Upínače s tlumením vibrací

Zejména u drahých součástí se musí pracovat přesně a rychle. Vibrace přitom představují velkou překážku – nejenže zapříčiňují viditelně horší kvalitu povrchu a tvorbu otřepů, ale nejsou dosahovány ani požadované tolerance. Vibrace se vyskytují také na nástroji a na stroji: mohou způsobit vylomení na řezné hraně nebo dokonce prasknutí vyměnitelné břitové destičky a zkrácení životnosti vřetena stroje. K tomu se přidává někdy velmi nepříjemný hluk při obrábění.

Čím delší je soustružnický držák, tím větší jsou vibrace, které se vyskytují vpředu na nástroji, protože vibruje celý systém. Při soustružení otvorů lze obvykle obrábět s klasickými ocelovými soustružnickými držáky, až do poměru délky k průměru 4x D. Větší stabilitu zabezpečují soustružnické držáky ze slinutého karbidu, ale i ty narážejí na limity výkonnosti od 6x D. Příliš silné vibrace snižují produktivitu stroje a v konečném důsledku zvyšují náklady na vyrobení jednoho kusu: Pro spolehlivé obrábění se pak totiž musí snížit řezná rychlost, hloubka řezu a posuv.

Jedna možnost, jak dosáhnout toho, aby byl obráběcí systém stabilnější a odolnější proti vibracím, spočívá ve zvětšení průměru nástroje. Pokud se například soustružnický držák o průměru 16 mm prodlouží z délky 1x D na 2x D, je vychýlení osmkrát větší. Pokud se při stejné délce zmenší průměr, například ze 40 na 20 mm, je faktor vychýlení na řezné hlavě 16x větší. „Efekt je dvojnásobný než při zdvojnásobení délky,“ říká Gerd Kussmaul, globální produktový manažer pro soustružení ve firmě Walter. „Podle tohoto příkladu by jednoduše stačilo zvětšit průměr soustružnického držáku. To však v praxi většinou není možné, protože vnitřní průměr obrobku představuje omezující faktor.“

Obrábění s nástroji, které s ohledem na požadovanou konturu součásti musí pracovat při velkém vyložení, klade před obráběcí firmy výzvy. Musí své kompletní obráběcí procesy plánovat tak, aby vibrace byly co možná nejmenší. Jen tak lze totiž splnit požadavky na produktivitu, procesní spolehlivost, životnost a optimální kvalitu povrchu. Upínač s tlumením vibrací umožňuje vyšší obráběcí výkon a snižuje náklady na výrobu jednoho kusu.

Srdcem antivibrační technologie Walter Accure·tec je tlumicí systém v tělese nástroje z těžkého kovu. Patentovaný tlumicí prvek je axiálně a radiálně pružně uložený na O-kroužcích. To zabezpečuje maximální tlumení vibrací. Tlumiče jsou už z firmy Walter přednastaveny tak, aby uživatelé mohli soustružnické držáky rovnou používat.

„Naše antivibrační řešení se vyznačuje velmi vysokou tuhostí, což zabezpečuje přesné výsledky. Tlumič jsme umístili velmi blízko řezné hrany, proto je řešení tak účinné. Díky přednastavení upínače soustružnického držáku neztrácejí zákazníci čas se seřizováním a mohou hned začít s obráběním,“ říká Gerd Kussmaul.

Firma Walter inovativně vyřešila nejen tlumení vibrací, ale také rozhraní mezi soustružnickým držákem a výměnnou hlavou. Pro upnutí nové výměnné hlavy QuadFit stačí pouze převlečná matice, nejsou nutné žádné volné díly, jako například šrouby. Řeznou hlavu lze zcela jednoduše vyměnit přibližně za 20 sekund, čímž se výrazně snižují neproduktivní vedlejší časy. Přesnost opakování činí ±2 µm, což zabezpečuje vysokou přesnost. Pro optimální odvod třísky jsou výměnné hlavy vybaveny vnitřním chlazením. Výšku špičky je možné jednoduše vyrovnat pomocí vyrovnávací plochy na řezné hlavě. Výměnné hlavy QuadFit jsou k dispozici pro negativní a pozitivní vyměnitelné břitové destičky v různých základních tvarech.

Upínače Accure·tec s tlumením vibrací jsou optimalizovány pro soustružení a frézování.

Nové soustružnické držáky Accure·tec A3000 jsou vhodné pro široké spektrum aplikací, zejména pro obrábění hlubokých otvorů, například při vnitřním nebo kopírovacím soustružení. Již se osvědčily při soustružení tolerancí H7 nebo při vnitřním soustružení hřídelí generátorů s Rz 6,3 µm. Upínače Walter jsou vyvinuty pro aplikace v hloubkách od 6x D do 10x D. Takovéto otvory už nelze bez upínačů s tlumením vibrací hospodárně obrábět. K důležitým oblastem aplikací patří například součásti pro pohony nebo podvozkové nohy v leteckém a kosmickém průmyslu nebo pro čerpadla v ropném a plynovém průmyslu a dále oblast všeobecného strojírenství. Objem odebraného materiálu za jednotku času, kterého lze dosáhnout s novými soustružnickými držáky Walter Accure·tec, je výrazně větší než u běžně používaných řešení pomocí ocelového soustružnického držáku, neboť se soustružnickými držáky Accure·tec je možné díky spolehlivému tlumení vibrací pracovat až 10x rychleji než s ocelovým soustružnickým držákem.

Při vnitřním obrábění součástí pro ropný průmysl zabezpečují upínače s tlumením vibrací (Ø 40 mm, 8x D) velmi dobrý povrch v široké oblasti aplikací a velmi dobrou spolehlivost (Rz 6,3 µm) s řeznými parametry vc = 180 m.min^-1, f = 0,3 mm, ap = 2,5 mm při hrubování a vc 250 m.min^-1, f = 0,12 mm, ap = 0,8 mm při dokončování.
Soustružnické držáky lze ve standardním provedení obdržet v délkách 6x D, 8x D a 10x D. Mezi skladové položky patří průměry soustružnických držáků 32, 40 a 50 mm, další průměry a délky lze obdržet na vyžádání. Díky širokému sortimentu jsou soustružnické držáky k dispozici s následujícími rozhraními: válcová stopka, Walter Capto C6, C8 a HSK-T 100.

Problémy a požadavky na frézování s dlouhým vyložením jsou srovnatelné s těmi, jaké se vyskytují při soustružení: je vyžadována vysoká kvalita povrchu s minimální tvorbou otřepů, dlouhá životnost, zabránění vysoké hlučnosti při obrábění a poškození vřetena stroje. Při frézování se upínače s tlumením vibrací používají především při obrábění komplexních obrobků, například s hlubokými kapsami. K cílovým odvětvím patří výroba nástrojů a forem, letecký a kosmický průmysl, všeobecné strojírenství a automobilový a energetický průmysl. S upínači pro frézy Accure·tec AC001 lze dosáhnout stabilního procesu až do vyložení 5x D s menší hlučností.
Vysoká produktivita nové technologie byla prokázána v laboratorních testech při obrábění klikové hřídele, kdy dosažitelná hloubka řezu (ap) byla při rohovém frézování s upínačem s tlumením vibrací Accure·tec AC001 třikrát delší než u konvenčního upínače. Množství odebraného materiálu bylo rovněž třikrát větší.

Ideální je kombinace upínačů s tlumením vibrací s frézami pro vysoké posuvy, jejichž hlavní řezná síla vede ve směru vřetena. „S HPC frézami bez upínače s tlumením vibrací lze sice při rovinném frézování s vyložením 5x D (vztaženo k průměru upínače) ještě dosáhnout správných výsledků obrábění, při ponorném frézování dokonce do 6x D. Při těchto délkách vyložení se však použitím upínače s tlumením vibrací výsledek obrábění výrazně zlepší, a to při vyšších řezných parametrech. Pro obrábění tenkostěnných, nestabilních obrobků je použití nástrojů s úhlem nastavení 90° vlastně jedinou alternativou. Při odpov ídající délce vyložení uplatní upínač s tlumením vibrací optimálně své vlastnosti. Výrazně se tak zlepší procesní spolehlivost a kvalita obrábění,“ říká Ralf Bopp.

Rozhraní na straně nástroje je vhodné pro všechny nástrčné frézy s příčnou drážkou podle DIN 138 a je optimálně uzpůsobeno pro použití s frézami Walter Xtra·tec XT. Navíc je vhodné pro zabránění vibracím při malé a střední rozteči zubů. Ve spojení s upínači s tlumením vibrací jsou preferovány vyměnitelné břitové destičky s pozitivními geometriemi (pozitivní základní tvar, fazetka, PVD povlaky) pro snížení řezného tlaku. Na straně stroje jsou dostupná rozhraní Walter Capto, HSK, SK a MAS-BT.

Walter CZ