Témata
Zdroj: Iscar

Trochoidní metoda frézování

Před několika desítkami let byly představeny obráběcí stroje s výrazně zrychlenou kinematikou a díky svým novým vlastnostem úspěšně rozšířily možnosti efektivních metod vysokorychlostního obrábění (HSM).

Reklama

Jednou z těchto metod byl tzv. „peeling“ (peel milling), někdy označovaný také jako frézování „loupáním“. Hlavním principem peelingu je velká hloubka řezu (obvykle nepřesahuje hodnotu 5 × D) ve spojení s malou šířkou řezu (typicky do 0,2 × D). Tato kombinace se vyznačuje značnými výhodami.

Snížení tepelného zatížení

Zmenšení šířky řezu má za následek snížení tepelného zatížení řezné hrany a umožňuje zvýšit řeznou rychlost. Při peelingu může být řezná rychlost vyšší než u tradičních metod frézování. Malá šířka řezu výrazně snižuje radiální složku řezné síly, tedy složku, která způsobuje ohýbání frézy a vibrace. Díky tomu je zajištěna vysoká provozní stabilita a je možné zvýšit hloubku řezu.

Vyšší posuvy

Radiální zúžení třísky umožňuje vyšší posuvy, aby bylo možné zachovat požadovanou přesnou tloušťku třísky. Proto je frézování s malým radiálním záběrem a velkou hloubkou řezu při vysokých řezných rychlostech a velkých posuvech dobrým způsobem, jak zvýšit produktivitu obrábění. Navíc je při použití této metody opotřebení řezné hrany postupné a stejnoměrně rozložené, čímž se prodlužuje životnost nástroje.

Produktivita při frézování osazení

Metoda peelingu se osvědčila svou produktivitou při frézování vysokých osazení a širokých hran. Technika „loupání“ je úspěšně používána i při ostatních frézovacích aplikacích – jedná se o způsob obrábění, kdy nástroj malého průměru obrábí různá obtížně přístupná místa, jako jsou např. rohy dutin.

Trochoidní frézování složitých drah

Pokrok v systémech počítačového číslicového řízení (CNC) a počítačová podpora výroby (CAM) přinesly další zlepšení: trochoidní frézování se složitou dráhou nástroje namísto lineárního pohybu, které je vhodné pro techniku „loupání“. V matematice je trochoida křivka, která vzniká pohybem bodu na kružnici, jež se odvaluje po pevné přímce. Při trochoidním frézování se řezný nástroj pohybuje po této křivce a řeže tenké vrstvy materiálu. Obvykle je tato křivka kruhový oblouk (půlkruh) a nástroj se vrací do počátečního bodu po tětivě oblouku a poté opakuje dráhu s malým bočním krokem. V takovém případě vypadá dráha nástroje jako písmeno „D“. Frézování po křivočaré trajektorii umožňuje konstantní zatížení řezné hrany a eliminuje nárazové zvýšení zatížení při pronikání do materiálu.

Reklama
Reklama

Minimalizace časových ztrát

Kromě dráhy ve tvaru písmene „D“, která je dnes považována za „klasickou“, umožňují dnešní pokročilé stroje se špičkovými řídicími systémy mnohem složitější a komplexnější kinematiku pohybu. Trochoidní dráha minimalizuje časy, kdy nástroj neobrábí, a optimalizuje pohyby obráběcího stroje.

Frézování tvrdých materiálů

Trochoidní frézování je známé jako velmi účinná metoda při obrábění hlubokých drážek, kapes a dutin a je také velmi slibnou metodou pro frézování tvrdých a těžko obrobitelných materiálů, především titanu a vysokoteplotních superslitin (HTSA). Kromě toho je trochoidní frézování extrémně užitečné pro zlepšení výkonu při obrábění za nestabilních podmínek: při obrábění tenkostěnných součástí, nestabilně upnutých obrobků apod. A navíc díky rovnoměrnému a značně sníženému zatížení nástroje je trochoidní frézování efektivní i při obrábění miniaturních součástí.

Reklama

Výzva při programování

Hlavní výzvou při trochoidním frézování je ovládání obráběcího stroje a inteligentní programování dráhy nástroje. Při řešení těchto výzev však bývá často přehlížen další důležitý faktor – samotný řezný nástroj. Bez správného nástroje mohou všechny snahy o návrh trajektorie a o udržení rovnoměrného zatížení řezné hrany vyjít naprázdno. Výrobci nástrojů jsou proto motivováni k výrobě optimálního nástroje, který by požadavky na trochoidní frézování splňoval.

Vlastnosti výkonné frézy pro trochoidní frézování

Trochoidní fréza musí být vhodná pro obrábění vysokou řeznou rychlostí. Důležitá je její přesnost, vyvážení a bezpečnost při používání při vysokých otáčkách. Pro zajištění stability obrábění je zásadní dynamické chování frézy, zejména v případech s velkou hloubkou řezu. Při frézování s malou šířkou řezu je v záběru vždy jen jeden zub frézy. Optimalizace kontaktní plochy zubu s materiálem je důležitým faktorem pro stabilní frézování. Fréza s nejpříznivější geometrií řezné hrany je hlavním krokem pro nalezení nejlepšího řešení. Pro účinný odvod tenkých třísek, které se tvoří při trochoidním frézování, nejsou zapotřebí velké zubové mezery.

Celokarbidové frézy na prvním místě

Výše zmíněným požadavkům nejlépe odpovídají vícebřité monolitní karbidové stopkové frézy nebo výměnné karbidové frézovací hlavice. Celokarbidové frézy dnes skutečně představují většinu nástrojů používaných pro trochoidní frézování. Tyto stopkové frézy mají pochopitelně své vlastní konstrukční prvky, které můžeme vidět v poslední inovované řadě nástrojů Iscar. Jsou charakterizovány několika vlastnostmi:

a) proměnlivé stoupání šroubovice a nepravidelná zubová rozteč poskytují odolnost proti vibracím a zlepšují stabilitu při vysokorychlostním obrábění s velkým vyložením;

b) speciálně tvarované zubové mezery, jejichž výsledkem je zvětšený průměr jádra, aby se zlepšila dynamická pevnost;

c) dostatek prostoru pro zubovou mezeru, která zajišťuje plynulý odchod třísek.

Vysoká přesnost

Tyto produkty zachovávají vysokou přesnost a poskytují maximální hodnoty odběru materiálu při obrábění všech hlavních typů strojírenských materiálů. Rozsah průměrů monolitních karbidových stopkových fréz Iscar pro trochoidní frézování je 2–25 mm.

Karbidové stopkové frézy

Karbidové stopkové frézy Chatterfree EC-E7/H7-CF mají 7 zubů a různý rádius rohů. Jsou dostupné v několika řadách s délkou pracovní části 2, 3, 4 a 6 × D. Stopkové frézy se vyrábí z ultrajemného karbidu IC902 s PVD povlakem.

Vícebřité monolitní karbidové stopkové frézy Chatterfree se vyrábí v několika řadách s různou délkou pracovní části. (Zdroj: Iscar)

Sedmizubé frézy

Charakteristickou vlastností 7zubých fréz ECP-H7-CF je dělená řezná hrana. Představení této geometrie řezné hrany přineslo zvýšení výkonu při aplikacích s velkým vyložením a významné zlepšení odvodu třísek při obrábění hlubokých kapes a dutin. Je důležité poznamenat, že dělené řezné hrany poskytují uspokojivou kvalitu povrchu pro většinu provozních požadavků.

Dělená řezná hrana výrazně zlepšuje odchod třísek a poskytuje uspokojivou kvalitu povrchu. (Zdroj: Iscar)

Speciálně pro titanové slitiny

Ti-Turbo jsou 7- a 9břité celokarbidové stopkové frézy ECK-H7/9-CFR, které jsou konstruované speciálně pro vysokorychlostní obrábění titanových slitin a mají délku pracovní části zhruba 2 × D. Díky pozoruhodnému tlumení vibrací a optimalizované geometrii řezné hrany dosahují tyto celokarbidové stopkové frézy dobrých výsledků při trochoidním frézování různých součástí v leteckém průmyslu, včetně obrábění titanových lopatek rotorů (blisků).

Pro mělké drážky a rohy

Pokud je trochoidní frézování použito na mělké drážky nebo rohy titanových součástí, může být vhodnějším řešením použití 6břitých výměnných hlavic Multi-Master, které byly představeny nedávno. Konstrukce hlavice využívá zkušeností firmy Iscar v této oblasti a díky tomu vznikl robustní nástroj pro efektivní obrábění těžko obrobitelných titanových slitin, jako jsou Ti-10V-2Fe-3Al a Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr.

Výměnná hlavice Iscar Multi-Master pro trochoidní frézování těžko obrobitelných titanových slitin. (Zdroj: Iscar)

Nejvhodnější upínače

Tento přehled by byl nekompletní bez několika poznámek o upínačích, které jsou pro úspěch trochoidního frézování nepostradatelné. Praxe v obrábění ukazuje, že nejlepších výsledků se dosahuje, když jsou frézy upnuté do hydraulických nebo tepelných upínačů.

Trochoidní hrubovací frézování lopatky blisku pomocí vícebřité monolitní karbidové stopkové frézy, která je upnutá v tepelném upínači. (Zdroj: Iscar)
Související články
Moderní výroba forem a zápustek

Pro každého výrobce řezných nástrojů je výroba forem a zápustek velmi důležitým segmentem zákaznické produkce. Tento průmyslový obor nejenže spotřebovává stále více nástrojů, ale také neustále generuje nové požadavky, které mají významný dopad na pokrok v oblasti řezných nástrojů. O výrobě forem a zápustek, řezných materiálech, metodách a digitálních sestavách pro efektivitu výroby jsme hovořili s Martinem Horváthem, marketingovým manažerem ze společnosti Iscar ČR.

Čelní frézování s velmi dobrou drsností povrchu

V kovoobráběcím průmyslu bylo dosažení dobré drsnosti obrobených ploch vždy jedním z hlavních směrů vývoje řezných nástrojů. Zejména to platí pro nástroje s vyměnitelnými destičkami. I přesto, že drsnost povrchu obrobku se v posledních letech výrazně zlepšila, konstruktéři nástrojů se domnívají, že je stále co zlepšovat. Kvalitu povrchu obrobků mohou výrazně vylepšit inteligentní aplikace posledních generací moderních nástrojů.

Obráběcí nástroje pro letecký průmysl

Z pohledu výroby je při obrábění leteckých komponentů největší výzvou typ obráběného materiálu. Titan, vysokoteplotní superslitiny (HTSA) a žáruvzdorné oceli jsou těžko obrobitelné materiály, a tato jejich charakteristika je problémem v celém dodavatelském řetězci leteckého průmyslu.

Související články
Nástroje pro obrábění v leteckém průmyslu

Letecký průmysl nejenže patří k největším odběratelům obráběcích nástrojů, ale především výrazně ovlivňuje jejich vývoj. Při obrábění dílů letadel se všichni výrobci snaží o maximální možnou efektivitu výroby, cílí na maximální provozní bezpečnost letadel a snižování potencionálních nepříznivých vlivů na životní prostředí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Výroba elektromobilů vyžaduje
nová řešení

Podle odhadů odborníků by během 21. století měly elektromobily nahradit vozidla s konvenčním spalovacím motorem. Na elektrifikaci automobilového průmyslu je nutno pružně reagovat. Společnost Iscar se přizpůsobuje tomuto trendu a nabízí jedinečná a špičková řešení řezných nástrojů k obrábění komponentů pro výrobu elektrických vozidel. Nejdůležitější aspekty této problematiky a vybraná řešení nám v rozhovoru popsal Martin Horváth, marketingový manažer firmy.

Inovace řezných materiálů

Ve stavebním průmyslu začíná každá stavba domu zhotovením základové desky. Následná stabilita a spolehlivost celé stavby pak závisí na tom, jak pevné základy jsou. Ve strojním průmyslu je při konstrukci řezných nástrojů základem řezný materiál.

Multifunkční bruska aneb tři v jednom pro Koreu

Období sériové výroby, ve kterém TOS Hostivař nebo TOS Čelákovice dodávaly tisíce obráběcích strojů, je dávno minulostí. Tuto úlohu v oblasti univerzálních strojů převzaly do jisté míry asijské firmy, kterým lze, co do kvantity, a tedy i ceny, jen těžko konkurovat.

Světová show v oblasti obrábění kovů

EMO je jedna z největších průmyslových obchodních výstav na světě. Letos zde bude vystavovat více než 2 000 společností z 41 zemí a očekává se, že tuto největší světovou show věnovanou obrábění kovů přijde navštívit na 150 000 návštěvníků. Firma Iscar na svém stánku představí nástrojovou řadu „Inteligentní obrábění“, z níž předvede ty nejdůležitější nástroje. Standardní nástroje Iscar Industry 4.0 pomáhají zákazníkům přizpůsobit se požadavkům vysokorychlostního obrábění a dosahovat vysokých posuvů, jakož i využívat metodu minimálnímu množství mazání (MQL) i další moderní strategie obrábění.

Inovace a zvýšení produktivity obrábění v leteckém průmyslu

Svět se pod tlakem pandemie mění a s ním se mění i pohled na letecký průmysl. Kvůli těmto změnám je třeba pomáhat zákazníkům jejich výrobu nejen znovu rozbíhat, ale i optimalizovat. O to důležitější je pro firmu Gühring dívat se do budoucnosti a nepodléhat krizovým tendencím. Gühring je tradičním dodavatelem pro letecký průmysl, a to nejen u nás v České republice, ale i celosvětově.

Na konstrukci záleží - maximalizace výkonu výrobní linky

V současné době moderních výrobních technologií požadují různá průmyslová odvětví rychlá a efektivní řešení pro hromadnou výrobu. Pro tento účel byly navrženy výrobní linky. Ty se skládají z několika zpravidla jednoúčelových strojů vybavených různými typy nástrojů pro různé obráběcí operace, jako jsou soustružení, vrtání, frézování anebo vyvrtávání. Každý jednotlivý stroj může být vybaven několika vřeteny s řeznými nástroji pro obrábění různých povrchů obrobku, což znamená, že současně může pracovat i několik desítek nástrojů.

900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Doplňkový katalog nástrojů

Specialista na třískové obrábění, společnost Ceratizit, vydává svůj nový doplňkový katalog Up2date, v němž opět představuje inovované nástroje, produktové doplňky i zcela nová nástrojová řešení - mezi nimi i čtyřbřitý vrták WTX HFDS.

Čištění upínacích kuželů nástrojů

Při obrábění je zpravidla věnována značná pozornost kvalitě řezných nástrojů a také způsobu jejich upnutí. Již menší pozornost ale bývá věnována rozhraní upínací kužel - vřeteno stroje. Přitom právě upnutí nástrojové sestavy ve vřetenu obráběcího stroje výrazným způsobem ovlivňuje jak celý proces obrábění, tak i trvanlivost ostří, bezpečnost a v neposlední řadě také životnost upínačů i drahých vřeten strojů.

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