Issuu on Google+

INFORMATIKA/CAD/CAM/CAE

WEBOVÝ SEMINÁŘ PŘEDSTAVIL MIKROFRÉZOVÁNÍ www.mmspektrum.com/110343 Dne 17. 2. 2011 se uskutečnil webový seminář na téma mikrofrézování. Seminář prezentovala firma Cimatron Ltd., která je průkopníkem CAM řešení Micro-Milling a jedním z poskytovatelů CAD/CAM softwarů pro návrh a výrobu forem, lisovacích a postupových nástrojů.

Řídicí systém Stroj musí zaručit určitou míru tuhosti, musí minimalizovat vznik změn teplot a vibrace. Úkolem řídicí techniky je zaručit vysokou akceleraci držáku s nástrojem a opakovatelnost upnutí. Upnutí a upevnění nástrojů musí zaručit rychlou výměnu nástroje. Stroj by měl obsahovat kontrolní a monitorovací systémy pro detekci a měření opotřebení nástrojů a řezných síl při obrábění. Řídicí systém musí být schopen zpracovat velkou hustotu dat a složité vedení pohybu nástroje ve všech osách.

robcích na úrovni mikrokomponentů. Materiály jsou nové, progresivní a mnohdy těžkoobrobitelné. To vede k použití nástrojů odolávajících vysokým teplotám a vysokému opotřebení. Dále musí nástroje dosahovat submikronové přesnosti za předpokladu

CAD/CAM systémy v oblasti mikrofrézování CAD/CAM systém musí být pečlivě vybrán a optimalizován pro podporu výše uvedených požadavků. CAD/CAM systém by měl zaručit přesné přeložení dat z jakéhokoliv vstupního formátu z jiných CAD systémů, což zaručí přesnost finálního výrobku a udržení integrity geometrie modelu – obrobku. Přeložená vstupní data modelu mohou ovlivnit přesnost frézování. Vhodně zvolená obráběcí strategie úzce souvisí s kontrolou nástroje a jeho trvanlivostí. Software by měl zaručit výběr inteligentních drah nástroje. Měl by zaručit optimalizaci řezných a posuvových rychlostí. Pohyb nástroje musí podporovat technologie obrábění, jako jsou HSM, CBP (Clean Between Passes) a CBL (Clean Between Layers). Dále je důležitá znalost vhodného nastavení rychlosti posuvu ke skutečnému zatížení nástroje, odstranění pohybu nástroje mimo materiál (pohyb vzduchem) a eliminace zbytečných pohybů – přejezdů nástroje. Sledování držáku nástro-

Traditional CAM Software

Micro Milling CAM Software

CNC mikrofrézování, jak už název napovídá, je obrábění velmi malými nástroji, což umožňuje třískovým obráběním vyrábět součásti, u kterých bychom museli dříve volit elektroerozivní obrábění. To se jeví jako vhodné řešení pro nástrojárny, které nemají vyjiskřovací stroje. Webový seminář poskytl praktické rady výrobcům a představil obor mikrofrézování jako další možnost pro rozvoj a konkurenceschopnost výroby. Stroje pro mikroobrábění Obráběním touto technologií dosahujeme vynikající kvality obrobeného povrchu s tolerancí vyšší než 0,000 1 mm při použití řezných nástrojů od rozměrů 0,01 mm. Otáčky vřetena dosahují velmi vysokých hodnot, řádově až 250 000 min –1. Z těchto důvodů je zapotřebí velmi přesných obráběcích strojů (Yasda, Mori Seiki, Röders, Hwacheon aj.), které zajistí tuhost soustavy stroj – nástroj – obrobek a jsou schopny dosáhnout optimálních podmínek pro požadované řezné parametry. Stroje pro frézovací operace v nejvyšších přesnostech byly až donedávna nabízeny téměř výhradně tříosé. Nyní se však setkáváme se stroji pro mikroobrábění s pěti souvisle řízenými osami. Stroje pro mikroobrábění charakterizují především dosahované přesnosti a tolerance na mikronové a nanoúrovni. Pětiosá obráběcí centra musejí umožnit obrábění malými nástroji s možností jejich naklápění.

Obecně lze pro oblasti suchého a produktivního obrábění doporučit právě vysoce tepelně stabilní nanokompozitní vrstvy.

Materiál obrobku 440C nerezová ocel, množství malých tvarovaných míst, průměr výstupku nahoře 0,203 mm, celková výška výstupku 1,524 mm, použitý nástroj kulová dokončovací fréza ∅ 0,762 mm

Srovnání drah nástroje vypočtených tradičním CAM systémem a CAM softwarem specializovaným na mikroobrábění

Požadavky na nástroj Technologie se dostává na trhu do popředí především se zvyšující se poptávkou po vý-

Porovnání řezného nástroje s velikostí lidského vlasu (průměr nástroje 0,01 mm)

26 | MM Průmyslové spektrum | 3 | 2011

vynikajícího povrchu obrobené plochy. Mikrofrézování je operace vysoce náročná na kvalitu a provedení nástroje. Maximální pozornost výrobců je věnována přesnosti geometrie tvaru ostří a jeho řeznému úhlu. S ohledem na malé průměry nástroje je třeba co nejvíce eliminovat řezné síly. Proto se v některých případech volí kombinace tvrdé otěruvzdorné vrstvy a kluzné, resp. samomazné vrstvy. Nasazení speciální multivrstvy na bázi nanokompozitního povlaku přispělo k výraznému zvýšení životnosti nástrojů.

je a vřetena musí umožnit kontrolu ve všech obráběných oblastech. Schopnost používat krátké vyložení frézovacích nástrojů vede k eliminaci obrábění celého obrobku s dlouhým vyložením nástroje, což zajistí efektivitu a rentabilitu obrábění. Výpočet mikrodráhy nástroje Velmi důležitý u mikrofrézování je výběr vhodného řídicího programu. Ne každý CAM software je schopen vypočítat efektivně mikrodráhy. Také přesnost výpočtů je důležitá.


Uživatelské prostředí CAD/CAM systému Cimatron E

U mikrofrézování při malých drahách se pohybuje přesnost výpočtu v 0,000 5 mm! Například CAD/CAM systém CATIA V5 release 17 patří mezi nejlepší CAD/CAM systémy na světě, ale pro mikrofrézování CAM systém CATIA V5 release 17 není z hlediska efektivity a přesnosti výpočtů příliš vhodný. Mezi doporučované komerční aplikační softwary pro mikrofrézování patří Cimatron E. Cimatron E Cimatron E je CAD/CAM systém z produkce izraelské firmy Cimatron Ltd. Jedná se o modulární, parametrický a plně asociativní CAD/ CAM systém, který lze stručně charakterizovat jako strojírensky orientovaný produkt pro 2D/3D projektování a konstruování s možností vytváření asociativní výkresové dokumentace a generování NC programů. Celosvětovou úspěšnost tohoto produktu dokumentuje jeho téměř 18 000 instalací u více než 8 500 uživatelů na všech kontinentech. Mnoho procesů z oblasti tvorby forem a nástrojů začíná importem dat z jiných CAD systémů. Cimatron E zde nabízí širokou paletu převodníků dat z/do nejužívanějších formátů (DXF, DWG, STEP…) a CAD/CAM systémů (např. CATIA, Pro/E, NX – dříve Unigraphics aj.), včetně možností jejich úprav a doladění. Uplatnění technologie mikrofrézování Technologie obrábění mikrofrézováním nahrazuje několik metod nekonvenčního obrábění. Uplatnění nachází především ve výrobě jednoduchých a středně těžkých forem a grafitových nebo měděných elektrod. Dále se s mikrofrézováním setkáváme v lé-

kařském odvětví při výrobě lidských kostních náhrad, v dentálním průmyslu při výrobě dentálních náhrad (scan – CAD – CAM – náhrada), v elektronice a při metodě Rapid Prototyping. Mezi další průmyslová odvětví, kde se může mikrofrézování uplatnit, patří rytectví, úprava šperků aj. Závěr Technologie mikrofrézování si zajisté najde své příznivce, jelikož poptávka po mikrokomponentech roste. Produktivně lze tuto metodu obrábění uplatnit pouze za předpokladu správně zvoleného CAM systému, stroje a nástroje. Věřím, že tento článek pomohl nastínit problematiku mikrofrézování, která se podílí na produktivitě a optimalizaci výroby. Jisté však je, že mikrofrézování nenahradí nekonvenční (elektroerozivní) metody obrábění v celém rozsahu. Zejména při výrobě složitých a členitých dílů je frézování nákladné a technicky téměř nemožné. BC. MAREK PAGÁČ STUDENT FS VŠB-TU OSTRAVA Použité zdroje [1] PICKLO, R. Web seminar: Micro Milling Challenges. [2] SMOLÍK, J. Stroje pro mikroobrábění: Seminář SpOS a VCSVTT, Obráběcí stroje a technologie na EMO Milano 2009. 1. vyd., 10 s. [3] PĚCHOUČEK, M. Mikrofrézování kalené oceli. Ostrava: VŠB -Technická univerzita Ostrava, 2009. 46 s. [4] HOLUBÁŘ, P. Výkonnost nástrojů s moderními PVD povlaky. 2004 [on-line]. [cit. 2011-02–21]. Dostupné z: <http://shm-cz.cz/files/literatura/32>.

Příklady hotových obrobků

3 | 2011 | MM Průmyslové spektrum | 27


Webovy seminar predstavil mikrofrezovani