Nároky, kladené na současné vstřikovací formy, pohledem 10 let starým vypadají jako utopie; přesto jim musejí současní výrobci forem vyhovět, chtějí-li uspět. Tlak na zkrácení dodacích lhůt a zvýšení produktivity formy vede mimo jiné k nutnosti opracovat materiál formy, který je již od výrobce tepelně zpracovaný. Jakékoliv dodatečné opracování výlisku je nežádoucí; od výlisků se požaduje přesný tvar, perfektní povrch a v řadě případů i speciální struktury povrchu, vynucené požadovanými optickými vlastnostmi nebo možností nezaměnitelné identifikace výlisku. To vše lze zvládnout jedině tehdy, pokud výrobci dodají nástroje schopné opracovat materiály s tvrdostí od 50 do 70 HRc, schopné zhotovit specifickou mikrostrukturu povrchu, nástroje vysoce přesné, a to s přesností, která se nezhorší během pracovního cyklu. Nelze vynechat ani nástroje schopné s dostatečnou přesností a produktivitou opracovat složité tvary grafitových elektrod, užívaných ke zhotovení komplexních tvarů dutin. PŘESNÉ NÁSTROJE Pro řadu aplikací je výhodné použít frézy s výměnnými hlavicemi, které se dodávají v široké paletě tvarů i řezných materiálů a s průměrem od 6 do 25 mm. Sofistikované spojení hlavice a dříku zajišťuje dostatečnou tuhost, opakovanou přesnost nasazení, minimální radiální házivost (pod 0,02 mm) a snadnost výměny. Předností je možnost užití nástavců různých délek, takže lze snadno sestavit nástroj s optimálním vyložením. Na trhu se nabízí řada těchto systémů – Iscar MultiMaster, Sandvik Coromant CoroMill 316, Tungaloy TungMeister (obr. 1), Walter Prototyp ConeFit, Seco Minimaster Plus a další. Typickým nástrojem pro přesné dokončování dutin forem však zůstávají stopkové frézy – buď monolitní, nebo s jednou výměnnou břitovou destičkou. Liší se navzájem nejen průměrem a délkou činné části, ale i tvarem činné části a přesností jeho rádiusu, počtem zubů, úhlem stoupání šroubovice, řeznou makro a mikrogeometrií, provedením s různou odolností proti vibracím, složením substrátu – pro vysoké nároky se užívají jemnozrnné a ultrajemnozrnné substráty, často v gradientním složení, druhem použitého povlaku a řadou dalších vlastností (obr. 2). Snaha zhotovit komplexní tvar dutiny formy na hotovo při jednom upnutí vede k požadavku na miniaturizaci nástrojů, které i za těchto podmínek musejí být schopny opracovat tepelně zpracované materiály. Dosažení vysoké přesnosti a minimální házivosti vyžaduje i přesnou stopku nástroje – dodávají se v tolerancích h6 a v extrémních případech h5; nezbytným předpokladem úspěšného nasazení je i vysoce přesný upínač. MINIATURNÍ NÁSTROJE Pokrok ve vývoji ultrajemnozrnných substrátů dovoluje uvést na trh jakosti s velikostí karbidového zrna méně než 1 μm a s vysokou homogenitou, které jsou nejen velmi tvrdé, ale i houževnatější než běžné druhy. Lze z nich proto běžně zhotovovat stopkové frézy s různým provedením činné části již od průměru 0,1 mm (Walter ProtoMax Ultra) a s dostatečně ostrým břitem, který je zejména u mikronástrojů nezbytností. Proto v těch případech, kdy se dává přednost extrémně ostrému břitu před jeho otěruvzdorností, volí se nástroj nepovlakovaný. Extrémní případ mikronástrojů představují stopkové tvrdokovové submikrofrézy, dodávané společností Spanabhebende Präzisionswerkzeuge. Disponují dvěma břity ve šroubovici, jejich činná část má délku 0,1 mm při průměru 0,05 +/–0,005 mm (obr. 3). Užívají se při zhotovování mikrostruktur s definovanými optickými vlastnostmi jako alternativa k laserovým technologiím a pro vybrané operace při výrobě polovodičových desek. POVLAKY Bez odpovídajícího povlaku by nástroj nedosáhl požadovaného výkonu, ani přesnosti. Příkladem může být dosažená životnost fréz při frézování materiálu 1.2379 o tvrdosti 62 HRc řeznou rychlostí 250 m/min s posuvem 0,25 mm/ot zasucha (obr. 4); porovnávány jsou nástroje nepovlakované, nástroje opatřené povlakem TINALOX® SN2 a nejnovějším PVD povlakem HSN2 ze skupiny supernitridů (CemeCon). Posledně jmenovaný se vyvíjel především k opracovávání kalených ocelí, užívaných při výrobě vstřikovacích forem nebo zápustek; jedná se o nanokompozitní povlak nanášený magnetronovým naprašováním. Je dotovaný křemíkem, který vytváří kompaktní krystalickou strukturu a velmi hladký povrch bez jakýchkoli makročástic, jež by kvalitu povrchu zhoršovaly. Kvalitní povrch nástroje při vhodně zvolené strategii obrábění dovoluje zhotovit zrcadlově lesklé opracované povrchy (Ra ≤ 0,3). Použitá technologie naprašování s vysokou energií pulzu dává plnou volnost ve volbě chemických prvků, které se účastní na architektuře povlaku, a tak lze tento typ povlaku detailně přizpůsobit požadavkům uživatele. Protože jej lze zhotovit v tloušťkách od 1 do 4 μm, je vhodný k povlakování drobných a velmi přesných nástrojů s ostrým břitem. Vyznačuje se vysokou tvrdostí, odolností proti opotřebení otěrem a velkou přilnavostí. Jeho vysoká homogenita se příznivě podílí na zachování mikrogeometrie povlakovaného nástroje. Dalšími ze skupiny „high end“ povlaků, určených k obrábění kalených materiálů a práci zasucha, jsou nanokompozitní trojné povlaky Platit TiXCo3, nACo3 a nACoX3, rovněž dotované křemíkem (obr. 5). Skládají se ze tří volně programovatelných sekcí. Základní, s vysokou přilnavostí, je vytvořena na bázi TiN nebo CrN, následuje monovrstevné nebo gradientní jádro na bázi AlTiN a konečně nanokompozitní vrstva, skládající se např. z AlTiN/SiN, která vytváří povrchovou vrstvu odolnou proti opotřebení a vyznačující se extrémně vysokou tvrdostí za tepla – maximální provozní teplota obnáší 1200 °C. Pro tento druh povlaků je charakteristická extrémní tvrdost 40–47 GPa (tj. cca 4100–4700 HV), odolnost proti oxidaci za vysokých teplot a tloušťka 1–5, resp. 4–18 μm. Ani firma Oerlikon Balzers nezůstává pozadu se svým dvojným povlakem Balinit Aldura (základní vrstva TiAlN a funkční nanokrystalická AlCrN), který je rovněž určen k opracování ocelí kalených na tvrdost nad 60 HRc. Vysoká otěruvzdornost a dlouhá životnost dokončovacích nástrojů opatřených zmiňovanými povlaky je výhodou i v tom, že celou tvarovou plochu činné části formy lze opracovat jedním nástrojem, a je tak možné se vyhnout pracnému a leckdy neúspěšnému napojování částí ploch, které by z důvodu krátké životnosti nástroje bylo nutno zhotovit dvěma či více nástroji. Zcela specifické jsou povlaky z diamantových krystalů, které jsou díky své špičkové tvrdosti schopny úspěšně opracovávat tak abrazivní materiál, jako je grafit. Jsou proto vhodné k povlakování nástrojů při zhotovování grafitových elektrod, používaných při elektrojiskrovém hloubení. Jde o povlaky s krystalickým, resp. nanokrystalickým diamantem s velikostí zrna 0,5–3 μm, jejichž mikrotvrdost 10 000 HV odpovídá tvrdosti přírodního diamantu. Představiteli jsou povlaky Balinit Diamond Classic nebo Balinit Diamond Plus firmy Oerlikon Balzers nebo společností Cemecon nabízený vícevrstvý povlak CCDia Carbon Speed. Vyrábějí se postupy CVD, vyznačují se tloušťkami 4–15 μm a díky extrémní odolnosti proti opotřebení, vysoké chemické stabilitě, vysoké homogenitě a možnosti nanášení na prakticky všechny geometrie tvarů řezných nástrojů jsou ideál ní pro přesné opracování grafitu a jemných povrchových struktur. Vícevrstvá struktura, daná střídáním mikro a nanokrystalických vrstev, zlepšuje jejich mechanické vlastnosti a účinně brání šíření trhlin. Povlaky typu DLC (Diamond Like Carbon) s amorfním uhlíkem se vyznačují zcela jiným složením a strukturou (v této oblasti není běžné jednoznačné názvosloví a je dobré se držet doporučení směrnice VDI 2840); vyznačují se nižší tvrdostí – okolo 25 00 HV – a jsou vhodné pro povlakování činných ploch dutiny forem nebo pro nástroje na opracovávání superslitin. Příkladem mohou být povlaky Balinit Triton ve složení a-C:H nebo Platit nACVIc2 a CROMTIVIc2. Ing. Petr Borovan
