Společnost systematicky investuje do vývoje nových nástrojů a inovací stávajících produktů. V rámci aktivit vývojového centra se soustředí především na prodlužování životnosti nástrojů, zvyšování efektivity výroby na straně zákazníka i na vývoj zcela nových aplikací. V jednom ze zatím posledních projektů podpořených evropskými prostředky se zaměřila na inovace ultratvrdých nástrojů s CBN a PKD řeznou hranou.
Řezné nástroje z programu společnosti Rotana © Rotana
Společnost Rotana se věnuje vývoji a dodávkám řezných nástrojů ze slinutého karbidu, diamantu a kubického nitridu bóru, převážně výkresového charakteru. Již při založení v roce 2001 dostala do vínku něco, co dnes každá firma nemá: kompetentní, iniciativní spolupracovníky a management s vizí dalšího rozvoje a dostatkem schopností a energie nutné k její realizaci. Postupem doby její vedení pořídilo moderní stroje, především brusky Saacke, nechalo zbudovat výrobní plochy, jaké vyžaduje přesná výroba nástrojů, a celé společnosti se podařilo vybudovat si pověst předního výrobce přesného řezného nářadí. K jejím výrazným přednostem patří mj. i velmi krátká lhůta dodávky výkresových nástrojů.
V průběhu druhé dekády třetího tisíciletí však musela firma reagovat na potřebu výkonných řezných nástrojů pro obrábění moderních, těžkoobrobitelných materiálů. Výrobu obohatily nová pětiosá CNC nástrojařská bruska Saacke UW1D s vysokofrekvenčním vřetenem, nejmodernější laserové obráběcí centrum Ewag Laser Line Ultra, vakuová pájecí pec Wigtec pro pájení plátků supertvrdého řezného materiálu na karbidový nosič a potřebná kontrolní a měřicí zařízení.
Ve spolupráci s Fakultou strojní ČVUT v Praze úspěšně realizovala dva projekty výzkumu a vývoje v rámci projektu MPO-TRIO. Jejich těžištěm byl vývoj nové generace high-tech řezných nástrojů, osazených supertvrdými řeznými materiály, ověření na trhu nabízených řezných sort a výběr těch vhodných pro nástroje, na něž se Rotana zaměřuje, spolu s návrhem technologie jejich výroby. Vývoj nových nástrojů společnost úspěšně dokončila, optimální technologie výroby ověřila a nové nástroje zařadila do své nabídky.
Klíčovými operacemi vývoje a výroby se staly pájení plátku v pájecí peci Wigtec a tvorba mikrogeometrie, resp. ostrého břitu laserem s pomocí víceosého laserového centra Ewag Line Ultra.
Níže uvedené vybrané prototypy reprezentují rodiny nových nástrojů nabízených pro konkrétní aplikace.
Soustružnický nástroj osazený PKD
Nástroj je osazen kruhovou břitovou destičkou s řeznou částí v podobě segmentu z polykrystalického diamantu s vysokým podílem diamantových zrn, vybavenou speciálním utvářečem třísek. Jeho testy výrobce zaměřil na obrábění slitiny Ti6Al4V a speciálního materiálu AlSi9M0.6 — A359 grade (40 % karbidových zrn křemíku v hliníkové matrici), určeného pro výrobu brzdových kotoučů.
V prvém případě zvolil řeznou rychlost 200 m/min, 0,2 mm posuvu na otáčku a 0,3mm hloubku řezu. V rámci tohoto testu zaznamenal 55minutovou životnost nástroje po součtovém výkonu 11 km řezu.
Při opracovávání druhého z testovacích materiálů pracoval v rozsahu rychlostí 280—600 m/min, posuvem 0,3 mm/ot a hloubkou řezu 1 mm. Celkově operátoři za těchto podmínek odebrali 2 030 cm3 materiálu, přičemž dosažená drsnost povrchu Ra činila 2,78 μm. V porovnání s konkurenčními karbidovými nástroji tak nástroj prokázal více než devítinásobné zvýšení výkonu a odpovídající snížení nákladů.
Rotační nástroj osazený CVD
Stopková mikrofréza s naletovanou řeznou částí o průměru 1 mm z monolitického CVD-d materiálu je určena především pro opracovávání forem, razníků a členitých povrchů dílců z tvrdokovu, grafitu a dalších těžkoobrobitelných materiálů. Řezná část je naletována na tvrdokovový držák a řezná geometrie včetně drážek je vytvořena výhradně laserem, což výrobci dovoluje zhotovit individuální mikrogeometrii na míru konkrétních aplikací. Technologie je podle zjištění vhodná pro průměr řezné části do 2 mm.
Vývojový tým testováním ověřil možnost vytvoření zesíleného jádra s cílem zvýšení pevnosti pájeného spoje a jeho schopnost snášet statické a dynamické zatížení působené řeznými silami. Testy prováděl frézováním drážek o hloubce 0,2—0,3 mm v brzdovém kotouči (materiál viz výše) za rychlosti přesahující 40 000 ot/min, 0,002mm posuvem na zub. Ve srovnáním s konkurenčními řešeními potvrdil výrazně nižší opotřebení nástroje a bezchybné dodržení kvality obrobeného tvaru.
Soustružnický nástroj osazený PKNB s optimalizovanou geometrií břitu
Plné využití schopností laserového obráběcího centra Ewag Laser Line Ultra přináší možnost optimalizovat mikrogeometrii řezných prvků z ultratvrdých materiálů včetně vytvoření optimálního povrchu hřbetu i čela, s cílem zvýšit životnost nástroje, posílit jeho výkon a zlepšit výslednou kvalitu obrobeného povrchu.
Porovnávací testy tým tentokrát prováděl v rámci opracování válcového polotovaru z materiálu Inconel 718 řeznou rychlostí 200 m/min, 0,08mm posuvem na otáčku při hloubce řezu 0,1 mm. Oproti etalonu dosáhl zvýšení životnosti o cca 20 % a konstantní drsnosti Ra v rozsahu 0,19—0,25 μm, zatímco u konkurence počáteční drsnost klesá z hodnoty 0,65—0,91 μm k hodnotě 0,29 μm na konci životnosti. Výsledek tak hodnotí jako jednoznačně pozitivní.
Nástroj se supertvrdou řeznou částí a vnitřním rozvodem chladiva
Pro aplikace, kde výše teplot v řezné zóně ohrožuje řezný materiál nebo pájený spoj, a tedy limituje volbu řezných podmínek i životnost nástroje, inženýři firmy navrhli způsob vnitřního rozvodu chladiva, který toto omezení eliminuje. Chladivo je přiváděno držákem do prostoru pod břitovou destičkou s pájeným elementem ze supertvrdého řezného materiálu a dále kanálkem do pájeného spoje. Část je směrována kanálky v pájeném spoji směrem k hřbetu nástroje, část dále k jeho čelu, kde ústí jedním či více otvory do řezné zóny.
Velikosti a počty kanálků i počty a rozmístění jejich výstupů vycházejí z dalších testů, neboť závisejí na konkrétní aplikaci (především na materiálu, řezné geometrii a velikosti posuvu i hloubce řezu). Testovaná velikost kanálků činila 200 μm × 100 μm. Součástí řešení je také odpovídající mikrogeometrie. Výsledkem tohoto úkolu řešeného projektu je přihláška užitného vzoru, jehož předmětem je soustružnický nástroj s vyměnitelným břitovým elementem a pájeným segmentem, s unikátním způsobem chlazení. Užitný vzor byl udělen a nad rámec řešení a pro jeho účinnější ochranu firma podala i přihlášku patentu.
Uznání na závěr
Všem, kteří se podíleli na úspěšném řešení podoby i technologie výroby nových nástrojů, lze vyslovit velké uznání. Prokázali, že je možné účinně využít prostředků, určených pro řešení úkolů vědy a výzkumu, a nemalým dílem přispěli k tomu, že ne všechny výrobní závody v této republice musejí být pouhými montovnami. Mohou nabízet i něco zcela nového.