Trendy ve vývoji nástrojů

Čím dál častěji jsou vyžadovány alternativní pohony, nové, lehčí materiály a koncepty, které šetří energii a zdroje. Vývojáři vidí velký potenciál v úpravách designu nástrojů, v nových povlacích, obráběcích strategiích a digitálních řešeních, která v reálném čase reagují na stávající podmínky.

Aktuálním trendem jsou nové, lehké slitiny hliníku a lithia. Tyto materiály si rychle získávají své místo u konvenčních nástrojů. Výsledkem je rostoucí poptávka po vysoce výkonných nástrojích určených speciálně pro tuto oblast použití.

Například součástky do letadel vyrobené z hliníkových slitin často nabízejí obráběný objem až 90 procent. V závislosti na požadované geometrii dílu může být nutné vyfrézovat dutiny a zkosit hrany, aby se zajistila stabilita a snížila hmotnost. Aby bylo možné vyrábět díly hospodárně a ve vysoké kvalitě, je potřeba k tomu využívat procesy vysokorychlostního obrábění (HSC), které zahrnují řezné rychlosti až 3 000 m.min-1. Příliš nízké řezné parametry vedou k nárůstkům na řezné hraně a následně pak k rychlému opotřebení a časté výměně nástrojů. Výsledkem jsou vysoké náklady z důvodu dlouhé doby provozu stroje. Pracovníci obsluhy strojů specializovaných na hliník proto od svých nástrojů požadují nadprůměrné řezné parametry a vysokou životnost i procesní spolehlivost.

Zaznamenáváme stále vyšší poptávku po vysoce výkonných nástrojích na obrábění hliníku, a to zejména v leteckém, ale také automobilovém průmyslu,“ vysvětluje Wolfgang Vötsch, manažer pro frézovací nástroje u společnosti Walter AG.

Mnoho průmyslových oborů, zejména dodavatelé strojních dílů, čelí tlaku

Hlavní rozdíl mezi konvenčním vysokovýkonným obráběním (HPC – High Performance Cutting) a vysoce dynamickým obráběním (HDC – High Dynamic Cutting) spočívá v pohybu frézy a vyvíjených silách. Během frézování HPC se frézovací nástroj pohybuje s relativně nízkou hloubkou řezu. Během frézování HDC řídicí systém přizpůsobuje CAD/CAM dráhy obrábění tak, že se pohyb nástroje během obrábění přizpůsobuje tvaru obrobku. Tím se předchází pohybům nástroje naprázdno nebo se tím alespoň omezuje jejich objem. Hloubka řezu během frézování HDC je významně větší než u konvenčního HPC, což znamená i kratší dráhy, jelikož se využívá celá délka nástroje.

Úhel záběru je během HPC frézování obvykle velmi velký. Tomu ovšem odpovídají i vysoké síly, ke kterým v procesu dochází. Tato skutečnost v důsledku způsobuje předčasné opotřebení nástroje a vřetena stroje. Dynamické frézování se oproti tomu vyznačuje vysokou úrovní stability procesu a dlouhou životností nástrojů. Úhel záběru je v průběhu HDC frézování obvykle malý, což znamená, že na nástroj i stroj působí mnohem menší síly než u HPC. Vyšší řezné parametry, méně pohybů nástroje naprázdno a vyšší stabilita procesu ve výsledku zajišťují mnohem vyšší odebraný objem v případě HDC oproti HPC.

Automatizace, digitalizace a síťově propojené procesy jsou už dlouhou dobu každodenním prvkem v mnoha oblastech kovovýroby. Hardwary a softwary určené ke sběru a analýze dat v reálném čase přinesly obrovský skok ve výkonnosti. Softwarový nástroj Comara iCut je ukázkou, jaké možnosti poskytují informační technologie při optimalizaci procesů. Při adaptivním řízení posuvu se v reálném čase analyzují vstupní data ze stroje a příslušným způsobem upravuje obrábění. To přináší odpověď na klíčové otázky mnoha uživatelů. Konkrétně, jak je možné ze stroje dostat to nejlepší, aniž by bylo nutné provádět velké změny procesu nebo složité přeprogramovávání.

Software iCut umožňuje výrazné zkrácení obráběcích časů. Tento software se jednoduše integruje do stávajícího řídicího programu a zjištěná data předává do obráběcího procesu. Při prvním řezu se software iCut „naučí“ volnoběžný výkon vřetena a maximální řezné parametry na jeden řez. Poté až 500krát za sekundu měří výkon vřetena a podle něj automaticky nastavuje posuv. To znamená, že stroj vždy pracuje s maximálním možným posuvem pro každý nástroj. Pokud se řezné podmínky změní (hloubka řezu, opotřebení aj.), software iCut v reálném čase upraví rychlost i výkon. To má pozitivní dopad nejen na dobu obrábění, ale optimalizované parametry frézování rovněž zvyšují spolehlivost procesu. Síly působící na vřeteno jsou konstantnější a v důsledku toho se prodlužuje servisní životnost.

Software iCut dynamicky nastavuje posuv podle aktuálních řezných podmínek. Tím lze zkrátit časy obrábění a zvýšit spolehlivost procesu. (Zdroj: Walter AG)

Jestliže hrozí riziko zlomení nástroje, iCut okamžitě zmenší posuv nebo danou operaci zcela zastaví. Florian Böpple, manažer pro digitální výrobu společnosti Walter, říká: „

Již nyní dosahujeme úžasného zvýšení efektivity u zákazníků, kteří iCut využívají. Jestliže je operace obrábění s tímto systémem kompatibilní, lze vždy dosáhnout alespoň 10% zkrácení doby obrábění. Podařilo se nám zkrátit doby obrábění i o dvojnásobek. Jedná-li se o velké série, uvolní se tím značná kapacita stroje.“ To navíc platí bez ohledu na to, používají-li se nástroje Walter nebo jiné – stačí pouze, aby byly splněny požadavky na řídicí systém stroje.

Společnost Walter nedávno představila potenciál těchto nástrojů se zbrusu novou generací fréz Xtra·tec. Kombinují vylepšený design s vysoce výkonnými řeznými materiály. To znamená, že důraz je kladen na zvýšenou produktivitu a spolehlivost procesu. Nejzajímavějším prvkem s ohledem na design je poloha vyměnitelné břitové destičky uložené pod větším úhlem a s větší dosedací plochou. Snižuje se tak kontaktní tlak v lůžku a zároveň se zvyšuje stabilita. Větší průřez otvoru pro šroub stabilizuje vyměnitelnou břitovou destičku a delší šrouby zajišťují lepší upnutí. Navíc má těleso frézy mnohem vyšší tuhost, neboť za lůžkem destičky se nyní nachází mnohem více materiálu.

Speciální montážní poloha destičky kromě zvýšené spolehlivosti procesu rovněž umožňuje přidání dalšího břitu, což vede k vyšší produktivitě. Přesný 90° tvar dokončovací frézy pomáhá eliminovat případné dokončovací operace. Upínací šrouby se snazší přístupností usnadňují manipulaci a pomáhají předcházet chybám při upínání.

Další novinkou, která platí zejména pro čelní frézu M5009, jsou menší vyměnitelné břitové destičky, kterými lze tělesa fréz osadit. Jedná se o reakci na aktuální tendence směřující k menším přídavkům na obrábění. Frézy M5009 kombinují menší hloubku řezu s ekonomickými výhodami oboustranných vyměnitelných břitových destiček a nabízejí osm břitů namísto obvyklých čtyř. Díky těmto břitům a menší potřebě dokončovacích operací dosahují tyto frézy vyšší efektivity.
Inovace se týkají rovněž udržitelnosti. V rámci Walter Green výrobní a dodavatelský řetězec fréz Xtra·tec XT zaručuje kompenzaci emisí CO2.

Walter CZ

eva.prochazkova@walter-tools.com