Témata
Reklama

Výkonné vrtací nástroje - vysoká produktivita obrábění

Využití všech předností monolitních vrtáků ze slinutých karbidů (SK) je podmíněno splněním požadavků na obráběcí stroje z hlediska přesnosti, výkonu, rozsahu otáček vřetene a posuvů, tuhosti a chladicího systému.

Z široké nabídky slinutých karbidů (SK) jsou pro vrtání vhodné skupiny označené K a P podle normy ISO. Skupina SK-K vzhledem ke své tvrdosti a houževnatosti předčí skupinu SK-P. Zvláště při obrábění ocelí se ovšem negativně projevuje jejich nižší tepelná odolnost a sklon k vylamování ostří. Tyto nedostatky lze zlepšit povlakováním. U skupiny SK-P, původně vyvinuté pro obrábění ocelí, se tendence k vytváření nárůstků na břitu potlačují přidáním TiC a TaC. SK s takovým složením se vyznačují vyšší oxidační odolností při vyšších teplotách řezání, ale současně i nižší houževnatostí.
Reklama
Reklama
Reklama

Výběr slinutého karbidu pro vrtání

Vrtání je procesem řezání, při kterém je nástroj dynamicky namáhán. Za těchto podmínek má tvrdý (K10 - 1870 HV30; P40 - 1420 HV30) a křehký SK sklon k vylamování břitu. Poněvadž sklon k vylamování souvisí i s velikostí zrn karbidů, zaměřil se vývoj na přípravu řezných materiálů s menší velikostí karbidických zrn. Využití jemnozrnných karbidů pro řezné nástroje přináší tyto hlavní výhody:
  • menší rozměr zrn SK zvyšuje houževnatost nástrojů; při obrábění lze tyto nástroje více zatěžovat a využívat i při nestabilních podmínkách řezání;
  • u nástrojů z jemnozrnných SK lze nabrousit ostřejší řeznou hranu; nástroje SK jsou takto připraveny stejně přesně obrábět jako nástroje RO, lze s nimi dosahovat lepší kvality povrchu děr; efektivního oddělování třísek při řezání se dosahuje při nižších řezných rychlostech a posuvech, než tomu bylo dříve.
  • Zmenšením karbidických zrn (z 2,5 µm na 0,5 µm) se při zhruba stejné tvrdosti SK dosáhne více než dvojnásobného zvýšení jeho houževnatosti.
    Současně vyráběné SK-P mají minimální velikost karbidických zrn 2,5 µm. Jakost SK-P40 (vysoká houževnatost a odolnost proti vylamování břitu, i omezená využitelnost nepovlakovaných SK-K pro vrtání ocelí) běžně užívaná pro vrtání je stále více nahrazována řadou jemnozrnných SK-K. Již zmíněný výrobce nabízí vrtáky SK-K s velikostí zrn označenou jako standardní - F a UF (viz tabulka). Za jakostní špičku označuje monolitní vrtáky SK s označením DK 460 UF (K40), nahrazující klasickou jakost K10/K20. Tento ultrajemný SK v povlakovaném provedení předčí ostatní SK skupiny P těmito vlastnostmi:
  • vyšší tvrdost a trvanlivost nástroje;
  • snese větší nepřesnost vřetene (házení);
  • umožní nabrousit ostrý břit, což umožní výrazné zlepšení obrábění vysokolegovaných a vysokopevných ocelí;
  • zvýšená houževnatost dovolí výrobu zvláště dlouhých nástrojů (délky až 15D).
  • Použití této jakosti SK s povlakem by mělo být univerzální a nahradit starší typy SK-K pro vrtání litiny a slitin Al, i ostatních SK ze skupiny P používaných pro oceli.

    Povlaky na vrtacích nástrojích

    V současné době jsou pro povlakování monolitních vrtáků SK používány typy povlaků TiN, TiAlN, TiCN a jejich kombinace, příp. povlaky speciální. Většinou je využíván technicky a ekonomicky výhodný univerzální povlak TiN. Povlaky TiAlN, TiCN a kombinované se začínají prosazovat ve speciálních aplikacích, např. při obrábění za sucha a rychlostním obrábění. Prakticky většina povlaků je nanášena metodami PVD. Povlaky TiN a TiAlN jsou převážně vytvářeny jako jednovrstvé, povlaky TiCN a kombinované jako více (mnoho)vrstvé.
    Povlak TiAlN je především efektivní na abrazivních materiálech, např. litině. Jeho tepelná odolnost jej předurčuje pro použití při obrábění za sucha.
    Při obrábění ocelí jsou obecně nejlepší výsledky dosahovány nástroji s povlaky typu TiCN, které se používají jak na SK, tak i RO. Důvodem příznivých výsledků je především mnohovrstvá struktura povlaku TiCN. Mezivrstvy povlaku působí jako bariéra proti šíření trhlin, které se po vzniku šíří pomaleji a neproniknou okamžitě k základnímu materiálu nástroje. Z technických důvodů nemohou být po přeostření nástroje povlaky TiCN obnoveny. U těchto nástrojů se další povlakování provádí univerzálním TiN.

    Experimenty s povlakováním vrtáků ze SK

    Experimenty při vrtání oceli 42CrMo4V, 1000 N.mm-2, dokumentují, že na vrtácích RO je povlak TiAlN méně efektivní než TiN. Naopak u celokarbidových vrtáků povlak TiAlN jasně předčí TiN. Tento výsledek je vysvětlován strukturou a relativně vyšší křehkostí TiAlN. U jednovrstvého povlaku TiAlN se trhlinky vznikající při dynamickém namáhání vrtáku rychle šíří až k podkladovému materiálu. Povlaky TiAlN na nástrojích RO jsou při vrtání houževnatých ocelí méně úspěšné, protože relativně velké proměnné síly působící na vrták jej deformují. Za těchto podmínek vznikají trhlinky, které se v povlaku rychle šíří. Při aplikaci TiAlN na vrtáky SK, které mají vyšší tuhost, je povlak méně zatěžován, což umožní lépe využít jeho předností. Před objevením první trhlinky v povlaku TiAlN na nástroji SK se vesměs zaznamenává velmi malé opotřebení břitů. Po objevení trhlinky je nárůst opotřebení podobný jako u nástrojů s povlakem TiN.
    Příkladem kombinovaného povlaku je typ F (Fire) firmy Gűhring, který využitím předností uvedených základních typů povlaků (zejména tepelné odolnosti spolu s houževnatostí) zajistí vysoký výkon a univerzální použití pro obrábění. Speciální vlastnosti povlaku s názvem MolyGlide se dosahuje tak, že na klasický tvrdý povlak je nanesena "měkká" vrstva označená M (na bázi MoS2, max. tvrdost 2 Mohsovy stupnice). Tento mazací povlak zajistí optimální odvod třísek a zabrání vytváření nárůstků na břitu. Předností této kombinace je i univerzální použití (na ocel, neželezné kovy, slitiny Ti) včetně rychlostního obrábění za sucha.

    Zkušenosti z aplikací povlaků na monolitní vrtáky SK (Gűhring):

  • technicky a ekonomicky příznivý je univerzální povlak TiN, vhodný i pro "kombinované" operace, tzn. obrábění několika rozdílných materiálů jedním nástrojem v jedné operaci;
  • povlak TiCN vyhovuje požadavku na mimořádný výkon při vysokých řezných rychlostech.Tato přednost ztrácí význam při přeostření vrtáku, poněvadž dosud lze při opakovaném povlakování nanášet jen vrstvu TiN;
  • povlak TiAlN je optimálním řešením pro obrábění abrazivních materiálů. Vyšší citlivost povlaku na dynamické namáhání (deformace) je vyvážována vysokou tuhostí tělesa vrtáku SK i obráběcího stroje. Vezmou-li se v úvahu možnosti opakovaného povlakování, je zřejmé, že povlak TiAlN je ekonomicky vhodnou volbou pro obrábění ocelí;
  • kombinovaný povlak F v budoucnosti pravděpodobně nahradí klasické tvrdé povlaky;
  • povlakem MolyGlide s měkkou vrstvou M se sice nezvýší odolnost vrtáku proti opotřebení, ale zlepšení podmínek odvodu třísek a odolnosti proti tvoření nárůstků má výrazně přispět ke zvýšení produktivity vrtání.
  • Reklama
    Vydání #12
    Kód článku: 11202
    Datum: 12. 12. 2001
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    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.

    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.

    Československá stopa u nového rekordu

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

    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.

    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 %.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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