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

Trendy ve vývoji nástrojů

Snižování emisí skleníkových plynů CO2 se stalo cílem pro celý svět. Na mnoha místech se hovoří o uvalení daně na emise CO2. Německá vláda si stanovila cíl snížit emise oxidu uhličitého v Německu do roku 2030 o 55 procent. To značným způsobem ovlivnilo i vývoj obráběcích strojů, vznikají nové oblasti použití a stávající je třeba adaptovat.

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.

Rampingové frézy prodlužují životnost nástroje o 200 procent

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.


Své inovace vyvíjí společnost Walter v technologickém centru ve výrobním závodě v Tübingenu. (Zdroj: Walter AG)

Vývojáři nástrojů u společnosti Walter AG se svou rampingovou frézou M2131 ukázali, jak se lze s tak složitými požadavky vyrovnat. Devadesátistupňová fréza je osazena novou třídou vyměnitelných břitových destiček s označením řezného materiálu WNN15. To odpovídá novému PVD povlaku, který se vyrábí pomocí metody HIPIMS. Zkratka HIPIMS označuje High Power Impulse Magnetron Sputtering, což je technologie naprašování magnetronem s vysokovýkonnými impulzy. Speciální vlastností této fyzikální metody povlakování je dosažení mimořádně hladkého PVD povlaku s vysokou hustotou, což značně snižuje tření a tendence k tvoření nárůstků na řezných hranách. Zároveň tato metoda zvyšuje stabilitu řezné hrany a odolnost vůči opotřebení hřbetu. Výsledkem je dosažení maximálního odebraného objemu. Praktické testy potvrdily výhody vyměnitelných břitových destiček HIPIMS v porovnání s běžnými typy. Rovněž bylo dosaženo prodloužení životnosti nástroje až o 200 procent. „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.

Dynamické frézování – strategie frézování zaměřená na efektivitu

Mnoho průmyslových oborů, zejména dodavatelé strojních dílů, čelí tlaku na zajištění zvýšené procesní spolehlivosti a rychlejšího obrábění. Společně s požadavky na procesní spolehlivost a úsporu nákladů se neustále zvyšují i požadavky na kvalitu a rozměrovou stabilitu. Stoupá také poptávka po lehkých či tepelně odolných materiálech. Avšak obrábění materiálů skupiny ISO M a ISO S je právě s ohledem na tyto požadavky obvykle obtížné. Řešením tohoto problému je dynamické frézování, které nabízí jak produktivitu, tak procesní spolehlivost. Proto se na tuto metodu spoléhá stále vyšší počet zpracovatelů kovů.

Vysokovýkonné obrábění versus vysoce dynamické obrábění

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.


Pro strategii dynamického frézování jsou potřeba vhodné obrobky, frézovací nástroje, stroje a CAD/CAM systémy. (Zdroj: Walter AG)

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.

Adaptivní řízení posuvu – optimalizace řezných parametrů v reálném čase

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.

Frézování s Xtended Technology

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.


Dokončovací fréza Walter Xtra·tec XT a čelní fréza splňují téměř všechny požadavky na frézování do rohu a čelní frézování všech běžných materiálových skupin. (Zdroj: Walter AG)

Walter CZ

eva.prochazkova@walter-tools.com

Další články

Nástroje pro obrábění / řezné materiály

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: