Obrábění hlubokých čelních zápichů patří mezi operace, při kterých nestačí pouze vytvořit CNC program. S rostoucí hloubkou se výrazně zvětšuje vyložení nástroje, klesá jeho tuhost a zvyšuje se riziko vibrací, kolize i zhoršení kvality obrobeného povrchu.

U této zakázky jsem zajišťoval kompletní technologickou přípravu – od návrhu postupu a speciálních nástrojů přes CNC programování až po seřízení stroje a kontrolu výsledku. Přímo jsem se podílel také na samotném obrábění. Operace trvala několik hodin a během jejího průběhu jsme se s obsluhou stroje střídali.

Hřídel generátoru o hmotnosti přes 5,5 tuny

Obráběná hřídel byla vyrobena z materiálu 34CrNiMo6 a měla následující základní parametry:

• délka 3 800 mm,
• maximální průměr 820 mm,
• hmotnost 5 520 kg,
• základní průměr zápichu 420 mm,
• hloubka čelního zápichu 277 mm.

Obrábění probíhalo na horizontálním soustruhu Georg GWD 1550 × 8000 × 30.

Samotné rozměry součásti nebyly jedinou komplikací. Nástroj musel postupně proniknout téměř 280 mm do čelní části hřídele a přitom zachovat požadovanou geometrii, rozměry i kvalitu povrchu.

Kompletní technologická příprava

Zakázku jsem připravil technologicky a současně jsem se přímo podílel na jejím obrábění a odladění u stroje. Součástí mé práce bylo:

• zpracování technologického postupu,
• příprava 3D modelů,
• návrh speciálních nástrojových držáků,
• vytvoření CNC programů,
• kontrola drah nástrojů a možných kolizí,
• volba strategie obrábění a řezných podmínek,
• seřízení stroje,
• zaškolení a podpora obsluhy,
• návrh způsobu kontroly zápichu,
• kontrola hotové součásti.

Cílem nebylo pouze vytvořit dráhu, která odpovídala výslednému tvaru zápichu. Bylo potřeba připravit stabilní a bezpečný výrobní proces použitelný na konkrétním stroji.

Speciální držáky pro zapichovací ISO destičky

Běžný katalogový nástroj nemohl kvůli požadované hloubce zápichu vyhovovat. Proto jsem navrhl několik speciálních držáků různých délek pro zapichovací ISO břitové destičky ze slinutého karbidu.

Nejdelší držák měl délku přibližně 395 mm. Takto velké vyložení bylo nutné, aby se břit dostal až do nejhlubší části zápichu.

Použití několika nástrojů různých délek umožnilo volit podle aktuální hloubky obrábění co nejkratší a nejtužší variantu. Nejdelší nástroj tak byl potřeba až v místech, kam se kratší držáky již nemohly dostat.

Největší problém: vyložení nástroje a vibrace

S rostoucí délkou držáku výrazně klesala jeho tuhost. Největším technologickým problémem proto byly vibrace vznikající při obrábění s velkým vyložením nástroje.

Na jejich chování nebylo možné reagovat pouze jedním předem nastaveným parametrem. Podle aktuální situace bylo potřeba upravovat:

• řezné podmínky,
• velikost odebírané vrstvy,
• strategii vedení nástroje,
• pořadí použitých nástrojů.

V některých částech zápichu pomohlo snížení úběru, jinde bylo potřeba změnit řezné podmínky nebo zvolit jinou strategii obrábění. Výsledné řešení proto vznikalo kombinací přípravy v CAD/CAM systému a praktického odladění přímo na stroji.

Právě schopnost reagovat na skutečné chování nástroje během výroby je u podobných zakázek stejně důležitá jako samotné naprogramování dráhy. Změny řezných podmínek a strategie nebyly řešeny pouze při přípravě programu. Jejich účinek jsem ověřoval přímo během obrábění. Protože operace trvala několik hodin, střídal jsem se s obsluhou stroje a podle chování nástroje jsme průběžně upravovali úběr i řezné podmínky.

Kontrola hlubokého zápichu

U zápichu hlubokého 277 mm bylo nutné připravit také vhodný způsob kontroly.

Tvar zápichu se kontroloval pomocí plechové šablony vyrobené podle požadovaného profilu. Jednotlivé průměry se měřily mikrometrem a skutečná hloubka zápichu se ověřovala hloubkoměrem.

Kombinací profilové šablony a klasických měřidel bylo možné zkontrolovat jak celkový tvar zápichu, tak jeho základní rozměry.

Výsledek zakázky

Čelní zápich byl úspěšně obroben a zkontrolován. Navržená sada speciálních držáků umožnila dosáhnout hloubky 277 mm a postupným přizpůsobováním strategie a řezných podmínek se podařilo zvládnout také vibrace vznikající při velkém vyložení nástroje.

Tento projekt ukazuje, že technologická příprava obrábění nekončí vytvořením CNC programu. U nestandardní součásti je potřeba propojit konstrukci nástroje, CAD/CAM přípravu, znalost řezného procesu, seřízení stroje a správně navrženou kontrolu výsledku.

Řešíte podobnou technologickou výzvu?

Nabízím externí technologickou podporu, CAD/CAM programování, návrh speciálních nástrojů a pomoc se zavedením výroby přímo na obráběcím stroji.

Pokud řešíte složitou nebo obtížně přístupnou geometrii, velké vyložení nástroje či nestandardní způsob obrábění, ozvěte se mi a společně probereme možné řešení.