Témata
Reklama

Zvýšení životnosti odvalovacích fréz

Odvalovací frézy jsou nástroje, které se používají při výrobě ozubení odvalováním. Jde o nejčastější způsob výroby ozubených kol, kdy se samotná fréza odvaluje po vnějším obvodu obráběného kola, které se pomalu otáčí. Zuby odvalovací frézy tak vytvářejí profil ozubení. Pro zajištění požadované přesnosti a kvality povrchu vyráběných ozubených kol při minimálních nákladech je nezbytné sledovat celý komplex výrobních parametrů. Kontrolovat je nutné zejména geometrii řezné hrany, drsnost povrchu a kvalitu povlaku na odvalovacích frézách.

Odvalovací frézy patří mezi složité a drahé nástroje, a proto se renovují – přeostřují s následným povlakováním (obr. 1). Tím můžeme maximalizovat využití frézy. Cílem je, aby renovace, tedy ostření a povlakování, byla provedena takovou technologií, která znamená minimální opotřebení ostří jednotlivých zubů, a tedy zajišťuje maximální produktivitu a ekonomickou efektivitu při výrobě ozubených kol. Další podmínkou je i minimalizace nezbytného úběru při následném přeostřování fréz. Dodržení tohoto komplexu parametrů pak vede k prodloužení časů mezi výměnami fréz, zkrácení neproduktivních časů na stroji a tím i zvýšení výkonu stroje. Důsledkem pak je minimalizace nákladů a výrobních časů připadajících na jedno ozubené kolo.

Reklama
Reklama
Reklama
Povlakovaná odvalovací fréza

Chemické odpovlakování a přeostření

Prvním krokem při každé renovaci je odstranění starého povlaku. Odpovlakování probíhá chemickou cestou za použití takových chemikálií, které nenaruší základní materiál. Odpovlakování provádíme jak u tvrdokovových, tak i ocelových odvalovacích fréz.

Důležité je stanovení optimální technologie repase odvalovací frézy. Základem je přeostření frézy (přebroušení z čela zubů) při zachování původní přesnosti a současně s minimálními otřepy. Kontrola frézy na makroskopu (při zvětšení cca 50x) po naostření pak prokáže, zda broušení bylo dostatečné a na všech zubech jsou odstraněny povrchové defekty vzniklé v důsledku předchozího opotřebení.


3D sken řezné hrany
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Otřepy po repasi jsou nepřípustné

Pro správnou funkci musejí být odstraněny otřepy. Při ponechání byť jen zbytků otřepů na hranách jsou tyto překryty povlakem a při nasazení frézy do výroby dochází prakticky k okamžitému utržení otřepu i s povlakem. Funkční hrana zubů pak zůstává bez povlaku, což má velmi negativní dopad na namáhání zubů a rychlost jejich opotřebení.

Současně s odstraňováním otřepů je nutno provést rektifikaci, tedy zajištění optimální geometrie řezné hrany. Je třeba zdůraznit, že geometrie ostří musí být zajištěna v co nejužším tolerančním poli na celé délce ostří – tedy na hlavě i na patě zubů. Jedině tak bude dosaženo požadovaného výsledku. Geometrie řezné hrany je volena podle způsobu nasazení frézy, tj. zejména práce na sucho nebo pod emulzí.


Záznam z měření geometrie zubu – Alicona
Pro zvětšení klikněte na graf.

Technologie mokrého tryskání a následná kontrola

Odjehlení a rektifikace je ve VÚHŽ prováděna technologií mokrého tryskání. Regulací zrnitosti, tlaku tryskacího média a úhlu dopadu média na zpracovávané zuby lze efektivně řídit geometrii řezné hrany v celém profilu zubu. Při optimální volbě parametrů mokrého tryskání probíhá současně i finální doleštění povrchu zubů před povlakováním. Před povlakováním je tak zajištěna potřebná geometrie řezné hrany, optimální drsnost povrchu zubů a jsou vytvořeny podmínky pro adhezi povlaku k základnímu materiálu.

Geometrie řezné hrany je kontrolována opticky na přístroji Alicona. Měření probíhá vždy na náhodně vybraných 5–10 zubech podle modulu. Toto zařízení umožňuje provést 3D skenování ostří a u naskenované 3D plochy stanovit úhel břitu (obr. 2), rádius řezné hrany a drsnost v jejím okolí. Prakticky lze během jednoho měření stanovit všechny potřebné kritické parametry (obr. 3). Z měření je vystaven protokol, výsledky měření jsou archivovány a slouží k následnému statistickému vyhodnocování závislosti životnosti frézy na geometrii na řezných hranách.

PVD povlak vhodný pro renovaci odvalovacích fréz

VÚHŽ vyvinul nový nanokompozitní povlak HOB COMP, který má velmi dobré fyzikální vlastnosti. Vysokou otěruvzdornost, vysokou odolnost vůči abrazi a vysokou teplotní stabilitu. Adhezní vrstvu tvoří TiN, na které je deponovaná nanostrukturovaná, extrémně odolná optimalizovaná vrstva AlTiN-X. Tento povlak je nanášen při tloušťce 4–5 µm. Jedná se o nanopovlak sestávající z vrstev o tl. 50–200 nm. Jelikož nanesením povlaku nedochází ke snížení drsnosti povrchu nástroje, naopak hodnota drsnosti Ra vzroste, je vhodné pro její opětovné snížení povrch povlaku po jeho nanesení finálně přeleštit. Toto je možné provést lapováním nebo mokrým jemným pískováním s upravenými parametry procesu, tj. vzdálenost, úhel, rychlost a tlaku tryskacího média.

Pro zvětšení klikněte na tabulku

Nakonec je vhodné zařadit opětovnou kontrolu geometrie řezné hrany. Geometrie řezné hrany je závislá na typu odvalovací frézy, typu obráběného materiálu a všech parametrech řezného procesu. Pro každou aplikaci je stanovena optimální geometrie řezné hrany s povolenou tolerancí poloměru zaoblení.

Výsledky srovnávacích testů provedených u repasovaných odvalovacích fréz napovlakovaných ve VÚHŽ a u dalších dodavatelů jednoznačně prokázaly přínos vyvinutého povlaku jako součást výše uvedeného způsobu renovace odvalovacích fréz. Odvalovací frézy s vyvinutým povlakem snižují úběr při přeostřování na minimum.

VÚHŽ

Ing. Slavomír Hořejš, CSc., Ing. Petr Unucka, Ph.D.

horejs@vuhz.cz

www.vuhz.cz

Reklama
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
Nový utvařeč třísek

Neustále probíhající vývoj nové technologie povlakování, známé pod obchodním označením Dragonskin, pokračuje ve společnosti WNT vytvořením nové řady vyměnitelných břitových destiček pro soustružení s inovativní geometrií utvařeče třísky -XU. Zaměřením na tvarové a všeobecné soustružení řeší tento utvařeč mnoho problémů zejména v operacích, kde je vyžadováno dokonalé utváření třísky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Sputtering v oblasti moderního PVD povlakování

V současné době jsou vysoce výkonné povlaky vyráběny celou škálou metod. Proces magnetronového naprašování (sputtering) umožňuje kombinovat různé povlakovací materiály a přitom poskytuje optimální pružnost a tvrdost povlaku. Ukázal se tak velmi efektivním pro mnoho aplikací.

Procesní analýza snižuje náklady

Technologie broušení hrají v moderním obrábění významnou roli. Jsou využívány při výrobě přesných nástrojů nebo lékařské techniky, v energetice, při výrobě ozubení nebo v leteckém a kosmickém průmyslu. I když může být podíl nákladů na povrchové čištění nízký, technická čistota většinou rozhoduje o možnosti dodat výrobky. V souvislosti s kvalitou povrchů zhotovených obrobků však o nákladech na čištění rozhoduje dimenzování celého výrobního procesu.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

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.

Povlak na bázi AlCrN zvyšuje trvanlivost fréz čtyřnásobně

Výroba součástí řídicího ústrojů automobilů klade na obrábění vysoké nároky. Při použití povlaku na bázi AlCrN u válcových fréz a protahováků se dosáhlo dvou- až čtyřnásobné zvýšení trvanlivosti břitu. Čímž se rovněž zkrátily časy na výměnu nástrojů.

Vakuové odpařování - technologie budoucnosti

Vakuové odpařování je v České republice poměrně málo používaná technologie. Má však velký potenciál pro budoucí rozšíření. Tato technologie nachází využití v povrchových úpravách, chemickém, strojírenském, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Firma Kovofiniš je jednou z prvních českých firem, která nabízí vlastní vakuové odparky.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Monitorování obráběcího procesu přináší přidanou hodnotu

Slovy Garyho Kinga z Harvardovy univerzity, zatímco dat je bezpočtu a je snadné je shromáždit, skutečná hodnota spočívá v tom, co s nimi uděláte.

Inovace v povlakovacích zařízení

Obor povlakování patří mezi nejdynamičtěji se rozvíjející oblast nástrojů. Inovace v povlakování jsou hnacím motorem mnohých změn v používaných materiálech i v samotné konstrukci nejen u řezných nástrojů. Pro vytváření tohoto inovačního prostředí jsou zapotřebí neustále investice do nových a vyspělých technologií povlakování.

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