Témata
Reklama

Zvyšování produktivity hrubování slitin hliníku

Vzhledem ke stále se zvyšujícímu počtu hliníkových součástí v leteckém, elektrotechnickém nebo automobilovém průmyslu, které se obrábějí pomocí třískového obrábění, je zájem o neustálé zvyšování produktivity i efektivity obrábění. Díky tomu dochází ke zlepšení ekonomické a snížení ekologické zátěže obrábění. Jednou z možností, jak dosáhnout velkých úspor, je aplikace nových nástrojů a technologií pro obrábění hliníkových slitin.

Obrábění hliníkových slitin vyžaduje zcela odlišný přístup v porovnání s obráběním oceli nebo litiny. Hliník a jeho slitiny totiž patří při obrábění mezi velmi problémové materiály. Je to způsobeno vysokou tepelnou vodivostí a výrazným sklonem k adhezi břitu většiny řezných materiálů. Vysoká tepelná vodivost má také za následek, že při obrábění odvádí značné množství tepla z místa řezu do obrobku, které se projeví tepelnými deformacemi obrobku. Ovšem vzhledem k nízké teplotě tavení vznikají problémy s utvářením třísky, jejím odvodem a nalepováním na břit, eventuálně čelo destičky. Problém nalepování hliníku při obrábění standardními řeznými nástroji ze slinutého karbidu je všeobecně známý.

Reklama
Reklama
Reklama

Hrubování a dokončování slitin hliníku

Proto když byla firma MBM oslovena se žádostí o zvýšení produktivity při obrábění dílců z hliníkové slitiny, zvolila jako stěžejní kámen aplikované technologie vysoce produktivní frézy WAX od společnosti Sumitomo.

Fréza WAX umožnuje hrubování a dokončování slitin hliníku a jiných neželezných kovů. Je ideální volbou pro vysoce produktivní obrábění duralu v leteckém, elektrotechnickém a automobilovém průmyslu. Frézy Wax využívají destičky DCL (uhlík jako diamant), které chrání povrch VBD před adhezí materiálu, čímž zvyšuje životnost i produktivitu při frézování duralu bez chlazení. Díky tomu pomáhá dosáhnout splnění normy ISO 14001. Frézy Wax se vyrábějí ve stopkovém nebo nástrčném provedení.

Výhody fréz

Výhodami fréz Wax při použití destiček s diamantovým povlakem jsou: vysoká produktivita, možnost frézovat bez chlazení, využití destiček DCL (uhlík jako diamant), odolnost proti adhezi třísky, široký výběr rádiusu břitu od r = 0,4 do 5 mm, řezná rychlost až 5 000 m.min-1. Díky těmto výhodám se frézy Wax osvědčily při aplikacích na zefektivnění hrubovacích operací při obrábění hliníkových slitin. Oproti standardním technologiím se přechodem na tyto speciální nástroje dosáhlo zvýšení produktivity o 175 %. Největší vliv mělo zkrácení řezných časů a prodloužení životnosti břitu. Nejvýraznější úspory se dosáhlo při hrubování, kde se frézou Wax odebíralo 70–80 % materiálu z polotvaru.

Frézy společnosti Sumitomo

Rozbor technologie pro obráběcí strategie

Pro obrábění součástí byly původně využívány frézy Wex s výměnnými plátky na obrábění hliníku. Technologie využívala tři typy nástrojů:

1) nástrčnou frézu průměru 50 mm s pěti břity pro hlavní hrubování;
2) stopkovou frézu průměru 25 mm se dvěma břity pro dohrubování vnitřních rozměrů a menších rádiusů;
3) modulární frézu o průměru 20 mm pro do hrubování rozměrů v požadované hloubce a dohrubování zbývajících rádiusů. Tento nástroj byl zachován v obou technologiích vzhledem k nutnosti frézování s potřebným vyložením.

Fotografie polotovaru a vyrobeného dílu. (Specifikace obráběného dílu: materiál: AlMgSi10, rozměry: 268 x 248 x 150 mm, hmotnost polotovaru cca 27 kg, požadavek hrubovat materiál s přídavkem max. 0,25 mm pro dokončovací operace, množství odebraného materiálu z polotovaru 70 %.)

Pro potřeby technologie obrábění bylo nutné zachovat průměry nástrojů včetně hloubky a šířky záběru. Díky tomu se nám naskýtá možnost porovnat efektivitu obrábění při využití fréz Wax oproti původnímu nástroji.

Původní strategie používala destičky s rohovým rádiusem 0,8 mm. U fréz Wax byly ovšem využity destičky s rohovým rádiusem 5 mm, což v důsledku vedlo k mírnému navýšení obráběcího času nástroje průměru 20 mm (viz tabulka technologií).

Z grafického znázornění je vidět, že množství odebraného materiálu pro první hrubovací nástroj WAX3050RS kleslo o 13 % oproti WEX3050F, čímž se zvýšilo množství odebraného materiálu pro druhou operaci. Přesto u obou operací došlo k výraznému snížení řezných časů. Rozdíl v množství odebraného materiálu byl zapříčiněn využitím maximálního řezného posuvu.

Porovnání množství odebraného materiálu na nástroj

Graf rozdílů odebraného materiálu v operaci

Pro dosažení maximálního řezného posuvu a tedy co nejvyšší efektivity obrábění byly pro dráhy nástroje zvoleny kompenzační parametry. Ty bylo nutné zvolit tak, aby obráběcí stroj vzhledem k vysokému posuvu co nejméně obráběl ve vnitřních rozích a na přechodech součásti, neboť vzhledem k použitým posuvům dynamika obráběcího stroje výrazně prodlužovala řezné časy. Výsledná technologie i díky této optimalizaci dosáhla zkrácení doby obrábění z 239 minut původních hrubovacích operací na 72 minut. Dalším snížením nákladů na obrábění součástí byl fakt, že došlo ke snížení spotřeby výměnných plátků potřebných pro obrobení součásti.

Porovnání časů obrábění nástrojůV konečném výsledku se náklady na obrobení součásti snížily celkem 3,3krát vlivem velmi výrazného zkrácení výsledného času a úspory na nákladech na řeznou hranu. Této úspory bylo dosaženo z více jak dvou třetin v první operaci.

Ing. Jiří Bohuslav

MBM
www.mbmpraha.cz
bohuslav@mbmpraha.cz

Tabulka porovnání technologií

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 130634
Datum: 04. 06. 2013
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
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.

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.

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
Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Patrick De Vos

Patrick De Vos se narodil v roce 1959 v Belgii. Už při studiu se věnoval oboru výrobní technologie. Po jeho skončení na škole zůstal ještě dva roky jako učitel a vědecký pracovník a věnoval se optimalizaci obráběcího procesu a výrobních technologií. Od roku 1983 pracuje pro Seco, kde vystřídal několik různých pozic. Od roku 2006 zastává svoji současnou funkci manažera výuky, kde je zodpovědný za vzdělávání zaměstnanců i zákazníků.

Rychlejší výměna nástrojových držáků

Výměna nástroje na stroji musí být provedena ve správný okamžik a rychle. Modulární rychlovýměnné systémy a technika polohování nástrojových držáků na stroji zjednodušují výměnu, čímž se zároveň zkracují vedlejší časy.

Vyvrtávací tyče s tlumením zvyšují kvalitu obrábění

Pro některé operace obrábění jsou potřebné dlouhé vyvrtávací tyče a upínače. Ty jsou však náchylné k vibracím, což snižuje výkon obrábění a přesnost výroby. Vyvrtávací tyče s tlumením zlepšují značně kvalitu obrábění.

Výběr správného závitníku

Nejdůležitějším faktorem při jakémkoliv moderním obrábění je výběr nejvhodnějšího obráběcího nástroje pro danou aplikaci. Vzhledem k tomu, že nabídka závitníků umožňujících vytvoření závitu v obráběné díře je obrovská, může se nalezení správné volby jevit jako obtížné.

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.

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.

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.

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.

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.

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