Optimalizace procesu obrábění

Většina firem se na vlastní kůži přesvědčila, co dokáže ekonomická krize. Zakázek ubývá, jak se říká, ne na každého se dostane a nemilosrdně se odhaluje, že nikoli každá firma je schopna udržet ziskovost své výroby. A sotva minulá krize odezněla, mluví se o další. Existuje však řešení. Vzít kalkulačku, pozvat experty a začít řešit „rovnice produktivity a efektivity“. Společnost Grumant, s. r. o., disponuje zkušenými odborníky a tento článek poskytne informace a podněty pro majitele i topmanažery firem k tomu, jak řešit produktivitu obrábění ve svých podmínkách a co mohou nabídnout soudobé technologie podpořené výkonnými stroji a moderními nástroji. S jistotou můžeme konstatovat, že srovnání publikovaných úrovní produktivity s každodenní realitou, která je považována za „zažitou normu“, může u některých čtenářů vést k depresím. Dosažené výsledky jsou však pouze logickým zúročením kombinace moderního, výborně koncipovaného stroje české firmy Fermat a vynikajících nových nástrojů dodávaných společností Grumant. Následující text tedy může být dobrým vodítkem pro správné závěry a následující změny ve vaší firmě. Zřejmě vám nesdělíme žádnou novinku konstatováním, že soudobé nástroje už nejsou limitujícím faktorem výkonu a efektivity obrábění. Tím je vždy nejslabší článek složitého řetězu proměnných, kam patří nástroj a jeho vlastnosti, parametry stroje (výkon, otáčky, tuhost...), tuhost obrobku, tuhost upnutí nástroje a obrobku, tlak chladicího média a jeho vlastnosti, případně další parametry, které se ve větší či menší míře mohou na celém procesu podílet (např. teplota prostředí a odvod tepla, schopnost odvádět třísky z místa řezu atd.). Společnost Grumant nechce být jen prodejcem moderních a produktivních nástrojů. Tým jejích techniků se snaží řešit problematiku obrábění vždy komplexně v zájmu maximálního efektu pro zákazníka. Jedním z příkladů tohoto úsilí jsou zátěžové testy vodorovné vyvrtávačky WRFT 130 CNC, které proběhly ve spolupráci s výrobcem tohoto moderního a výkonného stroje – firmou Fermat. Cílem testů bylo nalézt vhodný nástroj a optimální řezné podmínky pro výkonné frézování na tomto novém stroji s výkonem hlavního pohonu 37 kW. Průběh testů odkryl zajímavé nuance a jejich výsledky obohatily zkušenosti našich technologů o další souvislosti. To, že se nejednalo o žádnou „laboratorní modelovou“ záležitost, napoví již parametry testovaného stroje WRFT 130. Testovalo se několik typů fréz, různé řezné podmínky a vyhodnocoval se také výkon a chod nástroje a zatížení vřetena při frézování materiálu 11 523. TESTOVANÉ NÁSTROJE Fréza KMDNM9160R-Z8-LSE – VBD: LSE446-R01 PC3545 – průměr 160 mm – 8 zubů Jedná se o frézu s tangenciálním uložením destiček (VBD) vysokých 25 mm. Je to nově koncipovaný nástroj pro supertěžké obrábění na výkonných a stabilních typech strojů. Rozměry a způsob uložení VBD za ručují vysokou odolnost nástroje a předurčují jej i k práci na obrobcích s „problematickým povrchem“, jakými jsou odlitky s vměstky písku nebo okuje na výkovcích. Fréza MSR100R-2M – VBD: APMT250616ER – NB4(NB3) PR660 – průměr 100 mm – 2x 6 zubů Označení frézy vychází z anglické zkratky pro Monster Mill a takové označení si vskutku zaslouží. Tento doopravdy monstrózní nástroj byl vyvinut na velké úběry materiálu (více než 1000 cm3.min-1). Rozměr destiček 25 mm na výšku předurčuje jeho výkon. Dělená (zubatá) řezná hrana rapidně snižuje řezný odpor. Tyto přednosti se v testu naplno využily. Úběr materiálu 2420 cm3.min-1 beze známek vibrací je skutečně pozoruhodný výkon. Fréza AFOM5125R – VBD: OFKR070SN-MM PC3545 – průměr 125 mm – 8 zubů To je v našem sortimentu velmi dobře osvědčený nástroj. Má oktagonální VBD (nebo alternativně i kruhové) a výjimečnou koncepci tělesa. Výjimečnost spočívá v robustním systému klínového upnutí destičky. Sama VBD je uložena do výměnné kazety. Dohromady tento systém vytváří jedinečnou konstrukci, která přispívá ke zvýšené stabilitě řezné destičky, což spolu s celou paletou moderních karbidů dává možnosti docílit cca 2–3krát vyšších řezných parametrů a úběru materiálu, než je obvyklé u tohoto typu nástrojů. Praxe také ukazuje, že je to doslova nezmar – nástroj s výjimečnou kolizní odolností. Při těžkém nárazu se vymění jen poškozená kazeta a těleso pracuje dál. VYHODNOCENÍ Ze souhrnné tabulky je patrné, že se použily jak velké hloubky třísky, tak i zubový a potažmo minutový posuv. Zubové posuvy v rozsahu 0,33–0,75 mm.z-1 odpovídají minutovým posuvům 1000–2100 mm.min-1. Řezná rychlost je naopak relativně nízká, což podmiňuje vysokou životnost VBD. Při obdobných řezných rychlostech pracují naše nástroje u zákazníků s životností řezné hrany i 6 až 8 hodin v řezu. Pro zachování objektivity jsme zveřejnili kompletní výsledky, tedy i ty, které je z hlediska vibrací nutno považovat za negativní (špatná kvalita obrobeného povrchu, nižší životnost VBD, větší zatížení exponovaných dílů stroje atd.). O to více však vynikne skutečnost, že pouze v rukou zkušených odborníků kvalitní nástroj zazáří jako klenot. Při necitlivém zacházení je veškerý efekt od počátku promarněn a přicházejí argumenty typu „nástroj je špatný, vibruje, je neproduktivní“ atp. Proto je tak důležitá velmi těsná spolupráce techniků zákazníka s našimi technology a regionálními zástupci. Nejlepší možný výsledek se pak stává realitou, a to je ten správný lék na nástrahy krize. Soudobé nástroje dokážou plně využít možností moderních výkonných strojů, z výsledků však vyplývá, jak důležitá je volba vhodného nástroje a geometrie VBD. Neméně důležitá je optimalizace řezných podmínek – vzájemné vyladění hodnot řezné rychlosti, posuvu, šířky a hloubky třísky. Pokud má nástroj za daných podmínek tendenci k vibracím, nemusí být snížení řezné rychlosti nebo posuvu vždy cestou ke zklidnění. Ne vždy znamená vysoké zatížení vřetena velký objem odebraného materiálu za jednotku času. V praxi se samozřejmě vyskytují různé požadavky – např. odběr tenčí třísky na velké ploše nebo naopak úběr do velké hloubky, proměnná tloušťka třísky a další. Společnost Grumant disponuje týmem zkušených technologů, kteří vám pomohou optimalizovat proces obrábění pro dosažení maximálního výkonu a efektivity. Předchozí text a tabulky svědčí o úsilí, které tomu Grumant, věnuje, a o zajímavých výsledcích, jimiž úběry až 2400 cm3.min-1 bezesporu jsou. Také u vás mohou vést tyto zkušenosti k vyššímu využití strojového parku a k lepším výsledkům při obrábění. Ing. Václav Půlkrábek Radek Skopal Jiří Vlček