Frézování závitů nástroji firmy ISCAR

Široká technologická oblast výroby závitů ve strojírenských závodech nejrůznějšího zaměření je jednou z důležitých perspektiv a modernizačních cílů naší firmy. Přes rozmanitost konstrukčního provedení a rozdílné technologické aplikace závitových nástrojů jsou všem bez rozdílu společné kvalitativní a výkonnostní požadavky na ně kladené. Vysoký řezný výkon, přesnost, spolehlivost, kvalita zhotoveného závitu, dlouhá životnost nástroje, rozsáhlá nabídka a rychlá realizace rozměrových i technologických požadavků a další jsou nezbytné vlastnosti všech nástrojových závitových souborů. Článek je tematicky zaměřen na rozsáhlou a neustále zdokonalovanou oblast výroby závitů frézováním. Další, neméně rozsáhlé a též soustavně inovované oblasti vnějšího a vnitřního soustružení širokého rozsahu typů závitů pomocí příslušné palety rozmanitých břitových destiček, aplikace produktivních a přesných závitníků, různých zakázkových kombinací nástrojů a destiček dle přání uživatele aj. budou tématem jiného samostatného článku. Výroba závitů frézováním přináší při porovnání s dosavadními klasickými metodami závitování řadu významných výhod. Tak například při srovnávací klasifikaci výroby závitu klasickým závitníkem a celokarbidovou stopkovou frézou lze jednoznačně hodnotit ve prospěch frézovací metody dosaženou kvalitu povrchu závitu, jeho toleranci a geometrii. Běžně dosažitelnou toleranci závitu standardní celokarbidovou závitovou stopkovou frézou v rozsahu 4H - 6H lze zajistit pouze speciálním závitníkem. Při frézování jsou též dosahovány výrazně nižší řezné časy i řezné síly. V celkovém hodnocení charakteristických vlastností rozsáhlé oblasti rozmanitých nástrojů pro frézování závitů lze specifikovat řadu optimalizačních prvků proti klasickým metodám závitování: • Možnost zhotovení přesných závitů na CNC frézovacích strojích a obráběcích centrech s využitím kruhových interpolačních programů • Bezproblémové obrábění kvalitních vnějších i vnitřních závitů umístěných mimo osu rotace obráběného dílu či na nerotačních součástech • Velmi přesné a jakostní závitování i v tvrdých a dalších těžkoobrobitelných materiálech a taktéž i v měkkých materiálech bez rozdírání opracované plochy • Eliminace problémů s odstraňováním zbytků zalomených závitníků v závitových otvorech mnohdy vysoce nákladných rozpracovaných dílů • Výrazné cenové zvýhodnění frézovacích nástrojů oproti závitníkům větších rozměrů • Možnost použití jediného nástroje pro různé průměry závitů o stejném stoupání, v pravém i levém provedení • Možnost spolehlivého zhotovení závitu u tenkostěnných obrobků díky zmenšeným řezným silám, při přerušovaném řezu a do dna bez odlehčení ve slepých otvorech • Eliminace přebrušovací operace s ohledem na dobrou kvalitu obrobeného závitu • Odstranění nepříznivého pěchování třísek běžného při použití závitníku • Podstatné zkrácení obráběcího cyklu na jediný průchod v délce závitu • Hladký a klidný řez bez vibrací. Soubor nástrojů ISCAR pro frézování závitů je již poměrně velmi rozsáhlý a umožňuje uživatelům využít ho pro produktivní výrobu závitů v širokém rozměrovém, druhovém i kvalitativním výběru. Dále budou v stručném přehledu uvedeny nabízené frézovací nástroje a další inovační záměry v této oblasti. Popisované nástroje lze rozdělit do několika charakteristických konstrukčně odlišných skupin: 1) MONOLITNÍ KARBIDOVÉ STOPKOVÉ ZÁVITOVÉ FRÉZY Tyto celokarbidové nástroje (viz obr. 1) jsou k dispozici v rozdílném rozsahu průměrů v závislosti na jejich provedení, s možností volby šesti standardních tvarů závitů (ISO-M, W, UN, BSPT, NPT a NPTF) a k nim příslušných normalizovaných rozměrů závitů a stoupání. Například frézy označené MTEC -ISO pro vnitřní závity dle metrické ISO normy jsou v provedení bez chlazení k dispozici v rozsahu průměrů D = 2,2 - 20 mm pro zhotovení závitů M3 - M27 s odpovídajícím stoupáním v rozsahu 0,5 - 3,0 mm. Celokarbidové frézy jsou vyráběny v jakosti submikronového karbidu IC908 s TiAlN PVD povlakem pro možnost použití na různých materiálech obrobků s velmi dobrou životností nástroje. Pro všechny standardní tvary závitů jsou k dispozici nástroje bez chlazení (MTEC) i s vnitřním chlazením (MTECB). Popisované nástroje zajišťují výrobu kvalitního závitu při jediném průchodu podél závitového otvoru. Tuhá konstrukce frézy vybavené 3 - 6 šroubovitými drážkami umožňuje obrábění i těžkoobrobitelných materiálů vysokými řeznými rychlostmi při nízkých řezných silách. Hospodárnost provozu zvýrazňuje možnost použití stejného nástroje pro zhotovení pravého i levého závitu. Vedle popsaných celokarbidových závitových fréz jsou pro malé rozměry vnitřních závitů (od M2x0,4 - perspektivně od M1,4x0,3 - a UN se stoupáním Tpi od 72 ) nabízeny monolitní frézy MTECS s krátkou řeznou částí. Tyto nástroje (viz obr. 2) lze koncepčně zařadit do popisované skupiny, mají však několik konstrukčních odlišností předurčujících jejich aplikaci. K dispozici jsou zatím v provedení závitových tvarů M a UN ve výše uvedených rozsazích a v členění pro délku závitu do 2xD1 a do 3xD1. Popisované frézy mají tři krátké řezné břity s třemi drážkami pro odvod třísek. Za zkrácenou řeznou oblastí je část upínací stopky odlehčena pod její průměr jak patrno na obr. 2. Materiál nástroje je opět kvalitní povlakovaný IC 908, takže spolu s unikátní konstrukční koncepcí nástroje vytváří podmínky pro výkonné frézování s minimalizací řezných a ohybových sil. To též usnadňuje dodržení vysoké přesnosti a souososti závitu v celé délce. Při srovnání se zhotovením závitu pomocí závitníku je frézovaný mnohem přesnější, má kvalitnější povrch, obrobení je podstatně rychlejší a nehrozí nebezpečí zalomení nástroje v otvoru. Na rozdíl od závitníku lze jediný frézovací nástroj použít pro široký rozsah průměrů a pravé či levé provedení závitu. Aplikace frézování závitů je velmi výhodná a má širokou oblast použití právě u závitů malých rozměrů, kde dosud převážně používané závitníky mají tendenci k častému lomu v obrobku, a to zvláště u kvalitních, hůře obrobitelných materiálů. 2) STOPKOVÉ ZÁVITOVÉ FRÉZY S VD Tyto nástroje opět využívají všech možností a výhod, které přináší technologie výroby závitu frézováním. Od předchozí monolitní koncepce nástroje se odlišují nahrazením závitových břitů jednou nebo dvěma vícezubými vyměnitelnými závitovými destičkami rozdílných velikostí, roztečí a profilů závitu, ve vnějším, vnitřním či univerzálním provedení. Destičky jsou vyrobeny z povlakovaných řezných materiálů IC328 a IC928. Významným ekonomickým přínosem je možnost použití stejné destičky pro různé průměry s totožným rozměrem a profilem závitu a též pro pravé i levé závity. Navíc do stejné frézy lze upnout rozměrově příslušnou destičku s libovolným požadovaným profilem závitu (ISO, UN, NPT, W, BSPT). Popisovaný nástroj je zobrazen na obr. 3. I tato skupina je opět tvořena několika koncepčně shodnými typy s některými konstrukčními odlištnostmi: a) Závitové stopkové frézy MTSR s jednou vyměnitelnou závitovou destičkou v rozsahu délek l = 12 - 40 mm (MT 12 - MT 40 ) jsou k dispozici v rozsahu průměrů nástroje D = 9,5 - 48 mm. Všechny frézy jsou opatřeny otvorem pro vnitřní chlazení. Soubor stopkových nástrojů MTSR je doplněn několika frézami různých průměrů s prodlouženou neosazenou stopkou, určených pro frézování závitů v hlubokých dutinách nebo v blízkosti různých osazení. Při operacích tohoto charakteru je doporučeno snížit řeznou rychlost a posuv o 20 - 40 %. b) Závitové stopkové frézy MTSR- C s jednou vyměnitelnou destičkou a neosazenou prodlouženou karbidovou stopkou jsou v rozsahu průměrů D = 6 - 27 mm. Všechny nástroje opět mají (s výjimkou minimálních průměrů) otvory pro chlazení. Při velkém vyložení nástroje je nutno v závislosti na materiálu obrobku, stoupání závitu, tuhosti soustavy a délce vyložení opět příslušně zredukovat řeznou rychlost a posuv. c) Závitové vícebřité stopkové frézy MTSR - Multi jsou vybaveny dvěma vyměnitelnými destičkami v rozsahu délek l = 14 - 40 mm. Nástroje jsou k dispozici v rozsahu průměrů D = 20 - 50 mm, vždy s dvěma destičkami příslušné velikosti a vnitřním přívodem kapaliny ke každé destičce. d) Závitové stopkové frézy MTSR-C-Single jsou nástroje s odlišnou, pouze jednozubou závitovou destičkou 0,6 - 11 IR a prodlouženou válcovou karbidovou stopkou. Jsou nabízeny v rozsahu průměrů D = 6,8 - 13,2 mm. 3) NÁSTRČNÉ ZÁVITOVÉ FRÉZY S VD Nástroje této skupiny doplňují a uzavírají soubor nástrojů ISCAR pro frézování závitů. Používají se pro výrobu vnějších i vnitřních závitů velkých průměrů. Konstrukční provedení popisovaných fréz je patrné z obr. 4. Frézy jsou osazeny 4 - 5 vícezubými závitovými destičkami MT21 - MT40 rozměrově příslušnými ke zvolené velikosti nástroje v rozsahu průměrů D = 63 - 100 mm. Všechny výše uvedené výhody, možnosti aplikací a ekonomický přínos platí v plném rozsahu i zde. Frézování závitů jako jedna z velmi perspektivních výrobních technologií stojí v centru pozornosti vývojových pracovišť firmy. Výsledkem tohoto úsilí je neustálé zdokonalování nástrojů, rozšiřování jejich technologických možností i zlepšování výsledné kvality obrábění. V stručném přehledu budou dále zmíněny nejdůležitější inovační záměry firmy v oblasti frézování závitů a jejich realizace. PŘEHLED SOUČASNÝCH INOVACÍ ZÁVITOVÝCH FRÉZOVACÍCH NÁSTROJŮ: a) Stopkové a nástrčné závitové frézy se spirálovitými vyměnitelnými destičkami b) Krátké monolitní celokarbidové stopkové závitové frézy pro tvrdé oceli (do 62 HRc) c) Rozšíření rozměrového pole krátkých celokarbidových stopkových ISO a UN fréz d) Stopkové celokarbidové frézy pro frézování vnějších závitů e) Hlavice MULTI-MASTER pro frézování závitů ISO, UN a W f) Rozšíření souboru vyměnitelných frézovacích závitových destiček o PG DIN 40430 ad a) Nové stopkové i nástrčné závitové frézy (MTSRH 45/6 a MTSRH 63/9) jsou osazeny dlouhými (37 a 38 mm) spirálovitými destičkami MTH 45 a MTH 63 pro různé volitelné typy závitů s úhlem boků 600 a 550. Konstrukční provedení stopkových i nástrčných fréz je znázorněno na obrázcích 5 a 6. Pro oba typy nástrojů jsou destičky zhotoveny z karbidu IC928 s PVD TiAlN povlakem. Tento vysoce odolný širokorozsahový řezný materiál pro těžké řezné podmínky zabezpečuje výkonné obrábění i nerez ocelí, žáruvzdorných slitin a dalších legovaných materálů. Spirálovitý tvar destičky umožňuje hladký záběr bez vibrací a dosažení vysoké kvality obrobeného povrchu závitu i při vysokých hodnotách posuvu a následném snížení výrobního času. Jako velmi významný doplněk k standardnímu použití dlouhých spirálovitých destiček MTH pro frézování závitů nabízí firma ISCAR též dodávku destiček speciálně tvarovaných dle konkrétních požadavků zákazníků. Destičky nejrůznějších tvarů řezného břitu a účelu použití jsou velikostí a tvarem přizpůsobeny k upnutí ve výše uvedených nástrojích a je možno je využít v širokém rozsahu frézovacích aplikací včetně dokončovacího frézování vysokých osazení. Několik představitelů popisovaných speciálních destiček je schematicky znázorněno na obr. 6. ad b+c) Soubor monolitních stopkových závitových fréz s krátkou řeznou částí (viz obr. 2) je doplňován o nástroje menších průměrů v provedení ISO a UN uzpůsobených pro použití v tvrdých kalených ocelích do 62 HRc. Nástroje mají označení MTECSH, jsou vyrobeny z ultrajemnozrnného povlakovaného karbidu IC903 pro délky závitů 2xD a 3xD a jsou použitelné i pro závity v obrobcích z titanu, z niklových slitin a nerez ocelí. S nejmenším nástrojem ISO řady lze zhotovit vnitřní závit již od M2x0.4. S narůstajícím podílem a oblibou výroby závitů frézováním oproti používání závitníků je účelově rozšiřován rozměrový soubor popisovaných krátkých fréz. Velký význam a širokou oblast použití mají pro výrobu zubních implantátů, miniaturních dílů a další všeobecné využití. ad d+f) V rámci inovací souboru závitových frézovacích nástrojů jsou zaváděny na trh stopkové celokarbidové frézy pro vnější závitování. Mají označení MTEC E-ISO a MTEC E-UN dle zvoleného závitu a vhodně doplňují dosavadní vnitřní nástroje. Vyměnitelné destičky pro závitové frézy jsou doplňovány o destičky MT PG - DIN 40430 v rozsahu délek 14 - 30 pro vnější i vnitřní závitování elektrických konektorů. ad e) V případě rozšíření řady hlavic MULTIMASTER o nástroj uzpůsobený pro frézování vnitřních závitů jde o účelovou kombinaci již používaných nástrojových koncepcí a využití jejich výhod a oboustranného přínosu. Závitové hlavice MT-ISO (resp. UN či W)- MM v rozsahu průměrů 10 -16 mm a stoupání 0,75 - 3 mm jsou při vhodně voleném rozměru závitového spoje použitelné s jakoukoli příslušnou MM stopkou (viz obr. 7). Výměna hlavice s potřebným závitem je velmi rychlá a spolehlivá, provádí se přímo na stroji bez vyjímání stopky a bez potřeby seřizování. Propojení obou systémů nabízí zvýšení životnosti, výkonu obrábění a zmenšení ztrátových časů. ISCAR ČR s.r.o. Mánesova 73, 301 00 Plzeň tel.: 377 420 625, fax: 377 420 630 iscar@iscar.cz, www.iscar.cz