Témata
Reklama

Vývoj, konstrukce a výroba vrtacích nástrojů

Výrobou nástrojů ze slinutých karbidů pod obchodní značkou K-Tools se již od roku 2000 zabývá Ing. Zdeněk Krátký. Původním záměrem bylo vyrábět pouze standardní frézy, ale dnes tvoří výroba speciálních fréz a vrtáků pro komplexní obrábění výrobků více než padesát procent výrobního portfolia společnosti.

Požadavky na výrobu speciálních vrtáků, a to zejména vrtáků stupňovitých a tvarových pro výrobu sériových produktů postupně rostl. Po počáteční fázi, která byla charakterizována hledáním základních výrobních postupů pro tyto nástroje, se tento segment začal dynamicky rozvíjet a v současnosti tvoří významný podíl hi-tech produkce společnosti.

Reklama
Reklama
Reklama

Vývojové oddělení

Dnes díky průběžné optimalizaci všech konstrukčních prvků (jako je např. materiál, povlak, geometrie) a díky nákupu moderních výrobních technologií je společnost Ing. Zdeněk Krátký schopna spolupracovat na konstrukci, vývoji a vlastní výrobě celé řady monolitních vrtacích nástrojů. Díky know-how a technologickému zázemí dodává vrtáky stupňovité a tvarové, dělové, kombinované, mikrovrtáky a mikrovýstružníky a další v celé škále průměrů (0,2÷40 mm) a délek. Tyto nástroje jsou vyráběny ve variantách bez výplachu nebo s výplachem, podle obráběného materiálu se provádí rektifikace řezné hrany na požadovaný rádius, následuje povlakování a případně se po povlaku dolešťují pro zlepšení odvodu třísky.

Konstrukce vrtáků

Zásadním pravidlem při konstrukci všech nástrojů, speciálních nevyjímaje, je snaha o optimalizaci (maximalizaci) jejich užitných vlastností, kterými jsou zejména:
• produktivita – velký úběr materiálu za jednotku času;
• trvanlivost – vysoká odolnost proti opotřebení;
• spolehlivost – prodloužení doby bezporuchovosti výrobního procesu;
• přesnost – např. udržení rozměrů v 1/3 toler. pole;
• poměr cena/výkon – snížení jednotkových nákladů.

Abychom získali nástroj požadovaných vlastností, je vhodné provést dva následující, na sebe navazující kroky. Prvním je komplexní analýza obráběcího procesu, z čehož získáváme informace o stroji, jeho tuhosti, otáčkách a krouticím momentu vřetena nebo možnosti chlazení. Dále je důležité analyzovat obráběný materiál, jeho pevnost, tvrdost a obrobitelnost, upínání obrobku a v neposlední řadě je třeba navrhnout obráběcí strategii (hrubovací a dokončovací operace, použité či navrhované řezné podmínky atd.). Druhým krokem je pak rozbor možných a výběr nejvhodnějších konstrukčních prvků nástroje. Tabulka 1 uvádí nejběžnější konstrukční prvky nástrojů. Na základě analýzy obráběcího procesu posuzujeme možné varianty jednotlivých prvků a vybíráme ty nejvhodnější, které vyhovují požadovaným užitným vlastnostem. V případě, že nalezneme slabé místo v konstrukčním prvku a tento nelze vylepšit či nahradit, situaci řešíme optimalizací obráběcího procesu (např. zlepšením upínání, zlepšením chlazení, změnou řezných podmínek apod.)


Konstrukční prvky monolitních vrtacích nástrojů. Pro zvětšení klikněte na tabulku.

Výrobní operace

Vlastní výroba nástrojů probíhá na moderních brousicích strojích. V současné době díky moderním CNC technologiím je možné zajistit komplexní výrobu výkonných nástrojů počínaje broušením nakulato, broušením optimalizované geometrie nástrojů a provedením dokončovacích operací.

Broušení nakulato

Základní operací pro výrobu vrtáků je broušení nakulato. Přesný CNC stroj Rollomatic NP5 švýcarské výroby, který vyniká produktivitou, automatizací výrobního procesu (díky modulu automatického procesního měření a kompenzace odchylky průměru) a vysokou kvalitou povrchu obrobku provádí tuto operaci v požadované kvalitě. V závislosti na velikosti zrna brusných kotoučů lze běžně dosahovat drsnosti Ra = 0,05 až 0,2 μm, kterou lze volitelně zlepšit až na Ra = 0,05 μm leštěním v diamantovém médiu.


Pro zvětšení klikněte na tabulku

Broušení geometrie

Vlastní tvar získává nástroj provedením operací broušení drážky, špičky, stupňů a podbrusu. Podle velikosti jsou nástroje vyráběny na strojích SAACKE UWIE (velké průměry) nebo pak na vysoce přesné brusce TTB Evolution (malé až velmi malé průměry), taktéž švýcarské výroby. Nejdůležitějšími faktory této fáze je technický stav výrobních technologií a volba brusných kotoučů a řezných podmínek.

Dokončovací operace

Zlepšené vlastnosti, a to znamená řádově i o sto procent, může nástroj získat provedením dokončovací operace, jako je rektifikace zaoblení břitu (před povlakováním) či leštěním nástroje po povlakování. Při rektifikaci břitu lze dosáhnout opakovaných hodnot zaoblení R = 4 až 35 μm v toleranci ±2 μm. Tyto hodnoty zaoblení a komplexní kvalita ostří jsou dále vyhodnocovány na optickém zařízení Alicona.

Operace leštění po povlaku je relativně novým prvkem v konstrukci nástrojů, ale dá se říci, že má velký potenciál pro rozvoj. Zpočátku tato operace nacházela uplatnění zejména při hlubokém vrtání (zlepšený odvod třísky) či obrábění těžce obrobitelných materiálů se sklonem k tvorbě nárůstků či nalepování. Některé testy naznačují, že vhodné aplikace této operace by mohly být mnohem širší. Například při obrábění oceli podle normy ČSN 12 050 dosahuje leštěný nástroj (v závislosti na dalších konstrukčních prvcích) až o 25 procent vyšší trvanlivost.

Ing. Zdeněk Krátký

Obr. 1: Široké výrobní portfolio je dnes tvořeno z více než padesáti procent speciálními vrtáky a frézy.
Obr. 2: Dělový vrták s asymetrickým výplachem
Obr. 3: Kombinovaný vrták vrták/fréza
Obr. 4: Mikrovrták
Obr. 5: Sdružený vrták (2x průměr, 1x sedlo, 2x sražená hrana otvorů)
Obr. 6: Možné tvary broušení nakulato
Obr. 7: Pracovní prostor TTB Evolution
Reklama
Vydání #10
Kód článku: 141059
Datum: 23. 09. 2014
Rubrika: Trendy / MSV 2014
Autor:
Firmy
Související články
Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

Nanokompozitný povlak 4. generácie - nACRo4

Počas technologického procesu, akým je rezanie, frézovanie, vŕtanie, tvárnenie atď., je dôležité ochrániť nástroj s kvalitným povlakom, pričom sa dosiahne zníženie opotrebenia a naopak zvýšenie životnosti samotného nástroja. V dnešnej dobe nanoštrukturované povlaky priťahujú pozornosť mnohých vedcov po celom svete z dôvodu syntetizovania materiálov s unikátnymi fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Nanokompozitný povlak nACRo4 (nanokompozitná vrstva 4. generácie) sa skladá z nanokryštalických zŕn AlCrN, ktoré sú zabudované do amorfnej matrice Si3N4.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Související články
Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kompaktní řešení Zapoj a spusť

Surffinisher je inovační metoda inline omílání vysoce kvalitních, geometricky složitých součástí během výrobního cyklu , která otevírá nové možnosti pro automatizované, vysoce přesné obrábění definovaných ploch jednotlivých součástí. Kompaktní omílací systém Zapoj a spusť lze snadno integrovat do výrobních linek.

Zvyšování efektivity soustružení

Jediným časem, kdy při obrábění dochází ke "skutečnému vytváření přidané hodnoty", zejména v případě operací využívaných ve velkosériové výrobě, jako např. při obrábění součástí hnacích ústrojí motorových vozidel, je čas v řezu. U všech soustružnických operací zde cestu ke zvýšení efektivity a snížení cen představuje optimalizace a automatizace. Produktivní obrábění součástí hnacích ústrojí v měkkém stavu, při současném dodržení požadavků na konzistentní kvalitu, je mimořádně náročné a vyžaduje extrémní konkurenceschopnost. Obrábění hřídelí, ozubených kol, objímek, pouzder, kroužků, pastorků nebo ložisek vyráběných z různých typů materiálů vyžaduje použití různých typů soustruhů a různých časů v řezu, přesto však mají prostředky umožňující zvýšení výkonnosti mnoho společného.

Nové frézy zvyšují produktivitu

Vývoj kombinovaných nástrojů je významným potenciálem pro zvyšování efektivity výrobních procesů. V tomto článku je představena unikátní fréza, která umožňuje nejen frézování klasické, ale i šikmé najíždění do hloubky pod strmým úhlem až 45° a také vrtání do plného materiálu. Díky uvedeným vlastnostem si tato inovovaná fréza vysloužila pojmenování potápěč (diver). Tento nový produkt významně rozšiřuje stěžejní řadu programu monolitních racio fréz s označením RF100.

Vrták WTX-Ti je první volbou do superslitin

Nejnovější generace řezných nástrojů pro vrtání těžkoobrobitelných materiálů spadajících do skupiny superslitin, jako jsou žáruvzdorné slitiny, byla představena v novém katalogu společnosti WNT v červnu tohoto roku. Se zvyšující se produkcí obrábění těchto materiálů současně narůstá poptávka po nástrojích splňujících ty nejvyšší požadavky na obrábění. Nová generace vrtáků WTX-Ti speciálně vyvinutých pro letecký průmysl, nachází uplatnění i v jiných, více či méně významných odvětvích. Generace těchto vrtáků přináší vysokou užitnou hodnotu a nabízí nesporné výhody oproti předešlým generacím.

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.

Zásadní pokrok ve vyvrtávání válců motorů

Vyvrtávání válců je v automobilovém průmyslu všeobecně považováno za jednu z nejdůležitějších obráběcích úloh. Tradiční způsob výroby válců bloku motoru zahrnoval celou řadu hrubovacích, polodokončovacích a dokončovacích operací. Díky využití nejnovějších technologií obráběcích nástrojů však lze nyní hrubovací a polodokončovací nástroje zkombinovat do jediného řešení, kterým je vyvrtávací tyč určená pro obrábění na jediný průchod, což umožňuje úsporu drahocenného času cyklu bez jakýchkoli kompromisů z hlediska kvality. Dokonce i nepatrná úspora délky času cyklu může při výrobě válců znamenat významné snížení nákladů, protože objem výroby je velmi vysoký, takže dojde-li k zásadnímu pokroku z hlediska tohoto celkového objemu, lze s jistotou tvrdit, že u této kritické obráběcí operace bylo dosaženo skokové změny.

Ve znamení produktivity i dlouhé životnosti

Firmy z různých průmyslových oblastí, mezi jinými výrobci velkých valivých ložisek, výrobci automobilů a jejich dodavatelé patří mezi zákazníky německého výrobce transferových obráběcích center a speciálních obráběcích strojů Elha-Maschinenbau Liemke KG.

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.

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.

Československá stopa u nového rekordu

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

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