Na první pohled jde o dva několikatunové válce. Z pohledu technologa je však nejdůležitější přesná geometrie ukrytá mezi nimi. Horní a spodní válec musí po sestavení vytvořit kalibr, který odpovídá požadovanému profilu a dodrží stanovené rozměry i kvalitu povrchu.

V rámci svého tehdejšího zaměstnání jsem technologicky zpracovával kalibrační válce pro různé druhy válcovaných profilů. Jednou z těchto zakázek byla výroba dvojice válců pro profil V32.

Kromě samotného obrábění jsem u těchto zakázek zajišťoval prakticky celý proces – od převzetí výkresové dokumentace přes návrh speciálních nástrojů a CNC programování až po seřízení stroje, kontrolu hotových kalibrů a zaškolení obsluhy.

Rozměrná součást s přesnou geometrií

U zobrazené zakázky měla pracovní část válce délku přesně 900 mm. Průměry se podle tvaru kalibru a rozdílné konstrukce horního a spodního válce pohybovaly přibližně od 527 do 800 mm. Jeden válec vážil přibližně 4,8 tuny.

U jiných profilů se vyráběly například válce s pracovní částí dlouhou 1 200 mm a s odlišnými průměry i uspořádáním kalibrů.

Pro podobné válce se převážně používala staticky litá ocelolitina V205. Obrábění probíhalo na velkém horizontálním soustruhu Georg GWD. Válec byl upnut mezi hroty a zároveň zajištěn čelistmi sklíčidla.

Od výkresu až po spuštění výroby

Práce technologa začínala zpracováním dodané dokumentace a vytvořením kompletního technologického postupu.

Součástí mé práce bylo:

• zpracování technologického postupu,
• příprava interních hrubovacích výkresů,
• vytvoření potřebných 3D modelů,
• návrh speciálních obráběcích nástrojů,
• zajištění výroby navržených nástrojů,
• vytvoření CNC programů v Siemens NX CAM,
• kontrola drah nástrojů a možných kolizí,
• návrh modelu kontrolní šablony,
• vytvoření CNC programu pro výrobu šablony,
• seřízení stroje,
• zaškolení obsluhy,
• kontrola hotových kalibrů.

Nešlo tedy pouze o vytvoření CNC programu. Bylo potřeba navrhnout celý výrobní proces tak, aby byl bezpečný, proveditelný a opakovatelný přímo v provozu.

Speciální nástroje s keramickými destičkami

Geometrie kalibrů obsahovala hluboké profilové části, úzké zápichy a malé přechodové rádiusy. Ve velké části případů proto nebylo možné použít běžné katalogové nástroje.

Podle konkrétního profilu jsem navrhoval několik speciálních držáků osazených keramickými břitovými destičkami. Hotové držáky byly následně vyrobeny podle mé konstrukce u specializované externí firmy.

Robustnější nástroje sloužily především pro hrubování hlubokých částí kalibru. Pokud jejich geometrie umožňovala bezpečně obrobit všechny potřebné rádiusy, mohly být použity také pro dokončení.

V ostatních případech následovaly užší nástroje s menšími rádiusy, které se dokázaly dostat do hlubších a hůře přístupných částí profilu. Správným návrhem nástrojů bylo možné současně omezit počet potřebných obráběcích operací.

CNC programování a kontrola kolizí v Siemens NX

Obrábění probíhalo ve dvou základních fázích – hrubování a dokončení profilu. Jednotlivé rádiusy se neobráběly samostatně. Nástroj se pohyboval po souvislé dráze vytvořené podle 3D modelu kalibru.

Velkou pozornost bylo nutné věnovat možným kolizím nástroje, držáku a obrobku v hlubokých částech profilu. Dráhy nástrojů jsem proto před obráběním kontroloval pomocí simulace v Siemens NX CAM.

Hlavním cílem nebylo pouze zkrácení výrobního času. Rozhodující bylo dosažení požadovaného tvaru, přesnosti a kvality povrchu.

Na ukázce je zobrazena hrubovací dráha nástroje vytvořená v Siemens NX CAM pro postupné obrábění hluboké části kalibru.

Kontrola vzájemné polohy obou válců

Nejobtížnější částí zakázky nebylo jen přesné obrobení každého válce samostatně. Horní a spodní válec na sebe musely po sestavení správně navazovat a společně vytvořit požadovaný kalibr.

Pro kontrolu jsme používali speciálně vyrobený stojan, na kterém se oba válce nastavily do správné výšky, vzájemné polohy a požadované mezery.

Podle 3D modelu jsem připravil také model ocelové kontrolní šablony a CNC program pro její výrobu. Pomocí šablony se kontrolovalo, zda jsou kalibry obou válců správně nad sebou a společně vytvářejí požadovaný profil.

Kontrola byla doplněna měřením jednotlivých rozměrů pomocí mikrometrů a přesných broušených měrek. U těchto rozměrných součástí bylo potřeba pracovat s přesností v řádu setin milimetru.

Výsledek zakázky

Zakázka byla úspěšně dokončena a výsledná sestava prošla kontrolou. Navržený postup umožnil bezpečně obrobit složitou geometrii kalibrů a dosáhnout požadované návaznosti horního a spodního válce.

Tato realizace dobře ukazuje rozsah práce, kterou mohu nabídnout v oblasti technologické přípravy výroby a CAD/CAM:

• posouzení vyrobitelnosti součásti,
• návrh technologie obrábění,
• 3D modelování,
• konstrukci speciálních nástrojů a přípravků,
• tvorbu a kontrolu CNC programů,
• návrh kontrolních šablon,
• seřízení výroby a podporu obsluhy přímo u stroje.

Dobrý CNC program je pouze jednou částí celého řešení. Výsledkem musí být fungující výrobní proces, který lze bezpečně přenést z počítače až na konkrétní obráběcí stroj.