Kennametal – asymetryczne rozwiązanie z zakresu wytaczania liniowego

Innowacje w zakresie precyzyjnego wytaczania zwiększają produktywność, redukując koszty. Nowe, asymetryczne rozwiązanie Kennametal z zakresu wytaczania liniowego zwiększa niezawodność obróbki, prędkość realizacji procesów i jakość otworów oraz ogranicza nakłady związane z konserwacją i obsługą narzędzi.

Wytaczanie precyzyjne to ważny proces w produkcji wielu komponentów o znaczeniu krytycznym. Dokładność i wykończenie otworów wieloczopowego wykorbienia w bloku silnika przekłada się bezpośrednio na efektywność wykorzystania mocy i zużycie paliwa, a czas realizacji ma bezpośredni wpływ na zyski firmy produkującej silniki. Precyzyjnie wykonane otwory w licznych komponentach technologicznych mają kluczowe znaczenie dla najważniejszych wskaźników wydajności. Takie otwory muszą zachowywać bardzo wąskie tolerancje, natomiast ich wadą jest fakt, że proces precyzyjnego wytaczania może być kosztowny i czasochłonny, a drobny błąd lub pomyłka skutkuje zniszczeniem drogich części. Odpowiedź Kennametal na te problemy stanowi geometryczne, asymetryczne wytaczadło liniowe określane przez zachwyconych użytkowników jako rewolucja w realizacji procesów obróbczych.

Z definicji wytaczanie, w odróżnieniu od wiercenia, to proces obróbczy, w którym wewnętrzne średnice są wykonywane w rzeczywistej relacji do osi wrzeciona. Ten proces jest najczęściej realizowany z elementem obrabianym zamocowanym nieruchomo oraz z obracającym się narzędziem skrawającym, które zagłębia się w element, choć może również przebiegać w przypadku regulowanych pozycji narzędzia skrawającego i elementu obrabianego.

Powszechne zastosowania dla procesów wytaczania obejmują powiększanie lub wykańczanie wydrążonych, przebitych i wywierconych otworów oraz wygładzanie wewnętrznych powierzchni. Wraz z wytaczaniem realizowane są czasami powiąze operacje, takie jak toczenie, planowanie, fazowanie, rowkowanie i gwintowanie.

Jak to działa?

Wyobraźmy sobie mały blok silnika z pięcioma czopami ułożonymi rzędowo, wymagającymi wytoczenia otworów korbowych. Konwencjonalne podejście do tego typu operacji wykańczania obejmuje wykorzystanie wieloostrzowego rozwiertaka z wkładką prowadząca oraz poniższych, sugerowanych procesów (oznaczonych tutaj jako Opcja 1.0):

• -rozwiertak z prowadnikiem wykańcza pierwszy czop wału
• -dosuwany jest wieloostrzowy rozwiertak wykonujący obróbkę półwykańczającą i wykańczającą czopów od 2 do 5
• -następnie rozwiertak jest wycofywany

Zaletą takiego procesu jest fakt, że wykorzystuje on poziome lub wieloosiowe centra obróbcze CNC i nie wymaga dedykowanej wytaczarki oraz specjalnego osprzętu. Niemniej jednak, w zależności od wielkości elementu obrabianego, obrabiarka musi zachowywać wystarczającą sztywność, ponieważ w przeciwnym razie jakość procesu spadnie dramatycznie. Ponadto dosuwanie i odsuwanie rozwiertaka poprzez wykończone otwory musi być przeprowadzone powoli i precyzyjnie, gdyż w przeciwnym razie mogą pojawić się ślady po wyjściu narzędzia lub powstać uszkodzenia krawędzi skrawających.

Kolejna ogólna możliwość obróbki tego rodzaju otworów to wytaczanie liniowe (Opcja 2.0). W tym przypadku podstawowym problemem do rozwiązania jest kwestia – jak krawędzie skrawające i wkładki prowadzące narzędzi przejdą przez niewykończone czopy z mniejszymi średnicami otworów?

Konstruktorzy obrabiarek CNC odpowiedzieli na ten dylemat za pomocą konwencjonalnych wytaczadeł liniowych i wykorzystania «przeciwłożysk». Proces przebiega następująco:

• -Obszar roboczy obrabiarki unosi blok cylindrów.
• -Wytaczadło liniowe jest wprowadzane poprzez komponent do łożyska na przeciwległym końcu
• -Następnie blok cylindrów jest opuszczany i mocowany
• -Wykonywana jest obróbka półwykańczająca i wykańczająca otworów korbowych
• -Następnie blok cylindrów zostaje uniesiony, a wytaczadło zostaje wycofane.

Proces przyspiesza dosuwanie i odsuwanie narzędzia, a ponieważ jest ono wsparte na obu końcach, geometryczna jakość wykończonych otworów jest lepsza w porównaniu do opcji rozwiercania 1.0. Z kolei wadą tego rozwiązania jest fakt, że funkcja unoszenia elementów obrabianych wymaga specjalnego osprzętu i sterowania CNC, a niezbędne przeciwłożyska na mocowaniu uniemożliwiają dodatkową obróbkę od drugiej strony.

Wieloosiowe obrabiarki z uchylnymi stołami roboczymi i/lub z uchylnymi wrzecionami wraz z bardziej zaawansowanymi wytaczadłami stanowią podstawę dla opcji 2.1 liniowego wytaczania z rozszerzonymi wkładkami prowadzącymi. W tym przypadku proces wygląda następująco

• wytaczadło z pilotem zostaje dosunięte do komponentu i wykańcza czop 5
• komponent (lub stół obrabiarki) zostaje obrócony o 180 stopni
• oś X-Y centrum obróbczego zostaje dopasowana do wprowadzenia wytaczadła w pozycji niecentrycznej
• -wytaczadło z wkładkami prowadzącymi zostaje wyśrodkowane na czopie 5
• -wkładki prowadzące zostają rozszerzone
• -wykonywana jest obróbka półwykańczająca i wykańczająca czopów od 1 do 4
• -wkładki prowadzące zostają odsunięte
• -wytaczadło zostaje wycofane niecentrycznie

Opcja 2.1 wykorzystuje wieloosiową regulację obrabiarki. Zachowuje zalety opcji 1.0 dzięki eliminacji konieczności wykorzystywania jakiejkolwiek funkcji podnoszenia czy przeciwłożyskowania oraz opcji 2.0 ze wsparciem na obu końcach narzędzia. Głównymi wadami jest to, że złożone mechanizmy wewnętrzne tego typu wytaczadeł są kosztowne i mogą być trudne w obsłudze. Z kolei niewystarczająca ilość chłodziwa może spowodować zniszczenie wrażliwych mechanizmów wewnętrznych, a jeśli narzędzie nie jest monitorowane właściwie może zaciąć się lub zahaczyć w elemencie obrabianym i spowodować zniszczenie obrabiarki, osprzętu, narzędzia i części.

Rozwiązanie asymetryczne

We współpracy z liczącymi się producentami bloków silników, inżynierowie Kennametal rozszerzyli funkcje wytaczania o opcję 3.0 – asymetryczne wytaczanie liniowe. To geometryczny skok naprzód, który podkreśla zalety rozwiercania i wytaczania liniowego, a jednocześnie praktycznie eliminuje wady obu rozwiązań.

Tak jak w przypadku większości zaawansowanych rozwiązań, główne założenie leżące u jego podstawy było całkiem proste. Normalne średnice prowadzące są z pełnego materiału lub są zbudowane z 3 lub więcej wkładek prowadzących, nie zapewniając żadnego stopnia swobody od ściany otworu podczas dosuwania i odsuwania narzędzia. Rozwiązanie Kennametal opiera się na wkładkach prowadzących w konfiguracji podobnej do typowego rozwiertaka z wkładkami prowadzącymi, ale wkładka normalnie ulokowana pod kątem 180 do krawędzi skrawającej, została obrócona, dzięki czemu uzyskana konstrukcja zapewnia swobodę wejścia i wyjścia prowadnika nawet w trakcie przejść przez niewykończone otwory. Taka geometria pozwala wprowadzać wytaczadło przez niewykończone otwory po ścieżce mimośrodowej.

Proces ten przebiega następująco:

• -zostaje wprowadzany rozwiertak z pilotem i wykańcza czop 5
• -komponent (lub stół obróbczy) zostaje obrócony o 180 stopni
• -asymetryczne wytaczadło zostaje dosunięte mimośrodowo przy użyciu osi X-Y centrum obróbczego
• -narzędzie zostaje przesunięte na środek i wykańcza czopy od 1 do 4 jednocześnie
• -narzędzie zostaje wycofane niecentrycznie, szybko odsuwając się od przedmiotu

Tego typu asymetryczne wytaczanie liniowe zachowuje wszystkie zalety poprzednich rozwiązań, czyli wysoką precyzję otworów i wsparcie na obu końcach narzędzia, a jednocześnie nie wymaga kosztownych funkcji podnoszenia, ograniczających funkcjonalność przeciwłożysk czy skomplikowanych mechanizmów wewnątrz narzędzia. Dzięki temu rozwiązaniu kompletne ruchy dosuwania i odsuwania narzędzia mogą zostać zrealizowane przy zwiększonych wartościach posuwu w konwencjonalnych centrach obróbczych, zwiększając wydajność procesową.

Wymienialne płytki oferowane z mimośrodowym wytaczadłem również stanowią zaawansowane rozwiązanie Kennametal. Wysoko precyzyjne płytki RI8 posiadają osiem krawędzi skrawających z ustawioną zbieżnością w kierunku chwytu, co pozwala uzyskiwać wysokie wartości posuwu. Średnicę można regulować z precyzją 1 mikrona. Wysoka siła zacisku, zapewniona przez stożkowe śruby mocujące, zapobiega efektom osiadania.

Zarówno płytki jak i asymetryczne wytaczadło zostały zaprojektowane w taki sposób, że umożliwiają bezpośrednie mocowanie płytek w korpusie wytaczadła. Eliminuje to konieczność stosowania kartridży i dodatkowej przestrzeni, których wymagają.

Asymetryczne rozwiązanie Kennametal z zakresu wytaczania liniowego zwiększa niezawodność obróbki, prędkości procesów i ogranicza nakłady związane z konserwacją narzędzi i ich obsługą, a jednocześnie zachowuje kompatybilność z centrami obróbczymi CNC. Jest to idealne rozwiązanie dla użytkowników szukających poprawy prędkości procesów i zwiększenia ich wydajności.

Więcej informacji na www. kennametal.com