Témata
Reklama

UPHC - vysokotlaké chlazení

Při obrábění žáruvzdorných a žárupevných ocelí, materiálů na bázi kobaltu a niklu, ale i při obrábění nízkouhlíkových ocelí se setkáváme s problémem utvoření třísky a nárůstem teploty v místě řezu.

Prof. Jiří Marek

Je profesorem na Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Zastával manažerské pozice ve výrobních společnostech Toshulin, KŠ Kuřim a TOS Kuřim. V praktické a pedagogické činnosti je zaměřen především na konstrukci obráběcích strojů a obráběcích center pro rotační i nerotační obrobky, teorii konstrukčního procesu a životního cyklu produktu a v neposlední řadě na systémovou metodologii. Jeho dlouholetou snahou je spojovat teorii s praxí do vzájemně se respektujícího celku. Je členem řady odborných organizací, členem redakční rady MM Průmyslového spektra a spoluzakladatelem MM Science Journal. Je autorem celé řady monografií, mj. i legendární knižní edice Konstrukce CNC obráběcích strojů (MM publishing).

Velikost i tvar třísek je vidět na obrázku. Tyto faktory výrazně ovlivňují celkovou jakost a produktivitu třískového obrábění, a proto se hledají další možnosti, jak zvrátit nepříznivé skóre. Jednou z nich je metoda označovaná UHPC (Ultra High Pressure Coolant).
Reklama
Reklama
Reklama

Technologické aspekty

Přivedením usměrněného proudu kapaliny pod vysokým tlakem 100 - 1000 barů mezi břitovou destičku a třísku v místě řezu se zkracuje délka i doba kontaktu mezi destičkou a třískou. Tím se snižuje tření neboli vzniklé teplo či teplota v místě řezu. Proud kapaliny zároveň pomáhá "utvářet" třísku.
Na obrázku je znázorněn rozdíl mezi standardním obráběním, kdy emulze volně proudí na obrobek, nástroj i třísku, a metodou UHPC. Vzniklé teplo odchází převážně v třískách, které utváří vhodná kombinace utvářeče destičky, řezné rychlosti, posuvu a hloubky třísky. Srovnání velikosti tlaku a objemového množství kapaliny u standardní metody a metody UHPC s uvedením parametrů teploty, řezné rychlosti i trvanlivosti naleznete v tabulce.

Srovnání standardního obrábění s metodou UHPC

Srovnání ukazuje nižší spotřebu kapaliny u metody UHPC. K zajištění co nejvyšší stability nástrojů při obrábění touto metodou i jednotného rozhraní k přívodu kapaliny prokázal vynikající užitné vlastnosti univerzální upínací modulární systém Coromant Capto firmy Sandvik Coromant. Trojboký broušený polygon zajistí přenos řezných sil. Kombinací upínání na kuželovou plochu a čelo je zajištěna vysoká opakovatelná přesnost i tuhost v ohybu.

Přívod kapaliny

Přívod vysokého tlaku kapaliny vylučuje použití standardních základních upínacích jednotek a řezných koncovek, protože všechny Coromant Capto nástroje jsou vybaveny vnitřním středovým chlazením a docházelo by k "vystřelování" koncovek (nástrojů) z upínače. Úpravou přívodů kapaliny do obvodu spojky Coromant Capto v upínači i na koncovkách a samostatným přívodem každého kanálu na čelo nástroje nepůsobí tlak kapaliny žádné problémy vlastní spojce.

Ucelená řada upínačů

Sandvik Coromant má pro shora uvedené požadavky v nabídce ucelenou řadu základních upínačů NC 5200 se spojkou Coromant Capto 5,6 a 8 pro automatickou výměnu nástrojů s hydraulickým ovládáním upínání/uvolnění nástroje. Jednotlivé nástroje se vyrábějí podle zadání zákazníka. Shora citované materiály najdeme zejména v leteckém nebo kosmickém průmyslu, kde je obecně velké množství speciálních nástrojů. Tato technologie vyžaduje stroje doplněné o řadu agregátů, speciální rozvody a zesílené zakrytování pracovního prostoru.

Popis svislých soustruhů

Na svislých soustruzích z produkce Toshulin (stroje řady SKIQ, SKA, SKA Powerturn, SKL) jsou používány mimo jiné nástrojové soustavy CAPTO firmy Sandvik Coromant. Stroje jsou konstruovány pro výkonné soustružení hrubováním i soustružení načisto v opakované výrobě malých a středních sérií součástí tvaru přírub, kotoučů apod. Stroje mají ve standardním (soustružnickém) provedení dvě NC řízené osy - osu X sloužící pro vodorovný směr posuvu příčníkového suportu, a osu Z pro svislý směr posuvu smykadla příčníkového suportu. Na strojích lze soustružit vnější a vnitřní válcové plochy, čelní plochy, a to konstantní řeznou rychlostí, vnější a vnitřní kuželové i obecné plochy a dále vnější a vnitřní závity v metrické i palcové soustavě.
V případě potřeby dalších technologických operací (komplexní dohotovení obrobku) je možno stroje vybavit třetí NC řízenou osou, tzv. osou C , která prezentuje řízený rotační pohyb upínací desky nebo palety co do rychlosti i směru. Stroje jsou pak vybaveny náhonem rotačních nástrojů, včetně držáků rotačních nástrojů a hlav určených pro automatickou výměnu rotačních nástrojů. Při tomto vybavení lze (mimo soustružnických operací) provádět:
  • výkonné vrtání i mimo osu rotace upínací desky nebo palety,
  • řezání závitů i mimo osu rotace upínací desky nebo palety,
  • frézování obecných tvarů vodorovně nebo kolmo na upínací desku nebo paletu,
  • broušení obecných tvarů kolmo na upínací desku nebo paletu.
  • Výměna nástrojů

    Automatická výměna nástrojů např. u strojů SKA Powerturn se provádí pomocí řetězového zásobníku nástrojů, který obsahuje 45 až 125 článků, z nichž libovolný počet lze využít pro soustružnické držáky, držáky nástrojových hlavic (např. UTS, CAPTO), hlavy (přímá nebo úhlová) pro upínání rotačních nástrojů s dutinou (kuželem ISO 50) nebo držáky pro kontrolu obrobku. Každá hlava nebo soustružnický držák zabírá v zásobníku dvě místa. Zbylý počet míst je možno využít pro rotační nástroje s kuželem ISO 50 nebo nástrojové hlavice, které jsou uloženy v chapadlech přestavitelných o 90o, tzn. že nástroje mohou být při automatické výměně vkládány do držáků, resp. vřeten hlav vodorovně nebo svisle.
    Rotační nástroje s kuželem ISO 50 se upínají do hlav pro rotační nástroje a nástrojové hlavice pak do držáků nástrojových hlavic, a ty jsou nakonec upínány do smykadla. Zásobník je umístěn na zemi na pravé straně vedle stroje a je výškově nepřestavitelný (dvousuportové stroje mohou mít zásobník i na levé straně). Použití pevné úhlové hlavy umožňuje provádět vrtací a frézovací operace. Použití nastavitelné úhlové hlavy umožňuje provádět vrtací a pomocné frézovací operace (s omezenými technologickými parametry) i pod různým úhlem vzhledem k upínací desce nebo paletě.

    Nasazení nástrojového systému Coromant Capto C

    Výše uvedený popis svislých soustruhů a automatické výměny nástrojů ukazuje na poměrně složitou technickou soustavu. Při výkonném soustružení (případně frézovaní) jsou kladeny na technologickou soustavu stroj - nástroj - obrobek náročné požadavky. Ty by měl splňovat jak stroj, tak i nástrojová soustava. Je nutné poznamenat, že pokud by nebyl kvalitní jak vlastní stroj, tak i nástrojová soustava, nepomohla by dílčí kvalita jednoho či druhého. Kvalitou obojího docílíme vysoké odolnosti proti kmitání a jakostní obrobení povrchu obrobku.
    Firma Toshulin aplikovala nástrojový systém Coromant Capto C8 na stroji vlastní konstrukce (SKA 12 - Everst). Stroj je vybaven 60článkovým zásobníkem nástrojů s 6 místy pro nožové soustružnické držáky a držákem pro kontrolu obrobku. V zásobníku je 47 míst pro nástrojové hlavice Coromant Capto C8. Zvláštností je aplikace vysokotlakého chlazení s tlakem řezné kapaliny 350 barů při průtoku 34 l/min. Nádrž má objem 1300 litrů. Paletizační systém umístěný vlevo od stroje umožňuje automatickou výměnu obrobků upnutých na paletě o průměru 1250 mm.
    Dr. ing. Jiří Marek
    Ing. Radovan Havlík
    Reklama
    Vydání #12
    Kód článku: 11238
    Datum: 12. 12. 2001
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Firmy
    Související články
    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.

    Československá stopa u nového rekordu

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

    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.

    Související články
    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    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.

    Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

    Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

    Optimalizace obrábění zvyšuje trvanlivost

    Tři miliony malých součástí pro systémy ABS jsou spolehlivě vyráběny na soustruzích speciálním nástrojem. Řešení vyvinuté společně s výrobcem a uživatelem minimalizuje vedlejší časy a zvyšuje trvanlivost nástroje až o 300 %.

    Malosériová výroba ozubených kol

    Rostoucí nároky na rychlost a flexibilitu si žádají nová řešení pro výrobu ozubení. Pětiosé frézky a nejnovější funkce nabízené metodou InvoMilling otevírají nové možnosti pro výrobu malých dávek. V následujícím rozhovoru prof. Dr. Ing. Tillmann Körner z Aalen University hovoří o současných trendech v oblasti frézování ozubení.

    Technologie pro úlohy rovinného broušení

    Klíčová odvětví průmyslu jsou odkázána na součásti broušené s extrémní tvarovou a rozměrovou přesností, i pokud jsou zhotovené z obtížně opracovatelných materiálů. K těmto účelům – od nejmenších (S) až po největší (XXL) součásti pro broušení malých i velkých sérií – nabízí pokrokovou technologii výrobce brusek Okamoto.

    S novým katalogem k dlouhotočným automatům

    Společnost WNT rozšířila své nástrojové portfolio zaměřené na dlouhotočné automaty. Každý zasvěcený ví, že tento obor je svým způsobem specifický, a proto vyžaduje zvláštní přístup. S tímto vědomím WNT připravila nový samostatný katalog, který je zaměřen výhradně na danou technologii obrábění.

    Frézy s kulovým čelem pro plochy v kvalitě leštění

    Optika vyráběná z plastů klade vysoké nároky na kvalitu povrchu nástrojů, respektive forem. Nově vyvinutá strategie obrábění umožňuje frézovat i velmi malé a náročné tvary hospodárně až na konečný rozměr s vysokou jakostí povrchu.

    Větší řádkování při obrábění načisto

    Při použití fréz s optimálně zakřiveným břitem pro frézování vnějších povrchů je možné časy na dokončovací obrábění značně snížit. Docílit toho lze vzájemnou souhrou stroje, nástroje a softwaru, jak ukazuje následující příklad.

    Simulací ke zlepšení efektu mazání a chlazení

    Optimalizace třískového obrábění moderní metodou simulace strategie mazání a chlazení je dnes podrobena systematickému výzkumu. Použitím simulace procesu třískového obrábění a simulace proudění chladicího média se značně sníží náklady na výzkum a vývoj.

    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