Nástroje s tlumením vibrací

Při obrábění hlubokých děr, hlubokých kapes, obrobků, jejichž velká poddajnost je dána jejich geometrickým tvarem a vůbec všude tam, kde je nutno použít nástroj s velkým vyložením a velkou štíhlostí (obr.1), je otázka vzniku a velikosti vibrací při obráběcím procesu zcela zásadní. Vibrace negativně ovlivňují obráběný povrch, zhoršují rozměrovou i geometrickou přesnost obrobku a výrazně zkracují životnost použitého řezného nástroje. Jsou také příčinou nepříjemného hluku na pracovišti. Omezují možnost použít optimální řezné podmínky tak, jak je obvyklé v jiných případech opracování a mnohdy úplně znemožní provedení zamýšlené operace. Jen velmi těžko lze zabránit vzniku budicích dynamických sil, které vibrace nástroje vyvolávají, větší účinek mají protiopatření na straně nástrojů. Přední výrobci nářadí proto hledají stále nové cesty, jak odolnost nástrojů proti vibracím zvýšit, anebo navrhnout nástroj tak, aby budicí síly byly v nejkratším možném čase utlumeny. Jako první byly nabízeny nástroje využívající vyšší tuhosti slinutého karbidu, a to tím, že dlouhé vrtací tyče byly vyztuženy buď jádrem ze slinutého karbidu nebo karbidovými příložkami, přiletovanými po obou stranách tyče (Toshiba Tungaloy, vrtací tyče typu T). Výsledkem tohoto opatření byla možnost zvýšit štíhlost nástroje až na hodnotu L/D = 6, a to při zachování možnosti velkého posuvu na otáčku a velké hloubky řezu (obr. 2). Z přiloženého grafu jasně vyplývá větší možnost ekonomického nasazení vyztužených vrtacích tyčí. Další možností je použití tlumiče. Sumitomo Electric nabízí vrtací tyče „X bar“ vybavené tlumičem (obr. 3). Jejich tuhost je nižší než tuhost tyčí vyztužených, ale díky tlumiči – prizmatické vložce, uložené uvnitř tyče a vybavené možností pohybu vůči tyči – se dociluje útlumu vybuzené výchylky ve velmi krátkém čase, a tím je práce nástroje podstatně klidnější. Tyto tyče jsou navíc vybaveny sofistikovaným tvarem vlastní vrtací hlavice, který usnadňuje odchod drobivých i dlouhých třísek, a tím rovněž přispívá ke klidnému průběhu vlastního obrábění. Obdobné vrtací tyče nabízí i Sandvik Coromant a zdůrazňuje tichost jejich práce, mj. i obchodním názvem „Silent Tools“. Kontakt mezi tělem vrtací tyče a karbidovou vložkou je pomocí viskózní kapaliny, a to dává v některých případech i možnost pomocí regulace tohoto kontaktu nastavit tlumicí efekt pro vybrané rozsahy frekvencí budicích sil. Jak se zvyšovaly znalosti o charakteru vibrací i možnostech jejich tlumení, bylo možno zabudovat tlumiče i do nástrojových držáků kratší stavební délky. Sandvik Coromant nabízí novou řadu nástrojových držáků CoroMill 390 se zabudovaným systémem tlumení vibrací; firma Nikken využívá zavedení vnitřního předepnutí do řady nástrojových držáků „Dream Cut“ (obr. 4). Zde použitý princip tlumení se odvíjí od zabudovaného vnitřního kužele v tělese držáku, jehož řízeným vtažením do tělesa držáku lze předepnutí měnit, resp. nastavit je na požadovanou hodnotu. Toto tlumení je obzvláště účinné proti jemným trvalým vibracím, které jsou do nástroje přenášeny z obráběcího stroje. Dle prohlášení výrobce výsledné efekty pro uživatele jsou odstranění mikrokoroze na kuželi držáku, životnost použitého řezného nástroje zvýšená až na 350 % původní hodnoty u nástroje ze slinutého karbidu a 180 % u nástroje z HSS, růst produktivity práce o 35 - 110 % a akustická pohoda na pracovišti. Víceméně obdobné efekty deklarují všichni dodavatelé nástrojových držáků, vybavených tlumičem vibrací. V neposlední řadě je záhodno se zmínit o provedení krátkého upínacího kužele 3LOCK SYSTDEM, které je nabízeno rovněž firmou Nikken. Kuželová dutina je standardní 7/24, kužel držáku odstupňovaný do tří zón a síly mezi kuželem nástrojového držáku a kuželovou dutinou přenáší speciální kuželová vložka. Kuželová vložka je do prostoru mezi dutinou kužele a kuželem držáku zatlačována zadní stranou příruby držáku přes talířové pružiny. V neupnutém (nezataženém) stavu je zapotřebí, aby mezera mezi zadním čelem příruby a předním čelem vřetena obnášela 0,2 mm pro velikost kužele 40 a 0,5 mm pro kužel 50. Potom je zaručeno správné rozdělení sil mezi jednotlivé upínací zóny. Výsledkem je velmi tuhé, stabilní a vibrace tlumicí spojení - na čele, v přední a v zadní části upínacího ku- žele, nikoliv v jeho středu. Tato spojení nevyžadují speciální provedení vřetena obráběcího stroje ani nestojí v cestě centrálnímu přívodu chladicí kapaliny. Je užitečné vědět o možnostech, které nabízejí současné sofistikované nástroje. Jejich účelným využitím lze vyřešit nejednu problémovou operaci a snížit náklady na její provedení. Petr Borovan