Problematice obrábění těžkoobrobitelných materiálů byl věnován další seminář spojený s předváděním, který se konal 6.–7. listopadu v centru společnosti Misan v Lysé nad Labem. Partnerem Misanu, který se věnuje zejména dovozu špičkových japonských obráběcích strojů a jejich uvádění do provozu včetně technologické přípravy, byla společnost Iscar ČR. A tak i tentokrát se odbornou stránku semináře i kvalitu jeho organizace povedlo dostat na opravdu vysokou úroveň.
Výrobky jsou drahé, jde se na jistotu
Obrábění korozivzdorných ocelí, žáruvzdorných ocelí, superslitin či tvrzených ocelí, má-li být prováděno kvalitně a s vysokou produktivitou, představuje vždy výzvu. Nejde jen o vlastní řezný proces, charakteristické výrobky z těchto materiálů se vyznačují potřebou odebrat vysoké procento materiálu z polotovaru, jsou kladeny vysoké požadavky na životnost použitých řezných nástrojů, obráběné dílce jsou mnohdy tenkostěnné a tedy náchylné k deformacím řeznými silami. Vesměs jde o výrobky velmi drahé, proto nezanedbatelnou roli hraje i jistota vlastního procesu. Pro informaci jsou v tabulce uvedeny některé charakteristické vlastnosti těchto materiálů. Je nutné vyrovnat se s velkými, často dynamicky se měnícími řeznými silami, čelit vysokému abrazivnímu opotřebení, zajistit chemickou stabilitu řezného nástroje a dostatečný odvod tepla, vzniklého při obrábění. V některých případech charakter vznikající třísky způsobuje, že velká řezná síla působí v těsné blízkosti břitu, který je tak extrémně namáhán. Obrábění klade vysoké požadavky na výkon obráběcího stroje, požadavky na otáčky vřetena či velikost posuvu v jednotlivých osách však extrémní nejsou.
Vhodné stroje a nástroje
Základní požadavky na stroje vyplývají z uvedeného. Stroj by měl disponovat dostatečným výkonem, spolu s upínačem obrobku a upínačem nástroje má být stabilní a dostatečně tuhý, měl by být schopen tlumit vibrace. Účinný odvod třísek a výkonné chlazení musí eliminovat vliv vnějších i vnitřních zdrojů tepla; velkou výhodou je tepelně symetrická konstrukce stroje. Předností a předpokladem vysoké produktivity je sofistikovaný software, který zabezpečí takovou strategii obrábění, při níž je nástroj rovnoměrně namáhán a řezné síly kolísají jen v nezbytně nutném rozsahu. Nabízená obráběcí centra firmy Okuma tyto požadavky více než splňují. Disponují optimálně rozmístěnými plochými vedeními až se čtyřnásobnými valivými hnízdy, tlumícími vibrace a účinně zabraňujícími nežádoucím změnám polohy vlivem řezných sil. Vysokou tuhost strojům dodává diagonální žebrování jeho základních komponent, jsou odolné proti ohybu i krutu (obr. 1). Odolnost proti vibracím je u strojů Okuma dána nejen jejich koncepcí, ale i inteligentními systémy Machining Navi pro potlačení vibrací během obráběcího procesu. Tepelné deformace snižuje jak promyšlená koncepce strojů, tak i systémy kompenzace teplotních deformací TFC (obr. 2) a bezpečnosti procesu přispívá vyspělý antikolizní systém CAS. Pro extrémní nároky a velké obrobky jsou v nabídce stroje portálové koncepce. Nástroje pro opracování těžkoobrobitelných materiálů musí mít řeznou část zhotovenou z řezného materiálu, který je v dostatečné míře odolný proti namáhání při vysokých teplotách, proti vzniku plastické deformace a odolává abrazivnímu opotřebení i chemické reakci mezi třískou a řezným materiálem. Pro tyto účely nabízí Iscar řadu jakostí slinutého karbidu, především IC807, IC808, IC330, IC380 a IC908. Jde o houževnaté submikronové substráty, opatřené TiAlN PVD nebo TiAlN+TiN PVD povlakem v provedení SumoTec – se speciální úpravou, zvyšující jejich životnost a spolehlivost. V nabídce jsou i nepovlakované slinuté karbidy IS9 a IS20, whisker keramika IW7 a konečně řezné materiály na bázi CBN. Co se konstrukce nástroje týče, je žádoucí vysoce stabilní upnutí břitové destičky i možnost přivedení chladicí kapaliny do těsné blízkosti břitu a s vysokým tlakem. Představitelem vhodných frézovacích VBD jsou například destičky HELI2000 Chatterfree, vyznačující se asymetrickým tvarem a dvěma různými řeznými hranami ve šroubovici, které se do tělesa nástroje montují střídavě, aby se dosáhlo efektu potlačení vibrací. Účinné dělení třísky zajišťují destičky P290 ACKT s děleným ostřím a pozitivní geometrií. Ty jsou v tělese uloženy střídavě s lehkým axiálním přesazením, což efekt dělení třísky násobí a je vítané u nástrojů s velkým vyložením a pro práci v hlubokých dutinách. Vysoce pozitivní geometrií disponují jednostranné destičky řady HM390 TDKT se třemi břity ve šroubovici i oboustranné destičky H690 TNKX s 6 využitelnými břity, rovněž ve šroubovici (obr. 3). Oba poslední jmenované typy se vyznačují lehkým řezem, odolností proti vibracím a jsou vhodné i pro práci do rohu pod úhlem 90°. Pro zhotovování dutin forem či obrábění lopatek jsou určeny quasi kruhové oboustranné destičky řady H606 RXCU s vysoce pozitivní geometrií. Skládají se ze tří kruhových segmentů na každé straně, majících i hladicí funkci. Poskytují tedy uživateli celkem šest břitů a další jejich výhodou je inovované uložení do prizmatu s vysokou tuhostí. Stále se rozšiřuje rodina tangenciálních břitových destiček a příslušných nástrojů. Za všechny lze jmenovat rodinu oboustranných VBD T490 pro frézování do rohu pod úhlem 90° s břity, opatřenými děličem třísky. Dělič zlepšuje odvod třísky z třískového prostoru nástroje a umožňuje tedy práci s větší šířkou záběru; i zde se užívá střídavá montáž destiček. Pro těžké operace se rovněž doporučují VBD rodiny T465 pro práci s úhlem nastavení 65° (obr. 4). Sesterská společnost Iscaru, firma Ingersoll, se chlubí oboustrannými VBD typu GoldMax 8. Disponují celkem osmi břity s výrazně pozitivní geometrií a novým, tužším způsobem upínání. Novinkou jsou i oboustranné radiální VBD typu IQ 845 s celkem osmi řeznými břity a wiper efektem. Pro soustružení těžkoobrobitelných materiálů se nabízí několik úprav zvyšujících tuhost upnutí VBD (nový tvar upínací páky Combi D Lock, systém Safe T Lock, využívající prizmatického tvaru dosedací plochy VBD, systém Dove IQ Turn pro upnutí oboustranných VBD s rybinovitým tvarem jejich boků a tuhé systémy upnutí zapichovacích VBD). V neposlední řadě je nutno připomenout typy nástrojů s vysokotlakým vnitřním přívodem chladicí tekutiny Jet HP Line, které mohou pracovat s tlaky 300–340 barů (obr. 5).
Ukázky obrábění
Jak se ve společnosti Misan stalo již tradicí, jsou semináře spojeny s ukázkami obrábění. Účastníci mohli shlédnout soustružení kalené nerez oceli o tvrdosti 58 HRc na stroji Multus B400Y CBN nástroji IB25H a IB50 (vc = 180 m/min, f = 0,05 mm/ot a ap = 0,1 mm), přerovnání plochy téhož materiálu na stroji Genos 560 (obr. 6) nástroji s jakostí slinutého karbidu IC4050 (vc = 200 m/min, fz = 0,1 mm, ap = 0,5 mm, aae = 70 mm) a frézování slitiny Ti6Al4V na stroji Genos 560 řezným materiálem IC808 (vc = 80 m/min, fz = 0,14 mm, ap = 0,3 mm, aae = 28 mm). Na stroji Multus B400Y se soustružil litý Inconel 713 směsnou keramikou IW7 parametry vc = 200 m/min, f = 0,2 mm/ot a ap = 1 mm, tedy řeznou rychlostí 7–10krát vyšší, než bylo možno na stejném materiálu použít při nasazení nástrojů ze slinutého karbidu.
Další stroje
Zaujala informace o stroji Brother Speedio M140X1, který je vybaven kolébkou s otočným stolem a disponuje tedy 5 řízenými osami. Předností je nejen malá půdorysná plocha stroje (1280 × 3641 mm vč. dopravníku třísek), ale i otáčky stolu, které dosahují 2000 ot/min, a stroj je tak schopen i plnohodnotného soustružení s vodorovnou nebo svislou osou. V chodu byl předváděn i stroj zhotovující komplikované dílce spékáním prášků pomocí laseru (Laser Cusing) typ Xline 1000R, vyráběný německou společností Concept Laser, v ČR zastupovanou společností Misan. Pozornost poutaly především typy použitelných prášků a mechanické hodnoty, které se dosahují po otryskání povrchu a doporučeném tepelném zpracování. Pro ilustraci – prášek CL50WS (mat. 1.2709), doporučovaný pro výrobu vstřikovacích forem, resp. chladicích vložek, dosahuje tvrdosti 52–54 HRc, meze kluzu 1800 N/mm2 a pevnosti v tahu 1900 N/mm2.
Ing. Petr Borovan