Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Ve správný čas na správné místo
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Ve správný čas na správné místo

Který zákazník by si nepřál řešit speciální problémy při obrábění pomocí nástrojů konstruovaných na bázi normalizovaného nástroje, současně při dosažení nízkých výrobních nákladů?

Rolf Vogelbacher si na nedostatek práce nemůže stěžovat. Mistra provozu výroby lopatek u firmy Alstom Power, dříve ABB Kraftwerke AG ve švýcarském Birru, tlačí momentálně extrémní výrobní požadavky: "Do zimy bude zřízena nová výroba, pracujeme s využitím kapacit cca na 150 procent. Máme radost z každé minuty, kterou získáme z nevýrobních časů pro výrobu."
Nejen toto je však požadováno na Vogelbacherovi. Je také pod určitým tlakem z hlediska výrobkových inovací, jejichž program mu oznámilo vedení podniku: "Jsme nuceni zavádět v pravidelných časových intervalech nové výrobky a prokázat jejich pozitivní vliv na výrobu." Pan Vogelbacher přednese v tomto roce přednášku na téma úspory ve výrobě s názvem Quartec. S novou univerzální vyměnitelnou břitovou destičkou od firmy Walter AG z Tűbingenu vykonala výroba lopatek kvantitativní skok.
V Birru se vyrábí ročně okolo 180 000 turbínových lopatek různých velikostí. Jsou zabudovávány do rotorů parních i plynových turbín používaných v elektrárnách. Po sloučení firem ABB a Alstom hraje nově vzniklá firma Alstom Power přední roli v tomto oboru. Rotor je osazen lopatkami různých velikostí umístěnými až ve 35 řadách, přičemž v každé řadě může být až 250 lopatek. Lopatky jsou vyráběny ve třech základních řadách - malé, střední a velké, často z plného materiálu. Vogelbacher říká: "Podle typu lopatky se odebírají až dvě třetiny materiálu z polotovaru lopatky. Zde tedy skutečně vzniká velké množství třísek; přibližně okolo 600 tun za rok. Obrábění probíhá ve třech krocích: předobrobení frézou s kosočtvercovými vyměnitelnými břitovými destičkami, potom následuje dělícím frézováním předobrobení a obrobení načisto, přičemž pojem předobrobení je relativní, u firmy Alstom Power hovoříme o hrubování. Je otázka názoru, jak nazveme obrábění, při kterém se odebírá průměrná hloubka řezu 0,8 až 1,2 mm."
Vyměnitelná břitová destička Quartec se používá pro předobrobení - hrubování a obrábění na čisto paty a hlavy lopatky. Výsledek: při použití destičky Quartec a při využití znalostí pracovníků z Tűbingenu činí úspora času na operaci celých 60 procent. Současně se při stejných pracovních podmínkách zvýšila trvanlivost břitů oproti dříve používanému nástroji o 60 procent.
Ačkoliv vyměnitelné břitové destičky Quartec jsou ve srovnání s dříve používanými destičkami dražší, neměl Vogelbacher žádné problémy je nakoupit a u vedení obhájit jejich použití: "Když jsme viděli, co tyto destičky přinášejí, mohli jsme si rychle spočítat, že se nám náklady vynaložené na přebudování technologie včetně použití nových nástrojů za několik měsíců vrátí."

Snížení řezných sil

Co se zde tak rychle řekne, stálo ve skutečnosti mnoho potu. Materiál, ocel ST12T/70AH, se sice obrábí dobře, ale problematické je labilní upínání lopatek, jak vysvětluje Rolf Vogelbacher: "Abychom mohli lopatky hrubovat i obrábět načisto na jedno upnutí, upevňujeme je pouze za čelo. To znamená, že každý příliš velký axiální tlak vyvolá výrobní nepřesnosti."
A požadavky na přesnost nejsou malé: je požadována tolerance celkové délky 20 až 30 µm. Jakost obrobeného povrchu je ve třídě drsnosti N8, což odpovídá Ra = 3,2 µm.
Před pěti šesti lety se u tehdejší firmy ABB obráběly lopatky nástroji z rychlořezné oceli. Ostré nástroje vyvíjejí relativně malý tlak a umožňují dodržení poměrně úzkých výrobních tolerancí. Přechod na nástroje s břity ze slinutých karbidů proto nebyl bez problémů. Sotva existuje vyměnitelná břitová destička s požadovanou pozitivní geometrií a současně s dlouhou trvanlivostí břitu.
Rolf Vogelbacher přišel na nápad: "Otočili jsme lopatku o 0,05° z horizontální polohy a nástroj se pohybuje vzhůru ve směru osy Z. Tím zabráníme působení velkých řezných sil na obrobek a ani doběh nevyvodí žádný větší tlak."

Destička pro hrubování i na čisto

Přesto nebyli v Birru ještě s tímto výsledkem spokojeni. Důvodem bylo to, že pro hrubování a obrábění načisto potřebovali dvě frézy, a tedy i pro obrábění dva kroky. Výsledkem bylo, že vedlejší časy byly příliš velké. S vyměnitelnou břitovou destičkou Quartec nastala změna. Markus Eggler, odpovědný ve firmě Walter AG za zákazníka, firmu Alstom, vzpomíná: "V Birru jsme se již dlouho snažili provádět hrubování a obrábění na čisto paty a hlavy lopatky jedním nástrojem. Vyměnitelná břitová destička Quartec má odpovídající předpoklady: má velmi pozitivní geometrii s ostrým břitem a ve spojení s druhem materiálu WQM25 máme k dispozici obecně použitelnou destičku výborných vlastností."
Roland Beuchler, vedoucí vývoje a konstrukce nástrojů firmy Walter, hodnotí právě tento druh materiálu jako skutečnou novinku: "Vyvinuli jsme substrát s úplně novým charakterem. Zesílením pojicí složky jsme dosáhli velmi teplotně stabilní destičky. Tím jsou kompenzovány nepříznivé stavy při obrábění, které se mohou vyskytovat jako tepelné šoky při obrábění bez chlazení."
Když se specialista firmy Walter Markus Eggler a profesionál z výroby Rolf Vogelbacher zavřeli s tolik vychvalovanou vyměnitelnou břitovou destičkou do tiché komůrky, nebyla již cesta k vysněnému kombinovanému nástroji daleká. Vyšel standardní nástroj se standardní vyměnitelnou břitovou destičkou, který uspokojil specifické požadavky náročného zákazníka.
Markus Eggler říká: "U normalizované frézovací hlavy jsme modifikovali každou druhou kazetu tak, že vyčnívala asi o 50 µm. Do této kazety jsme upnuli vyměnitelnou břitovou destičku Quartec WQM-25, která měla malý poloměr špičky. Do ostatních kazet jsme upnuli stejné destičky, které však měly větší poloměr špičky, rozměr obvodové kružnice tedy vypadal menší než průměr frézovací hlavy."
S tímto určitě ne novým, ale účinným trikem je nyní možné na jeden průchod hrubovat a obrábět na čisto, neboť vzniká jen malý tlak na obrobek. U firmy Alstom Power je však momentálně nutná bezpečná výroba, proto se stále ještě obrábí na dva průchody: nejprve se hrubuje bez chlazení a potom obrábí na čisto s chlazením.

Ježení vlasů

Tato poněkud neobvyklá konstelace je důsledkem vlastnosti materiálu, kterou nazval Rolf Vogelbacher jako "ježení vlasů". Obrábění na čisto, s hloubkou záběru 0,1 mm, vyrovnává povrch a zaručuje dodržení požadované kvality.
To je možné pouze proto, protože vyměnitelná břitová destička Quartec má již zmíněné stabilní vlastnosti při vyšších teplotách. A ještě další znak nadchl Rolfa Vogelbachera: "Originálním řešením břitu této vyměnitelné břitové destičky jsme dosáhli skutečně dlouhé trvanlivosti břitu. Dokonce i když je povlak již dosti sedřen, je možné destičku i nadále používat."
Vedoucí vývoje firmy Walter Roland Beuchler vysvětluje, proč je tomu tak: "Patentované provedení břitu tzv. "zmrazí" opotřebení. Aby se dosáhlo stejné velikosti opotřebení břitu jako u konvenční vyměnitelné břitové destičky, je zde nutné odebrat podstatně větší množství slinutého karbidu, trvanlivost břitu se tedy podstatně prodlouží." S vyměnitelnou břitovou destičkou Quartec a zavedením upravené standardní frézy tedy v Birru skutečně přidali plyn. Mistr Rolf Vogelbacher říká: "Získali jsme možnost realizovat vše jedním nástrojem: výrobu v úzkých tolerancích, neboť na obrobek působí malé řezné síly, snížení času na obrábění, neboť se používá pouze jeden nástroj, a zvýšení trvanlivosti břitů."

Další články

Obráběcí stroje a technologie
Nástroje pro obrábění / řezné materiály

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: