Vyvážené nástroje zvyšují produktivitu obrábění

Vysoké otáčky moderních obráběcích strojů dnes vyžadují vyvážené nástroje a držáky. V opačném případě se snižuje přesnost obrábění i produktivita výroby. Nástroje dosahují nižších životností a ložiska drahých vřeten obráběcích strojů se vlivem vznikajících sil poškozují a v krátkém čase se stávají nepoužitelnými. Firma Haimer GmbH, kterou na českém a slovenském trhu zastupuje společnost SK Technik, se mimo výrobu nástrojových držáků a přístrojů pro tepelné upínání specializuje také na modulární vyvažovací systémy.

Nevývaha vznikající při rotaci díky nestejnému rozložení hmotnosti vytváří odstředivou sílu, která se projevuje nepříznivým chvěním. Tato odstředivá síla roste kvadraticky s otáčkami, což znamená, že při stejné nevývaze působí na vřeteno při otáčkách 10 000 min^-1 25x vyšší odstředivá síla než při otáčkách 2 000 min-1. Při vysokorychlostním obrábění, jakož i u těžkých nástrojů nebo nástrojů s velkým vyložením, je negativní působení nevývahy na držáku a nástroji obzvláště viditelné. Vznikající vibrace jsou škodlivé nejen pro vřeteno a nástroj, ale narušují spolehlivost procesu a přenášejí se i na obrobky – způsobují rýhy na povrchu, které se musejí odstraňovat dalším dokončovacím obráběním.

Pro zajištění spolehlivosti výroby a požadovaných výsledků obrábění je nutné vibrace co nejvíce omezit. Jedním z prostředků, jak toho dosáhnout, je snížit otáčky, posuv a řeznou hloubku. To sice vede ke klidnějšímu chodu, ale také ke snížení objemu výroby, tedy ke zhoršení produktivity. Druhým prostředkem je použít vyvážené nástroje a držáky. Otáčky, posuv a řeznou hloubku pak není nutné snižovat. Při stejné kvalitě obrábění je navíc dosaženo zřetelně lepšího řezného výkonu a úspor díky prodloužení životnosti nástroje i vřetena. Pozitivní účinky vyvažování oceňují také výrobci nástrojů. Brusné kotouče bez vibrací poskytují konkurenční výhodu v podobě kvality a přesnosti vybroušených nástrojů. Přitom například vyvážení sady brusných kotoučů trvá s vyvažovacím přístrojem Tool Dynamic od firmy Haimer přibližně pět minut.

Důležitou předností, která je společná všem vyvažovacím přístrojům Haimer, je patentovaný systém adaptérů. Haimer zde zúročil své know-how ve výrobě upínačů nástrojů a odstranil tak nedostatky konkurenčních vyvažovacích přístrojů. Pro přesné a opakovatelné výsledky je totiž nutné upínat nástrojové držáky stejně jako ve vřetenu stroje. Rozhodující zde je především opakovatelná přesnost upnutí, zejména tehdy, když jsou SK nebo HSK kužely opotřebovány. Proto vyvinul Haimer systém adaptérů, které je možné jednoduše měnit přímo ve vřetenu vyvažovacího přístroje. V nabídce jsou všechny adaptéry se standardním systémem upínání. Na přání je pak možné nechat vyrobit i specifický adaptér podle přání zákazníka.

Obsluha upne držák s nástrojem nebo sadu brusných kotoučů do adaptéru vyvažovacího přístroje a z menu vybere potřebné údaje. Zvolí si požadovanou přesnost vyvážení, popř. požadované otáčky nástroje a definuje způsob odstranění nevývahy. Zde má na výběr ze čtyř možností: odebráním materiálu – frézováním nebo vrtáním (radiálně i axiálně) – nebo přidáním materiálu pomocí vyvažovacích kroužků či šroubků. Pak již software provází uživatele krok za krokem celým postupem vyvažování. Ten je shodný pro všechny typy přístrojů Haimer. Nástroj upnutý v adaptéru se roztočí na otáčky 300 až 1 100 min-1. Přístroj nejprve změří odstředivou sílu, která vzniká při rotaci. Program pak spočítá místo a hmotnost materiálu nutného pro korekci. Vřeteno přístroje se automaticky natočí do této polohy a laserový ukazatel označí, kde je nutné provést korekci. Model Tool Dynamic 2009 Comfort je vybaven klávesnicí, myší a monitorem, kde jsou veškeré postupy a data přehledně zobrazeny.

Pro vyvažování upínačů nebo brusných trnů s vnějším válcovým průměrem lze použít vyvažovací kroužky. Vzájemným natočením dvou stejných vyvažovacích kroužků s přesně definovanou hmotností se pak eliminuje samotná nevývaha nástroje. Vyvažování pomocí šroubků je častým způsobem vyvažování tepelných upínačů, kde jsou závity pro tyto šroubky již předem připraveny.

Způsob vyvažování odfrézováním nebo odvrtáním materiálu používají zejména výrobci nástrojových držáků. Tento proces vyvažování je možné plně automatizovat pomocí přístroje TD 2010 Automatic, který je kombinací vyvažovacího přístroje a jednoduchého stroje pro vrtání či frézování. Odstranění nevývahy pak probíhá zcela automaticky bez vlivu obsluhy. Výhodou je také možnost integrace do automatické výrobní linky.

Výrobní řada vyvažovacích systémů Haimer začíná u stolní varianty přístroje TD 1002. Jde o ideální řešení určené zejména pro malé série a individuální použití například při vyvažování nástrojů pro výrobu forem nebo pro vyvažování brusných kotoučů. Maximální hmotnost vyvažovaného nástroje je 15 kg, přesnost měření pak <1 gmm.

K častému použití slouží přístroje řady TD 2009 ve variantách Economic a Comfort. Varianta Economic nabízí standardně vyvažování v jedné rovině (staticky), které je vhodné zejména pro vyvažování krátkých nástrojů, u nichž je většinou momentová nevývaha malá. Přístroj se ovládá prostřednictvím integrovaného ovládacího panelu a displeje. Maximální hmotnost vyvažovaného nástroje je 30 kg, přesnost měření pak <0,5 gmm.

Varianta Comfort je navíc vybavena počítačem, klávesnicí a obrazovkou. Velký přehledný displej umožňuje rychlé vkládání dat a komfortní optické zobrazování nevývahy. Standardem je vyvažování v jedné i ve dvou rovinách (dynamicky), které je vhodné zejména pro dlouhé nástroje a pro odstranění momentové nevývahy. Laserové značení, optické polohování a automatická indexace vřetena navíc snižují čas potřebný pro samotné vyvažování.

Maximum pohodlí pro uživatele nabízí provedení Comfort Plus. Obsluha probíhá prostřednictvím řídicího panelu s dotykovou obrazovkou, klávesnicí, myší a počítačem integrovaným včetně dalšího příslušenství do samostatného terminálu.

Speciálním přístrojem zaměřeným na potřeby výrobců rotorů všech typů, ať už se jedná o ložiskové kroužky, brusné kotouče nebo kola turbín, je přístroj TD 800, který umožňuje vyvažování nástrojů až do průměru 800 mm a hmotnosti až 110 kg. Je založen na již osvědčeném základu přístrojů Tool Dynamic. Ochranný kryt se otvírá na stranu, čímž zůstává přístroj přístupný shora pro manipulaci s těžkými díly pomocí jeřábu.

Program disponuje asistenčními funkcemi, které provedou uživatele kompletním menu, takže je takřka vyloučena chyba způsobená špatnou obsluhou. Uživatelské rozhraní je vytvořeno v kompletním grafickém provedení. Vstupní pole se symboly nahrazují na mnoha místech textový popis. Výběr může probíhat pomocí funkčních kláves, myši nebo dotykové obrazovky.

Hlavní přednosti softwaru:
• definování zakázaných oblastí, v nichž nelze vyrovnat nevývahu, např. kvůli tvaru držáku;
• výpočet alternativních vyvažovacích pozic;
• uživatelsky příjemná obsluha;
• ovládání pomocí dotykového displeje;
• správa uživatelů s přístupovým oprávněním;
• asistenční funkce pro důležité pracovní procesy;
• zadání tolerance vyvažování podle typu stroje;
• databáze nástrojů s možností správy;
• data nástrojů tříděná do skupin.

Luděk Dvořák

SK Technik, umístění na IMT: pavilon P, stánek 22
dvorak@sktechnik.cz
www.sktechnik.cz