Proces výroby v moderních továrnách je skoro kompletně digitalizován. Téměř všechny jeho fáze jsou tím nějak ovlivněny: návrh a konstrukce nástroje, plánování, obrábění, montáž a další. Hnací silou změn je řada technologických průlomů souvisejících se čtvrtou průmyslovou revolucí, známou jako Průmysl 4.0.
Nové digitální technologie s využitím síťové komunikace kombinují fyzické výrobní systémy s virtuálními světy znalostí a 3D modelováním. Cílem je výrazně zvýšit objem výroby, ale jelikož se výrobní systémy stávají více a více chytřejšími, nutně se také stávají komplikovanějšími a dražšími. Minimalizace časových prostojů takových systémů je „nutností“ pro vývoj všech součástí systému, jako jsou obráběcí stroje, upínací zařízení a v neposlední řadě řezný nástroj. Úkolem řezného nástroje je v dnešní době nejen obrábět kov, ale také pomáhat snižovat prostoje v závislosti na jejich konstrukčním konceptu.
Sestava řezného nástroje s vyměnitelnou karbidovou hlavicí je dnes velmi běžnou záležitostí. Před 20 lety existovalo jen velmi málo nástrojových systémů postavených na principu vyměnitelné hlavice. V současné době má prakticky každý přední výrobce řezných nástrojů tento typ systému ve svém sortimentu.
Moderní brusky a pokroky v broušení zjednodušily výrobu nástrojů z tvrdokovu a jejich případnou renovaci. To vedlo ke zvýšenému počtu středních a malých výrobců nástrojů a nárůstu služeb přebroušení. Dalo by se proto očekávat, že monolitní nástroje získají na trhu převahu a výrazně zpochybní potřebu vyměnitelných hlavic jako ekonomickou alternativu, což se ale nestalo. Je tomu právě naopak. Pokrok ve strojírenství a současný trend směřující ke stále inteligentnější výrobě jsou dobrým předpokladem pro budoucnost skládaných řezných nástrojů s vyměnitelnými hlavicemi.
Příkladem tohoto zjevného faktu může být právě společnost ISCAR – lídr ve výrobě a inovaci řezných nástrojů. ISCAR totiž zavedl princip „bez potřeby seřizování“ u nástrojů s vyměnitelnými hlavicemi, přičemž po výměně opotřebované hlavice není potřeba provést žádnou další operaci seřízení nebo nastavení, a tuto operaci lze provést bez potřeby vyjmutí nástroje z vřetena stroje. Velkou výhodou nástrojů s tímto principem je vysoká opakovatelnost výměny hlavice, která je zajištěna čelním kontaktem mezi hlavicí a tělesem nástroje, a přísné meze rozměrové tolerance. Princip „bez potřeby seřizování“ byl úspěšně aplikován u rotačních nástrojů ISCAR MULTI-MASTER (obr. 1) a u vrtáků SUMOCHAM (obr. 2). Typickým příkladem u nerotačních nástrojů jsou nové upichovací a zapichovací systémy MULTI-F-GRIP (obr. 3) a řada nástrojů LOGIQ-5-GRIP. Oba tyto systémy jsou založeny na principu nástroje s vyměnitelným adaptérem nebo planžetou, do kterého se montují vyměnitelné břitové destičky.
Kromě výhody nulových seřizovacích časů se tyto nástroje vyznačují mimořádnou všestranností. Například systém MULTI-MASTER, kde je možné frézovací hlavici upnout na různé typy upínacích stopek a na jednu stopku lze upnout mnoho typů vyměnitelných karbidových hlavic, což poskytuje tisíce kombinací nástrojů pro širokou škálu aplikací, včetně frézování osazení, rovinných ploch, drážek, otvorů nebo sražení. Systém MULTI-F-GRIP je řada nerotačních nástrojů pro adaptéry se čtyřmi lůžky pro destičky typu TANG-GRIP a DO-GRIP. Před nedávném byla univerzálnost nástroje s vyměnitelnými hlavicemi považována za jeho hlavní výhodu. Současný pokrok ve výrobě obráběcích strojů a zejména trend ubírající se směrem k inteligentní výrobě založené na koncepcích Průmyslu 4.0, vrátil výhodu nástrojů „bez potřeby seřizování“ opět do popředí zájmu.
Moderní metody přebrušování umožňují renovaci geometrie opotřebovaného nástroje z tvrdokovu s velmi vysokou přesností. Nástroj však po tomto zákroku mění rozměry a zpětné uvedení do provozu vyžaduje předběžné nastavení a odpovídající korekce v CNC programu. To způsobuje časové prostoje, snížení produktivity a ve výsledku zvyšuje výrobní náklady.
Jak už bylo zmíněno, vyměnitelné karbidové hlavice „bez potřeby seřizování“ eliminují potřebu dodatečných měření nebo korekcí programu a nevyžadují žádné další dodatečné vybavení pro seřízení. To je důvod, proč tyto typy nástrojů hrají významnou roli v dnešních moderních provozech. Z tohoto hlediska lze nástroje z řady MULTI-MASTER a SUMOCHAM považovat za velmi vhodnou volbu pro inteligentní továrnu. Pokud si uvědomíme nesporné výhody těchto nástrojů, pochopíme, proč společnost ISCAR považovala přísné meze tolerance rozměrů svých nástrojů za základní požadavek při jejich konstrukci. Dnes je tomu již zhruba dvacet let, co společnost ISCAR začala s jejich vývojem.
Další výhodou použití nástrojů s vyměnitelnými hlavicemi je jejich schopnost přizpůsobit konfiguraci nástroje podle požadavků na obrábění konkrétní součásti. Víceúčelové stroje, které umožňují zkombinovat všechny typy operací na obráběné součásti a provádět je na jediném stroji, se staly v poslední době velmi populární. Tyto stroje využívají jak stacionární, tak i rotační nástroje, což může výrazně zlepšit produktivitu. Kromě toho nabízejí výrobci obráběcích strojů řadu možností, jak standardní CNC soustruh doplnit o možnost poháněných nástrojů a tím konvenční soustruh transformovat na víceúčelový stroj. Výkonové charakteristiky typické jednotky poháněných nástrojů jsou podobné parametrům typického malého obráběcího centra. Řada nástrojů MULTI-MASTER nabízí širokou škálu upínacích těles (stopky) s různými úpravami, redukcemi a prodlouženími, které zajišťují optimální konfiguraci a minimalizují vyložení nástroje (viz obr. 4). To výrazně přispívá ke snížení zatížení v ohybu na jednotky poháněných nástrojů, čímž se zlepšuje výkon a životnost nástroje.
Implementace konceptů Průmyslu 4.0 do kovoobráběcího průmyslu je doložena integrací nástrojů „bez potřeby seřizování“ založených na principu sestavení nástroje s vyměnitelnou karbidovou hlavicí. A nejde jen o hospodárné zacházení se slinutými karbidy. Nový vývoj přinesl důležité možnosti a schopnosti pro maximalizaci obráběcího výkonu a snížení výrobních nákladů.
Právě tyto schopnosti mohou vyžadovat přísnější požadavky na odpovídající konstrukční parametry, zejména pokud jde o zpřísnění tolerancí axiální opakovatelnosti.

obr. 1.


obr. 2.


obr. 3.


obr. 4.