www.engineering-norge.com
Seco Tools

Gode verktøyholdere kan kobles til høy bearbeidingsproduktivitet

Nøyaktige maskiner samt avanserte og nyskapende bearbeidingsverktøy gir til sammen en enestående produktivitet ved metallbearbeiding. Koblingen mellom bearbeidingverktøyer og maskinspindelen – verktøyholderen – er avgjørende for å oppnå den produktiviteten. Verktøyprodusenter tilbyr et bredt utvalg av forskjellige verktøyholdere, hver av dem konstruert for optimal ytelse innen visse bruksområder. Et metallbearbeidingsverksted bør derfor basere valget sitt av verktøyholdere på de spesifikke oppgavene de utfører, samt på delene som produseres. Likevel legger verksteder ofte minimal vekt på å velge, bruke og vedlikeholde de verktøyholderne som passer best til produksjonsbehovene sine, samtidig som de ønsker å skaffe seg den mest avanserte bearbeidings- og skjæreverktøyteknologien.


Ikke alle holdere er like
Det finnes ikke én enkelt metode for verktøyholding som er egnet innen alle mulige bruksområder. En verktøyholder konstruert for å utføre høyhastighets etterbehandlingsoppgaver vil vanligvis mangle stivheten og styrken som trengs for å arbeide effektive med, for eksempel, dyp grovbearbeidning av rå støp. En holder laget for grov bearbeiding vil derimot vanligvis mangle balanseringsegenskapene som gjør det mulig å kjøre jevnt ved høye hastigheter for finbearbeidingsoppgaver. I tillegg kan den robuste utformingen av og størrelsen på en grovbearbeidingsholder begrense muligheten til å oppnå finjustert og kompleks bearbeiding. Arbeidsstykker av harde materialer krever verktøyholdere med ekstra styrke og stivhet. I tillegg er en verktøyholders evne til å dempe vibrasjoner og levere kjølevæske også viktige utvalgskriterier.

Bruk av en upassende verktøyholder kan resultere i dimensjonsfeil og kasserte artikler i tillegg til stor slitasje på bearbeidingsverktøyspindler, kortere levetid for verktøyet og flere ødelagte verktøy. For ikke-kritiske jobber kan en prisgunstig verktøyholder produsere tilfredsstillende resultater. Men i operasjoner der repeterbar presisjon er avgjørende – og spesielt når det å kassere et dyrt arbeidsstykke reduserer fortjenestemarginen på delen – er investering i oppgavespesifikke verktøyholdere av høyeste kvalitet en billig forsikring mot slike uforutsette tap.

For noen verkstedsledere er lange verktøyholdere som brukes på tvers av en rekke bruksområder en reell kostnadsbesparende strategi. Imidlertid vil det å alltid bruke den kortest mulige holderen maksimere stivhet, minimere overflatenedbrytende vibrasjoner og øke levetiden til verktøyet.

Verktøyholdere står for mindre enn to prosent av de totale produksjonskostnadene. Selv det å halvere den kostnaden gir bare ubetydelige besparelser, mens et kassert arbeidsstykke eller ødelagt verktøy har en vesentlig økonomisk innvirkning. Førsteklasses verktøy og holdere kan øke produksjons hastigheten ved metallbearbeiding for umiddelbar avkastning på investeringen i verktøyet. Spesielt i bransjer som driver med deleproduksjon til luft- og romfart og der stabilitet under bearbeidingprosessen er av avgjørende betydning, fokuserer mange produsenter fremfor alt på å skaffe førsteklasses verktøy for å unngå å produsere defekte deler og å kaste bort tid på feilsøking og produksjonsstopp. Produsenter til luft- og romfart bruker vanligvis lengre tid på å godkjenne nye holderkonsepter før de sertifiseres for produksjon.

Faktorer ved arbeidsstykket påvirker valg av holderen
Faktorer som påvirker valg av verktøyholder inkluderer hvor lett materialet i arbeidsstykket er å bearbeide for hver jobb samt konfigurasjonen av den endelige delen, som kan avgjøre de nødvendige dimensjonene for verktøyholderen for å oppnå bestemte konturer og/eller funksjoner. Likevel bør verktøyholderne være så enkle og brukervennlige som mulig for å redusere muligheten for brukerfeil.

Uansett hvilken verktøyholderteknologi som brukes, er det bearbeidingsverktøyets stivhet, spindelkraft og evne til å operere innenfor minimale feilmarginer som vil diktere hvilke oppgaver som er gjennomførbare. For eksempel er det bortkastet tid å prøve å oppnå toleranser i mikrometerskala med en slitt maskin.

Et bearbeidingsverktøys grunnleggende elementer spiller en viktig rolle – en rask maskin med lineære styreskinner vil dra best nytte av verktøyholdere utformet for høyhastighetsprogrammer, mens maskiner med box way gir støtte for tung bearbeiding. En maskin med fleroppgavekjøring vil fullt ut kunne utnytte mulighetene for å bruke verktøyholdere som kan utføre både dreie-, frese- og boreoppgaver.

Bearbeidingsstrategien som brukes vil også spille inn ved valg av verktøyholder. For eksempel kan verksteder velge verktøy for å maksimere produktiviteten i høyhastighetsbearbeiding (HSC) som involverer grunne kutt, HHS, eller i høyytelses skjæringer (HPC) som fokuserer på å fjerne mye metall fra emnet i maskiner som har tilstrekkelig kraft, men som ikke er så raske.

Lave, reproduserbare utslag kan bidra til å sikre konstant verktøyinngrep og dermed redusere vibrasjoner og maksimere levetid for verktøyet. Balanse er viktig, og en høykvalitets verktøyholder bør være fint balansert med en kvalitet på G2,5-25 000 o/min (1 g.mm). Bearbeidingsverksteder kan utføre sin egen forskning og ta kontakt med verktøyleverandørene sine for å bestemme hvilket verktøyholdersystem eller -systemer som oppfyller deres produksjonsbehov på en kostnadseffektiv måte.

Hver holder har sin nisje
Uansett om verktøyholderen er av typen enkel Weldon, hylse, varmekrymping, mekanisk eller hydraulisk, bør verktøyfestene også være tilpasset spesifikke behov. Enkle pinnefresholdere for verktøy med Weldon-skaft, for eksempel, er stive, enkle å bruke, kan overføre høyt dreiemoment og gir trygg og sterk låsing med en sterk antiløsnefunksjon. De er godt egnet for tung grovbearbeiding, men har en noe mindre rundløpsnøyaktighet. Generelt sett er de naturlig ubalanserte og ikke egnet for bruksområder med høye rotasjonshastigheter.

Hylsechucker og utskiftbare hylser er den vanligste formen for verktøyholderteknologi for runde verktøy. Kostnadseffektive ER-versjoner er tilgjengelig i en rekke størrelser og har tilstrekkelig grep for pålitelige lette frese- og boreoppgaver. Høypresisjons ER-hylsechuckholdere har god rundløpsnøyaktighet (< 5 µm ved spissen av verktøyet) og en symmetrisk utforming som kan balanseres for høyhastighetsoperasjoner. Forsterkede versjoner er tilgjengelige for tyngre bearbeiding. ER-holdere tilrettelegger for rask omkobling og leveres i en rekke verktøydiametre.

Varmekrympingsholdere gir stor klemmekraft, rundløpstoleranser på 3 µm ved 3xD og utmerkede balanseringsegenskaper. De små, enkle nesekonfigurasjonene gir god tilgang til trange funksjoner på deler.


Gode verktøyholdere kan kobles til høy bearbeidingsproduktivitet

Shrinkfit_Holder.jpg

Forsterkede versjoner kan utføre moderat til krevende fresing, men gripekraften avhenger av ID-toleransene for verktøyskaftet og -holderen. Verktøy for krympeholdere krever kjøp av en spesiell oppvarmingsenhet, og oppvarmings/nedkjølings-prosessen er mer tidkrevende enn å bare bytte hylser.

Mekaniske fresechucker gir sterk holdekraft og høy radial stivhet via flere rader med nål lagre. Utformingen muliggjør tung fresing og raske verktøybytter, men rundhets avvik kan være større enn ved hylsesystemer. Mekaniske chucker er generelt større enn andre typer verktøyholdere, noe som kan begrense verktøyets tilgang til å produsere enkelte egenskaper på delen.


Gode verktøyholdere kan kobles til høy bearbeidingsproduktivitet

Power Milling Chuck.jpg

Hydrauliske chucker som bruker oljetrykk til å generere spennkraften, har færre interne elementer enn mekaniske chucker og har som et resultat en forholdsvis smalere profil. Hydrauliske chucker har lave rundhetsavvik og er effektive til brotsjing, boring og lett fresing ved høy spindelhastighet, men er følsomme for tunge radiale belastninger.

Like viktig som hvordan en holder fester et skjæreverktøy, er hvordan den monteres til maskinverktøyspindelen. Spindelen eller den koniske enden av en verktøyholder bestemmer evnen til overføring av dreiemoment og bestemmer nøyaktigheten av verktøysentreringen. Tradisjonelle BT-, DIN- og CAT-verktøykoner er effektive på mindre maskiner, men kan ha begrenset kapasitet ved høye hastigheter. Versjoner som gir kontakt på både holderens kon og flens, gir økt stabilitet og nøyaktighet, spesielt i situasjoner med stort overheng. Større kon størrelser er nødvendige for å effektivt overføre større moment. En HSK-E32-holder, for eksempel, kan ikke erstatte en HSK-A125A i en situasjon med tung maskinering.

Valg av holderens kon stil bestemmes ofte av regionale preferanser. HSK oppsto i Tyskland på midten av 1990-tallet da 5-aksede maskiner økte i popularitet. CAT-konuser brukes hovedsakelig i USA, mens i Asia er BT-skaftene populære, ofte i kontilkoblingsversjoner.

HSK er svært vanlig for 5-akset bearbeiding. PSC (polygonal clamping system: Capto)- og KM-tilkoblinger brukes hovedsakelig på maskiner med fleroppgavekjøring og er nå ISO-standarder. KM og Capto er også begge modulære systemer som muliggjør montering av spesifikke verktøy i ulike lengder ved stabling av forlengere eller reduksjonshylser. Verktøyholderversjoner som gjør det mulig å dreie, frese eller bore deler med én oppspenning, øker i popularitet samtidig som maskiner med fleroppgavekjøring øker i bruk.


Gode verktøyholdere kan kobles til høy bearbeidingsproduktivitet

Hydraulic Chuck.jpg

Mens det finnes proprietære verktøyholdersystemer som bruker unike holdere og hylser på nyskapende måter for å oppnå imponerende resultater, må et verksted evaluere fordelene med disse. Slike systemer innebærer vanligvis større kostnader og begrenset verktøyutvalg, da de er fra én enkelt leverandør.

Kostnader og andre hensyn
Mens den grunnleggende kostnaden for holdere av hydraulisk eller mekanisk type er høyere sammenlignet med en hylse- eller varmekrympeholder, er det andre faktorer som er viktige å tenke på, for eksempel utgiftene til et varmesystem for krympeholdere og tiden det tar å bytte verktøy. Det er også nødvendig å ha en krympeholder som passer til hver verktøydiameter, sammenlignet med å kunne bruke forskjellige diametere ved å bare bytte hylse i et hylsechuck holdersystem.

Maskinoperatører og vedlikeholdspersonell spiller også en viktig rolle i vellykket bruk av verktøyholdere. Som med bearbeidingsverktøy og annet produksjonsutstyr, krever verktøyholdere riktig bruk og vedlikehold for at brukeren skal få fullt utbytte av dem. For eksempel må operatøren sette verktøyskaftet inn i holderen i full lengde, fordi feil innsetting vil føre til nøyaktighets ødeleggende vibrasjoner eller at verktøyet faller ut. Det er svært viktig å følge spesifikasjonene for montering av verktøy. Operatøren må ikke bruke et forlengelses moment håndtak for å oppnå et ekstra stort tiltrekkingsmoment ved stramming av en chuck. Det vil vri hylsen og resultere i et feiljustert verktøy.

Verktøyvedlikehold er også viktig, men ofte oversett. Operatører bør alltid rense holdere før bruk og kontrollere maskinspindelen i tillegg. Holdere bør lagres rent og tørt og med lokk for å beskytte verktøyets kon. Væsketrykket på hydrauliske chucker må kontrolleres regelmessig.

Konklusjon
Bearbeidingsverksteder må anerkjenne betydningen av verktøyholdere i maskineringssystemet og lære hvordan det å matche den riktige verktøyholderen til deres spesifikke maskinverktøy, bearbeidingsstrategier og arbeidsstykker kan øke produktiviteten og redusere kostnadene. På samme tid tilbyr produsenter av verktøyholdere et mer omfattende utvalg av holdere (se sidepanel) utviklet for å imøtekomme individuelle driftsbehov.

Fremtidige forbedringer omfatter mer enn bare den fysiske holderen. Verktøyadministrasjon ved hjelp av programvare og RFID-brikker er et element i databasert produksjon og blir stadig mer vanlig. Fremskrittene innen verktøyholderteknologi, inkluderer holdere utstyrt med sensorer som muliggjør overvåking av kreftene som påvirker holderen i sanntid. De innsamlede dataene gjør det mulig å justere bearbeidingsparametrene midt i prosessen, enten av operatøren eller til og med automatisk via kunstig intelligens (AI) i samspill med med maskinens styreenhet. Disse og andre nye teknologier vil ytterligere forsterke det produktive bidraget verktøyholdere gir i bearbeidingsoperasjoner.

(Sidepanel)
En holder for hvert behov
Seco Tools søker stadig nye måter å utvide utvalget av verktøyholdere selskapet tilbyr på, for å dekke kundens spesifikke behov. I 2000 kjøpte Seco Tools det franske verktøyholdersystem-selskapet EPB, som har omfattende erfaring innen utvikling og produksjon av verktøyholdere, borekroner og verktøyholdere med demping. Ressursene til EPB gjør at Seco Tools kan tilby et bredt utvalg av holdere som er konstruert for å håndtere spesifikke bruksområder innen metallbearbeiding.

For eksempel tilbyr Seco Tools forskjellige alternativer innen verktøy for krympeholdere, med en rekke mål lengder og neseprofiler. HD-krympechucker er utviklet for tungt grovarbeid, mens DIN-krympechucker er et førstevalg til semifin og finbearbeiding i høyhastighets maskinering der kvalitet har høyeste prioritet. M&D-krympechucker (mold and die) er utformet for fin og semifin etterbehandling i dype hulrom, som er vanlige innen formfresingsbransjen eller luft- og romfartsproduksjon.

Seco Tools leverer også både ER- og HP-hylsechucker. De populære og allsidige ER-chuckene lar brukere klemme fast en rekke verktøydiametere ved å montere én chuck med hylser av ulike størrelser. HP-hylsechucker er utviklet for å produsere gode overflater på arbeidsstykkene ved høyhastighets finbearbeiding og lett grovarbeid. Holderne har en dempingseffekt for å minimere vibrasjonene fra maskineringen og er «beleilige» ved verktøybrudd, fordi du ganske enkelt bytter hylse og verktøy, noe som gjør det mulig å gjenoppta arbeidet umiddelbart.

For tyngre operasjoner er forhåndsbalanserte kraftfresechucker fra Seco Tools i stand til å opprettholde høye avsponingsfrekvenser, og de utgjør derfor alternativer til Krympe- eller Weldon-holdere. De er enkle å implementere og kan holde forskjellige verktøydiametere ved bruk av reduksjonshylser. Hydrauliske chucker gir også allsidig verktøyholding gjennom reduksjonshylser, har rundhetsavvik på mindre enn 5 µm på 3xD og er fint balansert for høyhastighets bearbeidingsoppgaver. Oljereservoaret i holderen fungerer som en demper og bidrar til å optimalisere overflatekvaliteten.

Secos tekniske salgspersonale har mottatt full opplæring i funksjoner, egenskaper og bruksområder for verktøyholdere, og ytterligere støtte er tilgjengelig fra regionale eksperter. En kunnskapsrik og erfaren teknisk støtte hjelper kundene med å velge holdere som passer best til deres spesifikke deler, utstyr og bearbeidingsstrategier. Seco-kataloger gir også en detaljert teknisk veiledning for å hjelpe brukerne med å ta de mest produksjonsfremmende og kostnadseffektive avgjørelsene.

Av:
Yves Heitz, Corporate Product Manager Tooling Systems


Gode verktøyholdere kan kobles til høy bearbeidingsproduktivitet
 
 

  Be om mer informasjon…

LinkedIn
Pinterest

Bli med de 15 000+ IMP-følgerne