ENG FB kontakt

19.05.2024

Strona główna Aktualności Wydarzenia Narzędzia do zrównoważonej obróbki

Narzędzia do zrównoważonej obróbki

Narzędzia skrawające i zrównoważona produkcja

04-04-2024

Termin „zrównoważony rozwój” staje się w ostatnich latach coraz bardziej popularny. Często pojawia się w informacjach medialnych, na pierwszych stronach gazet, w badaniach naukowych czy szkoleniach. To tylko chwilowa moda czy coś więcej?

Nacisk na zrównoważony rozwój wynika z rosnącej na świecie świadomości dotyczącej krytycznych kwestii środowiskowych i zmian klimatycznych, w dużej mierze spowodowanych działalnością człowieka. Koncentracja na tych problemach odzwierciedla głębokie zaangażowanie w zapewnienie lepszej przyszłości planety oraz kolejnych pokoleń.

W rezultacie zrównoważony rozwój zyskał na znaczeniu w różnych dziedzinach – od życia codziennego i biznesu po transport, planowanie urbanistyczne i produkcję. Produkcja powinna być zrównoważona. Dziś panuje powszechne uznanie i zgoda co do słuszności tego stwierdzenia. Procesy produkcyjne wykorzystują zasoby naturalne, zużywają energię, tworzą odpady i zanieczyszczają środowisko. Tylko przez zrównoważone technologie produkcji można ograniczyć ten negatywny wpływ na środowisko.

 

Zrównoważona obróbka skrawaniem kluczem do zrównoważonej produkcji

Obróbka skrawaniem pozostaje podstawową metodą wytwarzania części maszyn i mechanizmów. Dlatego pytanie, w jaki sposób sprawić, by była zrównoważona, jest dziś bardziej aktualne niż kiedykolwiek wcześniej. Narzędzie skrawające styka się bezpośrednio z obrabianym przedmiotem i kształtuje go do wymaganej formy, usuwając niepotrzebny materiał w postaci metalowych wiórów. Czy narzędzie skrawające może być kluczowym czynnikiem poprawy procesu w kierunku zrównoważonego rozwoju? Odpowiedź na to pytanie to zdecydowanie: tak!

Pomimo mniejszych rozmiarów w porównaniu z innymi elementami układu technicznego, takimi jak maszyna czy uchwyt roboczy, narzędzie skrawające może odegrać kluczową rolę we wprowadzeniu zrównoważonych praktyk produkcyjnych. Operacja skrawania związana z usuwaniem materiału podczas obróbki jest procesem energochłonnym. Jednakże narzędzie skrawające zostało zaprojektowane tak, aby było energooszczędne i dlatego może znacznie zmniejszyć zużycie energii.

Nie można nie doceniać wpływu kluczowych cech narzędzia. Zaawansowane geometrie minimalizują siły skrawania, a konstrukcje antywibracyjne łagodzą drgania. Powłoki progresywne poprawiają smarowność, zmniejszają tarcie, a wydajne metody chłodzenia skutecznie zmniejszają wytwarzanie ciepła. Łącznie te udoskonalenia narzędzi znacznie zmniejszają negatywny wpływ operacji obróbkowych na środowisko.

W wielu przypadkach narzędzia skrawające mogą utrudniać wzrost produktywności, ograniczając pełne wykorzystanie możliwości nowoczesnych maszyn. Dlatego narzędzia gwarantujące wyższą produktywność odgrywają kluczową rolę w skracaniu czasu skrawania oraz redukcji zużycia energii przez maszyny i emisji gazów cieplarnianych (GHG). Niezawodne, trwałe narzędzia skrawające zmniejszają częstotliwość wymiany narzędzi lub indeksowania płytek. Skraca to przestoje maszyn związane z wymianą narzędzi.

Ponadto użycie narzędzi skrawających zapewniających lepsze wykończenie powierzchni może wyeliminować potrzebę obróbki wykańczającej. Można wówczas zmniejszyć naddatek na obróbkę lub usuwany zapas materiału.

W rezultacie osiąga się podwójną korzyść: redukując zarówno czas obróbki, jak i straty materiału.

Dlatego termin „zrównoważone narzędzie skrawające” nie jest jedynie przemijającym trendem, ale istotną koncepcją, która jest stopniowo przyjmowana i integrowana jako podstawowa zasada zrównoważonej produkcji. Ostatecznie głównym parametrem analizy narzędzia jest jego wydajność. Jednak element trwałości narzędzi stał się współcześnie czynnikiem o ogromnym znaczeniu. Zrozumienie różnych aspektów wpływu narzędzi skrawających na zrównoważony rozwój w dużej mierze kształtuje wymagania dotyczące nowoczesnych narzędzi i ich rozwój.

 

Jak narzędzia ISCAR poprawiają trwałość obróbki

W jaki sposób narzędzie skrawające może poprawić trwałość obróbki? Krótki przegląd wybranych produktów firmy ISCAR pomoże to dokładnie wyjaśnić. Koncepcja konstrukcyjna narzędzi z wymiennymi częściami skrawającymi w znaczący sposób przyczynia się do zrównoważonego wykorzystania materiału skrawającego.

Systemy narzędzi ISCAR z wymiennymi głowicami węglikowymi – takie jak MULTI-MASTER i SUMOCHAM – stanowią dobry przykład tej koncepcji, umożliwiając racjonalne wykorzystanie węglików spiekanych. Oprócz tradycyjnego podejścia do oszczędzania materiału skrawającego wspomniane systemy oferują dalsze korzyści związane z trwałością. Zarówno rodziny MULTI-MASTER, jak i SUMOCHAM charakteryzują się dużą powtarzalnością, co pozwala na realizację zasady no-setup-time (bez czasów ustawczych). Oznacza to, że wymiana zużytej głowicy nie wymaga dodatkowych operacji konfiguracyjnych w celu dostosowania parametrów narzędzia. W efekcie czas przestoju maszyny ulega znacznemu skróceniu.

LOGIQ-3-CHAM stanowi kolejny krok w rozwoju narzędzi wiercących z wymiennymi głowicami, bazując na cechach swojego poprzednika – linii wierteł SUMOCHAM. Godnym uwagi parametrem odróżniającym LOGIQ-3-CHAM od innych systemów wiercących są trzy ostrza (rys. 1) w przeciwieństwie do tradycyjnych dwóch. Zmiana ta umożliwia zwiększenie posuwu aż do 50%. Oprócz zwiększonej produktywności ta nowa konstrukcja zapewnia także korzyści w zakresie zrównoważonego rozwoju poprzez zmniejszenie zużycia energii i emisji gazów cieplarnianych.

 


Rys. 1. Wiertło LOGIQ-3-CHAM z wymienną głowicą węglikową ma trzy ostrza zamiast tradycyjnych dwóch

 

Cechy te dobrze ilustruje wiercenie otworów o średnicy 16 mm i głębokości 80 mm w części wykonanej ze stali niskostopowej. Przy trwałości narzędzia wynoszącej 500 otworów, w porównaniu z wiertłem konkurencji z wymienną głowicą dwuostrzową, zastosowanie narzędzia LOGIQ-3-CHAM firmy ISCAR powoduje skrócenie czasu cyklu o 26% i zmniejszenie zużycia energii o 19%. W efekcie emisja CO2 spada o 19%.

Konstrukcja antywibracyjna narzędzi skrawających również odgrywa zasadniczą rolę w zmniejszaniu zużycia energii, zwiększaniu trwałości narzędzi i poprawie jakości wykończenia powierzchni. Firma ISCAR opracowała rozwiązania tłumiące drgania, które wykorzystują różne zasady. Obejmują one tłumienie drgań poprzez specjalnie zaprojektowane mechanizmy, np. w wytaczadłach (rys. 2), a także opracowanie specyficznych geometrii skrawania odpornych na drgania. Geometria obejmuje zmienną linię śrubową i nierównomierną podziałkę w wieloostrzowych frezach i wymiennych głowicach z węglika spiekanego, a także ząbkowaną krawędź skrawającą zapewniającą skuteczny podział wiórów w płytkach wymiennych (rys. 3). Dodatkowo te narzędzia i płytki zapewniają lepsze odprowadzanie wiórów, co zwiększa wydajność operacji obróbczych.

 


Rys. 2. Zastosowanie listew antywibracyjnych podczas wytaczania poprawia wydajność i zmniejsza zużycie energii

 


Rys. 3. Geometria dzieląca wióry we frezach wymiennych MILLSHRED zapewnia wysoką stabilność frezowania i lepsze odprowadzanie wiórów

 

Produkcja przyrostowa (AM) wprowadziła nowe funkcje zrównoważonego rozwoju w projektowaniu narzędzi. Po pierwsze technologie AM umożliwiają wytworzenie korpusu narzędzia, który bardzo przypomina jego ostateczny kształt, minimalizując potrzebę obróbki wykańczającej i znacznie zmniejszając zużycie materiału narzędziowego. Po drugie technologie te ułatwiają optymalne utworzenie wewnętrznych kanałów chłodziwa, poprawiając przepływ chłodziwa przez korpus narzędzia do strefy skrawania.

* * *

Przykłady przedstawione w tym artykule ilustrują, jak energooszczędne, materiałooszczędne i trwałe narzędzia skrawające mogą mieć znaczący wpływ na zrównoważony rozwój techniczny. Takie narzędzia nie tylko pomagają zmniejszyć zużycie energii i ilość odpadów, ale także przyczyniają się do redukcji kosztów oraz oszczędnego zarządzania środowiskiem.

 

Strona główna Aktualności Wydarzenia Narzędzia do zrównoważonej obróbki

Zamów NEWSLETTER

Kalendarium wydarzeń

Pn
Wt
Śr
Cz
Pt
So
Nd

Nasze propozycje

Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych. Zarysy kształtu – Falistość – Mikro- i nanochropowatość.
Stanisław Adamczak

Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych. Zarysy kształtu – Falistość – Mikro- i nanochropowatość.

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Metrologia geometryczna powierzchni technologicznych" to kompendium poświęcone tematyce pomiarów i analizy...

Układy dynamiczne w modelowaniu procesów przyrodniczych, społecznych, technologicznych
Jacek Banasiak, Katarzyna Szymańska-Dębowska

Układy dynamiczne w modelowaniu procesów przyrodniczych, społecznych, technologicznych

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Układy dynamiczne" to podręcznik związany z analizą układów dynamicznych, którą można zastosować w różnych...

Matematyczny wszechświat. Od Pitagorasa do Plancka
Joel L. Schiff (Tłum.: W. Sikorski)

Matematyczny wszechświat. Od Pitagorasa do Plancka

Wydawnictwo Naukowe PWN

"Matematyczny wszechświat" to wciągająca opowieść, która odkrywa przed czytelnikami prawa matematyczne...

Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach
Tomasz Trzepieciński

Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach

Wydawnictwo Naukowe PWN

W książce Tarcie i smarowanie w procesach kształtowania blach przedstawiono specyfikę zjawiska tarcia...

Nasi partnerzy