Více než obrábění kovů...

Použití kompozitních materiálů a CFRP (carbon fiber reinforced plastics) je dnes poměrně časté a jejich tržní podíl roste. Oddělení vývoje společnosti ISCAR neustále přináší inovované řady řezných nástrojů, které jsou speciálně navrženy pro efektivní práci s kompozitními materiály. Tyto pokrokové produkty poskytují zákazníkům velmi efektivní řešení pro výrobu týkající se těchto náročných materiálů.

Kompozity v globálním rozsahu
V průběhu posledních tří desetiletí byly kompozity, plasty, keramika a množství dalších materiálů, na které se vztahuje pojem CFRP, dominantně se rozvíjející segment. Neúnavně dobývají nové trhy a počty aplikací pro tyto materiály nadále rostou. Moderní kompozity představují významný podíl na trhu technických materiálů a jsou používány v aplikacích od běžných výrobků až po sofistikovanější specializované oblasti. Hlavními průmyslovými lídry jsou automobilový, letecký a energetický průmysl.
Například moderní obchodní velikosti turbíny obvykle používají třílistý design. Tyto listy jsou vyrobeny z vyztuženého skelného vlákna polyesteru s pojivem z epoxidové pryskyřice. Také nové materiály, jako jsou uhlíková vlákna, jsou průběžně zaváděny a poskytují vysoké pevnosti v poměru k hmotnosti potřebné pro tyto velké lopatky větrných turbín. Délka typické lopatky turbíny používané u 5MW strojů dosahuje až 60 metrů.
Pro mnoho aplikací je vysoká pevnost v poměru k hmotnosti limitujícím faktorem a činí CFRP výhodným materiálem v globálním leteckém a automobilovém průmyslu. Kompozitní materiály jsou ale stále více využívány i ve všedních aspektech našeho každodenního života, třeba pro sportovní zařízení, spotřební zboží, v automobilovém a motocyklovém segmentu a též pro produkty ve zdravotnictví. Příkladem použití v oblasti medicíny je nová metoda k rekonstrukci velkých nebo složitých tvarovaných lebeční kostních defektů. V této oblasti prefabrikované, počítačem generované, individuální CFRP (plast vyztužený uhlíkovými vlákny) medicinální implantáty jsou již běžně používány.
Je důležité, aby světoví výrobci a technologové zapojení ve všech odvětvích, byli připraveni na nové požadavky trhu a byli dostatečně flexibilní najít nové aplikace pro CFRP a kompozitní materiály.

Nástroje pro náročná obrábění
ISCAR nabízí širokou škálu nástrojů, které jsou opatřeny břity s polykrystalickým diamantem (PCD) a kubickým nitridem boru (CBN). V portfoliu má také celou řadu pokročilých karbidových nástrojů s diamantovým povlakem a škálou geometrií pro různé aplikace a materiály pro splnění nejnáročnějších požadavků dnešního obrábění kompozitů. Mezi tyto produkty patří především břitové destičky, záhlubníky, kulové frézy a pravoúhlé frézy, tvarové frézy a kombinované vrtáky, stupňovité výstružníky a vrtáky v kombinaci se zahlubováky.  
Nástroje s břity PCD jsou stále více vyžadovány v souvislosti s používáním moderních materiálů, jako jsou neželezné kovy, plasty, kompozitní materiál (grafit) a jiné těžkoobrobitelné a abrazivní materiály. CBN nástroje se požadují pro obrábění tvrzených ocelí 45 HRC a výše, litiny, superslitin a dalších specifických kovů. Výzkumné pracoviště ISCAR proto vynakládá nemalé prostředky na problematiku obrábění těchto náročných materiálů.
Obrábění nových materiálů, které jsou v současnosti používány pro pokročilé typy letadel, vyžaduje nové postupy. Lehké a přitom pevné a houževnaté materiály kladou vysoké nároky na nástroje. Sady nástrojů běžně používané pro obrábění CFRP jsou opatřeny pájenými břitovými destičkami PCD.
Mluvíme-li o obrábění materiálů typu CFRP, nelze mluvit ani tak o třískovém obrábění, jako spíše o mělnění či rozbití materiálu. Je to především z důvodů potřeby obrábění bez nežádoucí delaminace a oddělování jednotlivých vrstev od sebe. Proto mají nástroje odlišnou konstrukci a nejsou opatřeny klasickou řeznou hranou, ale jednotlivými řeznými segmenty. Při procesu obrábění vyvíjejí uhlíková vlákna vysoký abrazivní efekt na nástroj a dochází k jeho rychlému opotřebení.
To však neznamená, že karbidy jsou úplně mimo hru, ale že složení karbidů musí být přizpůsobeno požadavkům. Jde především o velmi tvrdé sorty vysoce odolné proti otěru. Především nepovlakované sorty IC02 (ISO H05-H10) a IC08 (ISO M20-M30, S10-S30), případně se speciálním diamantovým povlakem. Důležitá je povrchová tvrdost nástroje, ale současně je vyžadována určitá houževnatost jádra, aby nedocházelo ke snadnému zlomení nástroje.
Pro povlaky se běžně používá polykrystalický diamant (PCD). Nicméně, vrstva diamantu nanášená procesem chemické depozice v parní fázi (CVD) je jediný povlak, který využívá 100% diamantové krystaly. Hlavní výhodou CVD diamantového povlaku je, že snižuje teplo vytvořené třením vysoce abrazivního kompozitního materiálu.
Ačkoli mohou být obráběcí operace kompozitových dílů jednoduché (někdy jen vrtání nebo lemování obvodu), jde po technické stránce mnohdy o složité úkony. Především upínací přípravky tvarově složitých a tenkostěnných součástí mohou představovat nemalé náklady. Čisté obrobení plochy bez roztřepení a delaminace nebo jiným způsobem separace vrstev materiálu klade nároky jak na způsob upnutí součásti, tak na tvar a konstrukci nástroje. Jakékoliv vibrace jsou nepřípustné.
Vysoce kvalitní nástroje s pájenými břity PCD a CBN, i ty diamantem povlakované, snižují výrobní náklady a zlepšují kvalitu vyráběných produktů. Výrazně zlepšují výkonnost obrábění CFRP a kompozitů ve srovnání s použitím nástrojů ze slinutého karbidu.
Operace vrtání kompozitů se často obchází metodou frézování. Když nástroj prostupuje několika různými vrstvami najednou, je těžké stanovit vhodné řezné podmínky s ohledem na různé limitující vlastnosti. Pokud ale prostupuje vrstvami postupně (což se právě při frézování v kruhové interpolaci děje), lze měnit řezné parametry vždy dle charakteru dané vrstvy.
Pro účely obvodového frézování kompozitových desek se často používají nástroje stavěné na zakázku. Ty jsou osazeny v místech nejtvrdší vrstvy vakuově pájenými destičkami z PCD nabroušenými v takovém úhlu, aby nedocházelo k delaminaci horní a spodní vrstvy.

Monolitní karbidové frézy – EPDN
• aplikace použití – vrtání a frézování
• unikátní prismatický tvar zubů na řezné hraně markantně snižuje řezný odpor a umožňuje zvýšení řezných parametrů
• poměrně nízký převod tepla do nástroje umožňuje nasazení vyšších řezných parametrů a tím se stává nástroj ekonomicky přínosnějším
• nabízí velmi dobrou životnost
• snížená delaminace obráběného kusu
• ekonomické řešení nástroje v případě potřeby vrtacích a frézovacích aplikací
• vyrábí se v rozsahu Ø 1,6–12 mm s počtem břitů 6, 8 a 10, v napovlakovaném submikronovém karbidu IC02 (s diamantovým povlakem na objednávku)

Monolitní karbidové frézy – EPNC
• jsou určeny pro hrubovací frézovací aplikace
• unikátní prismatický tvar zubů na řezné hraně markantně snižuje řezný odpor a umožňuje zvýšení řezných parametrů
• poměrně nízký převod tepla do nástroje umožňuje nasazení vyšších řezných parametrů a tím se stává nástroj ekonomicky přínosnějším
• snížená delaminace obráběného kusu
• vyrábí se v napovlakovaném submikronovém karbidu IC02, v Ø 10 a 12 mm s počtem břitů 10 (s diamantovým povlakem na objednávku)

www.iscar.cz

Publikováno: 25. 8. 2019 | Počet zobrazení: 1102 235