Efektivní odjehlování a srážení hran
Při třískovém opracování kovových materiálů s určitým nezbytným stupněm tvárnosti dochází na hraně styku mezi obrobenou a neobrobenou plochou ke vzniku otřepů, resp. jehel. Jedná se o místně neplánované a nežádoucí nahromadění materiálu, které vzniká v důsledku procesů vytvářejících odebíranou třísku a které přesahuje rozměry udávané výkresem. Vzniklé otřepy znesnadňují montáž, způsobují riziko poranění a v některých případech jejich uvolnění během provozu dílce může ohrozit funkci celé sestavy. Důvody, proč otřepy odstraňovat, jsou tedy nasnadě a volba způsobu jejich odstranění je odvislá od materiálu a sériovosti dílce, přístupnosti otřepu z hlediska možností zvažované technologie a míry rizika, jež uvolněním otřepu v provozu vzniká. Odstraňování otřepů, odjehlování a technologicky příbuzné srážení hran je mnohdy hodnoceno jako druhořadý problém, avšak v některých případech náklady s ním spojené představují nečekaně vysoký podíl z výrobních nákladů (např. v oboru hydrauliky při manuálním odstraňování otřepů až 30 % z nákladů celkem; při automatizovaném způsobu jejich odstranění se tento podíl snižuje na 15 až 20 %), při riziku uvolnění otřepu je nutno zvažovat i náklady na nezbytnou kontrolu, proto má smysl zamyslet se nad optimální volbou příslušné technologie.
POSTUPY PRO HROMADNOU VÝROBU
V podmínkách hromadné výroby drobných dílců se vyplatí tepelně-chemické technologie, kdy se pracovní komora s obrobky naplní směsí plynů (např. kyslíku a vodíku), zapálí elektrickou jiskrou a v důsledku vysoké teploty jsou otřepy spáleny či odpařeny. Výhodou je, že takto lze ošetřit i vnitřní povrchy, nevýhodu pak nutnost důkladné znalosti postupu a všech technologických souvislostí. Obdobou jsou elektrochemické postupy, kdy obrobek (anoda) je ponořen do elektrolytu a postupným ubíráním jeho povrchového materiálů se kopíruje tvar nástroje (katody) - tedy bez otřepu. Nevýhodou tohoto postupu je jeho špatná účinnost v místech, kam nástrojová elektroda nemá přístup. V automobilovém průmyslu se prosadilo odstraňování otřepů paprskem kapaliny o velmi vysokém tlaku - až 500 barů, které je jako princip možno aplikovat ve specializovaných CNC strojích (obr. 1). Takto lze ošetřit hranu ve tvaru obecné křivky i otřepy v hloubce dutiny; jako nástroje se používají specializované nástavce a trysky, v průběhu operace je dle potřeby měnit ze zásobníku a díky CNC řízení stroje lze přivádět paprsek kapaliny přesně do potřebného místa pod správným směrem. Zmíněné postupy však předpokládají vynaložení nezanedbatelných investičních nákladů, ospravedlnitelných jen dostatečným využitím příslušného zařízení. V případech, kdy tomu tak není, je nutno soustředit pozornost spíše na opatření menšího rozsahu, např. na zajištění vhodného specializovaného nástroje.
STANDARDNÍ A SDRUŽENÉ NÁSTROJE
Případy kdy hrana, kterou je nutno odjehlit či srazit, probíhá na vnějším povrchu, jsou relativně snadno řešitelné. Běžně se nabízejí standardní tvarové srážecí frézy či zahlubovací nástroje, jako nástroje monolitní či osazené břitovými destičkami (obr. 2 - Sandvik CoroMill 495). Ekonomické řešení představují i vhodně tvarované výměnné frézovací hlavičky - např. D211 nebo D212 systému Sandvik Coromant CoroMill 170. Disponují geometrií potřebnou k získání požadovaného tvaru obrobené hrany, jejich výhodou je možnost užít vysokých řezných parametrů a dosažení požadovaného geometricky definovaného sražení; nejsou omezeny průběhem hrany. Pokud pomineme speciální výkresové nástroje, pak sdružené odjehlení či sražení hrany s primární operací v jednom nástroji zlepšuje produktivitu bez vynaložení zvláštních nákladů - všeobecně známé jsou např. axiálně seřiditelné srážecí kroužky montované na tělo vrtáku (obr. 3). Vyšší úroveň sdruženého nástroje s vysokou produktivitou představují závitové frézy, kombinované s vrtákem a srážecí hranou, které dokáží v jedné operaci zhotovit otvor, vyfrézovat závit a srazit hranu; jejich nasazení je však podmíněno možností použít na obráběcím stroji režim kruhové interpolace a pečlivou volbou řezných podmínek (frézy Gühring DTMC, Gühring 942, 943 nebo 944, Johs. Boss BGF aj.).
ODJEHLOVÁNÍ Z ODVRÁCENÉ STRANY A VE VNITŘNÍCH PROSTORÁCH DÍLCE
Srážení hrany na odvrácené straně je komplikovanější, avšak pokud se nevyžaduje přesně obrobená plocha z obou stran, ekonomické řešení představují srážecí vidličky. V nabídce jsou např. vidličky Gühring EW100 G nebo Stock SuperE-U, dodávané jako monolitní ze slinutého karbidu, pro průměry otvorů ø 2 až 8 mm. Princip práce je jednoduchý - po zavedení vodicího průměru do otvoru sráží vnější hranu čelní břit, zatlačovaný do řezu axiálním pohybem nástroje a pružností obou jeho polovin; po změně smyslu otáček - aby se šetřil břit a nepoškozoval se povrch otvoru - nástroj otvorem projde; po opětovné změně smyslu otáček i směru axiálního pohybu sráží zadní břit nástroje hranu na odvrácené straně otvoru. Výhodou je jednoduchost, nízká cena nástroje i možnost odhrotovat vnitřní hrany otvorů, které se nekříží pod 90°; nevýhodou je problematická možnost získat definovaný tvar a rozměry sražení. Moderní způsob řešení nabízejí oboustranné srážecí frézy, které však pro svou práci potřebují stroj s kruhovou interpolací. Fréza s aktivovanou interpolací opracuje vnější hranu, poté s vypnutou interpolací nástroj projede otvorem a po její opětovné aktivaci opracuje hranu na odvrácené straně. Nevýhodou tohoto řešení jsou vyšší nároky na obráběcí stroj, a to, že frézy jsou v nabídce až pro větší průměry otvorů; výhodou je jeho univerzálnost z pohledu tvaru i rozměru obráběné hrany - vhodně tvarovaným nástrojem lze obrobit i zadní zahloubení nebo orovnání čela. Na trhu jsou např. frézy Gühring EW- 100VR, Sandvik Coromant CoroMill 326 nebo Stock SuperAD-90. Pokud se vyžaduje obrobení složitějšího či přesnějšího tvaru na odvrácené straně, nabízí se použití nástrojů s výklopným ostřím. Toto ostří může být součástí výklopného křidélka, otáčejícího se kolem osy rovnoběžné s osou nástroje a vyklápěného aktivovacími otáčkami nástroje; zpět se křidélko zasouvá pružinou nebo jen odporem při zpětném axiálním průchodu nástroje s opačným smyslem otáčení. Toto provedení, jehož výhodou je nezávislost na vnějším přívodu energie a automatický proces, nabízí švédská firma Erix Tool AB. Řešení s nožem, výklopným podle osy kolmé na osu nástroje, dodává německá firma Heule (obr. 4). V tomto případě nůž rovněž vyklápí odstředivá síla, přesnou pracovní polohu a opětovné přivedení do klidové polohy zajišťuje řídicí čep, ovládaný tlakem chladicí kapaliny z vřetene stroje. Výhodou těchto nástrojů je do jisté míry variabilita tvaru opracované plochy a částečná možnost přerušovaného řezu; nevýhodou je jejich větší průměr. Nepožaduje-li se sražení nepřístupné hrany, ale její pouhé odjehlení, je výhodné užití kartáčů, resp. brusných tělísek, které jsou sestaveny ze svazků keramických vláken (obr. 5). Svazky sestávají z několika set vláken o průměru několika μm, která obsahují až 85% podíl Al2O3. Přítlak svazků vláken na opracovávaný povrch se děje buď odstředivou silou, vzniklou v důsledku rotace nástroje, nebo přítlakem pružné stopky aktivní části nástroje. Odjehlovací kartáče, nabízené firmou Kempf, jsou schopny bez problémů odstranit otřepy s tloušťkou kořene do 0,1 mm či zaoblit ostrou hranu, vyznačují se samoostřicími vlastnostmi a jejich předností je vysoká univerzalita - nejsou striktně vázané na průměr otvoru, v němž odjehlování probíhá.
Ing. Petr Borovan