15. listopadu 2024 09:55

Grumant: Novinky v obrábění – nejen hliníku

Nepochopitelný a smutný paradox domácího strojírenství spočívá v tom, že převážná většina českých firem se snaží pořídit nové, moderní, výkonné a spolehlivé stroje, ale často zanedbává význam výběru moderních a produktivních nástrojů.

Inzerce

Smutné není to, že se kupují nové CNC stroje, ale trvající a dosti rozšířená tradice, že na nový stroj se z větší části nasadí nástroje ze stávající výroby. Zdá se nemožné, že by hospodář z nedostatku peněz nebo z důvodu šetrnosti nasadil na moderní nový osobní vůz místo pneumatik například kola od koňského povozu, ale např. použití HSS vrtáků na rychlých CNC strojích je zcela běžné. Právě to je případ výše zmíněného osobního vozu s dřevěnými koly – ale bohužel nikoho tento stav nerozrušuje.

V praxi se velice často setkáváme se situací, kdy osoby, které mají na starosti nástroje, s nadšením vykládají, že ve skladu mají staré destičky a černé vrtáky, které nakoupili za „pakatel“ na dalších několik let. Velice oblíbená je rovněž fráze týkající se frézovacích těles: „Přeci nebudu kupovat nové těleso fréz, když ještě mám tělesa úplně (nebo téměř) zadarmo z předchozích dob a tahle tělesa ještě něco vydrží.“ Z výše zmíněných slov je patrné, že se v praxi zanedbává jeden z nejdůležitějších parametrů, který má vliv na konečné náklady na jednotku, a tím je „produktivita obrábění“.

Produktivita obrábění

Tato filozofie má do velké míry za následek, že výkonnost například německého průmyslu je zhruba 2× a v USA 3× vyšší než našeho domácího.

Nezanedbatelnou a dosti často podceňovanou komponentou tohoto výkonu jsou moderní nástroje, jejich neustálá inovace a včasná výměna. Samozřejmě je to investice, která něco stojí, ale téměř nikdy nepřekročí 4–5 % celkových nákladů na obrábění a při správné, včasné aplikaci přinese 3 až 5× vyšší produktivitu – a to je to, co rozhoduje o konkurenceschopnosti firem nejen na českém, ale i světovém trhu, což bude stále víc zřejmé po našem vstupu do EU. Naším cílem je přinést zainteresovanému čtenáři některé nové informace v tomto směru a dát mu podněty přinejmenším k zamyšlení a návrhy k pozitivním změnám a novým činům.

Přehled diamantových povlaků firmy Korloy. Povlak DLC má pětkrát lepší kluznou vlastnost než konvenční diamantový povlak

Novinky od našich dodavatelů

V posledních týdnech jsme doslova zavaleni revolučními novinkami od našich dodavatelů.

Firma Korloy je jedním z nesporných světových lídrů v segmentu nástrojů na obrábění hliníku a hliníkových slitin. Jako jeden z mála výrobců nabízí tato firma již dlouhá léta diamantový povlak na nástroje ze slinutých karbidů. Tento povlak je při obrábění hliníku a barevných kovů skutečně úžasným prostředkem pro zvýšení trvanlivosti řezného nástroje, kvality obrobeného povrchu a zejména produktivity obrábění. V souvislosti s diamantovými povlaky ihned pochopíme, co znamená výraz „revoluce v obrábění“: 5 až 10násobné zvýšení řezných rychlostí nebo trvanlivosti nástrojů. Firma Korloy vyvinula dvě nové základní série diamantových povlaků, a to sérii „fine diamond“ (jemný diamant) a „diamond like carbon“ (uhlíku podobný diamant).

Fine diamond

Povlak „fine diamond“ je vytvořen metodou CVD a celková tloušťka tohoto povlaku se pohybuje od 8 do 15 µm. Koeficient tření je 0,15 (u předchozí generace dosahoval tento koeficient hodnotu 0,6). Největší výhodou těchto povlaků je, že mohou být aplikovány na složité tvary všech typů VBD a že tyto povlaky je možné použít pro všechny typy operací (soustružení – ND1000, frézování – ND2000, vrtání – ND300). Tyto povlaky lze bez obav použít na celou škálu hliníkových slitin a neželezných kovů, bez ohledu na procentuelní obsah křemíku.

Diamond like carbon

Povlak „diamond like carbon“ je vytvořen metodou PVD a jeho celková tloušťka je pouze 0,2–2,0 µm. Hlavní výhodou je především velmi nízký koeficient tření (0,04–0,10), který dává nástrojům s tímto povlakem vynikající vlastnosti a dlouhou trvanlivost. Vzhledem k celkové tloušťce povlakované vrstvy je i cena těchto VBD nižší než u povlaků ND1000 a ND2000. Jediným limitujícím faktorem použitelnosti uvedených VBD je obsah křemíku v obráběných materiálech, který by měl být u středního obrábění max. 1 % Si a u dokončovacích operací maximálně 7 % Si. Rovněž jako diamantové povlaky na bázi CVD jsou i DLC povlaky vhodné pro soustružení (PD1000), pro frézování (PD2000) a pro vrtání (PD3000).

Povlakovaná VBD na hliník – povlak je nanesen metodou PVD v tloušťce

Tyto nové povlaky umožňují 5 až 10násobné zvýšení trvanlivosti při současném zvýšení řezné rychlosti až o 50 % oproti karbidovým nástrojům. Jedinou zdánlivou nevýhodou je, že v mnoha případech nejsou zákazníci připraveni platit cca 4 až 6× více za VBD s diamantovým povlakem, ve srovnání se stejnou nepovlakovanou VBD. Tento stereotyp vychází jednak z cen CVD a PVD povlaku na bázi TiN a TiAlN na obrábění ocelí a jednak z určitého psychologického skepticismu strojírenské veřejnosti vůči skutečným možnostem nových povlaků. Z výše uvedených čísel je zřejmé, že ve většině firem, které mohou obrábět při takto vysokých řezných rychlostech, přinesou tyto VBD značnou úsporu nákladů.

Leštěná VBD na hliník

Na obrázku jsou znázorněny struktury 3 typů diamantových povlaků. Je vidět, že povlak PVD má mnohem jemnější strukturu, a proto přináší několik zcela pochopitelných změn k lepšímu. Změnu u PVD povlaků oproti předchozím lze přirovnat k rozdílu mezi vlastnostmi asfaltové plochy pokryté slabou vrstvou zledovatělého sněhu (staré typy diamantových povlaků) a tou samou plochou s namrzlou ledovou vrstvou. Každý čtenář si jistě snadno představí, jaké vlastnosti s sebou tento nový povlak nese. Ano, je velice tvrdý, má až 5× lepší kluzné vlastnosti a je samozřejmě chemicky inertní.

Co je to „značně levnější“?

Cena SK destiček s tímto povlakem se moc neliší od ceny běžných povlakovaných destiček pro obrábění ocelí. Na obrázcích a grafech jsou velice dobře vidět přínosy těchto nových povlaků. Tím dává Korloy svým zákazníkům nové skvělé možnosti na poli zvýšení produktivity a kvality.

Frézy z lehkých slitin

Další novinkou, přinášející nové možnosti na poli obrábění hliníku a barevných – a nejenom barevných – kovů, je nová řada vysoce pozitivních fréz FMACM z lehkých slitin. Ne všichni vědí, že moderní slitiny na bázi hliníku jsou nejen lehké, ale zároveň velice pevné. Pevností jsou srovnatelné s ocelí a navíc mají velkou pružnost. Firma Korloy těchto vlastností úspěšně využila a ubírá se doslova cestou „hliníkem na hliník“. Nová řada fréz přináší možnost obrábění s rychlostí až 3000 mmin^-1, což je asi 2× více v porovnání s tělesy vyrobenými z oceli. Lehkost tělesa značně usnadňuje manipulaci, což určitě ocení obsluha strojů. Důležitým faktem je rovněž možnost použití  fréz větších průměrů na strojích s nízkým výkonem, což je umožněno jak nízkou hmotností tělesa, tak i vysoce pozitivní geometrií VBD a jejich nastavením v tělese. Důležitým faktorem je, že frézy mají kazetovou konstrukci, a tím jsou bezpečné vůči kolizním situacím a chybám obsluhy.

Destička pro FMACM frézu

A na závěr odpověď na logický dotaz skeptického zákazníka – „A co ten zázrak stojí?“ Naši příznivci vědí, že všechny ocelové elementy nástrojů s výměnitelnými destičkami od firmy Korloy jsou cenově výhodné, a navíc ve většině případů je jejich prodej podpořen četnými akčními nabídkami a bonusy. Nová frézovací tělesa se cenově nijak neliší od ocelových, i když je evidentní, že jsou pracnější a jejich výrobní náklady jsou proto vyšší.

Nové hliníkové těleso FMACM fréz firmy Korloy

Stavitelná frézovací tělesa

Třetí žhavou novinkou nejen na poli obrábění hliníku od firmy Korloy jsou stavitelná frézovací tělesa pro jemné dokončování. Možnost jemného nastavení dává v důsledku kvality povrchu až pod 5S. Konstrukce tělesa vyrobeného z hliníkových slitin umožňuje použití velmi vysokých otáček (díky možnosti vyvážení pomocí vyvažovacích šroubů) a zaručuje výše popsané výhody. Pro břitové destičky je možno použít následující typy VBD: CBN (kubický nitrid boru), PCD (polykrystalický  diamant), DLC (diamantový povlak PVD) a VBD s diamantovým povlakem ND.

Stavitelné frézovací těleso z hliníkových slitin pro jemné dokončování

Frézy řady ProA­‑Mill

Dalším novým typem fréz na produktivní obrábění hliníku jsou frézy řady ProA­‑Mill. Tyto velice efektivně řešené nástroje dávají možnost provádět všechny typy operací, včetně frézování složitých tvarů. Díky speciálnímu tvaru destiček VCKT220530 se vyznačují velmi dobrou produktivitou. Vzhledem k velkému poloměru zaoblení špičky destiček (3 mm) jsou tyto frézy velice vhodným nástrojem pro hrubování složitých tvarů s dobrou kvalitou povrchu obrobené plochy.

Frézovací tělesa na produktivní obrábění hliníku ProA-Mill

SK monolitické frézy

A na závěr informace o žhavé a zajímavé novince, SK monolitických frézách od firmy YG-1. Tato firma je absolutní světovou špičkou pro obrábění kalených ocelí až do tvrdosti 70 HRC. Unikátní vlastnosti těchto fréz pocházejí především z extrémně jemnozrnného karbidu (velikost zrna max. 0,2 µm), ze kterého jsou vyrobeny. Tento fakt spolu se speciální geometrií řezné hrany a novým povlakem na bázi TiAlN (X­‑CEED) výrazně zvyšuje trvanlivost oproti standardním SK nástrojům. Pro zvýšení trvanlivosti mají tyto frézy zaoblené rohy, čímž je dodatečně zabezpečena jejich stabilita. Povlak X­‑CEED je vyroben na povlakovacích zařízeních nové generace a dosahuje tepelnou odolnost až 1200 °C. Další velkou výhodou je homogennost tohoto povlaku a jeho výrazně nižší vnitřní pnutí oproti běžným povlakům. Nový povlak X­‑CEED na bázi moderní verze TiAlN, s použitím nového zařízení, odolává teplotě nad 1200 °C a tím významně přispívá k dosažení špičkových výsledků při použití těchto nástrojů na obrábění tvrdých a supertvrdých materiálů. Zavedením těchto nových TK fréz firma YG-1 jen potvrdila postavení lídra v daném oboru.

Bližší informace vám ochotně poskytne personál firmy Grumant, s. r. o., která dováží do České a Slovenské republiky nástroje firem Korloy a YG-1.

Ing. Valerij Zakrepa

www.grumant.cz