Partnerství a spolupráce nástrojů se stroji roste

Výrobní technologie se postupně vyvíjejí a modifikují. Objevují se a v reálné praxi prosazují nové technologie zhotovování součástek rozličnými postupy ubírání, přidávání, spojování, dělení nebo přetváření materiálu. Třískové obrábění si však navzdory mnoha nectnostem zachovává svou výjimečnou pozici matky dalších technologií díky schopnosti vyrobit dílec v požadovaném tvaru a přesnosti prakticky jen s využitím univerzálních nástrojů. Základem každého úspěšného řešení obráběcí technologie je stroj s vhodnými vlastnostmi a správný nástroj. V historii se v posouvání úrovně tech nologie na vyšší úroveň vždy stří daly obráběcí stroje a obráběcí nástroje. Buď stroje nedokázaly plně využít potenciál nejmodernějších nástrojů, nebo naopak nástroje nedokázaly plně využít možnosti nabízené nejmodernějšími stroji. Tato neustálá a v dobrém smyslu míněná „rivalita“ je jedním z hnacích motorů vývoje a inovací v oblasti strojírenské výrobní techniky a technologie. Pomyslné partnerství a spolupráce nástrojů se stroji však roste. Příkladem je např. vnitřní vysokotlaké chlazení, jehož rozvoj byl umožněn moderními agregáty a modifikovanou konstrukcí strojů a také nástrojů. Výhody tohoto řešení jsou natolik významné, že tato technologie je stále více využívána, ačkoli v minulých letech se diskutovalo o tom, že obrábění se postupně stane suchým procesem. To se však neukázalo jako oprávněné. Nejlepších výkonů i kvality obrobeného povrchu se stále dosahuje s přídavnými médii v řezu. Snahou posledních let je však jimi minimálně plýtvat a užít je maximálně účinně pro jejich hlavní účel, a sice mazat, a tedy snižovat tření, a chladit, tj. odvádět teplo z místa řezu, nástroje a obrobku. Hlavní úkol nástroje, který obrábí, však zůstává stále stejný: zachovat si po maximální možnou dobu svou dobrou řezivost a současně nebýt příliš drahý. Tedy dosahovat nejlepšího možného poměru cena/výkon. Pokud by nástroj neměnil svoji geometrii vlivem opotřebení či destrukce, mohl by pracovat věčně. Velké řezné síly, vysoké teploty, chemické a abrazivní děje v místě řezu však působí více či méně intenzivně destruktivně na jakékoli nástroje. Jejich výrobci tak musejí hledat řešení, jakou geometrii, povlaky, řezné podmínky a řezné médium zvolit, aby konkrétní operace obrábění konkrétního materiálu obrobku snesl nástroj co nejdéle. Významným pomocníkem při tomto návrhu jsou výrazné pokroky ve výrobní technologii řezných materiálů, jako jsou nové typu povlaků, možnost zhotovit komplexnější geometrii ze slinutého karbidu a řezné keramiky a nestandardní procesní média, např. tekutý dusík pro kryogenní chlazení. Při vývoji nových nástrojů tedy zůstává úkol maximalizovat trvanlivost, jako nové úkoly se však před výrobce nástrojů staví potřeba výkonnějšího a úspornějšího (rozumějme s nástroji, které vydrží déle) obrábění materiálů, které jsou buďto nové, anebo roste jejich průmyslový význam. V současnosti klade takové výzvy před výrobce nástrojů především oblast kompozitních materiálů vyztužených uhlíkovými vlákny a oblast obecně těžko obrobitelných materiálů, jako jsou nerezové oceli a slitiny titanu, niklu a kobaltu. Vláknové kompozity se díky dramatickému snížení ceny uhlíkových vláken začali šířit do všech druhů průmyslové výroby, především transportní techniky, ale v masovém měřítku také do spotřebního zboží. Z hlediska obrábění se jedná o komplikovaný materiál, který v sobě spojuje houževnatou matrici a většinou vysoce abrazivní vlákna. Vývoj vhodných nástrojů pro obrábění takovýchto kompozitů je opřený především o optimalizovanou geometrii a vhodný povlak nástroje. Oblast nástrojů pro obrábění těžko obrobitelných materiálů musí „bojovat“ s obecně špatným odvodem tepla, problémem mechanického zpevňování povrchu po obrobení a s velkými řeznými silami. V této oblasti je vývoj nástrojů zaměřen především na optimalizované a nové druhy chlazení řezu, kde si možná v budoucnu naleznou své praktické uplatnění i techniky kryogenního chlazení a kryogenního MQL chlazení a mazání. Nové úkoly staví před výrobce nástrojů také téma ekodesignu. Snaha zvyšovat ohleduplnost technologie obrábění k životnímu prostředí bude postupně nutit výrobce nástrojů i strojů k hledání způsobů obrábění s menší energetickou náročností a s menší zátěží životního prostředí procesními kapalinami. Pokud na oblast řezných nástrojů pohlížíme jako na tradiční součást oboru strojírenské výrobní techniky a technologie, pak hlavní úkol nástroje, tedy produktivní obrábění s vysokou jakostí a s minimálními náklady zůstává stále stejný. Nové úkoly pak na nástroje klade téma produktivního a hospodárného obrábění kompozitů a těžkoobrobitelných materiálů, ale ta ké téma ekodesignu. Ing. Jan Smolík, Ph.D. vedoucí Ústavu výrobních strojů a zařízení, ČVUT v Praze, Fakulta strojní