Trendy 2015: Vývoj unikátního vrtáku Walter Titex DC170 trval dva roky

Redakce Redakce
— vydáno 11. září 2015

Na veletrhu AMB 2014 ve Stuttgartu představila společnost Walter unikátní konstrukční provedení vrtáku DC 170 pro náročné vrtací operace. Vývoj ojedinělého vrtáku s drážkami na obvodu vrtáku pomáhající odvádět procesní kapalinu z místa řezu vychází z důkladných počítačových simulací.

V červenci roku 2012 dostal Siegfried Rogalla, vývojový pracovník pro stopkové vrtací nástroje ve společnosti Walter, od svého kolegy Helmuta Gschreye, produktového senior manažera pro vrtání, nelehký úkol: vyvinout vrtací nástroj, který má být lepší, než jakýkoliv jiný dostupný vrtací nástroj s prodlouženou životností a spolehlivostí s důrazem na vysokou kvalitu obrobeného povrchu materiálů ISO-P a ISO-K. Požadavek byl kladen i na snížení výrobních nákladů a strojní čas. Po zadání úkolů vznikaly první úvahy, nápady a konstrukční návrhy. Brzy měl projektový tým jasno, že správnou cestou bude vyvinout vrták, který se bude výrazně lišit od tradičních spirálových vrtáků ze slinutého karbidu známých desetiletí. 

Větší obsah slinutého karbidu může splnit náročné požadavky

Břit a fazetka rotačních nástrojů jsou nejslabším místem, ze kterého vychází nejvyšší řezná rychlost a působí zde největší řezná síla. První technické výkresy a výpočty životností nástroje rozšiřovaly technické myšlení konstruktérů. Ti zjistili, že když budou břity nástroje a fazetky obsahovat větší objem slinutého karbidu, může být zaručen spolehlivý proces obrábění, prodlouží se životnost nástroje a současně dojde k odvedení třísky včetně vznikajícího tepla z místa řezu. 

Digitální simulace pomohly stanovit rychlost průtoku procesní kapaliny

Po roce vývoje se podařilo uskutečnit první simulace na digitálních modelech. Podstatou bylo upravit konstrukční provedení vrtáku tak, aby mohla procesní kapalina volně odtékat a nedocházelo k ulpívání třísek ve vrtaném otvoru. Simulace poukázaly i na silné stránky nástroje a možnost vrtání tvarově komplikovaných součástí s příčnými nebo šikmými otvory.

 Obr. 1. K unikátnímu provedení obvodových drážek pomohla digitální simulace využívající CAD model.

Po digitálních simulacích následovaly první praktické testy s prototypy v různých konstrukčních provedeních, i když ještě nebyl znám definitivní tvar řezné části nástroje. Jako první se vrtalo do plexiskla, aby bylo možné sledovat průběh proudění kapaliny. Jelikož se u vrtacích nástrojů vyskytují v průběhu procesu obrábění vibrace s negativním dopadem na obrobený povrch, byly při zkouškách voleny extremní řezné podmínky, aby se zjistilo, zda k vibracím dochází. 

K unikátnímu konstrukčnímu provedení obvodových drážek pomohlo CAD řešení 

Vloni na jaře se vývojový tým soustředil na konstrukční provedení obvodu nástroje a jeho zpětné podbroušení. Pro optimální odvedení procesní kapaliny z místa řezu bylo navrženo osm obvodových drážek. Ty mohou posloužit i jako indikátor životnosti nástroje, který může být přeostřován do té doby, než klesne počet drážek pod tři. O měsíc později byly vyrobeny první prototypy a následovalo vrtání do kovového materiálu. První testy prokázaly, že vyšší obsah slinutého karbidu snižuje opotřebení břitu nástroje a taktéž konstrukce břitu, fazetky a obvodových drážek splnila všechna očekávání – zabezpečila se spolehlivost, prodloužila se životnost a v průběhu vrtání nedocházelo k vibracím. Na základě firemního stylu označování společnosti Walter získal nástroj název Walter Titex DC170. Je konstruován z materiálu WJ30EJ tvořeným jemnozrnným slinutým karbidem K30F s povlakem Tinal/AlCrN s vícevrstvou strukturou. 

Nástroje otestovali zákazníci v různých průmyslových oblastech

Po laboratorních zkouškách následovaly praktické testy přímo u zákazníků. Z těchto vyplynulo, že se podařilo navrhnout spolehlivější a efektivnější nástroj s klidnějším chodem než u vrtáků ze slinutých karbidů s tradiční geometrií.

Obr. 2. Obvodové drážky odvádějí procesní kapalinu a třísky včetně tepla z místa řezu.

Krátce po uvedení nástroje Walter Titex DC170 na veletrhu AMB 2014 se začaly prodávat varianty vrtáků v délkách 16 × Dc a 20 × Dc. Od 1. září 2015 navíc firma Walter přichází na trh s rozšířením portfolia vrtáků DC170 o další rozměry: 3 × Dc, 5 × Dc, 8 × Dc a 12 × Dc. V budoucnu se očekává rozšíření o délky 25 a 30 × Dc. 

 Obr. 3. Siegfried Rogalla (vlevo) a Helmut Gschrey diskutují nad konstrukčním provedením nástroje Walter Titex DC170.

Standardní rozsah průměrů je nyní od 3 do 20 mm a jejich praktické využití je preferováno pro komplikované obrábění příčných otvorů a otvorů s šikmým výstupem. Nástroje lze nadále používat při osvědčených strategiích navrtávání. Malé průměry stopky šetří cenné zdroje slinutého karbidu — stopka nástroje není zpravidla větší, než průměr řezné části nástroje. K doplnění je možné použít hydraulické pouzdro AK182 s redukčními pouzdry, tlak procesní kapaliny se volí z doporučeného rozsahu 20 až 40 barů. 

Prezentace společnosti Walter, www.walter-tools.com/cs-cz

Další článek: Trendy 2015: Faktum Design pomůže s designem, vývojem i výrobou