chlazení, za které vám vaše nástroje poděkují

Prodloužení trvanlivosti řezných nástrojů, zvýšení řezné rychlosti minimálně o 30%, zkrácení trvání pracovního cyklu až na polovinu, snížení nebezpečí poškození obrobené plochy nebo řezné hrany, vysoce přesné zacílení proudu chladicí kapaliny, kontrola utváření a odvodu třísek – to je jen několik položek z dlouhého seznamu výhod, které s sebou přináší aplikace jednotek ChipBLASTER pro vysokotlaké a velkoobjemové chlazení na moderní obráběcí stroje. V březnu navštívil Českou republiku prodejní manažer firmy ChipBLASTER pro Evropu a Asii, pan Jason Springer, který poskytl Technickému týdeníku exkluzivní rozhovor. Nejdříve ale trochu teorie...

Proč potřebujeme vysoké tlaky a velké objemy?
Devadesát sedm procent energie spotřebované při obrábění kovů se přemění na teplo. Při obrábění tak může stoupnout teplota v místě řezu na závratné hodnoty (650 – 800 ºC), kdy běžná chladicí kapalina o nízkém tlaku ztrácí své kapalné skupenství a mění se v páru, která vytváří kolem řezného místa bariéru a brání přísunu nové kapaliny. To způsobí výrazné zhoršení či dokonce úplnou ztrátu mazacího efektu, zpětné nalétávání třísek na řeznou hranu, poškození nástroje a v konečném výsledku poškození celého obrobku.
Správně aplikované vysokotlaké chlazení spolu s vhodnými nástroji dokáže zabránit vzniku této bariéry tím, že vyvolá lokální zvýšení tlaku. Do řezné zóny je přivedeno tolik vysoce stlačené kapaliny, aby odvedlo veškeré teplo a znemožnilo vznik páry. Velký objem upotřebené chladicí kapaliny navíc zajistí dobré mazání a odstraní třísky. Proto také nedochází k žádnému poškození nástrojů, pouze k jejich běžnému opotřebovávání.
Je známou pravdou, že v případě běžného nízkotlakého chlazení až ve 40% doby nezasahuje proud chladicího média vůbec nástroj nebo obrobek. A i v případě zasažení nástroje není tento proces pod přímou kontrolou. Zacílení chlazení musí být integrováno do uchycení nástrojů, které musí být konstruovány již s ohledem k chlazení (vstřikovací tryska je součástí uchycení). Speciálně pro vysokotlaké chlazení jsou optimalizovány nové soustružnické systémy s karbidovými vložkami. Fokusací chladicí kapaliny přesně do místa řezu získá obsluha jednoznačnou kontrolu nad celým procesem. S nasazením vysokotlakých a velkoobjemových jednotek ChipBLASTER lze rovněž významně zvýšit obvodovou rychlost nástroje nejméně o 30% (někdy dokonce až o 300%!).
Zmíněné efekty se zřejmě nejvíce uplatní v případě vyvrtávání hlubokých děr. Vyvrtávání děr ale současně zabírá podstatnou část řezného času ve většině výrob. Technologický pokrok navíc evidentně směřuje ke stále větší poptávce po součástech tvořených hustými sítěmi děr. Vyvrtávání děr tedy bude čím dál tím běžnější činností, která bude obsazovat většinu z pracovního cyklu stroje. Není rychlejší způsob vyvrtávání než s použitím jednotek ChipBLASTER. S touto technologií dokážete zkrátit pracovní cyklus v průměru až na polovinu.

ChipBLASTER GV20 se zabudovaným systémem Automatic Variable Volume

Obrábění za sucha vs. „mokrá cesta“
Soustružení, frézování a vyvrtávání klade každé jiné nároky na chlazení. Při frézování s obvyklým chlazením dosahuje řezná hrana nástroje velmi vysoké teploty již při vstupu do řezu, zůstává horká dokud nedokončí řez a v okamžiku, kdy je nástroj zasažen chlazením, zakouší extrémní teplotní šok. Při frézování je navíc nástroj po celou dobu v rotaci, každý díl se ohřívá a ochlazuje. S běžným proudovým chlazením, kdy nástroj běží na 1000 ot/min, dochází až k 1000 poškozujícím poklesům teploty za minutu. Tato výrazná teplotní oscilace je pro nástroje více škodlivá než samotná vysoká teplota a opotřebování, proto nástrojáři často preferují suché frézování. Tento problém ale s jednotkami ChipBlaster přestává být aktuální. Chlazení je přesně zacílené do bodu řezu, vysoký tlak a vysoký objem chladicího média vylučuje všechny nárůsty teplot. Navíc jsou z řezné zóny ihned odstraňovány třísky, které již neohrožují řeznou hranu.
Naproti tomu u soustružení bývají běžně pouze 3 nebo 4 nájezdy za minutu, tj. pouze 3 – 4 možné teplotní šoky, proto konvenční chlazení bývá většinou dostačující.
Z použití vysokotlakého a velkoobjemového chlazení může především významně těžit výkonnost vrtáku při vyvrtávání zvláště hlubokých děr. Vrtání je proces obrábění v omezeném prostoru, pro který je klíčové čerpat skrze nástroj dostatečné množství chladicí kapaliny, aby se vrtaný otvor kompletně vyplnil a vyrovnal se v něm tlak. Rozhodujícím momentem je zamezit vzniku páry, aby nedošlo k přehřátí v místě řezu. Pro většinu operací jsou dostatečné tlaky okolo 70 bar (7 MPa), některé náročnější dílčí operace však vyžadují tlaky ještě vyšší.
Technologie ChipBLASTER také výrazně urychluje výrobu – pracovní cyklus dokáže zkrátit až na polovinu. A i v případě výrobního procesu, který by byl vyhodnocen jako vhodný pro „suché obrábění“, stále zbývá aspoň jeden důvod, proč aplikovat ChipBLASTER: jeho zapojení představuje nejšetrnější přístup ke stroji samotnému, na jehož „zdraví“ jistě každému provozovateli záleží.

Rozhovor s Jasonem Springerem, prodejnim managerem firmy ChipBLASTER pro Evropu a Asii.

Můžete našim čtenářům stručně představit produkty firmy ChipBLASTER?
Firma ChipBLASTER vyrábí zařízení pro vysokotlaké a velkoobjemové chlazení, jehož hlavním úkolem je odvádět teplo při obrábění, odstraňovat třísky z místa řezu a současně zajistit dostatečné mazání a tím zvýšit produktivitu práce našich zákazníků a v neposlední řadě jim ušetřit peníze. Snažíme se pružně vyhovět všem požadavkům trhu, proto nabízíme několik typů jednotek, které se liší jednak velikostí průtoku chladicí kapaliny za jednotku času a dosahovaným tlakem (v naší nabídce jsou v současnosti systémy pracující v intervalech průtoků 11 – 150 l/min a tlaků 14 – 350 barů) a dále v tom, zda jsou vybaveny variabilním či fixním systémem nastavení průtoku chladicího média.

K jakým strojům lze jednotky ChipBLASTER připojit?
Zcela obecně jsou naše jednotky připojitelné k 90% moderních obráběcích strojů. Spolupracujeme s většinou hlavních světových výrobců z Evropy, Japonska i Spojených států.
Ve velmi úzkém kontaktu jsme s firmou Mori Seiki, která patří k našim nejvýznamnějším zákazníkům. V případě úspěšné spolupráce nabízíme konkrétním firmám řadu specifických zákaznických balíčků; máme např. speciálně vytvořené balíčky pro Mori Seiki nebo firmu Makino, což je další významný japonský výrobce, či u vás pro Tajmac ZPS. Naše zařízení jsou provozována po celém světě. Nejvíce jich je v USA, v Kanadě, Velké Británii, Španělsku, Itálii, Německu, v České republice, Polsku, Rusku a v Belgii.

Jak tedy konkrétně musí mít zákazník vybaven stroj, aby si mohl vaše zařízení koupit a úspěšně ho provozovat?
Stroj musí mít chlazení vedeno skrze vřeteno (hovoříme o frézovacích centrech), což lze objednat přímo od výrobce, a musí snést tlaky kolem 1000 PSI (68 bar, 6,8 MPa). Nové stroje se dají takto uzpůsobit rovnou ve výrobě, se staršími pracujeme přímo v poli a rovněž je většinou dokážeme připravit pro připojení jednotky ChipBLASTER.

Přiznám se, že orientovat se v amerických jednotkách bez toho, že bych měla před sebou převodní tabulku, mi činí problém. Určitě nejsem jediná...
Ano, to chápu :-). Ale všechny jednotky, se kterými pracujeme, jsou myslím jednoduše převoditelné. Pokud pracujeme se zákazníkem např. z Evropy, tak mu pochopitelně uděláme nabídku v evropských jednotkách. Nebývá v tom problém. Navíc, převodní tabulky jsou všude lehce dostupné, např. na internetu – na našich webových stránkách jsou dokonce v různých jazycích.

Jednotka chipblaster řady J

Novější řada jednotek ChipBLASTER je vybavena zařízením nazvaným Automatic Variable Volume (A. V. V.), které máte patentováno. V čem spočívá jeho princip a výhody?
Systém A. V. V. je zabudován do všech produktů řad JV, EV a GV. Pracuje na principu využití převodníku tlaku, pomocí něhož se hodnota tlaku načítá do systému, ten změní rychlost běhu motoru, a tím se automaticky nastaví potřebný objem. Celý proces je přitom pečlivě sledován a zaznamenáván s pomocí citlivých senzorů. Zapojení systému A. V. V. výrazně zvyšuje účinek pumpy, podstatně prodlužuje její životnost. Stejně tak i ztrojnásobí životnost filtru a o 100% prodlouží životnost vlastní chladicí kapaliny. Kromě toho ušetří provozovateli 60% nákladů na elektrický proud.

Budeme-li konkrétní, podle čeho se pozná, kolik galonů (raději litrů...) je třeba dodat, nebo jinými slovy jak dimenzovat zařízení u zákazníka?
Množství chladicí kapaliny se stanovuje podle velikosti obráběcího stroje a typu výroby. Zhruba platí převodní vztah 2,36 litru/1 kW čili pro 20kW stroj potřebujete přibližně průtok 40 l/min. Tento přepočet je zvláště důležitý, jestliže chce člověk pracovat např. na extrémně velkém vrtacím nebo frézovacím centru, kde je důležité, aby byl kapaliny dostatek. Dále lze počítat, že v případě vyvrtávání budete potřebovat zhruba 15 l na 1 cm průměru nástroje, u soustružení a frézování pak cca 2 l kapaliny na 1 kW v řezu.

Dokážete zaručit stálost kvality chladicí kapaliny?
Pro celý proces je pochopitelně klíčová filtrace chladicí kapaliny. Měly by se používat filtry s hrubostí nejlépe do 5 mikronů, v žádném případě ale ne s větší než 20 mikronů. Co se našich zařízení týče, jsme certifikováni ISO 9001 a 2000. Standardně poskytujeme roční záruku a v případě zájmu zákazníka i dvouletou za mírný poplatek. Jsme nositeli známky „Výrobek vysoké kvality“.

Pro koho máte v současné době k dispozici plug-in řešení?
Momentálně máme připraveno plug-in řešení pro Mori Seiki, stále je ještě k sehnání řešení pro Daewoo a na požádání ho dodáme. Nedávno jsme rovněž navrhovali řešení pro Okumu a Makino. Plug-in řešení dokážeme připravit pro libovolného výrobce z USA i ze zámoří, pokud projeví zájem.

Jak se vám jeví český trh?
Český trh vidíme jako velmi kvalitní, který se navíc dynamicky rozšiřuje. Veškerý průmysl stále směřuje dále na východ, situace v ČR se po této stránce stále lepší a zkvalitňuje, především ve sféře výroby. Pro vás teď nastala doba, kdy potřebujete právě takový typ produktů, jaký nabízíme my – tj. něco, co snižuje náklady, ale zároveň zvyšuje produktivitu práce. Je to jiná filozofie než např. v Číně, kde, když přestane výroba dostačovat, raději zvětší továrnu, než aby se zabývali zefektivněním výroby. Od hlubšího proniknutí na český a slovenský trh si slibujeme velice mnoho.

Jak hodnotíte svoji současnou pozici z hlediska konkurence?
Mezi naše hlavní konkurenty patří společnosti, jako Cool Jet a všechna další známá jména působící v oblasti vysokotlakých chladicích systémů. Oproti nim máme ale výhodu v ceně a také v tom, že oni nabízejí dosažení příslušného tlaku s mnohem menšími objemy. V Evropě, zvláště v Německu, máme velkého konkurenta ve firmě Knoll. I ten je ale spíše pouze nepřímým konkurentem, poněvadž jeho firemní filozofie se zásadně liší od té naší. Knoll dodává svá chladicí zařízení jako opci k německým strojům a dále se o ně v podstatě nestará. My naopak máme vlastní nezávislý vývoj a vlastní rozvinutou servisní síť.

Je v současné době na světovém trhu poptávka po zařízeních typu ChipBLASTER značná, nebo již začíná být pomalu nasycen?
Moje zkušenost je, že existence těchto zařízení je ve světě stále marginální. Např. v Polsku je jich jen pár. V Německu sice hodně strojů pokryl právě Knoll, ale Německo je obrovské a stále je v něm prostor i pro působení jiných firem. Podobná situace je i v Belgii, naopak například Itálie je po těchto zařízeních velmi hladová. Ano, současnou situaci na trhu vidíme jako velmi příznivou.

Máte již vypracován nějaký konkrétní plán, jak proniknout na český trh?
Český trh je pro nás velmi zajímavý, i když není tak velký, jako mají např. Itálie, USA nebo Kanada. V době, kdy je trh zaplavován levnými stroji z Číny a z Tchaj-wanu, chceme podpořit prodejce velkých strojů z Evropy i z Japonska, a také pochopitelně uživatele, aby nekupovali stroje, které mají životnost pouze pár let. Našim cílem je pracovat přímo jak s prodejci, tak i s výrobci obráběcích strojů, jako je u vás Tajmac ZPS, se kterým jsme již navázali intenzivní spolupráci. Na českém trhu se pohybuje pouze několik málo prodejců velkých obráběcích strojů, což je do jisté míry výhoda, protože situace zde je přehlednější. Snažíme se jim vysvětlit, proč by si měli naše jednotky koupit, co tím získají. Pochopitelně jim také poskytujeme technický dohled a servis.
Práce v zámoří pro nás není jednoduchá. V každé zemi je situace jiná, jiné jsou i její zvyky apod. Každý zahraniční trh má svá specifika a svoji specifickou strukturu, kterou my sami nikdy nemůžeme obsáhnout. Proto se snažíme v každé zemi navázat partnerskou spolupráci s některou z místních firem, která zná poměry, má s místním trhem vlastní zkušenosti a pochopitelně zná dobře daný jazyk a kulturu. V tomto ohledu jsme započali jednání s firmou technology-support, která nám připadá velmi perspektivní. Uzavření smlouvy o vzájemné spolupráci bych považoval za dobrý strategický tah.

Jste prodejní manažer pro Evropu. S jakými zeměmi z bývalého východního bloku pracujete?
Je to především Polsko, Česká republika a Slovensko. Rusko je velmi obtížný trh a proniknout na něj je velmi zdlouhavý a byrokratický proces z hlediska vyhovění jejich specifickým bezpečnostním normám. Dá se říct, že kromě Polska, ČR a SR mají ostatní země bývalého komunistického bloku malý a pomale se rozvíjející trh. Pomalu se začíná zviditelňovat Ukrajina, ale ta má před sebou ještě dlouhou cestu vývoje, přičemž současná politická situace ji spíše brzdí. Navíc, naše produkty jsou v těchto zemích považovány za příliš drahé, které si nemohou dovolit. To je ale klamná představa a naším úkolem je dokázat místní lidi přesvědčit, že investice i do drahého zařízení se vyplatí, protože s ní do budoucna ušetří mnohem více. K tomu je ale potřeba mít dobře vyškolené inženýry, techniky i prodejce pro tyto země, což je opět zdlouhavý proces.

Přeji vám hodně úspěchů v práci, těším se na další setkání v Praze a děkuji vám za rozhovor.

Andrea Cejnarová, Technický týdeník, Praha 2005

Pro další informace pište na info na vyžádání.

podrubriky teorie chlazení pro obráběcí stroje:

sitemap