Snižování výrobních nákladů bez velkých investic (1)

Optimalizace tvaru a velikosti břitových destiček

Díky pokroku, dosahovanému ve všech technologických procesech, které se podílejí na výrobě moderních břitových destiček, se z nich staly komplexní nástroje, nabízející uživateli potenciál úspor nákladů v řadě oblastí a jejich dodavatelé se s těmito možnostmi netají. Záleží tedy jen na uživateli, aby tyto informace hledal a smysluplně využil. Přínosy zvýšení řezné rychlosti, nabízené moderními řeznými materiály, jsou nesporné – zvláště pokud je lze přetransformovat do žádoucího uvolnění kapacity drahého stroje. Avšak tam, kde se na čase operace podílí vlastní čas obrábění relativně malým procentem, je nutno hledat řešení i mimo oblast maximálního možného zvyšování řezných rychlostí a zvážit, který typ úspory nákladů je pro daný výrobní proces optimální.

ZVYŠOVÁNÍ POČTU ŘEZNÝCH HRAN VYMĚNITELNÝCH BŘITOVÝCH DESTIČEK

Strmě stoupající cena základních surovin, používaných pro výrobu slinutých karbidů, dramaticky ovlivňuje cenu VBD. Výrobci řezných nástrojů se snaží čelit tomuto trendu zvyšováním počtu využitelných břitů na jedné VBD při současné minimalizaci nezbytného množství slinutého karbidu, nutného k její výrobě. Pro uživatele je příjemné, že se tím snižují náklady na jeden břit. Pochopitelnou podmínkou dosažení úspor je, že dochází k takovému opotřebení jednoho břitu, které nebrání plnohodnotnému využití břitu dalšího a že je zvolena optimální velikost destičky vzhledem k velikosti třísky. Možnosti, které skýtá lisování polotovarů VBD ve více směrech i pokroky v technologiích vybrušování jejich konečného tvaru, dovolují zhotovit prakticky ideální tvar destičky. Příkladů, ilustrujících tento trend, je celá řada. Iscar nabízí oboustranné trojúhelníkové frézovací VBD H690 TNKX 1606 pro práci do rohu se 6 břity ve šroubovici, oboustranné kvazikruhové VBD H606 RXCU 1206 pro tvarové frézování s celkem 6 břity (obr. 1), čtvercové oboustranné frézovací VBD IQ845 SSYHU 07 s vysoce pozitivní geometrií a celkem s 8 využitelnými břity nebo oboustrannou tangenciální frézovací VBD T465 s celkem čtyřmi břity ve šroubovici. Tvar tangenciální čtyřbřité destičky pro kotoučové frézy Ingersoll ThinMax je umožněn především vysokými mechanickými parametry užitého slinutého karbidu (obr. 2).
Nabídka společnosti Tungaloy zahrnuje oboustranné trojúhelníkové VBD pro vrtáky s celkem 6 břity, při čemž jedna strana VBD je koncipována pro vnější a druhá pro vnitřní užití na vrtáku; dále tangenciální oboustranné soustružnické VBD typu TurnTec se čtyřmi břity ve šroubovici nebo oboustranné čtvercové VBD DoFeedQuad s celkem 8 břity, určené k frézování vysokými posuvy. Obdobně koncipované destičky nalezneme v nabídce dalších předních firem, jako např. Kyocera (ROMU), TaeguTec (Mill2Rush 6N TE90, TrioBall 3F, Chase2Quad TFM45SNS), Walter (LNHU) a dalších.

VELIKOST VBD, PŘIZPŮSOBENÁ MAXIMÁLNÍ TLOUŠŤCE TŘÍSKY

V řadě případů soustružnických aplikací se používají břitové destičky větší, než je pro danou operaci zapotřebí. Dle podkladů firmy Tungaloy se až v 75 % případů pracuje s hloubkou řezu max. 3 mm a počínaje délkou řezné hrany 12 mm tedy dochází k jejímu nedostatečnému využití. Proto se na trhu objevily tzv. ekonomické řady soustružnických VBD, jejichž výrazným znakem je, že při stejné tloušťce mají menší půdorys, než odpovídající běžné velikosti dle ISO (obr. 3). Tím je dána menší spotřeba slinutého karbidu – cca o 40 % – i výhodnější cena. Stejná tloušťka VBD ve srovnání s běžnými velikostmi ISO pak zaručuje také u menších destiček požadovanou tuhost a odolnost proti lomu. V nabídce mají tyto řady např. firmy Iscar (IsoTurn Eco), TaeguTec (RhinoRush) i Tungaloy (EcoTurn) a nabídka jednotlivých typů VBD v ekonomickém provedení se stále rozšiřuje.

POZITIVNÍ GEOMETRIE

Moderní houževnaté jemnozrnné a ultrajemnozrnné substráty spolu s dodatečnými úpravami povlakovaných břitových destiček (např. Iscar – SumoTec, Taegu- Tec – Gold Rush, Kyocera) dovolují zhotovit vysoce pevný břit destiček s pozitivní geometrií (obr. 4) a přispívají k jejich rozšíření. Uživatel může čerpat výhody nabízené pozitivní geometrií – měkký řez, snížení řezných sil a úspory energie. Dodatečné úpravy destiček zlepšují jejich tribologické vlastnosti a usnadňují odchod třísek, snižují povrchová tahová napětí, resp. vnášejí do povrchu VBD napětí tlaková, a tím snižují náchylnost ke vzniku trhlin a ke vzniku nárůstků. Spolu s cílenou a definovanou úpravou mikrogeometrie řezné hrany (zaoblení řezné hrany či zhotovení úzké fásky v řádu μm) pomocí lapování, leštění, mikrotryskání či jinými postupy tato opatření výrazně přispívají ke zvýšení životnosti a provozní jistoty nástroje.

TANGENCIÁLNÍ VBD, VBD PRO PRÁCI S VYSOKÝMI POSUVY

Především těžké operace, kde se požaduje vysoký úběr materiálu, vyžadují nástroj tuhý a schopný snášet vysoké řezné síly. Řešení jak pro soustružení, tak pro frézování nabízejí nástroje s tangenciálně upnutými VBD, disponujícími jak dostatečnou tuhostí, tak větším počtem využitelných břitů. Soustružnické nástroje Iscar Heavy Super Turn, osazené VBD LOMX 402224 se čtyřmi využitelnými řeznými hranami (obr. 5), dovolují pracovat s hloubkami řezu až 35 mm při posuvu 2 mm/ot. Tangenciálně upínané destičky nalezneme na frézách Walter Blaxx, Iscar HeliTang a řadě dalších. Vysoké úběry lze dosáhnout i strategií obrábění velkými posuvy, a to jak při soustružení (např. Iscar DoveIQTurn/FeedTurn, umožňující práci s řeznými parametry ap = 1,0–3,0 mm a f = 1,0–3,0 mm/ot), tak při frézování (rodina fréz Tungaloy DoFeed, frézy TaeguTec Chase2Feed aj.). Břitové destičky pro práci vysokými posuvy TaeguTec BLMP… (obr. 6) nabízejí posuvy v rozmezí 0,3–3 mm/zub dle obráběného materiálu. Pozitivní řezná geometrie při práci s vysokými posuvy udržuje řezné síly v rozumných mezích.

UNIVERZÁLNÍ ŘEZNÉ MATERIÁLY

Pro firmy, jež pracují na zakázku, jsou zajímavé břitové destičky zhotovené z řezných materiálů koncipovaných k obrábění několika skupin materiálů dle ISO, které jsou vhodné pro práci za nejrůznějších řezných podmínek. Přestože nedosahují takových řezných parametrů jako VBD z řezných materiálů úzce specializovaných, jejich přínosy pro uživatele, zhotovující obrobky v menších sériích a ze široké palety materiálů, tkví v možnosti snížit skladové zásoby řezných nástrojů, a tím zmenšit vázaný kapitál. Příkladem je řada soustružnických VBD Sandvik Coromant X-line, které jsou dodávány v jakostech GC15 a GC30, VBD Iscar, zhotovené z jakosti IC 0808 nebo zapichovací destičky Tungaloy GTGN.

UNIVERZÁLNÍ TĚLO NÁSTROJE A MODULÁRNÍ STAVBA NÁSTROJŮ

Za zmínku stojí i možnost snížit výrobní náklady používáním nástrojů univerzálního, resp. víceúčelového charakteru. Modulární stavba nástrojů, nabízená firmami Sandvik Coromant, Iscar i jinými výrobci je známá. V poslední době jsou nabízena též tělesa nástrojů, dovolující použít různé tvary VBD, vyžadované rozdílnými případy obrábění. V čelních frézách Iscar HeliDo H606 SOF 26 Line lze upnout 8hranné i čtyřhranné oboustranné VBD; jednotné lůžko VBD v tělese multifunkčních fréz Iscar HeliDo 800 Line umožní užít 8boké, čtvercové a kruhové destičky s různými úhly nastavení, a to včetně destiček určených pro práci s vysokými posuvy.

Ing. Petr Borovan