Ultrazvuková pneumatická vrtačka
Pro letecký průmysl nejsou určena jen špičková obráběcí centra, významné uplatnění v tomto segmentu nacházejí i ruční nástroje, byť v nekonvenční hi-tech podobě.
Kantonská firma Aeonasa uvedla na trh ruční ultrazvukovou vrtačku, která vrtá kompozitní materiály s vysokou kvalitou a účinností. Polymer vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP) má významné výhody, proto se používá na výrobu dílů pro konstrukci letadel, díky čemuž může být dosaženo 20–30% snížení celkové hmotnosti. Ovšem navzdory četným výhodám má CFRP i značná omezení, protože jde o obtížně obrobitelný materiál. Například při jeho vrtání docházelo vždy k problémům včetně vysokého řezného odporu, delaminace, vytahování vláken a zlomů.
Kvarteto specialistů na CFRP
Aenoasa proto modernizovala tradiční pneumatickou vrtačku o ultrazvukovou technologii a výsledkem je unikátní ruční nářadí, které díky ultrazvukovým vibracím na vrtáku umožňuje výrazné snížení řezné síly, což se promítá do zlepšení účinnosti vrtačky a také kvality otvoru.
Firma nabízí celkem čtyři typy těchto ručních ultrazvukových vrtaček pro různorodé potřeby. Základní model Basic HUD-P je s hmotností necelé 2 kg nejlehčí z nabízené kolekce, takže se snadno ovládá. Druhý model Enhanced HUD-PM je zdokonalená verze, která nabízí zlepšené parametry, pokud jde o rychlost, ultrazvukovou amplitudu a výkon. Třetím modelem je Smart HUD-P60-SVT, inteligentní vrtačka, která obsahuje funkci adaptivní ultrazvukové amplitudy a tlumič tahu zlepšující kolmost vrtání a kvalitu výstupu z otvoru.
Poslední z kvarteta tohoto pozoruhodného hi-tech nářadí je inteligentní vrtačka s variabilní rychlostí HUD-AP60-SVT/HUD-A185-SVT, což je verze charakterizovaná jako Variable Speed Smart s lineárním přepínačem pro regulaci rychlosti.
Jak se vrtá s ultrazvukem
Mezi hlavní výhody, které tyto nástroje nabízejí, patří využití pro širokou škálu materiálů s amplitudou ultrazvuku 12~18 μm a max. rychlostí 4000~18 500 ot./min, spolu s účinným snížením řezné síly a zlepšením efektivity obrábění. Zároveň s výrazným snížením opotřebení nástroje a prodloužením jeho životnosti.
Zařízení účinně brání nežádoucí problémové delaminaci, snižuje trhání a zajišťuje lepší kolmost, kvalitu vrtání i výstupu otvoru pomocí tlumiče tahu. Nabízí flexibilní provoz vhodný pro mobilní vrtací operace v omezeném prostoru a ergonomický design pro stabilnější ovládání rukou.
Hlavním trumfem je však unikátní výhoda při technologii ultrazvukového vrtání s nezávislým převodem vysokofrekvenční elektrické energie na mechanické vibrace, díky nimž rotující vrták vibruje tisíckrát za sekundu a dochází k rychlému permanentnímu periodickému oddělování vrtáku a obrobku. Tato metoda nejen snižuje průměrnou řeznou sílu (o 46 %) ve srovnání s tradičním obráběním, ale také usnadňuje odvod tepla, čímž snižuje řeznou teplotu.
Další výhodou je i hladší odstraňování třísek, protože ultrazvukové vibrační vrtání umožňuje ve srovnání s tradičním lepší lámání třísek i jejich odvod. A v neposlední řadě je benefitem vrtání s ultrazvukem i zmíněné výrazně menší opotřebení nástroje. Pokud např. uživatel používá ruční ultrazvukovou pneumatickou vrtačku s inteligentním CNC ultrazvukovým generátorem pro perforaci CFRP desek, účinně snižuje opotřebení nástroje a zvyšuje kvalitu otvoru. Zatímco s tradiční pneumatickou vrtačkou je podle výrobce maximální opotřebení nástroje 0,08 mm/s, u ultrazvukové pneumatické vrtačky činí tato hodnota pouze 0,029 mm, což představuje snížení o 64 %.
Také testy porovnání délky trhání při různých výkonech ultrazvuku ukázaly, že výkon s ultrazvukem vykazuje výrazně lepší parametry, než s neultrazvukovým vrtáním. Po tradičním vrtání s délkou odtržení 6,51 mm dochází k vážné delaminaci, ale se zvýšením výkonu ultrazvuku se délka roztržení otvoru snížila na 0,75 mm, což je pozoruhodná redukce tohoto problému provázejícího práci s CFRP o 88 %.
Josef Vališka
Foto: Aenoasa
2
