Při tvarovém frézování se nestabilita málokdy projeví náhlým selháním. Projevuje se obvykle snížením rychlosti posuvů, zkrácením bezobslužných cyklů a tím, že obsluha upouští od agresivních řezných parametrů, aby ochránila drahé součásti. Vzhledem k tomu, že se při obrábění stále častěji pracuje s titanem, duplexní nerezovou ocelí a žáruvzdornými superslitinami (HRSA), se udržení stabilního procesu stává klíčovým faktorem pro produktivitu. Alvaro Ruiz, globální specialista pro produktové aplikace ve společnosti Sandvik Coromant, což je globální lídr v obrábění kovů , vysvětluje, proč se při navrhování nástrojů dnes klade důraz především na bezpečnost procesu a předvídatelné opotřebení.

V odvětvích, jako je letecký průmysl, energetika a výroba lisovacích forem, se tvarové frézování málokdy provádí za ideálních podmínek. Součásti mají často hluboké dutiny a tenké stěny, které vyžadují dlouhé vyložení nástroje s častými přerušeními, zatímco materiály, které se při obrábění silně zahřívají, mohou samovolně ztvrdnout a neustále vytvářet třísky, které se obtížně odstraňují. Za těchto podmínek přesahuje problém pouhou životnost nástroje, jde spíš o to, jak se proces chová v průběhu času.

Drobné odchylky v nabalování třísek, vibracích a stabilitě břitové destičky se sčítají a vedou k nepředvídatelnému chování. Jakmile klesne jistota obsluhy, obráběcí týmy reagují opatrně, zmírňují řezná data nebo omezují bezobslužný provoz, aby díl chránily. Výsledkem je horší využití břitových destiček a snížená celková efektivita.

Problém se stabilitou
Při tvarovém frézování vznikají dynamické řezné podmínky, protože se nástroj pohybuje složitou geometrií. Titanové kapsy často nabízejí dlouhý dosah v kombinaci s pružnými stěnami, což zvyšuje vibrace v celém systému. U žáruvzdorných slitin, mezi něž patří např. Inconel, se teplo soustřeďuje na řezné hraně, což urychluje opotřebení a zvyšuje riziko poruchy. Korozivzdorné a duplexní oceli představují výzvu z hlediska pevnosti a kontroly utváření třísek, což během celého cyklu řezání zatěžuje jak břitovou destičku, tak tělo frézy.

V takovém prostředí mohou i malé nesrovnalosti v systému nástrojů narušit řez. Na rozhraní břitové destičky se totiž sbíhá několik nestabilních tras, kde se rozdíly v záběru a tepelné zatížení promítají do rozdílů v tloušťce třísek a do rozdílného opotřebení jednotlivých zubů.

Jedním z nejvýznamnějších faktorů je mikropohyb břitové destičky. I nepatrný posun v lůžku břitové destičky může změnit tloušťku třísky a zatížení hrany, což naruší rovnováhu opotřebení. S tím, jak se tato nerovnováha prohlubuje, klesá předvídatelnost a roste riziko náhlého selhání hrany. Aby bylo možné udržet proces pod kontrolou, musí opotřebení postupovat rovnoměrně a předvídatelně. Výměnu nástrojů jde pak lépe plánovat, místo aby k ní docházelo v důsledku neočekávaných poruch.

Řezná síla v rovnováze
Klíčovým faktorem pro stabilitu při tvarovém frézování je řízení směru a rozložení síly. Nadměrné radiální síly zvyšují vibrace, a proto je pro zachování stability procesu při měnícím se záběru zásadní kontrolovat rozložení sil v těle frézy.

Klíčovou roli hraje geometrie nástroje. Kombinace axiální a radiální geometrie pomáhá omezit vibrace tím, že snižuje radiální zatížení a zároveň zachovává bezpečnost hrany, zejména u titanu a nerezové oceli, kde může agresivní záběr rychle narušit stabilitu řezu.

Roli hraje také strategie s vysokým posuvem. V tvarovém obrábění umožňuje nižší axiální záběr v kombinaci s kruhovými břitovými destičkami snížit radiální řezné síly a zároveň zrychlit posuv, což přispívá ke zvýšení rychlosti odebírání materiálu. To je obzvláště účinné při frézování dutin a při operacích s velkým vyložením nástroje, kde je to často výhodnější než maximalizace jednotlivé hloubky řezu.

Bezpečnost procesu nadevše
Vývoj nástrojů se stále více zaměřuje na to, jak se fréza chová po celou dobu životnosti, spíše než na to, jak ji lze vytížit za optimálních podmínek. Pokud se opotřebení daří udržet pod kontrolou a řez zůstává stabilní, mohou výrobci zachovat špičkové parametry s menším rizikem. Tato orientace na proces ovlivnila vývoj modelu CoroMill® MR20: jde o frézu s pozitivním úhlem a kruhovým vkládaným břitem, zejména pro typy ISO M, ISO S a ISO P pro profilování a čelní frézování.

Jde zde především o nové konstrukční provedení lůžka břitové destičky. Velká styčná plocha mezi břitovou destičkou a tělem frézy omezuje mikropohyby při zatížení, což přispívá k udržení konzistentní tloušťky třísky po celé hraně. Stabilní lůžko vylepšuje rozložení zatížení a zabraňuje předčasné ztrátě rovnováhy, která by mohla proces destabilizovat.

Stejně důležitá je i odolnost lůžka. Díky tomu, že si fréza zachovává svůj tvar i při opakovaném zatížení, nedochází k jejímu postupnému deformování, které by jinak časem vedlo k odchylkám. Výsledkem je stabilní výkon po celou dobu životnosti nástroje, nikoli postupné zhoršování jeho chování.

Stejný princip se promítá i do celkového chování při opotřebení. Nástroj MR20 se vyrábí s přísnými tolerancemi těla frézy a novým systémem kontroly rozměrů, který zajišťuje postupné a předvídatelné opotřebení břitových destiček. Pokud se opotřebení vyvíjí rovnoměrně po všech hranách frézy, fréza zůstává vyvážená, snáze se udržuje kvalitní struktura povrchu a snižuje se riziko selhání jednotlivých hran.

Samotná břitová destička toto chování podporuje. MR20 využívá šestihrannou kruhovou břitovou destičku s robustním tělem, díky čemuž je dostatečně pevná, aby zvládala proměnlivou šířku záběru bez ztráty stability hran, což zase umožňuje vyšší posuvy bez ztráty stability při řezání. To je obzvláště důležité při přechodu z hrubování na polodokončování, kde by jinak kolísání zatížení mohlo způsobit nevyváženost jednotlivých hran.

Využití titanu a žáruvzdorných slitin znamená další výzvu: týká se koncentrace tepla v oblasti řezu. Nový integrovaný systém řezných kapalin pomáhá snižovat celkovou teplotu během řezání, čímž přispívá k delší životnosti povlaku břitové destičky. To vede ke stabilnějšímu opotřebení u materiálů, u nichž by jinak docházelo k teplotním cyklům a nepředvídatelnému chování.

V moderním obrábění závisí produktivita na tom, do jaké míry lze danému procesu důvěřovat. Vysoké posuvy přinášejí přidanou hodnotu pouze tehdy, pokud je lze udržet bez zvýšení rizika. Proto se strategie tvarového obrábění přesouvají od špičkového jednorázového výkonu směrem k výkonu trvalému, i za měnících se podmínek.

U drahých součástek jsou následky okamžité. Jedna jediná zničená konstrukce v leteckém průmyslu nebo přerušení cyklu u součásti s dlouhou životností může převážit jakýkoli nepatrný nárůst řezné rychlosti. Jakmile se proces ustálí, mohou dílny s větší jistotou pracovat s vyššími posuvy a prodloužit cykly s menším počtem zásahů. Výsledný proces od začátku do konce probíhá přesně podle očekávání.

Další informace o produktu CoroMill® MR20 a jeho použití najdete na webu.

Sandvik Coromant
Společně se zákazníky a partnery dodává Sandvik Coromant nástrojová řešení pro strojírenský průmysl po celém světě. Za více než osmdesát let aktivní činnosti jsme načerpali bohaté praktické i teoretické znalosti problematiky obrábění kovů. Díky nim se každá výzva stává příležitostí k inovacím, spolupráci a progresivním řešením. Podporou environmentálně šetrného přístupu k podnikání, efektivity a růstu chceme přinášet pozitivní změny a podílet se na tvorbě budoucnosti, která přeje inovacím. Společnost Sandvik Coromant je součástí globální průmyslové strojírenské skupiny Sandvik a podílí se na tvorbě naší společné budoucnosti. Více informací získáte na webových stránkách www.sandvik.coromant.com.

Zdroj zprávy: Sandvik Coromant

DALŠÍ ČLÁNKY NA PODOBNÉ TÉMA:

Sandvik Coromant: Představujeme frézu CoroMill® MR20 Sandvik Coromant: Zcela nová úroveň výkonnosti při frézování kompozitních materiálů Do nabídky jsme zařadili GC1240: Nástrojovou třídu vyměnitelných břitových destiček pro frézování korozivzdorných ocelí, u níž vyniká síla nanotechnologií SANDVIK Coromant: Formujeme průmysl lidmi, technologiemi a udržitelností