Témata
Reklama

Vybavení CNC obráběcích center dřevoobráběcími nástroji

Při výběru CNC obráběcího centra na opracování dřeva a materiálů na bázi dřeva je nutné správně nejen zvolit konstrukci centra (pracovního stolu v závislosti na rozměrech dílců, vybavení pracovní hlavy, stanovení výkonu obráběcího agregátu a vybavení potřebným softwarem), ale také vyřešit velmi důležitou otázku, kterou je výběr optimálního vybavení nástroji. Správná volba nástrojů určuje použitelnost centra při obrábění v daném typu výroby

Na CNC dřevoobráběcích centrech je možné formátovat plošné dílce na přesný rozměr frézováním nebo řezáním, dílce a obrobky konstrukčně a tvarově opracovávat nebo brousit, případně provádět některé další specifické operace, jako např. olepovat hrany. Ke konstrukčnímu a tvarovému opracování patří zejména vrtání otvorů do plochy nebo do hrany (v ose X nebo Y), řezání a frézování drážek nebo polodrážek, vrtání či frézování otvorů pro kování, frézování profilů v ploše nebo v průřezu a frézování čepů, dlabů či rybin.
Pracovní jednotka obráběcího centra může být vybavena vrtáky, frézami nebo pilovými kotouči. Nástroje jsou velmi často kombinovány na jedné upínací hlavě (např. vrták s řezacím kotoučem nebo vrták s frézovacím nástrojem apod.). Při volbě nástroje rozhoduje hustota a homogenita materiálu - jiný nástroj je nutné použít při frézování měkkého masivního dřeva a jiný při frézování tvrdého materiálu (s vyšší hustotou). Důležité je, zda bude opracováván lepený nebo překližovaný materiál, aglomerovaná deska a také zda budou desky povrchově upraveny dýhou, fólií, kovem nebo jiným zušlechťujícím materiálem. Je třeba mít na zřeteli, že kvalitně obrobená plocha nebo tvar určuje konečný efekt povrchové úpravy a tím zejména prodejnost finálního výrobku.
Reklama
Reklama

Vliv podmínek při obrábění

Kvalitu povrchu při řezání, frézování a vrtání ovlivňuje řezná rychlost, počet břitů nástroje, průměr nástroje, počet otáček, rychlost posuvu, druh obráběného materiálu a hloubka opracování. S ohledem na požadovanou kvalitu povrchu a na namáhání břitu nástroje je vhodné volit tloušťku třísky v rozsahu velmi jemné až jemné. Menší tloušťka třísky, resp. pomalejší posuv nástroje nemá smysl, neboť tím se nezískají žádná další zlepšení kvality povrchu. Převládajícími operacemi při obrábění je frézování rovinné nebo tvarové. Doporučené hodnoty úběru na zub pro dřevoobráběcí frézy jsou pro velmi jemnou třísku 0,3 až 0,6 mm, pro jemnou třísku 0,3 až 2,5 mm a pro hrubou třísku 2,5 až 5,0 mm. Příznivé hodnoty úběru na zub s ohledem na druh materiálu jsou uvedeny v tab. 1.
Rychlost posuvu materiálu nebo nástroje má vliv na kinematické nerovnosti, protože přímo ovlivňuje délku vlnek. Teoreticky se rovná posuvu na jeden zub nástroje. Volba optimální rychlosti posuvu závisí na požadované jakosti povrchu. Při vysokých požadavcích je nutné používat posuv na zub pro stanovené jakosti povrchu a tomu odpovídající teoreticky odvozené rychlosti posuvu při různých otáčkách nástroje a různém počtu zubů. Řezná rychlost ovlivňuje kinematické nerovnosti povrchu obrobku a jakost odřezání dřevních vláken. Při zachování rychlosti posuvu se zvýšením řezné rychlosti zmenšuje úběr na zub a zvyšuje se kvalita obrábění. Vyšší řeznou rychlostí se snižuje vytrhávání svazků vláken. Zvyšuje se však spotřeba energie, snižuje trvanlivost ostří, rostou požadavky na jakost nástroje a konstrukci stroje. Řezné rychlosti frézovacích nástrojů z nástrojové oceli jsou uvedeny v tab. 1, řezné rychlosti frézovacích nástrojů ze slinutých karbidů (SK) v tab. 2.

Materiály pro CNC dřevoobráběcí nástroje

Pro hospodárné obrábění dřeva a materiálů na bázi dřeva je důležitý správný výběr materiálu břitu.
1. Nástrojové a rychlořezné oceli
Na zhotovení dřevoobráběcích nástrojů se používá legovaná nástrojová ocel (zkratka SP), která je vhodná pro méně náročné použití, protože nesnese dlouhodobé přehřátí nad 200 °C. Má zvýšený obsah uhlíku, případně je legována manganem nebo křemíkem. Vyrábějí se z ní např. sukovníky. Ostří má nízkou životnost.
Vysoce legovaná nástrojová ocel (HL) má zvýšený obsah uhlíku a více než 5 % legujících prvků, mezi něž patří zejména chrom, často také vanad, molybden a někdy wolfram. Obvykle je používána na celistvé frézy. Vysokolegovaná rychlořezná ocel (HS, dřívější označení HSS) obsahuje více než 12 % legujících prvků - wolfram, chrom a vanad, někdy molybden a kobalt. Je nejvhodnější pro obrábění masivního dřeva.
2. Slinuté karbidy (tvrdokovy)
Slinuté karbidy se vyskytují ve dvojím provedení - nepovlakovaný slinutý karbid HW (dříve HM) a povlakovaný slinutý karbid HC, jehož povlak má zlatou barvu a je vytvořen 3 až 8 µm silnou vrstvou nitridu titanu nebo karbonitridu titanu.
Stejně jako oceli jsou slinuté karbidy směsí karbidů a pojiva. Karbidů je ovšem podstatně více než pojiva, přičemž u ocelí je tomu naopak. Práškový karbid wolframu, titanu, tantalu, případně niobu a pojivo (kobalt) se rozemílají na jemné prášky, míchají se a lisují do bloků vysokým tlakem až 420 MPa. Z nich se nařežou a obrobí destičky, které se pak slinují, tj. vystaví se ohřevu až l500 °C. Tím se destičky smrští, ale značně získají na tvrdosti, takže se mohou pouze brousit. Destičky se na těla nástrojů připevňují zpravidla pájením pomocí elektrického odporového nebo indukčního ohřevu. Destičky ze slinutých karbidů se používají především na pilových kotoučích, frézách, nožích a vrtácích zejména proto, že mají vysokou tvrdost, odolnost proti otěru a tím zvýšenou trvanlivost, která je v porovnání s nástroji z nástrojové uhlíkové oceli až 100násobná. Nevýhodou slinutých karbidů je křehkost, která vyžaduje opatrné zacházení. Břit nástroje je třeba chránit před nárazem na kov. Malá tepelná vodivost slinutých karbidů vyžaduje opatrné ostření; jinak vzniká nebezpečí vzniku trhlinek. Při používání nástrojů ze slinutých karbidů se kladou podstatně větší nároky na údržbu, obsluhu i na vlastní práci na stroji.

3. Diamantové nástroje

Břity diamantových nástrojů tvoří vrstva syntetických diamantových krystalů (PKD - polykrystalický diamant) ve velmi hustě slisované formě bez pojiva, která je napevno připojena k čelní ploše destičky slinutého karbidu (SK), která slouží pouze jako nosič. PKD se vyrábí z grafitu při působení vysokého tlaku a teploty. Existuje několik druhů PKD, které se od sebe vzájemně liší hustotou a velikostí zrn. Každý druh má své specifické vlastnosti, pro něž je vhodný pro opracovávání konkrétních materiálů. Na základě těchto zkušeností každý výrobce pro své nástroje stanovuje i přesné řezné podmínky, tzn. řeznou rychlost, rychlost posuvu apod. PKD má díky své čisté struktuře bez pojiva extrémně vysokou odolnost vůči opotřebení, ale zároveň vyšší citlivost na rázové namáhání.
Břitové destičky diamantových nástrojů mají menší úhel čela a větší úhel břitu než břitové destičky u SK nástrojů pro stejný druh obráběného materiálu. To je také důvod, proč diamantové nástroje nejsou příliš vhodné pro obrábění masivního dřeva (obzvláště jehličnatého), které naopak vyžaduje větší úhel čela a menší úhel ostří. Při obrábění masivního dřeva vzniká větší tříska, tzn. že zuby nástroje jsou více namáhány na pružnost, což by rovněž mohlo vést k poškození vrstvy PKD. Diamantové nástroje jsou určeny především na obrábění homogennějších aglomerovaných materiálů nebo povrchově upravovaných desek apod.
Výrobci diamantových nástrojů osazují své nástroje různě tlustými břitovými destičkami s PKD podle toho, jakou má mít nástroj životnost. Nástroje se odlišují jednak tím, kolikrát je možné je naostřit, ale také cenou. Firma Leitz vyrábí diamantové nástroje ve třech typových provedeních a vyšší třídu nástrojů lze naostřit 10- až 17krát. Konstrukčně mohou být nástroje řešeny pro větší úběr a vyšší zatížení.
Dřevoobráběcí nástroje pro obráběcí centra
Na CNC obráběcích centrech se z nástrojů používají zejména pilové kotouče, frézy, vrtáky, záhlubníky apod. Pilové kotouče, jakož i většina ostatních nástrojů, jsou charakterizovány tvarem, velikostí, počtem zubů a řeznými úhly.

Pilové kotouče

Pilové kotouče pro CNC centra (obr. 1) používají v drtivé většině ozubení s řeznými hranami ze slinutých karbidů nebo syntetického diamantu pro operace formátování, řezání drážek, polodrážek apod. Použití jednotlivých druhů pilových kotoučů určují technologické předpisy podle druhu obráběného materiálu (jehličnaté dřevo, listnaté dřevo, aglomerované a překližované konstrukční materiály apod.), podle způsobu řezání (podélné a příčné) a podle požadované kvality opracování. Pilové kotouče se používají o průměrech 100 až 200 mm, u CNC center pro výrobu prvků dřevostaveb i větší.

Frézy

Frézy se používají jako celistvé (zhotovené z jednoho kusu) - stopkové, kotoučové nebo se vsazenými zuby či noži - a dělené frézy. Bližší specifikaci fréz je možné stanovit podle typu prováděné operace na ořezávací, drážkovací, spárovací, profilovací (úhlové, zaoblovací, tvarovací) apod.
Stopkové frézy se používají na frézování drážek, polodrážek v ploše i na hranách desek, k frézování rybin, otvorů průchozích i neprůchozích, na tvarové frézování v čelních bocích a plochách dílců apod. Předností stopkových fréz ve spirálovém provedení je možnost použití při vysokých posuvech a řezných rychlostech při zachování vysoké kvality řezu. Spirála může mít průběh levotočivý (obr. 2 vlevo), kdy kvalitněji obrobená strana vznikne při záběru nástroje na horní straně materiálu, nebo pravotočivý průběh (obr. 3 vpravo), kdy kvalitnější řezná hrana vznikne při výstupu na spodní straně materiálu. Používají se stopkové spirálové frézy s jedním, dvěma nebo třemi zuby (obr. 3), s počtem zubů 1 + 1 nebo 2 + 2 pro vysokou kvalitu řezu na horní i spodní hraně. Průměr spirálových fréz se pohybuje v rozmezí 3 až 20 mm s řeznou hloubkou 12 až 60 mm, s možností až 95 mm pro frézování otvorů pro zámky dveří (obr. 4) apod.
Frézy se vsazenými břity se používají na frézování boků desek, vlysů i hranolků nebo při tvarovém frézování. Tyto frézy se skládají z těla frézy, do kterého se vkládají pevné nebo vyměnitelné nože, zhotovené z kvalitnějšího materiálu než tělo nástroje, většinou slinutého karbidu. Drážkovací a ořezávací přímé frézy s výměnnými rovnými nebo šikmými noži mohou mít řezný průměr 8 až 40 mm, délku ostří 12 až 65 mm a počet břitů 1 (obr. 5) až 3. Drážkovací frézy bývají také osazeny břity dělenými pro možnost vytvoření profilu (O 20 až 50 mm, počet zubů 3 nebo 4), spirálově uspořádanými břity nebo ve tvaru V. Ořezávací stopkové frézy s předřezy mají průměr 18 až 80 mm, délku ostří 20 až 60 mm a počet zubů 1 + 1 nebo 2 + 2. Úhlové ořezávací frézy s vyměnitelnými noži (obr. 6) jsou schopny formátovat desky pod úhlem např. 45° (pevné) nebo od 0 do 85° (stavitelné frézy).
Profilové frézy jsou osazeny destičkami ze slinutých karbidů buď pevnými, nebo vyměnitelnými. Také tvary profilů jsou různé, např. frézy zaoblovací na úpravu hran (obr. 7), na výrobu rámů a křídel oken, na výrobu rámů a výplní dveří (obr. 8), čepovací (obr. 9) apod.

Vrtáky

Vrtáky jsou nástroje určené ke zhotovování otvorů průchozích i neprůchozích - při vyspravování nedovolených vad dřeva a při vrtání otvorů pro spojovací kolíky, spojovací kování, vruty a šrouby, vrchní a uzavírací kování (zámky) apod. Podle druhu vrtání je možné použít vrtáky pro podélné a příčné vrtání a vrtáky speciální. Mezi speciální vrtáky patří zejména záhlubníky pro zahlubování otvorů, sukovníky a zátkovníky, kolíkovací vrtáky (pravé a levé) a jiné.
Volba vhodných vrtáků a řezných podmínek závisí na opracovávaném materiálu (měkké dřevo, tvrdé dřevo, aglomerované desky, laminované desky), na směru vrtání (rovnoběžné s dřevními vlákny, napříč dřevních vláken, do hrany aglomerovaných desek, do plochy laminovaných desek), závisí také na tvaru a způsobu vrtání otvorů (průchozí otvory, obr. 10, neprůchozí otvory, obr. 11, stupňovité otvory, otvory se zahloubením, oválné otvory atd.), na druhu vrtáků (šroubovitý s kuželovitým hrotem, šroubovitý s předřezávači, kolíkovací, kolíkovací se záhlubníkem - viz obr. 12). Oranžovou barvou teflonu se označují levotočivé vrtáky a černou barvou pravotočivé vrtáky.

Upínání nástrojů

Během obrábění působí na nástroj vnější síly (řezná síla, setrvačná síla a jiné), které musí být vyrovnány jeho řádným upnutím. Nástroj se nesmí během obrábění samovolně uvolňovat a měnit svoji přesně vymezenou polohu. Správné uložení a upnutí nástroje je velmi důležité také z hlediska bezpečnosti práce. CNC dřevoobráběcí centra pracují s vysokými otáčkami, rychlosti posuvu do řezu jsou velmi vysoké, a proto by každá nepřesnost a nedbalost při jejich uložení a upínání mohla způsobit těžký pracovní úraz. Na přesném uložení nástrojů a jejich řádném upnutí přímo závisí i výkon stroje, přesnost a kvalita obrobení.
Nástroje CNC center se upínají stopkou ve speciálním pouzdře nebo stopkou ve sklíčidle centricky. Excentricky se upínají frézy s jedním břitem, a tím se vytváří potřebný úhel hřbetu. Upínání nástrojů je řešeno pomocí upínacího systému HSK 63 (obr. 13), používaného až dosud především u obráběcích center ve strojírenství, které má oproti upínacímu systému ISO 30 vzhledem k větší dosedací ploše vyšší tuhost.
Upínání hydraulických nástrojů se vyznačuje zvláštní přesností vystředěného běhu. Okolo vrtaného otvoru nástroje jsou vytvořeny duté prostory, ve kterých se pomocí speciálního tuku docílí tlaku 300 barů. Tím se nástroj upne centricky na trnu.

Trendy a perspektivy

Diamantové nástroje jsou za určitých podmínek ekonomicky výhodnější než jiné druhy nástrojů, ale nemohou je zcela nahradit. Pro některé druhy obrábění, jako např. při zpracovávání masivního dřeva apod., jsou nástroje SK nebo HSS vhodnější než diamantové. Stejně tak budou jejich širšímu využívání na našem trhu v nejbližší době patrně bránit především pořizovací náklady, které jsou ve srovnání s ostatními typy nástrojů nepoměrně vyšší. V souvislosti s touto skutečností se někteří výrobci dřevoobráběcích nástrojů snaží najít kompromis mezi kvalitou a cenou. Korunky vrtáků mohou být zhotoveny ze speciálního tvrdokovu, který by se podle výrobce měl vyznačovat až desetkrát vyšší životností mezi broušením ve srovnání s dosud běžně používanými slinutými karbidy.
Nové tvrdokovové vrtáky firmy Leuco - průchozí a kolíkovací (obr. 14) - se vyznačují speciální geometrií ostří, která má několik řezných úhlů. Vrták zhotovuje nejprve otvor s menším průměrem, který se postupně rozšiřuje až na požadovaný průměr. To by mělo zajistit čisté a ostré okraje i na výstupní straně vyvrtaného otvoru. Kolíkovací vrtáky jsou vyráběny o vrtacím průměru 5, 6, 8 a 10 mm, průchozí vrtáky jsou zhotovovány o velikosti průměru 5 a 8 mm. Výrobce uvádí, že přesto, že životnost vrtáků mezi broušením je ve srovnání se standardními SK vrtáky až desetinásobná, jejich pořizovací cena je jen 2- až 3krát vyšší.
Reklama
Vydání #10
Kód článku: 31026
Datum: 08. 10. 2003
Rubrika: Trendy / Zpracování dřeva
Autor:
Firmy
Související články
Výkonné elektrické řetězové pily

Před 65 lety byla v Rusku vyrobena nová elektrická řetězová pila, která měla držadla různé výšky a byla napájena elektrickým proudem zvýšené frekvence 200 Hz. Vysokofrekvenční elektrické pily se vyráběly i v jiných zemích, ale ruští inženýři vytvořili mistrovské dílo - lehkou a kompaktní řetězovou pilu s vysokým specifickým výkonem a vysokou spolehlivostí.

Po vylisování prvních briket jsme se rozhodli lisy vyrábět sami

Před 23 lety se dva inženýři pustili do projektu, o němž se v Čechách zatím jen snilo. Brzy se ale Miroslav Medek a Miroslav Šmejkal přesvědčili, že co funguje v zahraničí, má šanci i v zemi s rodící se demokracií. Dnes stroje značky BrikStar od firmy Briklis na výrobu briket ze dřeva, kovu, papíru, polyuretanu a dalších materiálů znají v mnohých zemích světa.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Související články
Inženýrská akademie ČR - Pár slov o mediální realitě

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi se společným zájmem – podporovat technický rozvoj, výzkum, vzdělávání a inovace. Najdeme zde špičkové odborníky z různých technicých oborů. V našem seriálu dáváme slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti či názory mohou být pro čtenáře MM Průmyslového spektra zvlášť zajímavé.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Pneumatická kapovací jednotka

Olepovačky hran jsou stroje používané v dřevoprůmyslu na lepení dřevěných, plastových nebo kovových hran na panely, ze kterých se poté vyrábí nábytek. Kapovací jednotka upravuje především nadbytečné části těchto lepených hran na začátku a na konci panelu. Je tedy podstatnou součástí k zajištění vysoké přesnosti koncové úpravy řezu tak, aby byla zachována také celková kvalita a konečná úprava celého panelu.

Další ročník veletrhu Wood-Tec ve znamení novinek

Ve dnech 20.–23. října se na brněnském výstavišti po dvou letech opět uskuteční již 14. ročník mezinárodního veletrhu pro dřevozpracující a nábytkářský průmysl – Wood-Tec.

Zima se blíží!

Jestli jste milovníci zimních radovánek, tak si zajisté po loňském zklamání přejete, aby letos napadaly celé závěje sněhu, a vy jste mohli zase vytáhnout ze sklepů lyže a oddávat se potěšení z jízdy a kochat se výhledy do zasněžené krajiny. V hromady sněhu doufají pochopitelně i výrobci lyží, jak nám potvrdil generální ředitel výrobního podniku lyží Sporten Ján Hudák v září na tiskové konferenci v Novém Městě na Moravě. Po představení novinek pro rok 2014–15 nám otevřeli dveře i do výrobních hal podniku a seznámili nás s technologiemi výroby lyží.

Dřevo jako materiál

Vše kolem dřeva se točí na veletrhu Wood-Tec, který proběhne na brněnském výstavišti ve dnech 22. až 25. října 2013. Dřevo jako materiál je rovněž název jedné z částí doprovodného programu, který se bude zabývat jeho zpracováním.

Jak lyže přicházejí na svět

Možná také patříte mezi ty, kdo na své nohy občas připínají lyže vyrobené v Novém Městě na Moravě. Starší teď možná vzpomenou na někdejší "artisky", avšak ty se současným lyžím podobají snad jen na první pohled. Zajímavý design, moderní konstrukce, technické parametry i podstatně širší sortiment, tím vším se dnešní lyže odlišují od těch dřívějších.

Japonské brousicí stroje

Japonská společnost Okamoto působí na trhu již necelých sto let. Za dobu své existence vyprodukovala mnoho typů strojů, všechny však brousicí. Následující článek představuje historii tohoto tradičního japonského výrobce a průřez portfoliem brousících strojů.

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.

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.

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.

Stroje a technologie: letět ještě výš

Okolo nás pole, před námi malá obecní silnice a nápis „Business Park Holzhausen“. Nic nenaznačuje, že v tomto malém městě poblíž letiště v Linci za okamžik objevíme obrovský technologický potenciál. Společnost Peak Technology byla založena v roce 2007 Dieterem Grebnerem. Zaměřuje se na dodávky komplexních ultralehkých kompozitů na bázi karbonových vláken pro Formuli 1 či letecký průmysl.

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