Nástroje | 6. 4. 2016

PVD nástrojová třída, která posouvá bezpečnost obrábění na zcela novou úroveň

Frézování ocelí spadajících pod materiálovou klasifikaci ISO P se neobejde bez pro něj specifických problémů. Komplikované dráhy nástrojů a kolísání teplot v kombinaci s houževnatými nebo „lepivými“ materiály jsou příčinou toho, že výrobní inženýři musejí při frézování ocelí svádět urputný boj s optimalizací jednotlivých operací. V posledních letech se jako populární volba osvědčily nástrojové třídy s PVD povlaky (Physical Vapor Deposition – nanášenými fyzikálními metodami), ale i ty mohou představovat kompromis (v závislosti na aplikaci), pokud jde o tvorbu trhlin a/nebo vylamování drobných částí ostří. V důsledku toho začala společnost Sandvik Coromant od základu měnit technologii výroby PVD nástrojových tříd a vytvořila GC1130, s konkrétním záměrem navrženou nástrojovou třídu pro frézování ocelí, která jako první využívá výhody technologie Zertivo™, nového způsobu výroby, který s sebou přináší výhody, jako jsou delší životnost nástrojů nebo zvýšení bezpečnosti.

Problémy vznikající při frézování materiálů ISO P jsou velice dobře zdokumentovány. Předně jsou to komplikované dráhy nástrojů a obtížně obrobitelné materiály, které mohou způsobovat vylamování ostří břitových destiček, což vede ke špatné kvalitě obrobeného povrchu a poškození nástrojů. V praxi může frézování některých „lepivějších“ materiálů s klasifikací ISO P, způsobovat odlupování povlaku břitové destičky, což postupně vede až k poškození řezné hrany. Navíc kolísání teploty v průběhu obrábění, především při obrábění za mokra, může způsobovat vznik trhlin, jehož nežádoucím účinkem je to, že vede k nepředvídatelné životnosti nástroje a dokonce i nenadálému lomu. Z těchto důvodů má správná volba třídy břitových destiček naprosto zásadní význam pro provozní bezpečnost, produktivitu a ziskovost.

Díky jejich přirozeným vlastnostem, jako jsou tlaková zbytková pnutí nebo vysoká tvrdost za tepla, představují PVD nástrojové třídy vhodnou volbu pro frézovací operace vyžadující houževnatost nebo ostré řezné hrany umožňující překonání problémů s obráběním materiálů snadno ulpívajících na břitu.

Vyšší úroveň frézování materiálů ISO P

GC1130, první PVD nástrojová třída vyráběná technologií Zertivo™, je optimalizovaná pro frézování ocelí za libovolných podmínek. Při vývoji této nové pokrokové nástrojové třídy byl jak u substrátu, tak i u povlaku kladen důraz na řešení problémů s vylamováním drobných částí ostří, odlupováním povlaku a vznikem tepelných trhlin a na dosažení delší životnosti nástroje a bezpečnosti obrábění, a to i při nestabilních a náročných podmínkách obrábění.

Jedním z tajemství skrývajících se za špičkovou výkonností třídy GC1130 je její jemnozrnný substrát s vysokým obsahem chromu (Cr). Charakteristickou vlastností přísady chromu je to, že pomáhá zvýšit odolnost slinutých karbidů proti vylamování ostří a vzniku trhlin, což bývá důsledek těžkých podmínek obrábění, jako např. kolísání teplot/namáhání a také působení vibrací.

Aby dále rozšířila významné potenciální výhody použití PVD nástrojových tříd, společnost Sandvik Coromant navrhla novou výrobní technologii nazvanou Zertivo™, u které je pozornost věnována celé břitové destičce a ne pouze povlaku.

Obr. 1: Břitové destičky velikosti 07 ve třídě GC1130

Vytvoření vysoce kvalitního PVD povlaku zahrnuje mnoho složitých výrobních kroků, přičemž těmi hlavními jsou odčerpání vzduchu, ohřev, leptání (iontové), povlakování a ochlazování. Vedle složení povlaku, jsou z hlediska výsledné výkonnosti nástroje rozhodující také parametry výrobního procesu, jako je např. teplota, průtok plynu nebo tlak. V neposlední řadě, rozdíly ve výrobním procesu mají přímý vliv na nástrojovou třídu a v konečném důsledku i na to, jak nástroj plní svou funkci na stroji. Inovativní a unikátní technologie Zertivo™ je navržena tak, aby kontrolu technologických procesů při PVD povlakování posunula na zcela novou úroveň, což vede ke zvýšení adheze mezi substrátem a povlakem a optimalizované integritě řezné hrany. Ale hlavně, představa, která stála za technologií Zertivo™, je zajistit, aby každá nástrojová třída byla vyráběna za vhodných podmínek, což se projeví vyšší kvalitou produktů umožňující bezpečný průběh obrábění.

Při vývoji technologie Zertivo™ se společnost Sandvik Coromant soustředila na vytvoření platformy, která by umožnila nabídnout dokonalou rovnováhu mezi různými vlastnostmi tak, aby odpovídaly požadavkům trhu. A tak tým dospěl k závěru, že vývoj nové třídy vyžaduje optimalizaci vzájemného působení několika vlastností, a to je to, v čem společnost dosáhla s technologií Zertivo™ zcela nové míry úspěchu.

Vědeckovýzkumný tým společnosti Sandvik Coromant objevil techniku, jak vytvořit ideální PVD třídy, u kterých je pečlivě zkombinované složení povlaku a substrátu provázáno s přesně kontrolovanými podmínkami technologického procesu používaného pro výrobu břitových destiček s bezkonkurenční bezpečností řezné hrany.

U GC1130 došlo díky dalšímu zvýšení předvídatelnosti a bezpečnosti výrobního procesu k výraznému zvýšení odolnosti proti vylamování ostří. Hladká a neporušená řezná hrana umožňuje použití GC1130 pro vysoké rychlosti úběru kovu a zvýšení výkonnosti při obrábění za sucha i za mokra. Kromě toho je vhodná jak pro hrubovací, tak i pro dokončovací aplikace. Třída GC1130, která se ideálně hodí pro rohové stopkové frézy, byla prvně představena u koncepce CoroMill® 390 s břitovými destičkami velikosti 07 a 11, nicméně je plánováno, že další rozšíření nabídky má brzy následovat. Fakticky bude třída GC1130 brzy k dispozici také pro naprostou většinu koncepcí CoroMill. CoroMill 390 je všestranná koncepce pro obrábění různých typů materiálů a tvarových prvků součástí. Nabídka zahrnuje mnoho různých typů nástrojů a široký výběr poloměrů zaoblení rohů.

Několik ve spolupráci se zákazníky prováděných zkoušek již prokázalo potenciální přínos nabízený náročným výrobním inženýrům, zodpovědným za strojírenské podniky, pro které jsou na silně konkurenčním trhu prioritou investice a neustálé zlepšování.

V jednom z případů, který se týkal frézování drážek, byla produktivita zákazníka, jakožto subdodavatele, omezena jím používanou rohovou frézou se standardní nástrojovou třídou. Avšak po přechodu na CoroMill 390 s břitovými destičkami velikosti 07 a ve třídě GC1130, přineslo zvýšení produktivity, umožněné díky zvýšení řezné rychlosti o 33 % ze 150 na 200 m/min a zrychlení posuvu stolu o 50 % ze 600 na 900 mm/min, zkrácení času v řezu z 5.5 na 3.8 minuty a výrazné prodloužení životnosti nástroje. Navíc tohoto výsledku bylo dosaženo při hloubce řezu 3 mm, oproti 2 mm použitým u konkurenčního nástroje.

Budoucnost PVD již dnes

Výrobní inženýři mají za úkol neustále hledat řešení, která by pomohla dosáhnout zvýšení výkonnosti tříd frézovacích břitových destiček. Nástup GC1130, první nástrojové třídy pro frézování z nabídky Sandvik Coromant, která je vyráběna s využitím technologie Zertivo™, je pro strojírenské podniky signálem, že mají příležitost učinit velký krok směrem k vyšší kontrole technologických procesů, produktivitě a ziskovosti. Výsledkem je schopnost účinněji bojovat o nové zakázky a budovat rozvinutější a úspěšnější podnikání.


Sandvik CZ s. r. o.
Na Pankraci 30
140 00 Praha 4
T: +420 261 090 922
cz.coromant@sandvik.com
www.sandvik.coromant.com/cz


Obr. 2: Fréza CoroMill® 390 s břitovými destičkami velikosti 11

Obr. 3: Fréza CoroMill® 390 s břitovými destičkami velikosti 07