Nejmenší nástroj na světě s tlumením vibrací
Výroba zdravotnických prostředků, jako jsou chirurgické nástroje, nebo malých složitých součástí, jako třeba kostní šrouby, vyžaduje extrémní úroveň přesnosti a spolehlivosti.
Častou výzvou pro výrobce zdravotních prostředků je, že stroje musí být vyrobeny na míru pro sterilní prostředí a perfektní musí být i povrchová úprava. Od kostních šroubů, chirurgických nástrojů až po ortopedické implantáty či komponenty pro roboticky asistovanou chirurgii musí každá součást splňovat přísné tolerance a vysoké požadavky na obrábění.
Mnoho aplikací vyžaduje miniaturní rozměry nebo obrábění hlubokých dutin, což může v tradičních nastaveních způsobit nestabilitu. Ale malé rozměry, jemné závity či složité materiály, které výroba pro medicínské aplikace představuje, zvyšují riziko vibrací. To vede k opotřebení nástrojů, špatné kvalitě povrchu a nákladnému přepracování, zejména u vysokorychlostních sestav s dlouhým dosahem.
Vibrace nesmí ohrozit kvalitu
Úplné odstranění vibrací při obrábění není možné. S tlumenými držáky nástrojů je však lze podstatně snížit. Švédský výrobce MAQ se proto zaměřil na pokročilé řešení přesahující možnosti tradičních tlumených nástrojových držáků a vyvinul unikátní technologii STMD (Self-Tuning Mass Damper) – samonastavitelné automatické tlumení hmotnosti. Řešení aktivně snižuje vibrace u zdroje. To umožňuje výrobcům medicínských komponent vrtat většími rychlostmi a dosahovat téměř dokonalé povrchové úpravy. Výsledkem jsou hladší povrchy, delší životnost nástroje a vysokorychlostní výkon bez ručního seřizování nebo kompromisů v kvalitě.
S nejmenšími nástroji s tlumením vibrací na trhu umožňuje MAQ přesné obrábění i v malých geometriích a podle výrobce tyto technologie zkracují časy cyklů o 30 %, minimalizují náklady na obrábění o 10 %, a snižují podíl odpadu o 2 %.
Rekordní řešení pro malé otvory
Společnost MAQ dokonce drží světový rekord jako výrobce nejmenšího soustružnického nástroje s tlumením vibrací na světě, o kterém informoval časopis Cutting Tool Engineering Magazine.
Na počátku byla poptávka. Zákazník potřeboval provést soustružení uvnitř otvoru o průměru pouhých 10 mm a hloubce 80 mm a po úspěchu tlumičů STMD M08 se specialistů z MAQ dotazoval, zda lze vyrobit ještě menší tlumič vibrací, a zda je vůbec možné vyrobit tak malou tlumenou tyč. Vyzkoušel už všechno, co bylo možné na trhu najít, ale ani nejlepší a nejdražší karbidová tyč se nepřiblížila k požadované povrchové úpravě. MAQ se rozhodla výzvu přijmout a vytvořit soustružnický nástroj s tlumením vibrací, který je dostatečně malý pro tuto aplikaci. Do projektu vložili všechny své zkušenosti a navrhli nástroj i s možností vnitřního chlazení, které by vyplavilo třísky z otvoru.
Výsledkem je soustružnický nástroj s tlumením vibrací STMD M08-120 SCLCR 06 schopný vytvářet otvory o průměru 8 mm s hloubkou 60 mm, který dokáže nabídnout povrchové úpravy pod Ra 1 µm. Efektivně soustružil malé otvory, ale byl vhodný i pro dokončování větších. Z výsledků testu byli tvůrci nástroje ohromeni, jak vynikající povrchovou úpravu vytvořil. A i když je nástroj malý, představuje další obrovský krok ke zjednodušení obrábění – výsledky ukázaly, že STMD M08-120 SCLCR, navržený pro obrábění nejmenší velikosti otvoru 10 mm, a STMD M06-90 SCLCR a/nebo STMD I 1/4-3.5 SCLCR pro obrábění velikosti otvoru 8 mm, dokáží významně zvýšit produktivitu, řezat hlouběji a rychleji a zároveň dosahovat vynikající povrchové úpravy. MQA nyní nabízí standardní tlumené soustružnické tyče o průměru od 6 mm do 80 mm.
Boj s vibracemi u frézování
Ve frézovacích operacích zůstávají vibrace neustálým omezujícím faktorem. Proto firma počátkem letošního roku uvedla na trh frézovací trny STMD s tlumením vibrací. Na rozdíl od soustružení představuje frézování jedinečné výzvy, protože nástroj se neustále otáčí, což vyžaduje extrémní přesnost házení, zatímco více řezných hran vytváří nepřetržitý cyklus vysokofrekvenčních nárazů a rázů.
Šlo o jeden z nejnáročnějších inženýrských problémů, které MAQ musela řešit. Zlomového bodu dosáhla zavedením frézovacích trnů s tlumením vibrací založených na technologii STMD. V porovnání s konkurencí prokázaly finální produkty v náročných podmínkách vynikající produktivitu – výrazně vyšší rychlosti úběru materiálu (MRR), prodlouženou životnost a významně zvýšené hodnoty ve srovnání s konkurenčními špičkovými produkty.
Nyní uvádí MAQ na trh počáteční portfolio představující výběr 12 klíčových produktů, které zahrnuje řadu SK (v souladu s normou ISO 7388-1, resp. DIN 69871) a řadu BT (odpovídá požadavkům ISO 7388-2 a standardu JIS B 6339). Nové nástroje jsou navržené tak, aby podporovaly stabilní frézování i v náročných aplikacích.
Christian Grill
Foto: MAQ
STMD (Self-Tuning Mass Damper)
Technologie tlumení vibrací se automaticky přizpůsobuje jejich měnícím se frekvencím během obrábění a díky adaptaci v reálném čase absorbuje a rozptyluje nežádoucí energii způsobující chvění, špatnou kvalitu povrchu a předčasné opotřebení nástroje.
34
