Převratná změna v soustružení

Vyprávění technika, který stojí za novou metodou soustružení v ose Y vyvinutou společností Sandvik Coromant.

Slavný citát „Za genialitou je 1 % inspirace a 99 % potu“ se často připisuje vynálezci Thomasovi Edisonovi. Podle mnohých bychom ovšem za tato moudrá slova měli ve skutečnosti děkovat spisovatelce Kate Sanborn. Ať už je ale autorem těchto slov kdokoli, většina vynálezců by patrně souhlasila – inovace většinou nevznikají během jediného okamžiku. Per-Anders Stjernstedt, hlavní inženýr ve společnosti Sandvik Coromant, která se specializuje na obrábění kovů, velmi dobře ví, že inovace vyžadují spoustu práce a značné nasazení. V tomto článku vysvětluje hlavní principy nové pokrokové metody soustružení, kterou vyvinula společnost Sandvik Coromant.

Jako u všech významných vynálezů, i v tomto případě stála na počátku potřeba vyřešit nějaký problém. Jak může nástrojové vybavení pomoci zkrátit čekací doby, eliminovat prostoje a urychlit výrobu? Podle zprávy Skutečná cena prostojů v roce 2022 vydané softwarovou společností Senseye, neplánované odstávky dnes stojí výrobce nejméně o 50 % více než v období 2019–2020. Stejná zpráva konstatuje, že v roce 2023 ztratí firmy umístěné v žebříčku Fortune Global 500 v důsledku neplánovaných prostojů téměř 1,5 bilionu USD, což odpovídá 11 % jejich příjmů.

Chtějí-li výrobci omezit časové ztráty při výměnách nástrojů, zvýšit stabilitu obráběcího procesu a zlepšit průběh opotřebení nástrojů, je zapotřebí obrábět více tvarových prvků stejným nástrojem. A právě to je raison d’être, tedy cílem soustružení v ose Y. Nyní si vysvětlíme jeho princip.

Geometrie soustružnických nástrojů
Jako první je třeba uvážit velikost úhlu nastavení. Aby soustružnické operace probíhaly bez komplikací, je velmi důležité zvolit správný úhel mezi ostřím a směrem posuvu, jelikož ten ovlivňuje utváření třísek, směr působení řezných sil a délku ostří v řezu. Je-li úhel větší, než je zapotřebí, klesá odolnost břitu. Naopak, je-li příliš malý, může při vysokých rychlostech posuvu docházet k drhnutí nástroje o obrobek, což může vést až k jeho lomu.

V roce 2017 společnost Sandvik Coromant vyvinula metodu PrimeTurning™, což je způsob soustružení, který umožňuje obrábění ve všech směrech a tím vyšší flexibilitu obráběcího procesu. Princip metody PrimeTurning™ spočívá v tom, že nástroj vstupuje do obrobku u sklíčidla a odebírá materiál během svého pohybu směrem ke konci obráběné součásti. Díky tomu lze použít malý úhel nastavení, větší úhel hlavního ostří (doplňkový) a vyšší hodnoty řezných parametrů při obrábění.

Již samotná metoda PrimeTurning™ představuje inovativní počin v oblasti soustružení. Vedle zvýšení produktivity díky lepší kontrole utváření třísek chtěl však vývojový tým také pomoci výrobcům s obráběním složitějších a netradičních tvarů. Metoda PrimeTurning™ se tak stala jedním ze základních stavebních kamenů při vývoji soustružení v ose Y.

Vstup do záběru v ose Y
Jaký je tedy princip soustružení v ose Y? Jak již její název napovídá, nová metoda využívá osu Y, přičemž v průběhu obrábění jsou využívány všechny tři osy současně. Během obrábění se břitová destička nachází v rovině Y-Z, poloha osy frézovacího vřetena se v průběhu soustružení interpoluje a nástroj se otáčí kolem své osy. Tímto způsobem lze jediným nástrojem obrábět i složité tvary.

Soustružení v ose Y nabízí řadu výhod. Možnost obrábění více tvarových prvků s využitím jediného nástroje přináší zkrácení času cyklu. Není nutné provádět výměny nástrojů, čímž se minimalizuje riziko vzniku přechodových stupňů, tedy nespojitého napojení sousedních obrobených ploch. Hlavní složka řezné síly směřuje do vřetena stroje, což přináší zlepšení stability a snížení rizika vzniku vibrací. Aby se zlepšila jakost obrobeného povrchu, mají hladicí břitové destičky hladicí břit v místě, kde se rovná linie ostří setkává s poloměrem zaoblení rohu.

Díky této metodě zůstává tloušťka třísky konstantní, ať už se při soustružení využívá konstantní hloubka řezu, nebo se pro dosažení konečného tvaru obrobku využívá konturování. Jelikož šířka třísek se nemění, výrazně klesá riziko jejich hromadění a zasekávání. To přispívá k vyšší spolehlivosti obráběcího procesu a výrobci tudíž mají větší jistotu, že při soustružení nemůže dojít k nehodě, a mohou tak nechat stroje pracovat bez dozoru.




Kdo je Per-Anders
Per-Anders působí ve společnosti Sandvik Coromant jako hlavní inženýr ve švédském Gävle. Pro firmu pracuje již více než deset let a zapojil se do vývoje několika technických inovací. Jedním z jeho doposud největších úspěchů je soustružení v ose Y.

„V uplynulých pěti letech jsem vytvořil pět globálně uznaných patentů a jen za poslední rok jsem k nim přidal dvanáct zaregistrovaných inovací. Ale opravdovým vrcholem mé kariéry zatím je soustružení v ose Y,“ prohlásil. „Vždycky jsem byl tak trochu vynálezce. V mládí jsem v tatínkově garáži dělal nejrůznější neplechy a pouštěl jsem se do spousty divokých pokusů. Vyráběl jsem surfovací prkna nebo rámy motocyklů, a když jsem se jel potápět a chtěl jsem si půjčit rodinnou kameru, abych si mohl natáčet své expedice, sám jsem si na ni zhotovil podvodní pouzdro.

Tvůrčí duch mi nikdy nechyběl, žádný z mých technických úspěchů se však nezrodil přes noc. Pokud jde o soustružení v ose Y, náš tým měl za sebou celých šest let výzkumu a vývoje, když jsme dosáhli průlomového okamžiku.“

Jak se tvoří budoucnost
Vývoj soustružení v ose Y, to byla srdeční záležitost. „Když se tým dal dohromady, dostali jsme nápad, o jakém ještě nikdo nikdy neslyšel. Chvíli trvalo, než jsme dokázali, že se naše představy se dají realizovat, ale po dlouhém interním testování jsme díky soustružení v ose Y dosáhli zkrácení času cyklu o 51 % ve srovnání s běžnými metodami,“ vysvětluje Stjernstedt.

Jako doplněk k soustružení v ose Y společnost Sandvik Coromant rovněž vyvinula novou variantu nástrojů CoroTurn^® Prime vhodnou pro obrábění hřídelů, přírub a dalších typů součástí s podsoustuženými plochami a oddělovacími zápichy. Další novinkou je zdvojený nástroj CoroPlex^® YT, který je ideální pro zvýšení produktivity obrábění při práci s úhlem nastavení v rozmezí 60 až 90°.

Má-li se ohlédnout za svou dosavadní kariérou, Stjernstedt říká: „Když máte skvělý nápad, mám pro vás jedinou radu – prostě začněte. Narazíte-li na problém, který nemá řešení, už jste na poloviční cestě k úspěchu. Mám štěstí – ve společnosti Sandvik Coromant mám dostatek svobody k experimentům a tím pádem se mohu při práci stále něco učit. Práce inženýra nevyžaduje jen technické znalosti nutné k vývoji nových produktů. Potřebujete i kreativní myšlení, schopnost řešit problémy a odvahu zpochybnit status quo.“

Je úplně jedno, kdo je autorem oné myšlenky, že za genialitou je 1% inspirace a 99% potu. Každopádně je pravdivá. Záleží i na technických dovednostech a na schopnosti vyvíjet nová řešení, ale většina vynálezů vzniká usilovnou prací. Per-Anders by se svým týmem nikdy neuspěl, nebýt obrovského nasazení, trpělivosti a odhodlání změnit zažité postupy při soustružení.

www.sandvik.coromant.com

  Vyžádejte si více informací…