Běžný uživatel řezných nástrojů oprávněně požaduje od novinek, které uvádějí na trh renomovaní výrobci, stálé zlepšování poměru výkon/cena. Očekává možnost nasadit vyšší řezné parametry, požaduje delší životnost nástroje a zaručenou vyšší provozní jistotu. Převážná většina novinek, představovaná výrobci řezných nástrojů na veletrzích nebo v tiskových zprávách, takové aspekty patřičně zdůrazňuje. Dosažené přínosy jsou výsledkem rozsáhlého výzkumu a vývoje, který je v obecném povědomí omezen na snahu o dosažení předepsaných geometrických parametrů obráběného dílce s podmínkou průběžného zlepšování ekonomicko- provozních ukazatelů. Skutečná šířka problematiky, kterou se zabývá základní výzkum, ať již prováděný špičkovými firmami nebo vysokoškolskými pracovišti, je však daleko širší. Zabývá se zkoumáním obecných možností, jež v rámci výrobního řetězce nabízí technologie třískového obrábění, a využitím potenciálu těchto možností z pohledu užitných vlastností zhotoveného dílce i celkových nákladů, nutných na jejich dosažení. Jako příklad takové problematiky, řešené nezávisle na sobě na pracovištích Institutu třískového obrábění TU Dortmund, Technologického institutu v Karlsruhe, Společnosti pro výrobní techniku ve Schmalkaldenu i ve Výzkumném centru pro strojírenskou techniku a technologii na Fakultě strojní ČVUT, lze uvést zkoumání vlivu mikrogeometrie řezné hrany a jejího provedení na užitné vlastnosti řezného nástroje a na cílené dosahování požadovaných vlastností zhotoveného dílce. Je známou skutečností, že povrchové zóny obrobené plochy se vyznačují i plastickými deformacemi, v jejichž důsledku dochází ke změně jejich nanokrystalické struktury. Vhodná nanokrystalická struktura povrchových zón obrobeného povrchu má výrazně pozitivní vliv nejen na mechanismus opotřebení a vznik poruch, ale i na tribologické vlastnosti povrchu. Probíhá proto výzkum vhodného poměru poloměru zaoblení řezné hrany k hloubce řezu pro charakteristické skupiny obráběných materiálů dle ISO. Pro zajímavost, zkoumané poloměry zaoblení řezné hrany se pohybují okolo 15 μm a hloubky řezu v rozsahu 50–100 μm s cílem dosáhnout požadované tribologické vlastnosti obrobeného dílce a zvýšení jeho odolnosti proti opotřebení. Ukazuje se, že tyto záměry lze realizovat a očekává se i eliminace dosud nutných dokončovacích operací. Vhodná geometrie povrchové struktury rovněž pomůže dosáhnout požadované tribologické vlastnosti obrobeného povrchu. Zde má roli nejen tvar řezné hrany a promyšlená volba vhodných geometrických parametrů řezného procesu, ale i výběr mikrogeometrie řezné hrany; k tomu se používají nově navrhované simulační optimalizační programy s grafickým výstupem. Podmínkou toho, aby byla spolehlivě dosažena potřebná povrchová struktura v celém opracovávaném povrchu, je však i zachování zvolené (teoretické) mikrogeometrie řezné hrany po celou dobu řezného procesu. V současné době je proto předmětem základního výzkumu rovněž volba technologie, kterou se zhotovuje mikrogeometrie řezné hrany, neboť užívané postupy mají různý vliv na typ a průběh opotřebení řezné hrany. Nástup a průběh opotřebení nemá podstatnou roli při běžném obrábění břity s mikrogeometrií, zhotovenou různými způsoby. Je však rozhodující při zhotovování povrchů s definovanými tribologickými vlastnostmi, a to především u obrábění těžkoobrobitelných materiálů – zde má velký význam například dosažení stejné mikrogeometrie podél celé délky řezné hrany. Součástí těchto výzkumů je i zkoumání vlivu povlaků a hledání takových, které vykazují požadované vlastnosti – např. povlaků, které zaručují optimální ochranu křehké ostré hrany CBN nástrojů před vylamováním. Předmětem základního výzkumu je v současné době proto i zkoumání vlivu aktuálního stavu mikrogeometrie řezné hrany na řezný proces – na změnu zatížení břitu, jeho stabilitu a životnost a na vznik samobuzených vibrací, resp. jejich tlumení. Ruku v ruce s úkoly základního výzkumu se vyvíjejí i nástroje, které jsou k řešení jeho úkolů nezbytné. Americká společnost Third Wave Systems, specializující se na modelování řezných procesů, tvorby třísky včetně vývoje teplot v řezné zóně s využitím principů metody konečných prvků (obr. 1), nabízí příslušné moduly pro problematiku rychlostního obrábění, pro zjišťování řezné síly s přihlédnutím k tření a vlivu řezné rychlosti a řadu dalších. V poslední době se věnuje i pokročilému zkoumání možností predikce zbytkových napětí a deformací v dílci po jeho obrobení při použití různých řezných parametrů procesu. Výsledkem jejích aktivit jsou softwarové nástroje, které ulehčují práci konstruktérům a technologům, nástroje usnadňující cestu k optimalizaci mikrogeometrie řezné hrany a k takové volbě dráhy řezného nástroje, která zmiňované negativní vlivy minimalizuje a které tak dovolují vyšší využití materiálových parametrů. V této souvislosti není bez zajímavosti, že koncem minulého roku obdržela společnost od ministerstva obrany USA prostřednictvím Ředitelství pro aplikovanou technologii v letectví (AATD) výraznou podporu pro pokračování v těchto pracích. Popisované směry základního výzkumu představují jen část zkoumané problematiky a v současné době ještě nejsou zralé pro široké průmyslové použití. Je však zřejmé, že přes bouřlivý rozvoj třískového obrábění v posledních letech se potenciál této technologie ještě ani zdaleka nevyčerpal – máme se tedy na co těšit.
Ing. Petr Borovan