O kontrole a seřizování nástrojů
Kvalita produkce a bezpečnost provozu je plně závislá na příslušných kontrolních procesech, které musí poskytnout informace pro navazující rozhodovací procesy. V oboru třískového opracování se tyto kontrolní procesy týkají bezchybné identifikace nástroje, kontroly jeho stavu a zjištění jeho geometrických parametrů – axiální délky nastavení, průměru, poloměru špičky či tvaru profilu a kvality řezné hrany; následně pak také rozhodnutí o seřízení nástroje a generování potřebných dat pro řídicí systém stroje. Pokud tyto procesy jsou prováděny s využitím nejnovějších poznatků vědy a techniky, lze dosáhnout značné úspory času i eliminace výroby zkušebních dílců. Dle údajů výrobců kontrolních a seřizovacích strojů a zařízení (Parlec, Precitool, Zoller aj.) lze těmito úsporami, plynoucími z nasazení těchto strojů, dosáhnout zvýšení produktivity až o 15 %. Optimální volba kontrolního a seřizovacího zařízení je závislá na detailním rozboru charakteru aplikace, kde má být použito. Například zařízení integrované s obráběcím strojem může pracovat zcela automaticky, avšak prodlužuje čas operace; speciální seřizovací stroj délku vedlejších časů obráběcího stroje neovlivní, ale potřebuje operátora. Z hlediska potřebného času, náročnosti na kvalifikaci obsluhy a míry spolehlivosti lze za nejméně vhodné řešení považovat manuální seřízení nástroje na stroji, provedené na základě proměření zkušebně obrobené plochy; tento článek je proto věnován opatřením, která dovolují provádět kontrolní a seřizovací operace podstatně efektivněji.
SEŘIZOVÁNÍ A KONTROLA ŘEZNÉHO NÁSTROJE NA STROJI
Dotyková zařízení se používají především na soustružnických strojích, kde k dosažení požadovaného průměru na obrobku postačí změřit jen jeden bod na nástroji a vlastní měření je proto velmi rychlé. Integrované rameno s měřicím zařízením se vyklopí do pracovní polohy, kde dojde ke kontaktu s řezným nástrojem. Naměřená hodnota je přenesena do řídicího systému stroje a jsou generovány příslušné korekce. Pokud u rotačních nástrojů stačí kontrolovat jen axiální délku nástroje, i zde lze s výhodou použít dotykové měřicí zařízení (obr. 1). Obdobná kontaktní zařízení má na svých strojích firma Mazak (Automatic Tool Eye) nebo Okuma (Touch Setter) a jejich činnost může být vyvolána dle potřeby obsluhou stroje nebo programována jako automatická; mohou detekovat i poruchu nástroje. Je-li potřeba stroj vybavit měřicím zařízením dodatečně, lze přídavné zařízení volit z nabídky firmy Hexagon či z rozsáhlého souboru systémů firmy Renishaw, který pokrývá prakticky všechny aplikace seřizování nástrojů i proměřování obrobků (obr. 2). Předpokladem úspěchu je pečlivá volba sestavy systému pro daný stroj – v nabídce je řada typů měřicích sond, čtyři způsoby přenosu signálu (pevné zapojení, optický přenos, indukční přenos a přenos rádiovými vlnami), několik přenosových modulů signálu a modulů, přizpůsobujících signál sondy řídicímu systému stroje a další prvky; významnou roli hraje i vzájemná poloha jednotlivých komponent. Pouze znalost specifických vlastností jednotlivých prvků zaručí očekávaný výsledek. Typickým problémem přesného soustružení je poloha špičky nože vůči ose rotace obrobku. Přesné, spolehlivé a rychlé seřízení tohoto parametru zajistí specializovaná měřidla (např. digitální měřicí přístroj CMD firmy Wolf Maschinenbau, který pracuje s rozlišením 0,03 μm) nebo přídavné moduly kontrolních a seřizovacích strojů specializovaných výrobců. Pro proměřování rádiusu špičky, resp. profilu nástroje je výhodnější používat systémy optické, resp. laserové, které jsou schopny proměřit více bodů v kratším čase a jsou schopny eliminovat i vliv nečistot na nástroji, které by výsledek měření mohly ovlivnit. Za zmínku stojí soustružnické centrum RNC 700 firmy Monforts, které je vybaveno revolverovou hlavou s poháněnými nástroji a disponuje proto oběma systémy. Dává tak uživateli možnost optimalizovat čas celého měřicího procesu. Specifický případ seřizování nástrojů na stroji představují seřizovatelné výstružníky Kennametal RHME, kde se změna průměru nástroje, vzniklá opotřebením, eliminuje zatahováním vnitřního kužele do těla hlavy výstružníku a následným zvětšením jeho průměru. Výrobce zaručuje pro každý průměr nástroje možnost jeho zvětšení o 48 μm, což dle jeho podkladů znamená čtyřnásobné zvýšení životnosti. Otočení zatahovacího šroubu kužele o 30° zvětší průměr výstružníku o 2 μm, takže lze seřizovat jeho průměr rychle a bez použití měřidla. Seřizovatelné výstružníky, využívající podobného konstrukčního principu, nabízí německá firma Beck, neuvádí však vztah mezi změnou průměru a počtem otáček šroubu, takže uživatel je nucen nově seřízený nástroj přeměřit a seřizování průměru přímo na stroji je méně výhodné.
SEŘIZOVÁNÍ A KONTROLA ŘEZNÉHO NÁSTROJE MIMO STROJ
Pro seřizování a kontrolu nástrojů mimo stroj jsou k dispozici měřicí stroje, jejichž princip spočívá ve vyhodnocení obrazu řezné hrany nástroje CCD kamerou (obr. 3). Nástroj, přesně upnutý v upínacím modulu stroje (většinou pomocí standardního rozhraní HSK nebo jiného kužele), je osvětlen LED diodami, jeho obraz je přenášen na obrazovku v potřebném zvětšení a pomocí nitkového kříže, resp. navigačního kurzoru se definuje vyšetřovaný bod či část profilu. Zjištěné souřadnice bodu nebo profilu lze propojit se souřadnicemi upínacího rozhraní a získat tak geometrická data nástroje, využitelná pro stanovení identifikace nástroje či přímo pro řídicí program obráběcího stroje. Je-li vyšetřovaný nástroj vybaven seřizovacími prvky, lze jej seřídit přímo na měřicím a seřizovacím stroji. Na obrazovku lze předem zadat i obrys přípustného tolerančního pole vyšetřovaného profilu a tak velmi rychle zjistit, zda profil řezné hrany vyhovuje potřebě; důležitá je i možnost optické kontroly stavu řezné hrany. Seřizovací a měřicí stoje jsou vyráběny většinou v modulární koncepci a vybaveny rozsáhlým softwarem, zahrnujícím měřicí programy pro jednotlivé typy řezných nástrojů, správu dat a programy pro plnou automatizaci měření v 3D. Pro optimální přizpůsobení potřebám uživatele disponují stroje možností volby potřebného zvětšení, výběrem typu upínání měřeného nástroje s možností rychlé výměny, typu zhotovovaných měřicích protokolů, možností tisku dat na etikety, volbou modulů pro upínání a proměřování nástrojů tepelně upínaných, pro proměřování profilu brousicích kotoučů či pro seřízení soustružnického nástroje do osy rotace obrobku a řadou dalších, zvyšujících jejich užitnou hodnotu pro konkrétního uživatele.
SEŘIZOVACÍ PRVKY ŘEZNÝCH NÁSTROJŮ
Řezné nástroje, vybavené prvky k seřízení pro dosažení potřebných rozměrů, bývají dražší, avšak v případě uvážlivé volby jejich užitná hodnota toto zvýšení ceny vynahradí. Seřízení rotačního nástroje v axiálním směru se běžně provádí pomocí dorazového šroubu; jednoduché držáky jej mají ovladatelný pouze ze zadní strany kužele a je tedy nutné vyjmutí nástroje s držákem ze stroje. Sofistikovanější konstrukci představují držáky Röhm HDF (obr. 4), seřiditelné ze strany těla radiálně umístěným šroubem. Jeho otočení o 360° posune pomocí šnekového převodu axiální doraz o 0,05 mm, a seřizovat lze tedy přímo na stroji. Axiálně seřiditelné se dodávají především výkonné rovinné frézy pro obrábění lehkých slitin v automobilovém průmyslu; přesné axiální seřízení každé břitové destičky je podmínkou vysoké kvality opracované plochy, nevyžadující následné broušení. HPC frézy Hollfelder, osazené kazetami s PKD břitovými destičkami, lze axiálně seřídit v rozsahu 2 μm (obr. 5); obdobné frézy typu EcoFeed Blue dodává Mapal. Axiální změna polohy břitových destiček nebo kazet se také využívá u drážkovacích fréz pro změnu šířky zhotovované drážky. Nástroje malého průměru, nabízející možnost přesného radiálního seřízení, využívají polohování břitové destičky pomocí přesné kuželové hlavy ustavovacího šroubu. Firma Hollfelder uvádí o svých vyvrtávacích nástrojích, dodávaných pro ø 6 až 13 mm, že jsou schopny radiálního nastavení s přesností 2 μm (obr. 6). O seřizovacích výstružnících, využívajících princip deformace tělesa nástroje pro změnu opracovávaného průměru již byla řeč; tento princip je však omezen průměrem činné části nástroje cca 40 mm. Pro větší průměry je nutno zvolit výstružníky, osazené přesně stavitelnými kazetami s upnutou řeznou destičkou, jako jsou například nástroje řady XFIX firmy SECO.
Ing. Petr Borovan