Témata
Reklama

Výkonné vrtací nástroje - vysoká produktivita obrábění

Nejrozšířenějším vrtacím nástrojem je šroubovitý vrták s prakticky ustálenou geometrií řezné části. Vzhledem k tradičnímu materiálu vrtáků - rychlořezné oceli - se stále více prosazují výkonnější řezné materiály, především slinuté karbidy a řezná keramika.

Poslední přehledy o prodeji řezných nástrojů ukazují, že v roce 1998 byl cenový objem vrtáků z rychlořezných ocelí (dále RO) asi 1,3krát větší než vrtáků ze slinutých karbidů (dále SK). Přitom uživatelé provádí zhruba 70 % všech operací vrtání právě vrtáky SK, jejichž pořizovací náklady představují jen 43 % z celkových nákladů na vrtací nástroje.
I přes zvyšující se uplatnění vrtáků SK je zřejmé, že možnosti tohoto řezného materiálu nejsou ještě zdaleka plně využívány. Důvodem je jednak malá informovanost o řezných charakteristikách vrtáků SK a jednak často nevyhovující funkční vlastnosti používaných obráběcích strojů. Předpokladem širšího využití vrtáků SK ve výrobě jsou výkonné, přesné a dostatečně tuhé obráběcí stroje.
Reklama
Reklama
Reklama

Monolitní vrtáky ze slinutého karbidu

Monolitní vrtáky na bázi karbidu wolframu jsou vyráběny ve dvou- nebo tříbřitém provedení, s přímými drážkami nebo ve šroubovici, často s vnitřními kanálky pro chladicí médium a na povrchu naneseným otěruvzdorným povlakem. Díky vlastnostem slinutých karbidů se v porovnání s vrtáky RO při použití výrazně intenzivnějších řezných podmínek zvýší trvanlivost nástroje i přesnost vrtaných děr. Např. tradiční výrobce vrtáků fa Gűhring (v ČR zastoupena Gűhring, s. r. o., Praha 10) uvádí u nástrojů povlakovaných TiN, že při přechodu z RO na SK se zvýší řezná rychlost třikrát, velikost posuvu minimálně o 30 %, současně se i třikrát zvýší trvanlivost vrtáků a nejméně o 3 IT přesnost děr.
Pro vyšší přesnost a jakost vrtaných děr je rozhodující podstatně větší tuhost vrtáků SK a vyšší řezné rychlosti vrtání v porovnání s nástroji RO. Přesnost tvaru a polohy děr vrtaných monolitním vrtákem SK je větší nejen v porovnání s nástroji RO (min. o 3 IT), ale i v porovnání s vrtáky s pájenými destičkami SK (min. o 1 IT). Přesnost vrtání ovlivní i konstrukční provedení monolitního vrtáku SK - přesnější díru vyvrtá nástroj s přímými drážkami než se šroubovými drážkami. Zmíněný výrobce uvádí, že při optimálních podmínkách vrtání do plna tříbřitým vrtákem SK lze dosáhnout přesnosti a jakosti IT 7, tedy parametrů běžně dosahovaných při vystružování.
Vrtáním při vyšších řezných rychlostech se jednak omezuje možnost vytváření nárůstků na břitu, které mohou negativně ovlivňovat jakost povrchu děr, jednak se snižuje doba vrtání, a tím se omezí množství tepla vznikající v místě řezu a opotřebení vrtáku. Vyšší tuhost monolitních vrtáků SK podstatně snižuje chvění nástroje v řezu v porovnání se všemi vrtáky s ocelovým tělesem (i pájenými destičkami SK). Výsledkem současného působení uvedených faktorů je vyšší jakost povrchu děr vrtaných monolitními vrtáky SK.

Vrtání ocelí vyššími řeznými rychlostmi

Při vrtání ocelí vyššími řeznými rychlostmi je požadován určitý minimální posuv, což souvisí s ostrostí řezné hrany nástroje. U vrtáků SK nelze většinou nabrousit ostrý břit jako u nástrojů RO. Proto je na břitu vrtáků SK často lapováním vytvářena ploška (fazetka), která má zabránit vydrolování křehkého slinutého karbidu. K dosažení správného vytváření třísek takovým nástrojem SK je třeba určitých minimálních velikostí řezné rychlosti a posuvu. Šířka fazetky na břitu i minimální hodnota řezné rychlosti závisí na druhu vrtaného materiálu. Např. fa Gűhring doporučuje pro vrtáky typu RT100 šířku fazetky pro vrtání tepelně zpracovaných ocelí v rozmezí 0,1 - 0,3 mm, pro vysokopevné oceli 0,02 - 0,1 mm; minimální řezné rychlosti: 70 m.min-1 - pro oceli; 110 m.min-1 - pro litiny; 200 m.min-1 - pro slitiny AlSi. Vysoké řezné rychlosti jsou ovšem pro menší vrtáky (D ( 5 mm) na současných obráběcích strojích často nedosažitelné a v těchto případech nelze předností SK využít. To platí i u vrtáků z řezné keramiky, kdy např. optimální vrtání litiny vyžaduje řezné rychlosti na úrovni 380 m.min-1.

Volba řezných podmínek

Volba řezných podmínek je ovlivněna i konstrukcí nástroje. Monolitní vrtáky SK s přímými drážkami, které mají větší tuhost v porovnání s nástroji se šroubovitými drážkami, mohou vrtat vyššími řeznými rychlostmi, ovšem při nižších hodnotách posuvu (důsledek zhoršeného odvodu třísek). Nižší hodnoty posuvů výrazně snižují trvanlivost monolitních vrtáků SK a rozdíl mezi trvanlivostmi nástrojů SK a RO se stává nepříznivým. Plné využití předností vrtáků SK vyžaduje vyšší hodnoty posuvů. Z experimentů (Gűhring) vyplývá, že při vrtání monolitním vrtákem SK posuvem f = 0,3 mm.ot.-1 se dosáhne stejné trvanlivosti nástroje (vyjádřené odvrtanou délkou Lf = 15 m) jako u vrtáku RO při vrtání posuvem f = 0,1 mm.ot.-1.
Tab 1.: Porovnání monolitních vrtáků z SK s vrtáky z RO
Vrták + povlak Optimální řez. rychlost [m.min-1] Celková vyvrtaná délka [m]
RO + TiN 14 8,0
SK + TiN, bez vnitř. chlazení 70 21,6
SK + TiN, s vnitř. chlazením 80 27,0
U monolitních vrtáků SK se dosahuje nejlepšího výkonu řezání u konstrukce se šroubovitými drážkami a vnitřním chlazením, a to především proto, že na rozdíl od vrtáku s přímými drážkami lze vrtat většími posuvy, i když nižší řeznou rychlostí.

Chlazení místa řezu

Významně ovlivní proces vrtání monolitními nástroji SK způsob chlazení místa řezu. Zkoušky ukázaly, že klasické vnější chlazení těchto nástrojů neumožní využít jejich výkonnost ani dosáhnout optimální trvanlivost. Proto se využívá vnitřního chlazení, tzn. vedení chladicího média kanálky v tělese vrtáku. Provedení s jedním kanálkem v ose je doporučováno pro vrtáky s pájenými destičkami SK, které se většinou přeostřují jen 2 - 3x. Pro monolitní vrtáky SK je vesměs používána konstrukce se dvěma nebo třemi kanálky ve šroubovici. Výrobci uvádí, že vyšší cena tohoto provedení je vyvážena možnostmi většího počtu přeostření vrtáku (8x i více). Pro dosažení optimální trvanlivosti nástroje je důležité stanovení vhodného tlaku chladicího média. Ukázalo se, že zvyšováním tlaku chladící kapaliny se prodlužuje trvanlivost nástroje až po dosažení určité hodnoty, která se již při dalším zvyšování tlaku nemění. Tento optimální tlak je závislý na vlastnostech obráběného materiálu a konstrukci nástroje (počtu břitů, tvaru drážek apod.). Např. chladicí systém je citlivější u vrtáků s přímými drážkami - při malém tlaku chladicí kapaliny je při vrtání litiny ztráta trvanlivosti nástroje výrazně vyšší než při obrábění slitin AlSi; minimální potřebný tlak chladicí kapaliny pro vrtání litiny bude obecně poněkud vyšší než pro vrtání AlSi. Zkouškami vrtání oceli tříbřitými nástroji O 5 až 20 mm s vnitřními šroubovitými chladicími kanálky (Gűhring, typ GS200) byl zjištěn optimální tlak chladicího média v rozmezí 25 až 60 barů (pro větší průměr menší tlak) a množství 5 až 15 l.min-1. Pro chlazení se vesměs používají buď emulze rozpustných olejů, nebo řezné oleje. Z hlediska trvanlivosti vrtáků je výhodnější řezný olej, u něhož lze v porovnání s emulzí dosáhnout zvýšení trvanlivosti až o 100 %.
Je třeba zdůraznit, že plné využití všech předností monolitních vrtáků SK je podmíněno splněním požadavků na obráběcí stroje z hlediska přesnosti, výkonu, rozsahu otáček vřetene a posuvů, tuhosti a chladicího systému. Přitom přesnost a tuhost se netýká jen jednotlivých částí stroje, ale i konkrétního uspořádání vlastní operace vrtání. Např. na výsledném házení břitů vrtáku upnutého na stroji se podílí přesnost vřetene, upínacích elementů a samotného nástroje. Házení vřetene stroje zvětšuje zatížení a namáhání vrtáku. Vyšší házení vřetene negativně ovlivňuje trvanlivost nástroje. Obecně platí, že házení břitů vrtáku upnutého ve vřeteni stroje nemá přesáhnout hodnotu 0,02 mm. Při vrtání kvalitním monolitním vrtákem SK na dobře udržovaném stroji házení vesměs nepřesáhne 0,01 mm. Jako spolehlivé upínací systémy vrtáků SK zajišťující minimální házení se ukázala hydraulická sklíčidla.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 11101
Datum: 07. 11. 2001
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Související články
Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Technologie pro firmu s dobrou tradicí

Společnost Jihlavan je tradičním výrobcem letecké i pozemní hydrauliky. Má vlastní vývoj leteckých hydraulických přístrojů. Navíc vyrábí pro významné evropské společnosti přístroje dle jejich dokumentace. S jeho výrobním ředitelem Liborem Babákem jsme si povídali zejména o technologiích a trendech a „vychytávkách“ v této oblasti výroby.

Zrod (a znovuzrození) břitové destičky

Prakticky veškeré výrobky z kovů se obrábějí pomocí břitových destiček – ať už se jedná o letecký průmysl, výrobu energetických zařízení, nebo oblast spotřebního zboží. Břitové destičky jsou využívány ve velkém měřítku a pro širokou škálu aplikací, od frézování masivních bloků motorů a tvarového obrábění forem využívaných výrobci sportovní obuvi až po obrábění číselníků. Seznam požadavků na břitové destičky je dlouhý: vysoká odolnost proti opotřebení a dlouhá životnost, vysoké rychlosti úběru kovu a maximální spolehlivost, a to i v náročných podmínkách, jako jsou složité dráhy nástrojů nebo hluboké dutiny, špičková výkonnost při obrábění za sucha i za mokra a vynikající kvalita obrobené plochy při dodržení přísných tolerancí.

Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Nové nástroje z opotřebovaných nástrojů

Není-li možné nástroje ze slinutého karbidu dále přeostřovat, zbývá většinou pouze jedna možnost – odho-dit je do šrotu. Použití nově vyvinuté metody recyklace však nyní umožňuje tyto opotřebované nástroje využít jako výchozí polotovar pro výrobu nástrojů nových.

Rychlovýměnný upínací systém

Společnost v-tech v minulém roce představila modulární rychlovýměnný systém pro CNC obráběcí stroje. Slouží jako rozhraní mezi stolem CNC stroje a upínačem obrobku, který může být v podobě svěráku, univerzálního sklíčidla či přípravku.

Vysokorychlostní dokončování tvarových ploch

Za účelem efektivního snižování procesních časů se výrobní podniky při hledání příslušného řešení často zaměřují na oblast hrubování. Velký potenciál pro zkracování výrobních časů a zajištění rychlejší výroby ovšem nabízí časově náročné dokončovací frézování. A právě na tuto kartu vsází WNT, specialista na třískové obrábění patřící do koncernu Ceratizit Group, při zavádění nového systému 3D Finish. Díky frézám tohoto systému lze při dokončovacím obrábění na 5osých strojích dosáhnout značné časové úspory a současně docílit lepší kvality obrobeného povrchu.

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

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