25.05.2011 | Efektivní technologie hlubokého vrtání na strojích TOS Kuřim

Efektivní technologie hlubokého vrtání na strojích TOS Kuřim

Nejprve bychom si měli vysvětlit, co pojem „hluboké vrtání“ znamená. Pracovníci technologie pracují v různých odvětvích a tak i představa každého je odlišná.  Všeobecné pravidlo říká, že o hluboké vrtání se jedná při výrobě otvoru, resp. v technickém jazyce díry, která je ve velkém poměru vůči její hloubce (např. díra o průměru 5 mm a hloubce 100 mm).

Při výrobě díry s takovými parametry vznikají některé komplikace jako např. odvod třísek z místa řezu, dostatečné chlazení, mazání atd. V závislosti poměru průměru díry a její hloubky musí každý technolog zvažovat nejvhodnější technologii s ohledem na čas výroby, finanční náklady a náročnost na stávající strojní vybavení.

Možné technologie obrábění:

Systém BT-A - mezi výhody této technologie patří možnost zhotovení otvoru až do hloubky 170xD (při průměru do 50 mm), vysoká kvalita povrchu, přímost otvoru, systém VBD a vysoká životnost. Nevýhodou je cenová náročnost (nelze použít na standardní stroje z důvodu použití speciální vrtací hlavy, která umožňuje odvod třísek středem nástroje), náročné krytování stroje, časová náročnost.

Systém ejektor – princip vrtání tímto systémem spočívá v použití vrtací tyče, na jejíž konec se montují vrtací nástavce tzv. korunky. Odvod třísek z místa řezu je realizován vrtací tyčí, která je dutá. Vrtací korunky se vyrábějí v monolitickém provedení nebo se systémem VBD. Rozsah průměrů otvorů může být od 18 až do 200 mm. Toto řešení je jednoduché,  nelze však využít u vrtání menších otvorů.

Systém speciálních vrtáků (monolitů) TB-T– jedná se o levné produktivní řešení, které lze použít na standardním stroji s dostatečným příslušenstvím. Možnost vrtání do hloubky až 30xD. Nevýhodou je nutnost broušení nástroje na speciální brusce, (broušením se zkracuje délka vrtáku), omezená životnost a riziko zalomení nástroje v díře.

Všechny typy výše uvedených technologií výroby otvorů vyžadují přesné navrtání díry tzv. pilotním vrtákem většinou do hloubky 2xD a kvalitní a výkonné chlazení, jehož parametry se liší v tlaku, průtoku a použitém chladícím médiu (chladící emulze, olej nebo i vzduch).

Na strojích z produkce TOS Kuřim lze využít všechny výše uvedené technologie výroby hlubokých otvorů díky patentovanému systému automaticky výměnných vřetenových hlav vlastní konstrukce a výroby, lze dodat i speciální provedení hlav dle požadavků zákazníka. Pro výrobu hlubokých otvorů při využití strojů TOS Kuřim jsou nejvhodnější centra s typovým označením FU(Q) Efektiv, FU(Q), FU(Q)150 B, případně FO(Q) 80. Tyto stroje jsou koncepčně nezávislé na upínací ploše (velikosti, nosnosti, výškovém umístění vůči stojanu stroje) a nabízí se o výkonu 28 až 60 kW. Tato obráběcí centra mohou být vybavena vysokotlakým středovým chlazením nástrojů až do tlaku 80 barů, průtoku 50 l.min-1 včetně plynulé regulace tlaku i průtoku. Výhodou plynulé regulace tlaku je efektivní využívání chlazení s maximálním omezením rozstřiku chladicí kapaliny do okolního prostoru, čímž odpadá nutnost celokabinové provedení stroje. 

Pro názornou představu uvádíme příklady řešení požadavků zákazníka včetně odladění dané technologie na konkrétním stroji s garancí požadovaných parametrů obrábění (např. celkový čas obrábění, průměr otvorů, kvalita povrchu). Ve spolupráci s dodavatelem nástrojového vybavení jsme schopni garantovat i životnost nástroje v řezu.

Jedním ze zadání byla výroba otvorů na rozváděcím kole parní turbíny, přesněji řečeno slícování věnce a samotného disku s lopatkami, přičemž každá součást byla z jiného materiálu (ocel ČSN 11 523 a nerez ČSN 17 021). Ověřování technologie proběhlo na stroji FO(Q) 80 (podélný zdvih X=2 600 mm, příčný zdvih Y=825 mm, svislý zdvih Z=1 650 mm, VT chlazení, výměnná vřetenová hlava VKE dvouosá, 16 000 ot.min-1, otočný přesuvný stůl CES 2 x 2), nářadí bylo dodáno firmou WALTER CZ Kuřim. Při zkoušce navržené technologie od firmy TOS Kuřim bylo zhotoveno 68 ks otvorů, které byly průchozí i neprůchozí. První se vrtala nerez, poté ocel, pak nerez a opět ocel. Jednalo se o tzv. zámek závěsu, přičemž průměr vrtaného otvoru byl d9H7.

Operace byly následující:

1. Navrtání pilotním vrtákem do hloubky 18 mm, čas 3 s/otvor
2. Dokončení otvoru do hloubky 73 mm, čas 19 s/otvor
3. Vystružování na d9H7, čas 78 s/otvor
4. Srážení hran otvoru pod úhlem 40°, čas 8 s/otvor

Na základě provedené zkoušky byl zákazníkem zakoupen stroj FUQ 150 VR/8 se dvěma stoly CES 2 x 2 (upínací plocha 2 000 x 2 000 mm) v technologické výbavě dle uskutečněné zkoušky + speciální hlava VAE-1 s integrovaným elektrovřetenem, která nahradila původně použitou hlavu VKE.

Dalším požadavkem zákazníka bylo ověření navržené technologie na zhotovení 1712 otvorů na trubkovnici výměníku tepla. Původní technologií, kterou zákazník používal, byla technologie BT-A, se kterou byl spokojen, ale z důvodu potřeby navýšení kapacit výroby mu již nevyhovovala a požádal o technologické řešení ze strany TOS Kuřim.  S ohledem na předané podklady a požadavek zákazníka, aby byl stroj univerzální, byl vybrán stroj typu

FU 150B. TOS Kuřim ve spolupráci s firmou WALTER nabídla technické řešení zohledňující standardní provedení stroje. Navržená technologie využívala systém speciálních šroubovitých vrtáků - monolitů, které byly vyrobeny s ohledem na přesně požadovaný průměr otvoru 16,3 - 0,1 mm, při hloubce 315 mm, materiál obrobku 15 020.

Operace byly následující:

1)  Navrtání pilotním vrtákem do hloubky 30 mm, nástroj o průměru 16,25 mm

2)  Dokončení průchozího otvoru o hloubce 315 mm a průměru 16,28 mm, čas 57 s/otvor

Výsledný čas obrábění otvorů celého obrazce trubkovnice činil 34 Nh, přičemž původní čas byl 242 Nh. Požadovaná drsnost povrchu byla Ra 6,3, dosažená Ra 4,1 - 6,0.

Uvedená zkouška potvrdila vhodný výběr navržené technologie a zákazník požádal TOS Kuřim o kooperační obrábění dalších 4 kusů, při kterém se potvrdila vhodnost navržené technologie i pro nasazení v sériové výrobě.

Na základě těchto výsledků zakoupil zákazník stroj FU 150B V/10 o výkonu 60 kW, s hydrostatickým vedením, se dvěma automaticky výměnnými vřetenovými hlavami VA1 a VP1; svislý zdvih 4 000 mm, deskové pole o velikosti 96 m².

Společnost TOS KUŘIM – OS, a.s., je dodavatelem kompletního řešení obrábění pro zákazníka, které obsahuje návrh, konstrukci a dodávku vhodného obráběcího centra včetně příslušenství a vypracování technologie na zákaznické výrobky.

Vrtání rozváděcího kola turbíny                                           Vrtání trubkovnice

MM Průmyslové spektrum 5/2011