblastí strojírenské výroby. K vrtání otvorů menšího průměru se obvykle používají šroubovité vrtáky vyrobené z rychlořezné oceli (HSS), tzv. vysokovýkonné (kobaltové) rychlořezné oceli (HSS-ECo), ze slinutých karbidů, příp. z jiných moderních materiálů.

V nabídce výrobců jsou k dispozici vrtáky s povlaky (nejčastěji PVD) nebo bez povlaku. Tyto tenké vrstvy přitom mají velmi významný vliv na proces řezání. Jsou-li použity v optimálních podmínkách, mohou až několikanásobně prodloužit trvanlivost, resp. životnost nástrojů. Nástroje s povlaky jsou však o něco dražší než nástroje bez povlaků. Cílem zkoušek bylo z technicko-ekonomického pohledu zhodnotit použití nástrojů bez povlaku a s povlakem.
Reklama
Reklama
Reklama

Materiál a metody

K experimentům byly použity vybrušované vrtáky od rakouské firmy MAYKESTAG o průměru 6,0 mm z vysokovýkonné (kobaltové) rychlořezné oceli HSS-ECo. Polovina vrtáků připravených pro zkoušky byla opatřena PVD vrstvou TiCN.
Dlouhodobé zkoušky trvanlivosti břitů vrtáků byly provedeny standardním postupem v laboratoři obrábění na katedře materiálů a strojírenské technologie Technické fakulty České zemědělské univerzity v Praze. Vrtání bylo provedeno na sloupové vrtačce VS 20 při posuvu f = 0,2 mm.ot-1 a otáčkách n1 = 1800 min-1, resp. n2 = 2800 min-1. Díry hloubky L = 3 D (v tomto případě L = 18 mm) byly vrtány do oceli 11 373 (dle ČSN 41 1373) tloušťky 25 mm. Pevnost oceli byla Rm = 400 MPa, mez kluzu Re = 225 MPa, tažnost A5 = 26 % a tvrdost HBW = 115.
Pro měření opotřebení (parametr VC) byl použit malý dílenský mikroskop. Jednotlivé naměřené hodnoty opotřebení pro dvě úrovně řezné rychlosti (vc1 = 33,9 m.min-1, resp. vc2 = 52,8 m.min-1) byly vyneseny do časových závislostí VC = f (t). Z jejich průběhů pro jednotlivá měření byly pro předem stanovenou limitní hodnotu opotřebení (VClim = 0,35 mm) odečteny odpovídající hodnoty trvanlivosti (Ti). Z takto získaných údajů byly vypočítány rovnice závislosti trvanlivosti na řezné rychlosti T = f (vc), uvedené v tab. 1. Grafické znázornění výsledků zkoušek uvedených v tab. 1 je v grafu č. 1.

Výsledky a diskuse

Optimalizace řezných podmínek byla provedena podle kritéria minimálních výrobních nákladů. Do matematických vztahů byly dosazeny konkrétní cenové údaje a nákladové položky vztahující se k procesu vrtání s přihlédnutím k reálným ekonomickým podkladům dané dílny (obrobny). V tab. 1 jsou uvedeny pouze hodnoty odlišné pro oba zkoušené nástroje; všechny ostatní parametry ve výpočtu byly shodné.
Hodnoty z tab. 1 spolu s dalšími podklady byly dosazeny do vztahu pro optimalizaci řezných podmínek. Optimalizace byla provedena pomocí autorova vlastního počítačového programu. Výsledky v grafické podobě jsou znázorněny v grafu č. 2, v numerické podobě jsou shrnuty v tab. 2.
Z grafu č. 2 je zřejmé, že jakákoliv odchylka řezné rychlosti od vypočítané optimální hodnoty vc opt má za následek zvýšení nákladů na obrábění. Přitom odchylka směrem k nižším řezných rychlostem (otáčkám) má větší vliv než odchylka směrem k hodnotám vyšším. Optimální řeznou rychlost (resp. odpovídající optimální otáčky) lze přesně nastavit pouze u strojů s plynulou regulací otáček. U strojů se stupňovitou změnou otáček (jakou má i vrtačka použitá při experimentu) je nutné počítat se zvýšením nákladů na obrábění z důvodu nedodržení optimální řezné rychlosti (resp. otáček). Velikost tohoto zvýšení však závisí i na tvaru křivky závislosti nákladů na řezné rychlosti. Je-li křivka plošší, bude zvýšení nižší a naopak.

Závěr

Z detailního rozboru výsledků provedených zkoušek jsou zřejmé výhody použití vrtáků s povlaky. Z výsledků vyplývá, že při započítání všech nákladových položek je výhodnější použití dražšího nástroje s povlakem TiCN (v jeho ceně je započítáno povlakování po každém přeostření). Jeho nasazením při vrtání otvoru průměru 6 mm do hloubky 18 mm v oceli 11 373 snížíme nejen náklady, ale zároveň můžeme použít vyšší řeznou rychlost (resp. otáčky) při zvýšené trvanlivosti břitu vrtáku v porovnání s použitím stejného nástroje bez povlaku.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 30507
Datum: 21. 05. 2003
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

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.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

Efektivní likvidace obráběcích kapalin

Obráběcí emulze jsou klíčovým prvkem celé řady obráběcích procesů. Emulze zajišťují chlazení, odvod vznikajících třísek, dočasně pasivují obrobky v průběhu operací a mají spoustu dalších funkcí. Na konci životnosti emulze je nutné zajistit jejich likvidaci. Vyčerpané emulze jsou klasifikovány jako nebezpečný kapalný odpad, takže je nelze jednoduše vylít do kanalizace. Článek pojednává o možnostech likvidace obráběcích kapalin.

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