01. května 2024 10:51

Grumant: Precizní obrábění tvarových forem

Nový typ kulových fréz s vyměnitelnými břitovými destičkami (dále jen VBD) představila japonská firma Kyocera. Na první pohled se konstrukce tělesa a břitové destičky nijak zvlášť neliší od nástrojů, které jsou již na trhu známé. Frézy Magic Ball (kouzelná koule), které byly zkonstruovány pro splnění požadavků na přesnost, produktivitu a vysokou trvanlivost při opracování těžkoobrobitelných materiálů, jsou určeny zejména pro výrobu forem. Magic Ball se zařadily do řady Magic nástrojů firmy Kyocera, po bok vrtáků Magic Drill.

Konstrukce upnutí

Při používání kulových fréz s VBD se často objevují problémy s upnutím destiček. Má­­‑li být uložení v lůžku tělesa přesné, je často provedeno složitě a upínání destičky je zdlouhavé. Naopak u jednoduchých uložení bývají mnohdy problémy s jeho přesností. Poměrně často také dochází k předčasnému poškození VBD z důvodu přímého styku upínacího šroubu nebo součásti s VBD ze slinutého karbidu.

Frézy jsou určeny pro dokončování tvarově složitých ploch, zejména forem

Frézy Magic Ball mají specifickou konstrukci VBD, která při snadné a rychlé instalaci nástroje dodržuje přísné požadavky na přesnost a bezpečnost upnutí. Správné dosednutí a snadná manipulace je zajištěna zešikmeným osazením upínací části destičky i odpovídající plochy tělesa vrtáku. Její vložení do tělesa je velmi jednoduché, destička přesně dosedá na své místo. Proti přímému styku upinacího šroubu s destičkou slouží bronzový kroužek vlisovaný do upinací díry. Vnitřní průměr kroužku (styčná plocha VBD – šroubek) je v těsné toleranci s dříkem lícovaného upinacího šroubu. Po dotažení upinacího šroubu dojde k pevnému a dlouhodobému spojení, bez problémů častého povolování.

Frézy se vyrábí v průměrech 8, 10, 12, 16, 20 a 25 mm a dvou délkových provedeních – krátkém a dlouhém. Například fréza o průměru 16 mm má v krátkém provedení celkovou délku 130 mm, v dlouhém provedení 160 mm. Vzhledem k dosahované vysoké kvalitě obrobeného povrchu, dlouhé trvanlivosti a vysoké produktivitě lze těmito frézami nahradit monolitické nástroje ze slinutých karbidů, zvláště při operacích, kdy je třeba dostat se do hlubokých, těžko dostupných míst, a příslušné nástroje, tzv. extra dlouhé monolity, zatěžují ekonomické výsledky příliš vysokými pořizovacími náklady.

Destička je vyrobena z mikrozrnného karbidu s multivrstvým PVD povlakem

Provedení a materiál

Vzhledem k tomu, že ostří destičky je vybroušené a nikoliv lisované, je dosaženo velmi přesného poloměru v toleranci ± 0,01 mm. Destičky se vyrábí pouze z jednoho druhu slinutého karbidu, což vzhledem k tomu, že jde o nástroj pro relativně úzké spektrum použití, není na závadu. Jedná se o nový typ mikrozrnného karbidu, označeného PR915, který je povlakovaný multivrstvou pomocí metody PVD. Tento druh karbidu se vyznačuje vysokou otěruvzdorností a stálostí řezné hrany při rovnoměrné trvanlivosti, především při obrábění vyššími rychlostmi nad 200 m.min^-1.

Konstrukce upnutí destičky zaručuje snadnou a rychlou instalaci a zároveň dodržuje požadavky na přesnost a bezpečnost

Porovnávací testy

Novou frézu jsme porovnávali se dvěma obdobnými konkurenčními nástroji. Pro test na nástrojové oceli o tvrdosti 35–40 HRC (AISI D2) byly vybrány frézy o průměru 16 mm, při následujících řezných podmínkách: otáčky 4200 min^-1; posuvová rychlost 850 mm.min^-1 (posuv na otáčku 0,2 mm); hloubka záběru 0,5 mm a rozpětí záběru po 1 mm. Test probíhal při suchém obrábění. Sledovali jsme opotřebování řezné hrany v závislosti na řezném čase a nejhorší jakost povrchu, která vznikla používáním nástrojů.

Výsledky ukázaly, že řezné hrany destiček z mikrozrnného karbidu PR915 udržely po celou dobu velmi stabilní tvar s nízkým stupněm opotřebení, jak je vidět z grafu. Po 75 minutách čistého strojního času bylo opotřebení řezné hrany menší než 0,1 mm, zatímco nejlepší konkurenční nástroj měl opotřebení o více než polovinu větší. Po 75 minutách, kdy fréza Kyocera Magic Ball dosahovala nejhorší drsnosti R_y = 13,1 µm, měly konkurenční nástroje tento parametr na úrovni 21 µm, resp. 22,6 µm.

Závislost opotřebení řezné hrany vzávislosti na řezném čase

Nástroje Magic Ball se hodí pro přesné dokončování tvarově složitých ploch, zejména v odvětví výroby forem.

Karel Horešovský
www.grumant.cz