Chybějící zuby nahrazuje CNC obrábění
Dokonalé frézování vysoce kvalitních zubních protéz vyrobených z CoCr vyžaduje rozsáhlé odborné znalosti, a to i během vývoje nástrojů. Díky pokročilé technologii povlakování je výroba zubních protéz rychlejší a přesnější.
Německá firma ibb Zerspanungstechnik zkombinovala vše potřebné pro spolehlivý a rychlý výrobní proces do své nové vysokorychlostní frézy z monolitního karbidu, umožňující téměř zdvojnásobit rychlost úběru materiálu.
Tento výrobce nástrojů, jimž se věnuje od svého založení v roce 1985, dnes vyrábí monolitní karbidové frézy i vrtáky, včetně zakázkových nástrojů pro vysoce výkonné obrábění v automobilovém, leteckém, strojírenském, nástrojářském i medicínském průmyslu. Hlavním segmentem jsou ale ultrapřesné mikronástroje pro zubní a lékařskou techniku.
Přesné inženýrství
Výroba zubních protéz je ukázkovým příkladem aplikace přesného inženýrství. Některé můstky nebo implantáty dokonale padnou na zubní pahýl bez jakéhokoli lepidla, a to pouze díky preciznímu usazení, takže rozměrová přesnost je od samého začátku nejvyšší prioritou, což zahrnuje i použití ultramalých zubních nástrojů.
Vývoj miniaturních nástrojů CAD/CAM s přesností na mikronové úrovni se přizpůsobuje (od geometrie břitu až po povlakování) pro specifické obráběcí operace a materiály, jako je kobalt-chrom (CoCr), titan, zirkon a sklokeramika.
Před pěti lety firma založila specializované oddělení výzkumu a vývoje s rostoucím parkem nejmodernějších strojů. Jedním z jeho klíčových projektů bylo vylepšení zubní frézy pro zrychlené hrubování CoCr.
Výsledná vysokorychlostní fréza byla systematicky optimalizována pro hrubování, od geometrie a karbidového substrátu až po přípravu a povlakování hran. Pro ochranu povrchu si výrobce vybral povlak AlTiSiN BALIQ Tisinos PRO od svého dlouholetého partnera, firmy Oerlikon Balzers. Tento vysoce výkonný povlak určený pro tvrdé obrábění je extrémně rezistentní proti opotřebení, odolává i vysokým teplotám vznikajícím při obrábění CoCr a zabraňuje tvorbě nárůstků na hranách – a to i u materiálů jinak náchylných k adhezi.
Ve vývojové laboratoři ibb byla na specializovaném stroji pro hrubování polotovarů z CoCr testována vysokorychlostní fréza (průměr 2 mm, poloměr rohu 0,3 mm) s povlakem BALIQ Tisinos PRO s použitím speciálních zkušebních vzorků pro měření rozměrové přesnosti. Porovnání výsledků s předchozími testovacími daty ukázalo jasný závěr: Při stejné strategii frézování se životnost nástroje téměř zdvojnásobila (alternativně se mohla zdvojnásobit hloubka řezu s téměř nezměněnou životností nástroje), čímž se doba hrubování efektivně zkrátila na polovinu.
Maximální výkon
Trh se zubní protetikou se neustále vyvíjí a stále populárnější jsou výkonnější frézky, pro které ibb vyvíjí nástroje. Řezné nástroje určené pro obrábění kalených a nerezových ocelí nebo žárupevných slitin vyžadují speciální povlak, aby odolal vysokému tepelnému namáhání.
Díky novému povlaku BALIQ Tisinos PRO spolu se službou zaoblování hran od Oerlikon Balzers získaly nástroje zvýšenou houževnatost a odolnost vůči otěru a zvládají obrábět materiály až do tvrdosti 70 HRc.
Tento povlak na bázi AlTiSiN je nanášen pomocí pokročilé patentované technologie S3p (Scalable Pulsed Power Plasma), která chytře kombinuje výhody procesů obloukového napařování (ARC) a magnetronového naprašování, čímž posouvá hranice výkonu konvenčních povlaků HiPIMS. Výhodami technologie jsou delší vysokoproudové pulzy a vysoká proudová hustota, které způsobují silnou ionizaci vrstvy, která se pak vyznačuje mimořádnou hladkostí, homogenním rozložením, extrémní hustotou a tvrdostí, velmi dobrou přilnavostí k substrátu a vysokou odolností proti opotřebení. Výsledkem je výjimečně jemný povrch bez defektů, delší životnost nástrojů a vyšší spolehlivost mezi jednotlivými řeznými hranami téhož nástroje.
Kvalitní povrchy nevyžadují leštění
Stabilní a spolehlivý proces obrábění, přelomově jemné povlaky s výjimečnou adhezí k podkladu a optimálnímu odvodu třísky umožňují dosahovat vysoce kvalitní obrobky s hladkým povrchem, který již nevyžaduje leštění. Modifikovaná mikrostruktura a vysoce rovnoměrné rozložení tloušťky zajišťují extrémně stabilní řezné hrany, které jsou trvale chráněny, což je klíčový faktor pro přesnost i výkon, zejména při mikroobrábění.
Výjimečná přesnost tloušťky povlaku, která zaručuje homogenní ochranu všech částí nástrojů i řezných hran, zajišťuje extrémně ostré řezné hrany pro maximální přesnost nástroje, zatímco vylepšená mikrostruktura a excelentní tvrdost nabízí nadstandardní houževnatost a odolnost vůči oděru, a to i při vysokých teplotách, zejména pro těžko obrobitelné materiály.
Vynikající odolnost vůči oděru tohoto povlaku na bázi TiSiN umožňuje vysokou tepelnou stabilitu a odolnost vůči tepelnému namáhání i oxidaci, takže nástroje vydrží déle i ve vysokých teplotách použití při obrábění tvrdých materiálů, což vede k prodloužení jejich životnosti a podstatně nižší nutnosti jejich výměny.
K delší životnosti nástroje a vyšší stabilitě procesu významně napomáhá i nízký koeficient tření, vedoucí k nižšímu tepelnému namáhání. V neposlední řadě je tu i fakt, že nástroje jsou vhodné pro přepovlakování, což umožňuje šetření cenných přírodních zdrojů a přispívá k obnovitelnosti a udržitelnosti.
Tomáš Machovský
Foto: Oerlikon Balzers
34
