Chytřejší brusný kotouč se prosazuje

Tags: Broušení | GrindingHub | Jens Meiberg | Monika Kipp | Obrábění | TU Dortmund

Když se spojí nej­tvrd­ší ma­te­ri­ál na světě a měkký plast, vznik­nou ná­stro­je s velmi spe­ci­ál­ní­mi brus­ný­mi vlast­nost­mi. Mlu­ví­me o di­a­man­to­vých brus­ných ko­tou­čích s elas­tic­kou vaz­bou. Tyto ko­tou­če pro­je­vu­jí své před­nos­ti při do­kon­čo­vá­ní a za­jiš­ťu­jí per­fekt­ní po­vr­cho­vou úpra­vu. Ino­va­tiv­ní pro­ce­sy, jako je tento, jsou ne­zbyt­né, pro­to­že vý­rob­ní prů­my­sl čelí výzvě vy­rá­bět stále slo­ži­těj­ší a přes­něj­ší sou­čás­ti z odol­ných ma­te­ri­á­lů.

Kon­venč­ní vý­rob­ní me­to­dy zde často na­rá­že­jí na své li­mi­ty, zejmé­na pokud jsou po­vrchy tak jemné, že vy­ža­du­jí ob­zvláš­tě cit­li­vé zpra­co­vá­ní. Na ve­letr­hu Grin­dingHub, který po­řá­dá VDW (Ně­mec­ké sdru­že­ní vý­rob­ců ob­rá­bě­cích stro­jů) ve Stutt­gar­tu od 5. do 8. květ­na 2026, se ná­vštěv­ní­ci dozví více o ino­va­tiv­ních tech­ni­kách brou­še­ní pro do­sa­že­ní nej­vyš­ší kva­li­ty po­vrchu.

Pro náročné procesy dokončování a leštění

Elas­tic­ké brus­né a leš­ti­cí ná­stro­je se po­u­ží­va­jí v celé řadě prů­mys­lo­vých od­vět­ví. V ko­voz­pra­cu­jí­cím prů­mys­lu se po­u­ží­va­jí k úpra­vě po­vrchů od nej­jem­něj­ších chi­rur­gic­kých ná­stro­jů až po těžká tur­bí­no­vá lo­pat­ka. Tyto ná­stro­je lze po­u­žít k urych­le­ní vý­rob­ních pro­ce­sů a zvý­še­ní ná­kla­do­vé efek­ti­vi­ty a udr­ži­tel­nos­ti vý­ro­by.

Díky tomu jsou ide­ál­ní pro ná­roč­né pro­ce­sy do­kon­čo­vá­ní a leš­tě­ní. Podle Me­i­ber­ga se Ar­ti­fex v sou­čas­né době za­mě­řu­je na ob­rá­bě­ní kar­bi­do­vých vr­ta­cích a fré­zo­va­cích ná­stro­jů s cílem zlep­šit řez­nou hranu a do­sáh­nout efek­tiv­něj­ší­ho od­st­raňování třísek z řez­ných ná­stro­jů.

Vyšší účinnost a nižší celkové náklady

Tech­nic­ky op­ti­mál­ní po­vrchy jsou jedna věc, ná­kla­do­vá efek­ti­vi­ta je věc druhá. V prů­mys­lo­vé praxi na­ko­nec zá­le­ží na ana­lý­ze ná­kla­dů a pří­no­sů pro uži­va­te­le. Ji­ný­mi slovy: Kdy vyšší ná­kla­dy ospra­ve­dlňuje lepší kva­li­ta po­vrchu? Stu­die uka­zu­jí zlep­še­ní ži­vot­nos­ti o více než 50 pro­cent ve srov­ná­ní s ne­při­pra­ve­ný­mi ná­stro­ji. V kom­bi­na­ci s rych­lej­ším od­vo­dem třísek a vět­ším ob­je­mem třísek do­sa­hu­jí uži­va­te­lé vý­znam­ných výhod v ob­las­ti ná­kla­dů a ži­vot­nos­ti. Ob­rá­bě­ní po­mo­cí elas­tic­kých di­a­man­to­vých ná­stro­jů vý­raz­ně zlep­šu­je kva­li­tu po­vrchu ob­rá­bě­ných dílů. V praxi vede tato op­ti­ma­li­za­ce k zna­tel­ně delší ži­vot­nos­ti ná­sled­ných ná­stro­jů a sta­bil­něj­ší­mu a spo­leh­li­věj­ší­mu cho­vá­ní pro­ce­su. Uži­va­te­lé těží z vyšší efek­ti­vi­ty a niž­ších cel­ko­vých ná­kla­dů.

Jemné obrábění pro jemné povrchy

Ně­kte­ré po­vrchy jsou tak jemné, že je nutné je ob­rá­bět s mi­mo­řád­nou opa­tr­nos­tí. Fle­xi­bil­ně upev­ně­né di­a­man­to­vé čás­ti­ce do­sa­hu­jí „lesk­lých po­vrchů bez změny kon­tur“ tím, že od­st­raňují to­po­lo­gic­ké vr­cho­ly ma­te­ri­á­lu. Ho­mo­gen­ně roz­lo­že­né abra­ziv­ní mé­di­um se od­rá­ží v po­ji­vo­vé ma­t­ri­ci. Zjed­no­du­še­ně a laic­ky ře­če­no: měkká hmota mírně ustu­pu­je, takže zrna při tření mírně ko­lí­sa­jí, místo aby pevně škrá­ba­la. Po­vrch je proto pouze jemně vy­hla­zen a vy­leš­těn, místo aby byl agre­siv­ně od­st­raňován ma­te­ri­ál nebo měněn tvar. Ji­ný­mi slovy: chytřej­ší brus­ný ko­touč ustu­pu­je. Pa­ra­me­t­ry tlaku a rych­los­ti pro­ce­su před­sta­vu­jí nej­vět­ší výzvu při za­brá­ně­ní od­lo­me­ní zrn z této nově vy­vi­nu­té měkké vazby. Kva­li­tu po­vrchu lze do­sáh­nout re­pro­du­ko­va­tel­ně po celou dobu ži­vot­nos­ti ko­toučů. Díky mož­nos­tem vý­mě­ny ná­stro­jů ve stro­ji se ob­rá­bě­ní pro­vá­dí v je­di­ném upnu­tí a ni­ko­li v na­va­zu­jí­cích pro­ce­sech. Podle Me­i­ber­ga za­jiš­ťu­je vlast­ní od­dě­le­ní vý­zku­mu a vý­vo­je Ar­ti­fe­xu ne­u­stá­lý po­krok v ob­las­ti di­a­man­to­vých ná­stro­jů – zejmé­na s ohle­dem na nové kar­bi­do­vé sli­ti­ny a mo­der­ní kar­bi­do­vé ná­stro­je.

Prostor pro základní výzkum až do nanometrového rozsahu

Na uni­ver­zi­tách stále exis­tu­je velký pro­stor pro zá­klad­ní vý­zkum v mikro­‑ a na­no­me­t­ro­vém roz­sa­hu. To platí i pro po­u­ži­tí fle­xi­bil­ních přes­ných ob­rá­bě­cích ná­stro­jů při do­kon­čo­vá­ní struk­tu­ro­va­ných po­vrchů. Dr. Mo­ni­ka Kipp, ve­dou­cí od­dě­le­ní brus­né tech­no­lo­gie na In­sti­tu­tu ob­rá­bě­cích tech­no­lo­gií Tech­nic­ké uni­ver­zi­ty v Dort­mun­du, se in­ten­ziv­ně za­bý­vá tímto té­ma­tem. Podle ní je jed­ním z pří­kla­dů po­u­ži­tí fle­xi­bil­ních přes­ných ob­rá­bě­cích ná­stro­jů je do­kon­čo­vá­ní struk­tu­ro­va­ných po­vrchů. Pokud jsou tyto po­vrchy vy­rá­bě­ny na­pří­klad fré­zo­vá­ním, mohou se vy­skyt­nout mi­k­ro­o­tře­py. Aby bylo možné tyto otře­py od­stra­nit bez vý­raz­né změny struk­tu­ry a zá­ro­veň zlep­šit po­vr­cho­vou úpra­vu, musí být ná­stro­je vy­so­ce při­způ­so­bi­vé a od­st­raňovat pouze velmi malé množ­ství ma­te­ri­á­lu. Pro do­sa­že­ní to­ho­to cíle se za­mě­řu­je vý­zkum in­sti­tu­tu na zá­klad­ní pro­ces­ní cho­vá­ní fle­xi­bil­ních di­a­man­to­vých ná­stro­jů.

Dokonalá choreografie

Při ob­rá­bě­ní vy­so­ce cit­li­vých po­vrchů fle­xi­bil­ní­mi ná­stro­ji je ne­zbyt­né přes­ně znát vzá­jem­né pů­so­be­ní ná­stro­jů a ma­te­ri­á­lu. Aby se při přes­ném ob­rá­bě­ní elas­tic­ký­mi di­a­man­to­vý­mi brus­ný­mi ko­tou­či nebo ji­ný­mi fle­xi­bil­ní­mi brus­ný­mi ná­stro­ji za­brá­ni­lo ne­žá­dou­cím změ­nám kon­tur, je ne­zbyt­né po­cho­pit zá­klad­ní pro­ces­ní in­ter­ak­ce. Patří sem na­pří­klad ko­or­di­na­ce pro­ces­ních pa­ra­me­t­rů a pev­nos­ti spoje nebo fle­xi­bi­li­ty ná­stro­jů, a tím i lo­kál­ní kon­takt­ní si­tu­a­ce. Účin­né by také mohly být cí­le­né úpra­vy ří­ze­ní pro­ce­su s ohle­dem na ki­ne­ma­ti­ku po­stu­pu. Laic­ky ře­če­no si to mů­že­te před­sta­vit jako cho­re­o­gra­fii. Jak rych­le se po­hy­bu­je brus­ný ná­stroj? Jak rych­le se po­hy­bu­je ob­ro­bek? V jakém úhlu nebo vzoru zrna na­rá­že­jí na po­vrch? Jak často se jed­not­li­vá zrna za­po­ju­jí do ma­te­ri­á­lu? Pro do­sa­že­ní op­ti­mál­ních vý­sled­ků je ne­zbyt­ná do­ko­na­lá ko­or­di­na­ce.

Tři faktory: přítlak, doba kontaktu, velikost zrna

Kva­li­ta po­vrchu při přes­ném ob­rá­bě­ní zá­vi­sí mimo jiné na lo­kál­ní kon­takt­ní si­tu­a­ci. Při ná­vr­hu pro­ce­su je třeba roz­li­šo­vat podle cíle: zda je cílem do­sáh­nout co nej­niž­ší drs­nos­ti, nebo zda je třeba pře­pra­co­vat funkč­ní po­vrchy se struk­tu­rál­ní­mi nebo kon­tu­ro­vý­mi prvky. Pro od­po­ví­da­jí­cí apli­ka­ce lze po­u­žít fle­xi­bil­ní brus­né ná­stro­je. Ode­bí­rá­ní ma­te­ri­á­lu a tím i po­vr­cho­vá úpra­va mohou být ří­ze­ny mimo jiné úpra­vou kon­takt­ní­ho tlaku, doby kon­tak­tu a ve­li­kos­ti zrna.

Brusná mezera je tajemstvím

Apli­ka­ce na hra­ni­ci tech­nic­kých mož­nos­tí a eko­no­mic­ké pro­ve­di­tel­nos­ti proto ote­ví­ra­jí ši­ro­ké pole pro prů­mys­lo­vý a aka­de­mic­ký vý­zkum. Pro­to­že mezi od­bor­ní­ky stále platí rčení: „Brus­ná me­ze­ra je ta­jem­stvím.“ Tato věta na­zna­ču­je, že od­bor­ní­ci a vý­zkum­ní­ci musí ještě ob­jas­nit nej­hlub­ší fy­zi­kál­ní a tech­no­lo­gic­ká ta­jem­ství brou­še­ní, aby mohli tech­nic­ky op­ti­ma­li­zo­vat prů­mys­lo­vé vý­rob­ní pro­ce­sy a uči­nit je efek­tiv­něj­ší­mi a udr­ži­tel­něj­ší­mi.

Autorem článku je Daniel Schauber, odborný novinář z Mannheimu.