21. listopadu 2016 00:42

Strategičtější použití řezné kapaliny umožňuje zvýšení tempa při obrábění v automobilovém průmyslu

Výhody soustružení s využitím vysokotlakého přívodu řezné kapaliny, přiváděné přesně nasměrovanými tryskami, se dotýkají mnoha různých typů soustružnických operací. Systém vysokotlakého přívodu řezné kapaliny je v současnosti standardně dostupnou nebo volitelnou součástí většiny CNC strojů a z hlediska produktivity v sobě skrývá značný potenciál.

Přerušování chodu v důsledku hromadění třísek je u vysoce výkonných strojů nepřípustné, protože vede k prostojům stroje a příliš častým zásahům jeho obsluhy. Při obrábění automobilových součástí se v současné době z obrábění se svítícím zeleným světlem, společně s dostupností řezné kapaliny a jejím plným využitím, stává stále důležitější kritérium.

Vysokotlaký systém přívodu řezné kapaliny (více než 70 barů) je součástí většiny v současnosti dostupných nových strojů. To, společně s vývojem, kterým nástrojové vybavení prochází v průběhu několika posledních let, vede k tomu, že úloha řezné kapaliny při obrábění byla do jisté míry přehodnocena, dokonce i v případě, že se jedná o mnohem méně problematické obráběné materiály. Namísto toho, aby byla nedílnou součástí obráběcího procesu, souvisela s náklady nebo se v nejlepším případě stala prostředkem pro řešení problémů, technologie použití řezné kapaliny zaznamenala značný posun.

Inzerce

Mnoho obroben dodnes používá řeznou kapalinu konvenčním způsobem, kdy je pomocí trubičky nasměrována tak, že dojde k zaplavení místa řezu, a to i v případě materiálů, při jejichž obrábění je řezná kapalina nezbytná, jako např. titanové nebo žárovzdorné slitiny. Současný způsob použití vysokotlakého přívodu řezné kapaliny přináší zcela nové výhody a umožňuje zvýšení efektivity soustružení nejenom v případě velice houževnatých ocelí, ale i ocelí slitinových, jaké se používají pro výrobu součástí hnacích ústrojí.

Pouhé použití proudu řezné kapaliny, natož zaplavení místa řezu řeznou kapalinou už nadále nemůže postačovat. Má-li být řezná kapalina využívána efektivně a mají-li být náklady na její použití, které činí až 15 % z ceny součásti, zdůvodnitelné, v moderním obrábění musí její použití přinést opravdovou změnu. Řeznou kapalinu je třeba používat v podobě laminárních proudů s náležitým tlakem, v dostatečném množství a přesně nasměrovanou na správné místo. Použití vysokotlakého přívodu řezné kapaliny (HPC) přináší zřetelný rozdíl pokud jde o:

• vedení tepla,
• utváření a odvod třísek,
• ulpívání obráběného materiálu na ostří,
• opotřebení nástroje,
• integritu povrchu.

Od roku 1980 společnost Sandvik Coromant razila novou cestu a vyvíjela první verzi vysokotlakého systému přívodu řezné kapaliny. Ten vycházel z výzkumu účinků přesně nasměrovaného proudu řezné kapaliny s až ultravysokým tlakem (100–1000 barů) a stal se součástí nástrojů používaných pro obrábění materiálů, které jsou problematické z hlediska obrobitelnosti a kontroly utváření třísek. Proudy řezné kapaliny vnikají mezi třísku a břit nástroje, a vytvářejí mezi nimi kapalný klín. Dochází ke zkrácení délky vzájemného kontaktu a zároveň ke snížení teploty v místě řezu. Další efekt spočívá v tom, že lze ovlivnit zakřivení třísek, což přináší zlepšení kontroly jejich utváření a v některých případech dokonce vede k tomu, že dochází k dělení třísky i u materiálů, u kterých jinak geometrie břitové destičky neumožňuje snadné dělení třísek.

Potřeba optimalizace různých obráběcích operací činí z HPC atraktivní volbu, což je markantní zejména pokud jde o utváření třísek a vliv na obrábění problematických materiálů, tím spíše, že u současných strojů je běžně k dispozici

Získali jsme řadu poznatků o vlivu rozložení tlaku řezné kapaliny a velikosti trysek pro její přívod. Změnou parametrů proudu se podařilo dosáhnout variabilního utváření třísek a bylo možné odvádět plynulé vláknité třísky požadovaným směrem a dokonce i omezit jejich délku. V omezeném rozsahu nacházely uplatnění instalace, které řešily problémy především v oblasti výroby energetických zařízení, leteckého průmyslu a výroby kuličkových ložisek.

Fungují-li operace ve své podstatě správně, je moderní obrábění s využitím vysokotlakého přívodu řezné kapaliny, podporovaného přesným nasměrováním jejích proudů v kombinaci s k tomuto účelu speciálně navrženým nástrojovým vybavením, prostředkem pro jejich optimalizaci. Tato koncepce přispívá ke zkrácení doby cyklu, zvýšení konzistence kvality obrobených součástí a zvýšení provozní bezpečnosti při provádění soustružnických, vyvrtávacích, upichovacích a zapichovacích operací.

V současnosti, kdy má naprostá většina CNC strojů systém přívodu řezné kapaliny s tlakem v rozmezí 70 až 100 barů, je možné přejít na HPC a dosáhnout tak značně rozdílné výkonnosti a výsledků i u materiálů, jejichž obrábění z počátku nepřipadalo v úvahu. Tato technologie dospěla k tomu, že se stala důležitým optimalizačním faktorem také v případě obrábění ocelí, korozivzdorných ocelí a hliníku a začala být snadno začlenitelným příslušenstvím. Standardní nástrojové vybavení je k dispozici s vnitřními kanálky pro přívod řezné kapaliny a s prvky usnadňujícími připojení a okamžité zprovoznění jejího přívodu a umožňujícími obrábění s vysokotlakým přívodem řezné kapaliny podporované přesným nasměrováním jejích proudů.

Nejmodernější HPC nástroje mají vybavení sloužící k přesnému nasměrování proudů řezné kapaliny a vytvoření paralelního laminárního proudění. Proudy vytvářejí hydraulický klín mezi břitovou destičkou a třískou, který ovlivňuje utváření a tok třísek a snižuje teplotu v místě řezu. S využitím jedné nebo více trysek zabudovaných v blízkosti řezné hrany, jsou proudy s vysokou rychlostí průtoku přesně usměrněny, vytlačují třísky z čela břitové destičky, ochlazují je a dělí třísky na menší kousky a pomáhají je odvádět. Aby bylo možné plně využít veškeré výhody HPC technologie, byly vyvinuty speciální břitové destičky, které ještě zvyšují účinky proudu řezné kapaliny. Tyto geometrie břitových destiček usnadňují průběh obráběcího procesu a eliminují veškeré negativní účinky, které HPC může mít při nesprávném použití některých konvenčních břitových destiček. Kromě zvýšení bezpečnosti obráběcího procesu, dosaženého díky lepší kontrole utváření třísek, může HPC přinést potenciál pro použití vyšších řezných rychlostí a zvýšení životnosti nástroje může dosáhnout až 50 %.

Modulární nástrojové vybavení představuje vhodný základ také v případě HPC obrábění, z části proto, že umožňuje rychlé výměny nástrojů a minimalizaci prostojů stroje, ale také proto, že pomáhá zabezpečit připojení přívodu řezné kapaliny a jejího vedení ze stroje až na břit. Ideální platformou pro moderní technologie přívodu řezné kapaliny je Coromant Capto, normou ISO standardizovaný nástrojový systém, který byl navržen tak, aby umožňoval vnitřní přívod řezné kapaliny pod vysokým tlakem. S nástroji CoroTurn HP opatřenými spojkou Coromant Capto lze snadno obsáhnout cílové aplikace, kde je systém HPC schopen přinést změny. Díky schopnosti vytvořit kapalný klín vnikající do místa řezu, lze především u operací kvalifikovaných jako střední nebo dokončovací soustružení lépe kontrolovat tloušťku třísky, protože využití kapalného klínu je u nich ve srovnání s těžšími operacemi snazší.

Využití obrábění s vysokotlakým přívodem řezné kapaliny nelze vnímat jako prostředek, který má sloužit ke kompenzaci nedostatků souvisejících s jinými faktory dané aplikace – jako např. nevhodnými břitovými destičkami, nestabilitou, nesprávnými řeznými podmínkami atd. Fungují-li operace ve své podstatě správně, HPC je prostředkem pro jejich optimalizaci. Tato koncepce nabídne prostředky pro zkrácení doby cyklu, zvýšení konzistence kvality obrobených součástí a zvýšení provozní bezpečnosti při provádění soustružnických, vyvrtávacích, upichovacích a zapichovacích operací.

www.sandvik.coromant.com/cz