Témata
Zdroj: Mikron Tool

Úspora času v kombinaci s přesností a kvalitou

Jeden vrták, jedna fréza, optimální strategie obrábění a maximálně vyladěné parametry, to jsou podmínky nezbytné k dosažení významného zvýšení účinnosti při obrábění lékařských šroubů z titanu nebo nerezové oceli. Firma Mikron Tool vyvinula řešení na klíč, které zrychluje obrábění vnitřního tvaru hlavy šroubu známého jako Torx až o 50 %. Firmu Mikron Tool na českém a slovenském trhu zastupuje společnost SK Technik.

Reklama

Ročně se na celém světě vyrobí 900 milionů lékařských šroubů a tento trend stále stoupá. Počítá se proto každá sekunda, kterou lze během výroby ušetřit. Většina těchto šroubů je vyráběna na dlouhotočných automatech: na jednom vřetenu závit, na protivřetenu profil Torx. Pokud je možné zvýšit efektivitu tohoto procesu, a to zkrácením výrobního času i o několik málo sekund, má výrobce vyhráno – jde o čas i peníze. Firma Mikron Tool nabízí v rámci programu Hexalobe řešení na klíč, které se neomezuje pouze na samotné nástroje, ale v jednom balíčku poskytuje i tu nejlepší strategii pro jejich použití a příslušné parametry obrábění, protože během vývoje se rychle ukázalo, že nejlepších výsledků lze dosáhnout jen tehdy, pokud se všechny tyto faktory spojí dohromady.

Typický vnitřní profil Torx pro lékařské šrouby. (Zdroj: Mikron Tool)

Titan, nebo Inox?

Dva materiály, z nichž je dnes vyrobeno 90 % všech lékařských šroubů, jsou titan a nerezová ocel. Ty se od sebe výrazně liší, pokud jde o jejich chování při obrábění – a to natolik, že se v průběhu vývoje ukázalo jako nezbytné samostatné zkoumání jak nástrojů, tak i strategie obrábění. Zejména titan, který má vysokou pružnost, vyžaduje velkou střižnou sílu, což vede k vysokému zatížení řezné hrany. Rozdíly se projevují i v použitém karbidovém materiálu nástroje. Rovněž strategie obrábění musí být pro tyto dva materiály posuzována samostatně. Zatímco při frézování titanu je možná jak spirálová interpolace, tak stranové frézování, společnost Mikron Tool pro nerezové oceli doporučuje pouze stranové frézování, i když tento proces obvykle trvá trochu déle.

Strategie obrábění

Dobře promyšlená strategie obrábění je stejně jako dokonale vyladěné nástroje součástí úspěchu, a proto musí být zohledněna již od začátku vývoje. Protože to, jak se budou nástroje používat, závisí na tom, jak jsou navrženy. Zpočátku byly zvažovány různé přístupy, ale jako nejefektivnější se ukázal ten, který využívá nejmenšího počtu nástrojů. Postup zahrnuje stupňovité vrtání, frézování vnitřního tvaru a konečné odjehlení. Jiné strategie, jako například předvrtání šesti průměrů a středu s následným frézováním a odjehlováním, byly skutečným kamenem úrazu, a to kvůli procesní spolehlivost mikrovrtáku, zejména při obrábění titanu.

Pro efektivní obrábění se doporučuje předvrtání se zkosením 120° (a), frézování pomocí spirálové interpolace nebo stranového frézování (b) a odjehlení (c). (Zdroj: Mikron Tool)

Proces frézování, což je časově nejnáročnější operace ve zvoleném postupu, lze provést buď spirálovou interpolací (s maximálním stoupáním 0,8x D), nebo stranovým frézováním (s posuvem max. 0,5x D). Každý postup má své výhody a nevýhody. Při spirálové interpolaci se na fréze vytváří pouze malé boční zatížení (Fx), protože současně působí i svislá síla (Fz). Je třeba však počítat s vyšším zatížením řezných hran, které byly proto geometricky vyztuženy. Obecně platí, že tento proces je hladší a také rychlejší. Při stranovém frézování je celkové hloubky dosaženo několika kroky, protože najednou pracují pouze dvě osy. Boční přísuv zůstává po celý proces nezměněn, ale v tomto případě je radiální zatížení frézy větší.

Dva nástroje na čtyři operace

Čtyři operace (vrtání, srážení hran, frézování a odjehlení) lze zvládnout ve třech krocích pomocí dvou nástrojů. V prvním kroku vyvrtá kombinovaný vrták jak středový otvor, tak úkos 120°, přičemž již nyní dosahuje povrch vysoké kvality (Ra 0,2 µm, Rz 0,8 µm). Po vyfrézování konečného tvaru se použije kombinovaný vrták znovu a zajistí povrch bez otřepů a odpovídající kvalitu povrchu. Fréza se třemi nebo čtyřmi zuby (v závislosti na průměru) je k dispozici ve dvou standardních délkách, aby bylo možné obrábět různé hloubky tvaru Torx. Její vysoká tuhost umožňuje obrábění s vysokými rychlostmi posuvu a velkým přísuvem, a přesto zaručuje potřebnou profilovou přesnost.

Pro kompletní obrábění vnitřního tvaru stačí dva nástroje (kombinovaný vrták + fréza). (Zdroj: Mikron Tool)

Pozornost věnovaná kvalitě

Kromě maximální efektivity, jejímž cílem je krátký čas obrábění a dlouhá životnost nástroje, je klíčovým faktorem kvalita výsledku. Tolerance jsou zde nastaveny velmi těsně a je nutné je v každém případě dodržet, aby byla u prvního i posledního vyrobeného šroubu respektována rozměrová přesnost profilu a pravoúhlost stěny vnitřního tvaru.

Reklama
Reklama
Reklama

Důležitým tématem je také kvalita povrchu a tvorba otřepů. „Neexistuje jediný, ideální postup pro všechny případy,“ potvrzuje vedoucí vývoje firmy Mikron Tool Alberto Gotti. I když tento program na klíč s kombinací nástrojů a doporučením strategie a parametrů nabízí uživateli velkou podporu, je nutné vždy najít „svou“ rovnováhu mezi co nejefektivnějším obráběním a vysokou přesností a kvalitou.

Frézování vnitřního tvaru hlavy šroubu s frézou CrazyMill Hexalobe. (Zdroj: Mikron Tool)

Zkušenosti z praxe

První zkušenosti s novými nástroji CrazyDrill a CrazyMill Hexalobe na dlouhotočném automatu DMG Mori Sprint 32/8 ukázaly, že lze dobu cyklu zkrátit o 50 až 60 % ve srovnání s jinými doporučenými nástroji a současně i při vysokých rychlostech posuvu (0,03 mm na zub) je dosaženo vysoké kvality povrchu (Ra = 0,2 µm).

Přesnost profilu musí být zaručena od prvního do posledního šroubu. (Zdroj: Mikron Tool)

Provedení nástrojů

Frézy pro mikroobrábění CrazyMill Hexalobe jsou k dispozici pro Torx T4 až T30 v průměrech od 0,2 do 1 mm, pro hloubky frézování 3,5x D a 5x D a podle průměru s třemi nebo čtyřmi břity. Kombinované vrtáky Crazy Drill Hexalobe jsou k dispozici rovněž pro Torx T4 až T30 v průměrech od 0,9 do 3,8 mm. K dosažení vysokého výkonu a maximální kvality doporučuje firma Mikron Tool tyto nástroje používat společně. Pro optimální obrábění titanu a nerezové oceli byly vyvinuty dva typy geometrií. Oba nástroje (pro titan a pro nerezovou ocel) mají tepelně odolný a otěruvzdorný povlak neobsahující chrom.

Související články
Obrábění do vysokého lesku pomocí diamantu

Povrch se zrcadlovým leskem a rovinností v rozsahu nanometrů, to jsou vlastnosti, kterých lze dosáhnout pouze procesem velmi přesného obrábění nebo obrábění do vysokého lesku. A protože výsledný povrch nevyhnutelně závisí na použitém nástroji, je nutné volit takový, který vyniká přesností a tvrdostí – jako je například břit z monokrystalického diamantu.

Ikona mezi nástroji s ještě lepší geometrií

Nástrojový systém Supermini od společnosti Paul Horn je na trhu od roku 1989 a patří mezi špičku v obrábění otvorů. Nová verze s inovativní sintrovanou geometrií utvářeče třísky přináší lepší kontrolu třísek, vyšší spolehlivost a univerzální použití pro různé materiály, to vše v několika variantách umožňujících přizpůsobení různým úlohám.

Pro hospodárné frézování drážek a dělení materiálů

Společnost Paul Horn vyvinula inovovaný nástrojový systém M475 pro frézování drážek a pro dělení materiálů. Systém nabízí vyměnitelné břitové destičky s šířkami 3 a 4 mm, které umožňují hospodárné a produktivní frézování. K dispozici jsou varianty fréz s různými průměry a efektivním počtem zubů, a to včetně vnitřního chlazení.

Související články
Rychlé řešení podle požadavků zákazníka

Společnost Paul Horn z Tübingenu nabízí se svým konfigurátorem nástrojů (HTC – Horn Tool Configurator) rychlé dodání nástrojů pro obrážení drážek. Společnost Horn zde využívá již zavedený systém břitových destiček 117.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Řezný materiál pro náročné aplikace

Firma Paul Horn vyvinula novou třídu řezného materiálu s označením SG66, určenou pro soustružení obrobků s různými zónami tvrdosti. Při obrábění povrchově kalených dílů nebo při obrábění s přerušovaným řezem je totiž rychle dosaženo limitů destiček z CBN. Zde přichází na řadu tento nový typ řezného materiálu.

Geometrie pro vysoké rychlosti posuvu

Společnost Paul Horn představuje vyměnitelnou břitovou destičku s novou geometrií břitu, označenou „KR“. Tato geometrie, určená pro vysoké rychlosti posuvu, má přednosti jak v zapichování, tak i v podélném a kopírovacím soustružení.

Zvládnutí procesů: Polygonální soustružení

Výroba polygonů na soustruhu není příliš rozšířená, protože tento proces a odpovídající funkce vyžadují synchronizaci os. Ta hraje při obrábění stále důležitější roli, ale moderní koncepce strojů již umožňují i takto složité procesy. Nástroje společnosti Paul Horn nabízejí možnost výroby polygonálních tvarů na soustruzích pomocí axiálního posuvu.

Optimalizováno pro dlouhotočné automaty

Společnost Paul Horn neustále vyvíjí a dále optimalizuje již zavedené nástrojové systémy. Možnosti jejich využití tak výrazně rostou.

Výroba ozubení větších modulů

Společnost Paul Horn rozšiřuje systém WSR, navržený pro obrábění metodou skiving, o nové nástroje pro výrobu ozubených kol s větší hloubkou profilu.

Efektivita díky modulárnímu systému

Modulární zapichovací systém od firmy Paul Horn nabízí vysokou míru flexibility, pokud jde o přizpůsobení různým typům strojů. Navíc vyniká přesností a tuhostí.

Devět břitů pro větší úběry materiálu

Frézování drážek, dělení materiálu odfrézováním nebo frézování ozubení: To jsou jen tři procesy z mnoha dalších, které systém pro cirkulární frézování od firmy Paul Horn produktivně zvládá. Rozsáhlé portfolio nástrojů tohoto systému je všestranně použitelné i v dalších frézovacích procesech.

Zvládnutí procesu: Vysoce výkonné vystružování

Použití vystružovacích nástrojů je často posledním krokem při obrábění přesných otvorů. Vedle již známých HSS výstružníků se v moderní výrobě stále více osvědčují speciální výstružníky s vysokou výkonností. Společnost Paul Horn nabízí pro hospodárné dokončování otvorů vlastní produktové portfolio, jehož součástí je i vystružovací systém DR.

Zvládnutí procesů: Tvrdé obrábění

Kratší časy obrábění, vysoká kvalita obráběného povrchu a úspora následných operací broušení. To jsou jen tři z výhod, které může tvrdé obrábění s geometricky definovaným břitem přinést uživatelům. S vysokou úrovní know-how v technologii nástrojů nabízí firma Paul Horn početná nástrojová řešení pro ekonomické obrábění ocelí s tvrdostí nad 56 HRC.

Mikroobrábění na dlouhotočných automatech

Vnější průměr 0,1 mm, zápich 0,5 mm a rychlosti posuvu 5 µm – vítejte ve světě mikroobrábění! Výroba šroubů do naslouchadel a výroba soustružených mikrodílů pro automatické náramkové hodinky nebo pro lékařské sestavy vyžaduje know-how, přesné stroje i speciální nástroje.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit