Soustružení II
Upnutí soustružnického nástroje, a to včetně všech rozhraní, která jsou použita v řetězci řezný břit – nástroj – vřeteno obráběcího stroje, musí zajistit potřebou polohu řezného břitu vůči obrobku, přesnost polohy břitu po výměně kvůli opotřebení, snadnou a rychlou výměnu příslušného dílce po opotřebení břitu, stabilitu a tuhost celé konstrukce a v neposlední řadě spolehlivý přívod řezné kapaliny pod velkým tlakem pokud možno co nejblíže břitu.
Obr. 1: Pozitivní a negativní geometrie řezné destičky
Moderní nástroje jsou vybaveny vnitřním přívodem řezné kapaliny, jejíž paprsek směřuje mezi čelo řezné destičky a odcházející třísku. Tak se dociluje maximálního odvodu tepla z kontaktní zóny a žádoucích tribologických poměrů na čele řezného nástroje; pro extrémní případy nasazení je snaha umístit přívodní kanálky řezné kapaliny přímo do řezné destičky. Z obrázku, který znázorňuje rozdíl mezi pozitivní a negativní břitovou destičkou, také vyplývá, že změna polohy břitu vůči rovině proložené osou rotace dílce způsobuje výraznou změnu řezné geometrie (obr. 1). Velikost této změny, resp. řezných sil, které z ní vyplývají a které mohou vyústit do nežádoucích vibrací, se zvyšuje se zmenšujícím se průměrem dílce a s vyšší poddajností nástroje; největší je při vnitřním soustružení; proto musí být při upnutí nástroje přesně zajištěna správná poloha břitu.
UPÍNÁNÍ VÝMĚNNÝCH BŘITOVÝCH DESTIČEK
Obr. 3: Prizmatický soustružnický držák pro vnější soustružení (Walter)
Obr. 2: Způsoby upnutí řezných destiček (zdroj Pramet Tools)
Způsob upnutí řezné destičky (VBD) koresponduje s jejím typem (obr. 2) a je dle ISO označen písmenem obsaženým i v kódovém označení nože. Upínání typu ISO P pomocí vnitřní páky je určeno pro negativní VBD k vnějšímu hrubování a dokončování, resp. k obrábění větších vnitřních průměrů. Typ ISO M s čepem a vnější upínkou je vhodný tam, kde se předpokládá zvýšené dynamické namáhání, a to převážně u vnějšího soustružení. Typem ISO C s upínkou se upínají negativní i pozitivní VBD; pod upínku lze vložit ještě příložný utvářeč. Upínání typu ISO S je určeno především pro menší průřezy nožového držáku, pro vnější i vnitřní soustružení. VBD je v lůžku fixována speciálním šroubem, který dosedá do kuželového zahloubení v jejím otvoru. Důležité je jeho přesné dotažení předepsaným krouticím momentem. Tam, kde je omezený prostor do strany – např. při upichování nebo tvarovém soustružení – se užívají typy upnutí ISO X (upnutí do samosvorného lůžka) nebo ISO G (dotlačování VBD upínkou shora). V obou těchto případech je nutná stranová fixace VBD, která je realizována většinou profilem na spodní straně VBD, jež zapadá do příslušného tvaru dosedací plochy lůžka držáku. Za povšimnutí stojí použití podložky pod VBD znázorněné na obrázku. Podložka je zhotovena ze slinutého karbidu, zajišťuje přesné dosednutí VBD do lůžka a chrání vlastní lůžko v nástrojovém držáku před omačkáním a poškozením v případě havárie řezné destičky. Pro zvýšení stability a opakovatelnosti polohy upnutí se dodávají i pro obecné a tvarové soustružení VBD s tvarovými výstupky na spodku destičky, zapadajícími do vybrání v lůžku – např. systém CoroTurn iLock se dvěma na sebe kolmými průběžnými drážkami.
UPÍNÁNÍ SOUSTRUŽNICKÝCH NÁSTROJŮ, TYPY DRŽÁKŮ
Je dáno především typem držáku a typem prováděné operace. Klasický prizmatický držák pro vnější soustružení (obr. 3) se upíná do suportu nebo revolverové hlavy; není určen pro automatickou výměnu. Obdobné držáky se používají u soustružnických automatů nebo jako nástroje, upínané do kazet či nástroje pro obrábění miniaturních součástí. Konstrukce držáků pro vnitřní soustružení, resp. vyvrtávacích tyčí, je zásadně ovlivněna malým prostorem pro montáž VBD a tím, že nástroj musí pracovat s velkým vyložením. Obecně platí: max. vyložení L x D = 3 - 4 pro ocelové držáky, L x D = 6 pro tvrdokovové tyče, L x D = 7 pro ocelové držáky s tlumením a L x D = 10 – 14 pro karbidem vyztužené tlumené vyvrtávací tyče. Ke snížení vibrací a zlepšení opracovaného povrchu přispívají všechna opatření, která snižují radiální složku řezné síly – tj. malý průměr špičky VBD, úhel nastavení hlavního břitu 90°, pozitivní geometrie a malý rádius břitu. Upichovací nástroje musí být velmi ploché, aby se minimalizoval odpad materiálu při upichování, a proto mají většinou tvar planžety. Utvářeč třísky upichovací VBD musí zajistit její sbalení tak, aby tříska byla menší než šířka upichování – v opačném případě hrozí poškození obrobených čel odcházející třískou. Soustružnické nástroje pro automatickou výměnu ve vřetenu se používají ve víceprofesních obráběcích centrech, kde jsou umístěny v zásobníku nástrojů a po upnutí do vřetena musí být zaručen nejen dostatečný přenos krouticího momentu od řezných sil – špička nástroje je mimo osu vřetena – ale i definovaná poloha špičky nástroje. V praxi to znamená, že stroj musí být schopen zastavit vřeteno v přesně definované poloze kolem osy otáčení a nástroj se musí upnout do vřetene do přesné úhlové polohy vzhledem k jeho ose; další podmínkou je dostatečná tuhost upnutí. Upínací rozhraní pro nerotační aplikace, splňující tyto podmínky, jsou především Coromant Capto (Sandvik) a CamFix (Iscar) na principu neokrouhlé stopky a HSK-T, což je upínač HSK upravený pro polohově přesné upnutí nerotačních nástrojů.
MODULÁRNÍ NÁSTROJE
Spolehlivé upínací rozhraní vytváří předpoklad pro vytvoření stavebnicového souboru nástrojů, které mají společný upínací prvek do vřetena stroje, na nějž navazuje několik typů držáků, resp. redukcí, které slouží jako nosiče vlastní pracovní hlavice. Výsledná sestava musí být dostatečně tuhá a je žádoucí, aby dovolila přívod řezné kapaliny k břitu nástroje vnitřkem nástroje. V rámci jednoho velikostního souboru tak lze sestavit řadu typů nástrojů, vhodných pro zamýšlenou specifickou úlohu. Podmínkou docílení nákladové výhodnosti užití modulárních nástrojů je pečlivý ekonomický rozbor, zahrnující jak typy a opakovatelnost prováděných operací, tak rozsah pořizovaného souboru a cenu jeho prvků.
MULTIFUNKČNÍ NÁSTROJE
Obr. 4: Multifunkční nástroj DR-MF (Iscar)
Snaha uspořit čas nutný pro výměnu nástroje či počet míst v zásobníku nástrojů i za cenu nižšího výkonu nástroje vedla ke zrodu skupiny univerzálních nástrojů, které jsou schopny zajistit nejen několik typů soustružnických operací (podélné i čelní soustružení, jednoduché zapichovací operace či tvarové soustružení), ale i frézovací, vrtací či vyvrtávací operace. Příkladem takovýchto nástrojů jsou multifunkční vrtáky Iscar DRMF s jednou VBD, vhodné pro vnější a vnitřní soustružení, vrtání a čelní soustružení (obr. 4), Iscar Sumo-Grip se stranově tuhým a stabilním upnutím VBD typu TAGB pro lehké soustružnické a zapichovací operace nebo víceúčelový nástroj pro frézování a soustružení Sandvik Coromant CoroPlex MT. Ideální je nasazení multifunkčních nástrojů v případech, kdy nástroj není zatížen velkými řeznými silami a hlavní čas operace je krátký, takže převažuje úspora času daná odpadnutím jinak nutné výměny.
Ing. Petr Borovan