Články od: Prof. Miroslav Píška

Řezání materiálů pomocí pily patří k nejstarším technologiím dělení materiálů a je používáno napříč širokým spektrem odvětví průmyslu, bez ohledu na nárůst potřebnosti v řadě domácností v časech řádění kůrovce či přiškrcení energetických zdrojů. Ve strojírenství se tato technologie vyskytuje nejčastěji v přípravách výroby nebo výrobě polotovarů a již tady předznamenává výrobní náklady svou produktivitou a přídavky na obrobení.

V dentální chirurgii používaný amalgám vynalezli kolem roku 1370 Arabové a po staletí ovládli umění účinně vyspravovat zubní dutiny. Smíchaná pasta stříbra a rtuti dobře vyplňovala zub a ztuhla do potřebného tvaru, během tuhnutí nabývala na objemu, a bránila tak průniku bakterií. Podobné principy vyplnění různých materiálových vrubů jsou vysoce ceněny i dnes, protože tyto ostré vruby bývají nukleačním místem řady trhlin a koroze, a v případě tahové napjatosti vedou k rozevření boků trhlin a lomovému porušení namáhaných dílců.

Zdánlivě paradoxní označení se týká zcela výjimečné techniky, která se používá při dokončování velmi lesklého povrchu elektricky vodivých materiálů, přičemž jde nejen o kovové obrobky, ale i o řezné nástroje ze slinutých karbidů. U řezných nástrojů tato technologie redukuje uvolňování pojiva (kobaltu nebo niklu, tzv. cobalt leaching), čímž mj. podporuje soudržnost řezných částic v břitu - to je výhodné například pro navazující povlakovací technologie.

Tvarově složité součásti přímo z výchozích materiálů. Vysoká produktivita. Kvalitní struktura. Výborné mechanické vlastnosti. Redukovaná zbytková napjatost. Žádné opotřebené nástroje, upínací prvky. Různé materiály. Přímá tvorba montážních sestav. Sjednocení více součástek do jedné. Úspora energie, času, nákladů. Bez odpadu. Energeticky efektivní a ekologické. To je EBM!

Řezné materiály a nástroje odedávna určovaly produktivitu výroby a kvalitu obráběné produkce. Někdy je úchvatné pozorovat, jak malé množství řezného materiálu odolává nesmírnému mechanickému a teplotnímu zatížení při úběru materiálu, které dosahuje nejvyšších hodnot, pozorovatelných v technologické praxi. Často se nástroj musí včas vyměnit, i když na břitu mnohdy nejsou pouhým okem vidět stopy opotřebení, neboť nástroj není již chráněn tvrdými povlaky a nikdo nemůže riskovat havárii stroje a prostoje ve výrobě.

Řezivost nástrojů je termín obdobný základním technologickým vlastnostem zpracovávaných technických materiálů, jako jsou například svařitelnost, slévatelnost či tvařitelnost. Podobně jako u jiných technologií je nutno vztáhnout tuto charakteristiku k požadovanému kritériu, to je k hlavnímu sledovanému cíli a základním podmínkám zkoušek. To znamená, jakou požadovanou práci či dosaženou kvalitu produkce od řezného nástroje očekáváme a s jakou spolehlivostí či rizikem tyto výkony chceme opakovat a používat.

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Technologie obrábění tvoří společný základ pro řadu výrobních technologií. Touto zdánlivě jednoduchou technologií se vytvářejí různé tvary a rozměry rozmanitých součástí požadované kvality, další nástroje pro technologie tváření, vstřikování nebo lití pod tlakem. Dlouhodobým cílem je využívání zejména nástrojů s definovanou geometrií ostří, které má zásadní využití pro CNC a CAD/CAM technologie. Tato geometrie a její trvanlivost záleží na řezném materiálu a na podmínkách zatěžování v jednotlivých technologiích.

V technologických procesech, které zahrnují zejména soustružení, frézování, frézování odvalováním, vrtání, řezání závitů, ale také operace dělení materiálů a stříhání, dochází k vysokým kontaktním tlakům, střižným napětím a působení vysokých teplot na rozhraní břit-obrobek-tříska. Moderní nástroje tyto podmínky dnes dokážou vydržet, dokonce i bez aplikací procesních kapalin a navíc i při vysokorychlostním obrábění zušlechtěných materiálů. Základní podmínkou je účinná ochrana funkčních ploch břitů pomocí tzv. povlaků.

Zkoušení a testování řezných nástrojů provází člověka odnepaměti. Dnes víme, že i člověk časů paleolitických se musel tímto problémem taktéž zabývat a podle analýzy pazourků, zvláště sopečného původu, tak víme, že dokázal umně využívat nejen tuzemských zdrojů, ale kamenných industrií často exotického původu.

Dlouhodobým trendem zvyšování užitných vlastností technických součástí je jejich ochrana proti účinkům opotřebení, teplotnímu namáhání, provoznímu tření a korozi. Týká se to zejména výrobních nástrojů, které vzhledem své konstrukci a zejména klínovitému tvaru musejí přenášet extrémní kontaktní namáhání na ostrých hranách. Nosnými řeznými materiály jsou dnes převážně slinuté karbidy, jemnozrnné, s velikostí zrn až pod 0,1 m, dopované přísadami na potlačení růstu zrn. Nicméně tyto podkladové materiály jsou dnes chráněny speciálními povlaky, několikanásobně překonávajícími jejich mechanické a další vlastnosti a tyto nástroje nebo součásti se uvádějí jako povlakované.

V polovině února se konal v nově otevřeném Školicím středisku ve Vídni Novinářský den společnosti Sandvik Coromant. Tato celodenní akce umožňovala všem účastníkům získání rozsáhlých informací od soudobého postavení a globální koncepce firmy, organizační strukturu pro Českou a Slovenskou republiku, inovované služby pro zákazníky až po praktické ukázky moderních výrobních technologií s novými řeznými technologiemi pro rok 2014.

V dnešní době se lze poměrně často setkat s názorem o poklesu úrovně našeho školství, mimo jiné i v technické oblasti. Jako nejčastěji nabízenými důvody se uvádí podfinancování škol a pedagogů, malá popularita odborné vzdělanosti a výuky řemesel, vysoký počet studentů až honba za vědeckými výkony na vysokých školách namísto zodpovědné a individuální práce se studenty.

Žijeme v době, ve které se stává úprava nebo výměna "běžných" částí těla či závažnějších orgánů běžnou realitou a finančně dostupnou pro stále širší populaci. Tyto technologie jsou dnes používané díky prudkému rozvoji výpočetní techniky, zobrazovacích a simulačních programů, moderních materiálů a nových výrobních technologií.

Ústavu strojírenské technologie FSI VUT v Brně se dostalo v letošním roce velké cti - opětovné návštěvě skupinky studentů a pedagogů ve firmách Renishaw a Mazak ve Velké Británii. Firma Renishaw (New Mills, Gloucestershire) má na brněnské fakultě dlouhodobé zázemí a podporuje řadu diplomových projektů pokročilým měřením a spolupracuje v oblasti aplikace zejména nových měřicích sond. Návštěva Evropské centrály firmy Mazak (Worcester) se konala pod záštitou společnosti Misan, která již zorganizovala několik podobných vzdělávacích a odborných akcí pro studenty i pedagogy, které se setkaly s mimořádným ohlasem.

Firma Nástroje CZ, s. r. o., navázala v roce 2007 odbornou spolupráci s Vysokým technickým učením v Brně, konkrétně s Ústavem strojírenské technologie na Fakultě strojírenské technologie, kde byly podrobeny dlouhodobému testování její nové vrtáky CZ002.

Jednou z možností využití tzv. CA (Computer Aided) technologií je i možnost výroby různých kostních náhrad skeletálního systému, který začal výrobou umělých kyčelních kloubů v 80. letech a pokračuje zejména v oblasti náhrad kolenních kloubů v současné době.

Stopkové frézy se zuby ve šroubovici jsou jedním z nejpoužívanějších nástrojů při frézovaní. V posledním vývoji na trhu převažují nástroje ze slinutých karbidů, ovšem nezastupitelnou úlohu mají nástroje z rychlořezných ocelí (HSS).

Problematika výroby řezných nástrojů a materiálů je natolik složitá, že bez kvalitního výzkumu a následných provozních zkoušek nemá výrobce pražádnou šanci uspět ve stále vzrůstajících požadavcích moderních výrobních technologií. Když jsem zvažoval, kterého představitele mladší generace oslovit k odborně zaměřenému rozhovoru na téma všeobecného vývoje, testování a trendů ve výše uvedené komoditě, dospěl jsem jednoznačně k docentu Miroslavu Píškovi, vedoucímu Odboru technologie obrábění Ústavu strojírenské technologie na FSI VUT v Brně.