Počítačová podpora progresivních frézovacích strategií vzbudila velký ohlas (1. část)

Share on email
E-mail
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
POZOR, zobrazili jste si článek z archivu našeho původního webu. Tento článek může obsahovat zastaralé informace a technické vady (chybějící obrázky, nesprávné formátování textu atd.).

[REPORTÁŽ] Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Katedra obrábění a montáže ve spolupráci se Střední průmyslovou školou Bruntál a společností Seco Tools uspořádala odborný seminář za účelem možnosti využití efektivních frézovacích strategií v CAM aplikacích. Na seminář přijelo osm firem zastupujících softwarovou podporu výroby.

V prostorech Střední průmyslové školy v Bruntále se uskutečnil ojedinělý seminář, který se s podobným záměrem v České republice a možná ani na světě ještě neuskutečnil. Jeho cílem  bylo odborné veřejnosti představit uživatelské prostředí vybraných CAM aplikací a poukázat na možnosti programování tradičních a efektivních frézovacích strategií. Výchozí podmínky byly v skutku originální, jelikož se jednalo o obrobení téhož dílu za konstantních podmínek (stroj, nástroje, polotovar byly pro všechny případy totožné).

Frézovací strategie

Technologie efektivních frézovacích strategií jsou určeny právě pro optimalizaci úhlu záběru nástroje s cílem využít celé řezné části tvrdokovových monolitních karbidových fréz. Ideologií efektivní frézovací strategie je automaticky přizpůsobovat dráhu nástroje tak, aby se úhel záběru v průběhu procesu obrábění neměnil a nepřekročil maximálně přípustnou hodnotu. Zatímco běžné konvenční strategie obrábění obrábí výsledný tvar obrobku po vrstvách, dráha nástroje se s modulárními nástavbami efektivních strategií při procesu obrábění nepřerušuje, zůstává kontinuální. Posuvová rychlost je automaticky přepočítávaná podle pohybu nástroje, které jsou při procesu obrábění vykonávány. Přednosti modulárních nástaveb jsou využívány převážně při náhlých změnách pohybů a při obrábění vnitřních hran a rohů.

Zmíněná technologie je uplatňována při efektivním, produktivním a sériovém obrábění s cílem co nejrychleji odebrat velké množství materiálu za jednotku času. Jedná se o technologii hrubovacího frézování snižující čas obrábění, zvyšující hloubku záběru v radiálním i axiálním směru za současného prodloužení trvanlivosti nástroje. Díky výkonným algoritmům mohou programátoři volit vyšší řezné a posuvové rychlosti než při klasickém frézování. Účinné a efektivní generované dráhy nástroje jsou vhodné pro obrábění tvrdých, těžko obrobitelných a exotických materiálů.

CAM aplikace

Výběr CAM softwaru byl zaměřen na aplikace používané při produktivním obrábění využívajících efektivní strategie frézování. Pozvání prezentovat počítačovou podporu výroby přijaly tyto společnosti: Nexnet (EdgeCAM), T-support (GibbsCAM), 1CPro (HSMWorks), Sonetech (MasterCAM), Delcam Brno (FeatureCAM), SolidCAM CZ (SolidCAM), 3E Praha Engineering (SurfCAM) a Semaco tools and software (WorkNC). Jedná se o CAM aplikace střední třídy používané v produktivní výrobě.

Experimentální díl

Experimentální díl byl konstruován tak, aby obsahoval uzavřené a otevřené kapsy, tolerované rozměry a plochy s předem definovanou drsností povrchu.

Výkres experimentálního dílu.
Model experimentálního dílu.

Obráběný materiál

Pro uskutečnění experimentu byla zvolena nástrojová ocel s obchodním označením Toolox44. Dle normy DIN EN ISO je její označení 1.2342/1.2344. Důvodem volby tohoto materiálu byla aplikovatelnost dvouosého frézování do nástrojového průmyslu, kde se frézovacími strategiemi obrábí formy pro lisování plastů a zápustky.

Tato kalená nástrojová ocel je vyrobená s nízkým zbytkovým pnutím, a proto má dobrou rozměrovou stálost. Ocel je dodávána o tvrdosti HBW 410 — 475, která odpovídá tvrdosti 41 — 47 HRC. Dodavatel materiálu garantuje kalený materiál na střední hodnotu o tvrdosti 44 HRC. Tento materiál není určen k dalšímu tepelnému zpracování. Nitridování nebo povrchová úprava je možná pouze při teplotách nad 590 °C. Zkoušky tvrdosti probíhají podle norem EN 10 137-1, EN 10 137-2 a EN ISO 6506-1.

Při tvrdosti 44 — 45 HRC je dle dodavatele JKZ Bučovice dobře obrobitelná a je vhodná především na výrobu forem pro lisování plastů, protože se může leštit a leptat s velmi dobrými výsledky. Toolox44 je možné obrábět na konvenčních strojích i na CNC obráběcích strojích. Materiál vyžaduje ostré nástroje s kladným řezným úhlem eliminující vibrace.

Nástrojové vybavení

Nástrojové vybavení vyplývá z tvaru navrženého dílu. Jelikož se jedná o obrábění drážek, kapes a zkosené plochy, byly na semináři použity monolitní hrubovací karbidová čtyřbřitá stopková fréza o průměru 12 mm, monolitní karbidová dokončovací šestibřitá stopková fréza s leštěným povlakem o průměru 8 mm a kulová kopírovací fréza o průměru 8 mm s vyměnitelnými břitovými destičkami. Doporučené řezné parametry pro standardní strategie obrábění jsou uvedeny v tabulce č. 1.

Tab. 1: Doporučené řezné parametry řezných nástrojů

CNC obráběcí stroj

Realizace ukázek probíhala na CNC obráběcích strojích Quaser MV 184E. Jedná se o tříosá vertikální frézovací CNC centra konstruované s vysokou variabilitou speciálních provedení a vysokou tuhostí skeletu. Stroje jsou řízeny řídicím systémem Heidenhain TNCi530 a hlavní parametry strojů jsou uvedeny v tabulce č. 2. Tyto stroje jsou vybavením SPŠ Bruntál, která je používá mj. pro výuku NC programování a praxi.

Tab. 2: Parametry CNC obráběcího stroje

Vertikální CNC obráběcí centrum Quaser MV184E. Foto: MachTrade

Průběh semináře

Seminář byl rozdělen na dva bloky. V prvním bloku měli za úkol zástupci počítačové podpory výroby představit odborné veřejnosti uživatelské prostředí a možnosti programování v CAM aplikacích. V druhém bloku pak následovaly reálné ukázky obrábění experimentálního dílu. NC kódy byly vytvořeny v každém prezentovaném CAM systému a ukázky obrábění probíhaly celé odpoledne v dílnách SPŠ Bruntál. Ukázky obrábění byly přenášeny živě na plátno, aby mohli sledovat průběh obrábění všichni návštěvníci.

Vyhodnocení semináře

Vyvodit závěry použití frézovacích strategií z délky strojního času by bylo velmi unáhlené. Strojní čas by také mohl být zavádějícím ukazatelem, jelikož kratší doba obrábění by se mohla projevit na velikosti opotřebení nástrojů a snížené jejich trvanlivosti.

Nelze hodnotit výhody či nevýhody CAM aplikací, lze však hodnotit aplikované strategie frézování z hlediska obrobeného povrchu, opotřebení nástrojů, na které mají vliv především použité řezné parametry, geometrická přesnost, drsnost obrobeného povrchu a neméně zkušenost programátora.

Díky lepšímu pochopení dnešních metod frézovacích strategií a nástrojových technologií, stejně jako různých typů opotřebení a schopnosti tato opotřebení analyzovat, se může výrobní proces zefektivnit, snížit počet obráběcích cyklů, zvýšit životnost a její stálost, zlepšit tolerance obrobků, dosáhnout vysoké kvality obrobeného povrchu tvarových částí a menšího opotřebení v nástrojovém vybavení.

Cílem semináře bylo provázat spolupráci střední a vysoké školy s odbornou praxí a představit odborné veřejnosti programování efektivních dvouosých frézovacích strategií a přípravu obráběcího postupu v CAM aplikacích s použitím dostupných moderních frézovacích nástrojů společnosti Seco Tools na konkrétním příkladu a zhodnotit tak možnosti současně dostupných frézovacích strategií.

Závěrem se sluší poděkovat organizátorům semináře, Katedře obrábění a montáže, Střední průmyslové škole v Bruntále, společnosti Seco Tools a všem zúčastněným dodavatelům softwarové podpory výroby.

Share on email
E-mail
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn

Mohlo by vás zajímat...