Výroba / technologie | 12. 12. 2019

Vliv teploty na proces soustružení

V oblasti kovoobrábění je chlazení nezbytnou součástí řezného procesu, protože vhodný způsob chlazení může významně zvýšit životnost nástroje a pomáhá snížit výrobní náklady díky změnám ve tvaru třísky a výsledné teploty během procesu obrábění.

Posledních několik let se koncepce a implementace řešení chlazení řezných nástrojů těší vysoké popularitě. Výrobci CNC strojů investovali čas a zdroje do vývoje řešení, které jsou schopny přivádět chladivo pod vysokým tlakem přímo do řezné zóny, a proto je dnes většina nových strojů vybavena možností aplikace vysokého tlaku chladicího média.

Hlavně letecký a automobilový průmysl, a také výrobci velkých součástí, oceňují výhodu přívodu chladicího média přímo do zóny řezu a vyhledávají už jen obráběcí stroje s možností vysokého tlaku (70–300 barů) chladicí kapaliny. Integrace nástrojových systémů JETCUT do svých výrobních procesů je značným benefitem také pro výrobce se zavedenou sériovou výrobou.

Jedním z hlavních problémů karbidových nástrojů a destiček jsou vysoké teploty, které vznikají během procesu obrábění. Teploty se liší v závislosti na fyzikálních a chemických vlastnostech obráběného materiálu a na pracovních podmínkách prostředí. Průměrná teplota během procesu obrábění se pohybuje od 300°C do 900°C.

Stoupající teplota snižuje životnost řezné hrany a následné zvýšené opotřebení břitu může snižovat kvalitu obráběné plochy obrobku a negativně ovlivňovat samotný proces obrábění. Teplo generované mezi destičkou a obrobkem může způsobit změnu tvaru třísky a zároveň destičku plasticky zdeformovat.

Vysoký tlak (od 70 barů) může příznivě ovlivnit tvorbu a lámání třísky. V případech, kdy je obtížné třísku zlomit a je příliš dlouhá a zamotaná, může správně aplikované chladivo v kombinaci s vysokým tlakem tento problém vyřešit.

Optimální použití chladicí kapaliny může zabránit deformaci materiálu obrobku a může působit i jako preventivní ochrana stroje. V mnoha případech může efektivní chlazení znamenat rozdíl mezi ziskem a ztrátou.

Chlazení má zásadní vliv při obrábění exotických materiálů, tedy slitin na bázi Ni, Ti, Cr apod., jako jsou Inconel, Titan, Hastelloy, Weldox, Hardox, Monel a dalších slitin, používaných v leteckém průmyslu. Kvůli vysokému obsahu niklu jsou tyto materiály obrobků náročné na opracování a mají tendenci nalepit se na řeznou hranu kvůli jejich elastickým, adhezním a tažným vlastnostem – jeden z důvodů, proč jsou díly pro letecký průmysl tak mimořádně drahé. Obrábění těchto druhů materiálů bez chladiva je téměř nemožné, protože vysoké teploty a adheze způsobují předčasné opotřebení karbidových destiček nebo monolitního nástroje a dochází tak k nutnosti jeho výměny.

Kromě snížení teploty exotických slitin během procesu obrábění, vytváří chladicí médium ochrannou vrstvu mezi destičkou a materiálem obrobku, čímž se zabrání vzniku nárůstku obráběného materiálu na řezné hraně – což je hlavním faktorem předčasného selhání destiček.

Při operacích soustružení drážek je obzvláště důležité zvolit správnou jakost karbidu a vhodnou geometrii – utvařeč na destičce pro optimální tvorbu a lámání třísky. Nesprávný výběr jakosti řezného materiálu a geometrie může pro výrobce znamenat totální fiasko. Kromě toho má chlazení výrazný vliv na tvorbu a následné lámání třísek a správné použití chladicího média může znamenat rozdíl mezi úspěchem a neúspěchem.

Po přezkoumání a prostudování vlivu chladiva na své destičky, aplikoval ISCAR získané vědecké poznatky pro úspěšnou implementaci nových a inovativních technologií chlazení při operaci soustružení. Společnost ISCAR vyvinula a integrovala systém přívodu chladicí kapaliny přímo na řeznou hranu do vnitřních a vnějších nožových držáků, včetně nástrojové řady JETCUT. Tím se podařilo dramaticky zvýšit životnost a produktivitu nástroje a i při nízkém tlaku chlazení (10–20 barů) si lze všimnout výhod přívodu a nasměrování proudu chladiva přímo k řezné hraně, které se projevuje snížením teploty při obrábění.

Výrobci, zabývající se sériovou výrobou, zaznamenali výrazné zvýšení životnosti a produktivity nástroje po integraci nástrojů JETCUT do výroby. Díky těmto nástrojům je chladivo nasměrované přímo do zóny řezu. Výsledkem je snížení teploty obrábění, což v konečném důsledku napomáhá delší životnosti nástroje a umožňuje zvýšení řezných podmínek, jako jsou řezná rychlost a posuv.

Výrobci, kteří pracují s problematickými exotickými materiály, jako jsou Inconel, titan a nerezová ocel, rovněž dokázali dosáhnout vyšší produktivity pomocí nástrojů JETCUT. Nasměrování vysokotlakého chlazení přímo do oblasti řezu brání vzniku nárůstků materiálu obrobku na řezné hraně destičky, čímž se prodlužuje životnost nástroje.

Ve snaze reagovat na rostoucí požadavky mnoha průmyslových odvětví rozšířila společnost ISCAR své nástrojové systémy s vysokotlakým chlazením přidáním soustružnických nástrojů vybavených dutou horní upínkou JET-R-TURN, která zároveň slouží i jako tryska chladicí kapaliny. Dosud byla řada nástrojů ISOTURN společnosti ISCAR s možností vysokotlakého chlazení konstruována pouze s pákovým upínacím mechanismem, protože horní upínka by bránila proudění chladicí kapaliny přímo k řezné hraně. Nová konstrukce nástrojů umožňuje plynulý přívod vysokotlakého proudu chladicí kapaliny, díky trysce nasměrované přímo na řeznou hranu.

ISCAR nabízí nástroje s pevným upínacím mechanismem s horní upínkou JET-R-TURN pro nejpopulárnější standardní geometrie destiček typu: CNMG, WNMG a DNMG.

Vlastnosti

  • Silný a spolehlivý upínací mechanismus prodlužuje životnost
  • ƒƒChladicí tryska nasměrována přímo na řeznou hranu
  • Vynikající opakovatelnost (zapolohování) řezné hrany při výměně VBD
  • Excelentní výkon při těžkém obrábění

Nové vnější soustružnické držáky mají tři možnosti připojení pro přívod chladicího média:

  • Zadní vstup se závitem
  • ƒƒSpodní vstup se závitem
  • Spodní vstup při nastavitelném vyložení nože, podobně jako u nástrojů JHP-MC od ISCARu

Všechny vnější nástroje jsou vybaveny i předním spodním výstupem chladicí kapaliny nasměrovaným na hřbet destičky, což rovněž zvyšuje chladící účinek. Systém vnitřního chlazení zaručuje delší životnost nástroje, kontrolu nad tvorbou třísky a vyšší produktivitu za přítomnosti vysokotlakého chlazení. Zároveň je ale třeba dodat, že nasazení JETCUT držáků už i při standardním tlaku (10–15 barů) poskytuje mnohem lepší výkon ve srovnání s pouze vnějším chlazením.

Co znamená jedna vteřina v našem životě?

Budeme-li hovořit o hromadné výrobě standardních dílů, může být každá vteřina vynásobená a přepočtená třeba na miliony vteřin. Totiž úspora jedné jediné vteřiny během výroby milionů dílů je ekvivalentem celého pracovního měsíce, což představuje velkou úsporu a je snem každého výrobce velkých sérií.

Společnost ISCAR dnes dodává širokou řadu nástrojů JETCUT pro velký rozsah aplikací. Od soustružení, zapichování až po upichování.


www.iscar.cz