15. července 2024 08:17

Grumant: Nástroje z práškové oceli

Moderní doba klade stále větší požadavky na obráběcí nástroje a používané technologie. Při rozhodovacím procesu je však nutné zohlednit mnoho faktorů a nástroje, které se s obrovským úspěchem používají v jedné firmě, mohou být pro druhou absolutně nevhodné. Výrobci nástrojů jsou proto stále nuceni vyvíjet nové, aby pokryli širokou poptávku zákazníků z různých oblastí a umožnili produktivní obrábění i u firem, které jsou z mnoha důvodů nuceny používat konveční nástroje s nízkou produktivitou.

Inzerce

V poslední době se nejen na českém trhu stávají čím dál oblíbenější moderní rychlořezné nástroje s převratnými vlastnostmi, vyráběné metodou práškové metalurgie (powder metallurgy). Největší výhodou nástrojů z těchto materiálů je, že za poměrně nízkou cenu přinášejí možnost radikálního zvýšení produktivity, což je způsobeno především možností zvýšení posuvů oproti běžným nástrojům z rychlořezných ocelí, ale dokonce i karbidovým nástrojům.

Většina z nás si teď jistě klade otázku: Co umožnilo takové zvýšení produktivity oproti konvenčním nástrojům? Odpověď je opět trochu složitější, jelikož celkové vlastnosti těchto nástrojů jsou určeny zejména vlastnostmi základního materiálu, tepelným zpracováním, geometrií nástroje a použitým povlakem.

Obecně však lze říci, že nástroje z práškových ocelí mají velice pevnou řeznou hranu, která dobře odolává vylupování a vydrolování i při vysokých posuvech. Tento efekt výrazně pozitivně přispívá ke zvýšení trvanlivosti především u frézovacích nástrojů (trvanlivost fréz vyrobených z práškových ocelí je zhruba 2,5 až 3× vyšší než u konvenčních fréz z rychlořezných ocelí s vysokým obsahem kobaltu (8 %)).

Graf porovnání otáček fréz zHSS Co % a PM při stranovém obrábění ocelí s pevnostmi do 800 N.mm2

Tento parametr, sám o sobě důležitý, se stává víceméně druhořadým ve srovnání se zvýšením produktivity, které tyto nástroje přinášejí. Hlavním přínosem je, že nástroje z práškových ocelí (PM) mohou snést daleko větší posuvy než nástroje z HSS, ale i karbidové nástroje.

Tímto tyto nové nástroje dávají „nový dech“ frézkám a CNC strojům starších generací s nižšími tuhostmi. Další velká výhoda těchto nástrojů spočívá v možnosti jejich úspěšného použití na obrábění problematických materiálů, jako jsou korozivzdorné oceli a speciální slitiny (Nimonic, Inconel apod.).

Graf porovnání posuvů fréz zHSS Co % a PM při stranovém obrábění ocelí s pevnostmi do 800 N.mm2

Jelikož frézování korozivzdorných materiálů je velice rozšířenou operací v českých strojírenských podnicích a vzhledem k problémům vznikajícím při obrábění takovýchto materiálů, je použití fréz z práškové oceli PM tou správnou volbou. Výsledky srovnávacích testů při obrábění Iinconelu (frézování drážky) ukazují, že karbidové frézy se na tomto materiálu rychle vyštipují, ale frézy z práškových ocelí se pouze otupí. Karbidové frézy bylo nutné po tomto testu nejdříve zkrátit a poté přebrousit, frézy z PM stačilo pouze přebrousit.

Porovnání produktivity čtyřbřitých fréz při stranovém obrábění materiálů s pevností okolo 1000 N/mm2 a vrdostí do 30HRc

Jak jsme se již zmínili na počátku textu, celkové vlastnosti fréz z práškových ocelí jsou v podstatě syntézou vlastností základního materiálu, tepelného zpracování, geometrie nástroje a použitého povlaku. Přičemž posledně zmíněný povlak hraje velkou roli a do značné míry posouvá možnosti PM fréz směrem k vyšším řezným podmínkám a delším trvanlivostem.

Velice dobrým typem fréz z práškových ocelí jsou frézy řady Tank Power od firmy YG-1 Co. Ltd. (na českém trhu zastoupené firmou Grumant, s. r. o.). Tato firma uvedla na český trh ucelenou řadu těchto nástrojů z hlediska rozměrů, typu použití i kvality. Frézy řady Tank Power jsou kombinací špičkového řezného materiálu, pečlivě propracované geometrie výbrusu, tepelného zpracování a špičkového povlaku. Povlakovací zařízení, které firma YG-1 pořídila a zprovoznila na konci minulého roku, patří mezi generačně nejnovější a produkuje povlaky s tepelnou odolností okolo 1000 °C a jelikož starší povlaky na bázi TiAlN měly tepelnou odolnost okolo 800 °C, je patrný značný pokrok a zlepšení kvality dodávaných nástrojů. Výhodou je například, že při tomto novém způsobu povlakování je struktura povlaku jemnější a v povlaku jsou výrazně nižší zbytková napětí.

Ucelená řada fréz Tank Power

Vlastnosti PM fréz řady Tank Power

Velkou předností těchto fréz je vysoká odolnost proti otěru díky povlakům vyráběným nejmodernější technologií, vysoká pevnost v ohybu díky použití mikrostrukturální PM oceli, vysoká trvanlivost dosažená vysokou kvalitou výrobku, velice ostrá geometrie s odolností proti vylupování a vydrolování, nízký řezný odpor (nižší teplota na řezné hraně), vyšší odolnost proti vibracím, vyšší kvalita a užší tolerance obrobeného povrchu.

Výhody a nevýhody PM fréz

K hlavním výhodám PM fréz se řadí vysoká produktivita porovnatelná i s karbidovými frézami, možnost použití na starších strojích, které neumožňují obrábět při vysokých otáčkách, a na strojích nižších tuhostí, velice dobré výsledky při obrábění těžkoobrobitelných materiálů (jako např. Inconel, Nimonic, a korozivzdorné materiály) a v neposlední řadě příznivá cena.

Frézy z práškové oceli PM nejsou vhodné pro obrábění velice tvrdých a kalených materiálů (obecně se dá říci, že kvalitní PM frézy se dají použít pro obrábění materiálů s pevností do 1300 N.mm^-2 a tvrdostí 40 HRC). Nehodí se rovněž pro rychlostní obrábění.

Příklad použití fréz ze stékaných (nebo spékaných) ocelí

Závěrem lze uvést, že frézy řady Tank Power se zařadily do „rodiny“ vysoce produktivních nástrojů z nových perspektivních materiálů, jakými jsou např. vrtáky skupiny HPD (High Productivity Drill) a HPD­‑SUS (High Productivity Drills for Stainless Steels), o kterých jsme pojednali v jednom z předcházejících čísel.

Ing. Jan Binder

www.grumant.cz