Vibrace při obrábění jsou ve většině případů nevyhnutelným jevem doprovázejícím řezný proces. Jsou zapříčiněny působením řezných sil nebo se jedná o samobuzené kmitání a vždy jsou součástí řezného procesu. I v případech, kdy je řezný proces označován za stabilní, jsou přítomny vibrace, dosahují však pouze úrovně, která ještě neznemožňuje dosáhnout požadované výsledky obrábění (jakost obráběného povrchu apod.)
Je faktem, že vibrace jsou negativním jevem, který zhoršuje výsledky a výkon obrábění. Výrobci vynakládají značné úsilí k úplné eliminaci nebo alespoň maximálnímu možnému snížení vibrací na úroveň, která je akceptovatelná s ohledem na požadované výsledky obráběcího procesu. Vibrace a princip jejich vzniku jsou předmětem seriózního výzkumu, jenž je založen na složitých modelech soustavy stroj-nástroj-obrobek. Toto modelování je poměrně časově náročné, vyžaduje velké množství vstupních dat a většinou neumožňuje zareagovat v reálném čase na problém. Většinou se potíže spojené s vibracemi řeší snížením řezných parametrů (řezné rychlosti a posuvu), což vede ke snížení produktivity obrábění. Proto je každá efektivní metoda snížení vibrací, která není spojena s poklesem produktivity výroby, pro výrobce velmi zajímavá.
Při snaze o snížení vibrací vznikajících při obrábění je nutno věnovat pozornost celé výrobní jednotce sestávající ze vzájemně se ovlivňujících částí - obráběcího stroje, obrobku, upínacího zařízení a obráběcího nástroje. I když je vliv jednotlivých elementů na vznik celkových vibrací rozdílný, může mít zlepšení vibrační charakteristiky každého z nich výrazný dopad na celkové dynamické chování systému. Většina úsilí v boji proti vibracím se soustředí na vývoj a výrobu tuhých obráběcích strojů vybavených inteligentními senzory a počítačovou kontrolou a na vývoj a výrobu moderních antivibračních nástrojů. Může mít řezný nástroj, nejmenší a pravděpodobně nejjednodušší část systému, výraznější vliv na celkovou intenzitu vibrací výrobní jednotky? I když někteří výrobci nepřikládají volbě nástroje v souvislosti se snížením vibrací žádný větší význam, může mít v některých případech správně zvolený nástroj rozhodující vliv na snadné a efektivní odstranění vibrací bez nepříznivého vlivu na produktivitu obrábění.
Geometrie řezného nástroje
Správně zvolená geometrie řezného nástroje je nezbytná pro dosažení klidného a stabilního řezného procesu. Geometrie nástroje má významný vliv na velikost, orientaci a průběh řezné síly, odchod třísky z místa řezu a další faktory, které jsou přímo spojeny se vznikem vibrací.
Konstruktéři nástrojů firmy ISCAR jsou přesvědčeni, že správně zvolená geometrie výrazným způsobem přispívá ke snížení vibrací způsobených řezným nástrojem, a této skutečnosti přizpůsobují veškerý vývoj a návrh nových nástrojů. Mnoho vyměnitelných břitových destiček, vrtacích hlavic i monolitních karbidových nástrojů ISCAR má dělené ostří. Dělené ostří dělí širokou třísku do malých segmentů, což má příznivý vliv na dynamické zatížení nástroje během obrábění a stabilizaci vibrací.
Na obrázku je vyobrazena hrubovací fréza s kruhovými destičkami. Tento typ nástrojů se často používá při hrubování forem a zápustek, kde se s nimi frézují i hluboké dutiny. Nástroje pracují ve velmi nepříznivých podmínkách a jsou používány s upínači s velkým vyložením a musejí rychle odstranit velké množství materiálu. Poměrně velké, cyklicky působící řezné síly způsobují na nástroji s velkým vyložením vibrace. Problémy se stabilitou řezného procesu se objevují většinou již v okamžiku, kdy hodnota vyložení nástroje dosáhne trojnásobku jeho průměru. Použijí-li se místo klasických kruhových destiček destičky s děleným ostřím (viz obr.), dosáhne se velice jednoduše výrazného snížení chvění nástroje a zlepší se stabilita řezného procesu.
Vhodně navržená rozteč zubů nástroje je dalším způsobem, jak příznivě ovlivnit dynamickou stabilitu systému a potlačit vibrace vznikající při obrábění. ISCAR používá označení CHATTERFREE pro skupinu monolitních karbidových fréz, které jsou vyrobeny s nepravidelnou zubovou roztečí a nestejným úhlem šroubovice. Tento koncept nástrojů zaručuje obrábění bez vibrací v širokém rozsahu aplikací.
(Celý článek naleznete v magazínu Řezné nástroje a upínání, příloze Technického týdeníku, který vychází 21. dubna.)