Kde běžné nástroje nestačí

Postupně ale pronikají do stále více dalších průmyslových oborů kvůli snižování hmotnosti a zvýšení efektivnosti provozu, ať už jde o výrobu automobilů, sportovních potřeb či lodí a ponorek - obecně všude tam, kde je potřeba nízká hmotnost a vysoká odolnost. Ve velké míře se zde uplatňují i tzv. sendvičové materiály, jež jsou skládány z více materiálů v různých vrstvách a kombinacích.

Speciální nástroje pro speciální materiály
Obrábění nekonvenčních materiálů je však náročné a značně obtížné a běžné nástroje, pokud by byly vůbec schopné tyto operace zvládnout, zde mohou způsobit více škody než užitku. Obecně lze říci, že ke klíčovým faktorům, které rozhodují o úspěšnosti při práci s těmito materiály patří správná volba řezného materiálu, optimální geometrie nástroje (zejména s ohledem na správný tvar a bezproblémový odvod třísek z místa řezu), a v neposlední řadě i optimální a výkonný systém chlazení (k tomuto účelu se zpravidla používá stlačený vzduch).
Obrábění takovýchto materiálů klade na řezné nástroje, obráběcí stroje a celý výrobní proces speciální požadavky. Při vývoji speciálních nástrojů se významně uplatňují i moderní konstrukční prostředky, jako je počítačová simulace apod., využívají se nejmodernější technické nástroje (speciální mikroskopy, včetně elektronové mikroskopie, tomografie, vysokorychlostní kamery a termokamery, a další speciální systémy umožňující měřit a detailně zaznamenat řezné síly a faktory působící v průběhu obrábění. Navrhuje se a simuluje řezná geometrie, poté se vyrobí příslušný nástroj. Navržené nástroje jsou podrobeny důkladnému a náročnému testování v reálných podmínkách - nejdříve v laboratořích a zkušebnách, a následně i v provozních podmínkách skutečné výroby. Získané výsledky jsou pečlivě vyhodnoceny a proběhne případná optimalizace nástroje. Pokud vše probíhá dobře, může nastoupit finální fáze, která znamená nasazení těchto nových nástrojů přímo u zákazníka pod dohledem aplikačního specialisty, kdy je prováděna ještě další optimalizace řezných parametrů, aby bylo dosaženo maximální procesní stability. To samozřejmě znamená časově náročnější a nákladnější výrobu, takže i nástroje pro obrábění speciálních materiálů jsou v odlišné cenové úrovni ve srovnání s jejich běžnými protějšky a ne každá firma zvládne jejich výrobu v patřičné kvalitě. Jde svým způsobem o hi-tech výkladní skříň možností výrobců.
Nicméně prakticky všichni hlavní výrobci nástrojů mají dnes už ve svém nabídkovém portfoliu speciální nástroje určené k práci právě s těmito druhy nekonvenčních materiálů. Navíc se zde otevřely nové šance i pro menší firmy, které se na výrobu takovýchto nástrojů specializují - často i formou zakázkové výroby na základě přesně specifikovaných požadavků, kdy je nástroj vyvíjen a vytvářen doslova “na míru” určitému aplikačnímu nasazení.

Kompozity a jiné povídky
Kapitolou sui generis jsou kompozitní materiály tvořené z více vrstev různého charakteru a parametrů, což samozřejmě vyžaduje i zcela jiné postupy a nástroje, než při klasickém obrábění. Například jen kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny, které dnes představují jednu z nejrozšířenějších skupin tohoto typu materiálů, a můžeme se s nimi stále častěji setkat třeba v automobilovém průmyslu, u sportovního vybavení apod., se vyrábějí mnoha různými způsoby, mj. často používanou laminací. V leteckém a kosmickém průmyslu se zase ve velké míře uplatňují odlehčené kompozity sendvičové konstrukce tzv. honeycomb koncepce se strukturou podobnou včelímu plástu (od nějž získala svůj název) často v kombinaci s prvky z lehkých kovů (obvykle titan nebo hliník či jejich slitiny). Tyto materiály jsou však vysoce náročné na technologii obrábění, protože při práci s nimi dochází k jejich specifickému poškozování, odlišnému od tradičních kovových materiálů či plastů - např. při vrtání je to tzv. delaminace, tj. narušení kompozitní vrstvy související přímo s typem použitého nástroje a způsobem jeho působení. Takto vzniklé jemné prasklinky v důsledku nevhodně zvoleného či použitého nástroje se pak mohou při extrémním namáhání, jemuž jsou vystaveny tyto materiálu v leteckém provozu, zesílit a rozšířit dále, což může vést až ke kritickému poškození. Dalšími faktory jsou pak např. působení tepla vznikajícího při dané obráběcí operaci, vymílání laminované části sendvičových materiálů kovovými třískami apod.
Podobnou kapitolu představuje také tzv. nekonvenční obrábění, využívané často pro práci s jinak obtížně obrobitelnými materiály. Sem patří technologie jako elektroerozívní obrábění, vypalovaní či odtavování laserem, plazmou, či řezání vodním paprskem, které si poradí i se speciálními materiály problematickými pro klasické obrábění, jaké představují např. nerez a speciální oceli (konstrukční, legovaná, tepelně zpracovaná, návarová s extrémní tvrdostí), barevné kovy, slitiny hliníku, titanu, mědi, niklu apod., sklolaminát, kompozity, technické plasty, mramor či umělý kámen, dlažba, obklady, ale i slinutá keramika, sklo, plexisklo, elektroizolační a tepelně izolační kompozity, těsnicí a pěnové materiály, expandovaný grafit, apod.
 

Publikováno: 4. 12. 2015 | Počet zobrazení: 2111 482