Pripravujeme TriboTechniku 1/2018

 

ISCAR predvádza vyšší výkon obrábania

V celosvetovom meradle nie je úsilie o zníženie úrovne spotreby energie novým trendom ani vo svete obrábania kovov a dnes sa tak stalo základnou technickou požiadavkou. Väčšie pochopenie zodpovednosti za ochranu životného prostredia a trvalej udržateľnosti zabezpečil vývoj takých procesov, materiálov a strojov, ktoré výrazne znižujú spotrebu energie v procese obrábania kovov.

Okrem zabezpečenia efektívnejších metód obrábania, v porovnaní s predchodcami s vysokou náročnosťou na údržbu, moderné obrábacie centrá vyžadujú menej energie pri súčasnom poskytovaní vyšších výkonov Predtým sa typický výrobný proces delil na hrubovacie a dokončovacie úkony obrábania, ktoré boli zväčša vykonávané na dvoch strojoch. Prvý, výkonný - hrubovací stroj odstránil väčšinu prídavku a presnejší - dokončovací stroj bol potom použitý na dosiahnutie konečného požadovaného tvaru a pri dodržaní predpísanej presnosti, na vytvorenie potrebnej kvality obrobeného povrchu. Dnes často dosahujeme tieto výsledky, pri polovičnej časovej potrebe, jedinou operáciou. Rýchly úber materiálu má za následok zvýšenú produktivitu procesu obrábania a na jeho vykonanie sa spotrebuje menší rezný výkonu. Okrem toho zníženie príkonu je priamoúmerné vzniku rezných síl, ktoré v procese rezania tak priamo pôsobia na hlavné časti obrábacieho stroja (vreteno, suporty, atď.) a v konečnom dôsledku, toto menšie zaťaženie, tak zvyšuje nielen životnosť samotného nástroja, ale aj celej technologickej sústavy.

Rezné nástroje majú v procese obrábania významnú úlohu. Celkové požiadavky na príkon možno zabezpečiť pomocou pokročilých moderných nástrojov. Tu ponúkajú sľubné príležitosti najmä inovatívne moderné frézovacie nástroje.

Rezná geometria
Pri frézovaní, potreba energie pre úber materiálu, závisí od viacerých parametrov, najmä; materiálu obrobku, hĺbky a šírky rezu, reznej rýchlosti a posuvu. Kombinácia týchto vplyvov definuje odolnosť materiálu voči opracovaniu a tým aj celkovú reznú silu, ktorá vzniká počas procesu obrábania. Existuje ešte jeden dôležitý faktor úzko spojený s týmito silami - rezná geometria použitého nástroja; presnejšie, rezné uhly nástroja tak v normálovom, ako aj axiálnom smere.

Štandardný - pozitívny sklon reznej geometrie významne ovplyvňuje tangenciálnu reznú silu a je hlavným determinantom požadovaného rezného výkonu. Axiálne zaťaženie nástoja, ako výslednica tangenciálnych síl, má značný vplyv na celkovú technologickú sústavu. Vo vzťahu k frézovacím nástrojom, nesúcich vymeniteľné rezné doštičky (VRD), sú uhly reznej geometrie definované topológiou samotnej reznej geometrie VRD a tiež jej polohou v držiaku - v nástroji. Topológia reznej geometrie nástroja je teda kľúčovým faktorom pri variabilnej reznej geometrii samotnej VRD.

Na začiatku deväťdesiatych rokov spoločnosť ISCAR predstavila systém HELIMILL - radu frézovacích nástrojov, ktorých VRD majú reznú hranu v skrutkovici.
Vysoko efektívna rezná geometria bola vytvorená priesečníkom pozitívnej reznej geometrie samotnej VRD a jej reznou hranou v skrutkovici.
Konštrukcia nástrojov HELIMILL tak vytvorila konštantnú pozitívnu reznú geometriu tak v normálovej, ako aj v axiálnej rovine pozdĺž celej reznej hrany VRD. Tento princíp reznej geometrie mal zásadný vplyv na zníženie spotreby energie a zabezpečil tiež hladký rez. Systém HELIMILL sa tak stal novým konštrukčným princípom, ktorý sa dnes považuje za uznávaný štandard vo frézovaní, kde aplikoval a spojil pozitívnu reznú geometriu VRD s pozitívnou geometriou nastavenia jej reznej hrany.

Snaha konštruktétov smerovala k zväčšeniu sklonu reznej hrany pri zachovaní uhla čela rezného klina VRD. Avšak v tejto oblasti existuje vážne obmedzenie v tom, že tento sklon oslabuje rezný klin VRD, čo má negatívny vplyv na jeho tuhosť a pevnosť. Rezná hrana v skrutkovici tak spôsobuje rozdiel medzi priľahlými bodmi reznej hrany VRD.
Výroba-lisovanie a spekanie takýchto tvarovo zložitých výrobkov nie je jednoduchou úlohou a jej zvládnutie si vyžaduje značnú technologickú erudovanosť. Pokrok v práškovej metalurgii v súčasnej dobe poskytuje oveľa viac príležitostí a dovoľuje zväčšenie uhla čela pri značnom zväčšení uhla sklonu reznej hrany VRD a to bez straty pevnostných parametrov rezného klina.


obr. 1


ISCAR vymeniteľná rezná doštička H690 WNMU 0705 (Obr. 1) je dobrým príkladom značne pozitívnej rezne geometrie reznej doštičky umožňujúcej, pri procese frézovania, nižšiu spotrebu reznej energie.
Stále častejšie používanie výrazu "vysoko pozitívne" v podstate popisuje topológiu postavenia VRD a jej reznej hrany vzhľadom k obrobku. Takáto definícia odráža súčasný stav vedy a techniky. Keďže vývoj a výroba nástrojov s VRD zo spekaných karbidov možno nevyčerpala všetky možnosti, môžeme predpokladať, že dnes "vysoko pozitívne" bude zajtra považované za "normálne". Potom následná optimalizácia topológie povedie k ďalšiemu zníženiu reznej sily pri frézovaní.

Rýchlejšie obrábanie s nižšou potrebou energie
Všeobecne sa predpokladá, že obrábanie na plný výkon je účinným prostriedkom pre zvýšenie produktivity. Hrubovacie frézovanie hlbokých dutín s použitím predĺžených fréz, alebo čelné frézovanie veľkými čelnými frézami s veľkou hĺbkou rezu, sú typickými príkladmi takéhoto prístupu.
Tieto operácie ponúkajú vysokú rýchlosť úberu materiálu (MRR-Metal Removal Rate), ale predpokladajú veľký príkon, pretože frézovanie pri takýchto podmienkach vyžaduje vysokú úroveň rezných síl a použitie tuhých strojov s výkonnými pohonmi pre nízku úroveň posuvov. V tomto prípade je vysoká účinnosť obrábania zabezpečená veľkým prierezom odoberanej triesky pri nižšom až strednom posuve.

Súčasne, iný spôsob hrubovacieho frézovania predpokladá diametrálne opačný princíp: kombináciu enormne rýchleho posuvu pri malej hĺbke rezu.
V tomto prípade spotreba energie dramaticky klesá bez straty produktivity - nástroj pracuje pri extrémne vysokých posuvoch, ktoré zaručujú efektívny úber materiálu. Táto energeticky úsporná „plytká a rýchla" technológia poskytuje dobrú alternatívu k energeticky náročnej „hlbokej a pomalej" technológii úberu materiálu. Takto vysko rýchlostné frézovanie (HFM-High Feed Milling), ktoré sa dá úspešne realizovať na moderných ľahších vysokootáčkových strojoch, prinieslo vážnu a udržateľnú alternatívu k tradičnému, ale energeticky náročnejším prístupom.

obr. 2

Nástroje HFM (High Feed Machining)-vysoká úroveň posuvu, majú špecifickú reznú geometriu (Obr. 2). Spoločnosť ISCAR ich ponúka vo všetkých jej frézovacích systémoch: nástroje s VRD, celotvrdokovové a Multi-Master (systém nástrojov s celotvrdokovovými vymeniteľnými reznými hlavičkami). Okrem toho spoločnosť ISCAR ponúka VRD, ktorých montážou na komerčné frézovacie nástroje sa tieto premieňajú na HFM nástroje. Takáto transformácia je spôsob, ako na rôznych frézach jednoduchou výmenou VRD možno zmeniť ISCAR štandardný frézovaci nástrojový systém na HFM systém.

Alternatívne stratégie obrábania spochybňujú hlboko zaužívané techniky
Podstatne rozšírené možnosti súčasných moderných obrábacích strojov viedli k novým postupom frézovania, ktoré pri úbere materiálu, okrem iných výhod, znižujú aj spotrebu potrebnej energie.

Príkladom je sústruženie ťažkých obrobkov. Pri sústružení sú rezné rýchlosti funkčne závislé a tradične zabezpečené od otáčok na vretene. Ak pohon obrábacieho stroja nie je schopný otáčať enormne hmotným obrobkom, nedosiahne sa požadovaná rezná rýchlosť. Pri sústružníckych operáciách, takéto obmedzenie spôsobuje stratu výkonu obrábania. Moderné multifunkčné obrábacie nástroje dnes ponúkajú efektívne riešenie: sústružnícke frézovanie, metódu kombinujúcu frézovanie a sústruženie, kde rotujúci frézovací nástroj vniká do rotujúceho obrobku. Väčšina ISCAR čelných a valcových frézovacích nástrojov, môže byť aplikovaná pre takéto sústružnícke frézovanie, avšak
správne polohovanie nástroja a výpočet rezných parametrov si vyžadujú hlbšie pochopenie špecifík tohto procesu.

Bežné frézovanie dutín alebo drážok začína obrábaním materiálu priamo pri plnom zábere nástroja. Frézovanie s plným záberom nástroja vyžaduje zvýšený príkon rezania Dôsledkom je zvýšená spotreba energie. Vysokorýchlostne trochoidné frézovanie môže byť výhodnou alternatívou ku konvenčnej technológii frézovania dutín. Pri trochoidnom frézovaní, rýchlo otáčajúci kruhovo interpolujúci nástroj, uberá malú konštantnú vrstvu materiálu.
Nástroj prerezáva iba tenké vrstvy materiálu s vysokou reznou a posuvovou rýchlosťou. Táto produktívna metóda predstavuje výrazné zníženie spotreby energie. Niet divu, že trochoidné frézovanie sa úspešne využilo pri obrobkoch so zložitými drážkami a dutinami, ako sú blisky (dutiny pre lopatkové zámky), blingy (lopatkové krúžky), dutiny kolies obežných čerpadiel atď., teda obrobky s pomerne tenkými stenami. Spoločnosť ISCAR nedávno predstavila systém nástrojov Ti-TURBO - skupinu celotvrdokovových fréz ECK H7 / 9-CFR, ktoré majú jedinečnú reznú geometriu so 7 alebo 9 drážkami, s ich variabilným rozstupom a sklonom skrutkovice. (Obr. 3).
Hlavným aplikačným oborom nového systému sú obrobky z ťažko obrobiteľných titánových zliatin.

 

obr. 3

Aplikáciou nových metód obrábania so správne zvolenými frézovacími nástrojmi bol vytvorený predpoklad pre úsporu energie pri frézovaní.
Znižovanie príkonu pri obrábaní je jednou z nevyhnutných podmienok modernej výroby. Vo svete obrábania kovov poskytujú moderné obrábacie stroje prostriedky vhodné pre vysoko výkonné a energeticky úsporné technológie. Adekvátny rezný nástroj nielen produkuje triesky, ale na ich „výrobu" spotrebuje menej energie - hlavný to faktor úspechu spoločnosti ISCAR.

Text: Jozef Kozlík

www.iscar.sk

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
5 + 4 =
Odoslanie formulára

Najsilnejšia čistiaca utierka na trhu

aaa MEWA - priemyselne_utierky

Online Tribotechnika_6_2017


Tribotechnika_6_2017 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd