Fremskritt innen beleggteknologi, der et tynt lag av beleggmateriale med en mikrohardhet som overstiger wolframkarbid påføres, har endret det naturlige forholdet mellom hardhet og seighet i skjærematerialer. Når det er belagt, viser wolframkarbid høyere slitestyrke enn ubelagt karbid med samme seighet. Denne forbedringen har ytterligere bidratt til produktivitetsgevinster. I dag bruker majoriteten av HM-verktøy, enten massive eller med vendeskjær, belagt wolframkarbid som primærmateriale for skjærekantene.
AnnonseStor etterspørsel og økte priser
I de senere årene har imidlertid metallbearbeidingsindustrien stått overfor et nytt problem; de betydelig økende prisene på wolfram-innholdige materialer. Det finnes en rekke årsaker, ofte sammenvevde, til denne økningen, hvor de fleste er knyttet til økonomiske og politiske faktorer. Kina er for eksempel hovedleverandør av wolfram og står for rundt 80 prosent av den globale produksjonen. Som et resultat har enhver endring i Kinas eksportpolitikk, eller regulering av mineralressurser, direkte innvirkning på prisøkninger. I tillegg er det betydelig høyere etterspørsel etter wolfram fra andre industrisektorer, hovedsakelig elektronikk samt luftfart og forsvar. Den nåværende geopolitiske situasjonen og logistikkforstyrrelser som påvirker forsyningskjeden bidrar ytterligere til de økende prisene.
Kostnadseffektivitet og optimal verdi
Det er forståelig at denne prisøkningen påvirker verktøyinvesteringer og resulterer i en høyere andel skjæreverktøykostnader innenfor de totale maskineringsutgiftene. Naturlig nok søker produsenter under slike forhold måter å redusere verktøyrelaterte kostnader på, og vurderer oftere alternative sponstrategier. Samtidig er det viktig å huske at skjæreverktøy, til tross for sin relativt lille andel av totale maskineringskostnader, kan være et kraftig middel for å øke produktiviteten og dermed redusere den faktiske produksjonskostnaden. Derfor er den nye utfordringen for skjæreverktøyprodusenter å tilby kostnadseffektive løsninger som adresserer vanskelighetene forårsaket av den kraftige økningen i wolframprisene på verdensmarkedet. Til syvende og sist er kostnadseffektivitet og optimal verdi nøkkelen.
Under slike omstendigheter legger metallbearbeidingindustrien større vekt på skjæreverktøyenes prisgunstighet og søker måter å øke verdien for pengene. På den ene siden krever dette logisk sett bruk av avanserte teknologier, revisjon av eksisterende prosesser, innføring av mer effektive maskineringsstrategier og forbedret verktøyhåndtering i verkstedet. På den andre siden ser industrien til skjæreverktøyprodusentene for et passende svar, særlig når det gjelder hvordan de vil håndtere de økende wolframprisene.
AnnonseHva har verktøyprodusentene i sitt arsenal for å møte denne utfordringen? Det finnes flere mulige svar.
Alternative harde materialer
Én tilnærming er økt bruk av alternative harde skjærematerialer som cermet og keramikk. Disse materialene tilbyr utvilsomt betydelige fordeler over wolframkarbid, med høyere hardhet og bedre varmebestandighet. Deres anvendelse er imidlertid begrenset av flere faktorer; de er mer sprø, mindre seige og mer følsomme for ustabile maskineringsforhold.
Ekstra harde materialer som kubisk bornitrid (CBN) og polykrystallinsk diamant (PCD) gir utmerket slitestyrke, men de er svært dyre. Dessuten er deres bruksområde ikke like bredt som wolframkarbid: CBN brukes hovedsakelig til maskinering av herdede stål, støpejern og høytemperatur-superlegeringer (HTSA), mens PCD primært er effektivt for skjæring av ikke-jernholdige materialer som aluminium, kobberlegeringer og kompositter.
Avanserte belegg
En annen strategi er utvikling av slitesterke beskyttelsesbelegg. Innovasjoner på dette området har gjort det mulig for nyutviklede belagte HM-kvaliteter å oppnå økt verktøylevetid. I tillegg kan de mest avanserte beleggene opprettholde samme verktøylevetid selv i kvaliteter med redusert innhold av wolframkarbid. Likevel krever bruk av de nyeste beleggteknologiene spesialisert utstyr og prosesser, noe som fører til ekstra produksjonskostnader som igjen kan påvirke verktøyenes sluttpris.
Optimalisert verktøydesign
En annen løsning for å møte utfordringen er å optimalisere verktøydesign. For eksempel gjør bruk av sammensatte verktøykonsepter med utskiftbare wolframkarbid-skjæredeler det mulig å bruke HM-materialet mer rasjonelt og øker både fleksibilitet og effektivitet. På samme måte bidrar vendeskjær med former som maksimerer antall skjærekanter til å forlenge verktøylevetiden og materialutnyttelsen.
I praksis brukes vendeskjær ofte ved mye grunnere skjæredybder enn deres maksimale kapasitet tillater. I tillegg gjør moderne emneproduksjonsmetoder som presisjonsstøping, smiing og sprøytestøping det mulig å produsere emner som ligger nær den endelige delen. Dette reduserer mengden materiale som må fjernes under maskinering. Som et resultat er verktøy med mindre skjær stadig mer etterspurt. Miniatyrisering av skjærstørrelse gir en verdifull mulighet til å spare wolfram. Og naturligvis fortsetter den kontinuerlige utviklingen av optimaliserte skjære- og spongeometrier å forbedre maskineringseffektiviteten, øke verktøylevetiden og dermed redusere wolframforbruket.
AnnonseISCAR møter utfordringene
I denne sammenhengen er programmet som tilbys av ISCAR, en av de ledende verktøyprodusentene, svært relevant og interessant.
Multi-Master er en familie av sammensatte verktøy med utskiftbare karbidhoder (fig. 1) som har vært på markedet siden begynnelsen av århundret. Det er et utmerket eksempel på kostnadseffektivitet og allsidighet. Konseptet, der én verktøykropp (kalt et skaft i Multi-Master-terminologi) kan brukes med ulike hoder, og hvert hode er kompatibelt med flere skaft, sparer ikke bare wolframkarbid, men gjør det også mulig å optimalisere verktøykonfigurasjoner for spesifikke operasjoner. Systemet forenkler tilpasning, reduserer behovet for spesialverktøy og minimerer verktøylageret.
Innen boring bruker Sumocham-borfamilien og dens avledede produkter et lignende designprinsipp; et sammensatt verktøy med utskiftbart wolframkarbid-skjærehode. Et hode kan monteres på skaft med ulike utstikk, noe som sikrer best mulig verktøyvalg i henhold til ønsket boredybde. Bruken av utskiftbare hoder reduserer behovet for et stort borlager. Videre utvikling av Sumocham-familien har også gjort det mulig å bruke dette prinsippet for planboring.
Begge produktseriene, Multi-Master og Sumocham, har ekstremt stiv hodeklemning som gjør at verktøyets dynamiske oppførsel ligger svært nær, eller tilsvarer, et massivt verktøy. I tillegg adresserer produktene en vanlig utfordring i maskineringsoperasjoner; den tidkrevende prosessen med å bytte utslitte verktøy. I disse verktøyfamiliene trenger man kun å bytte hodet, noe som kan gjøres raskt og uten ekstra oppspenningsprosedyrer. Et slikt No-Setup-Time-design gjør det mulig å bytte hode uten å ta verktøyet ut av spindelen, noe som reduserer maskinstillstand betydelig og gir ekstra verdi.
Ved å anvende vendeskjærkonseptet på miniatyrverktøy og verktøy for maskinering ved små skjæredybder, har ISCAR utviklet et bredt utvalg av produkter, særlig innen fresing. Selskapets portefølje inkluderer familier som Micro-3-Feed (fig. 2) for effektiv høyfremmating (HFM), og nye tillegg til de populære Helitang- og Heli-3-Mill-linjene, med små vendeskjær for planfresing og andre operasjoner. Mange av disse små fresene er designet som endefresehoder som kan monteres på Multi-Master-skaft, noe som utvider bruksområdet betydelig. I tillegg har noen hoder gjengekobling for bruk med ISCARs Flexfit-modulære system, som gir ekstra verdi.
AnnonseNytt belegg
Innen dreiing har Logiq-4-Turn-familien blitt utvidet med verktøy som bruker mindre (06) vendeskjær (fig. 3). Dette dobbeltsidige skjæret utnytter wolframkarbid effektivt ved å tilby fire skjærekanter og kan klemmes med enten skrue eller løfter, avhengig av verktøydesign. En slik smart og kostnadsbesparende løsning er spesielt fordelaktig for dreiing av miniatyrdeler på Swiss-maskiner og kompakte dreiebenker.
For ISO-dreiing, som krever kutt betydelig grunnere enn maksimal skjæredybde for standardiserte ISO-skjær, har ISCAR utviklet Flash-Turn-familien med mindre skjær. Dette er et primært alternativ for å redusere verktøykostnader i ISO-dreiing, og er konstruert for å maksimere skjæreutnyttelse og redusere kost per del uten å gå på kompromiss med ytelsen.
Innen avstikking og sporfresing viser Do-Grip-produkter med tynne, vendbare skjær (fig. 4) betydelig potensial. De smale skjærene tilbyr to skjærekanter og muliggjør presise, smale kutt fra 0,8 til 1,2 mm. Disse materialbesparende egenskapene sikrer økonomisk bruk av både wolframkarbid og emnemateriale, spesielt ved avstikking/sporfresing av rør eller tynnveggede komponenter.
Design med flere skjærekanter gir betydelig kostnadseffektivitet. Som en velkjent "klassisk" strategi for å maksimere utnyttelsen av skjæremateriale, bruker verktøydesignere denne tilnærmingen når det er mulig. Blant ISCARs nyeste innovasjoner er et nytt tillegg til Pentacut-familien - en serie avstikking- og sporfreseverktøy med stjerneformede skjær - spesielt bemerkelsesverdig. Det nye produktet har miniatyrskjær med en innskrevet sirkel på 17 mm og en skjærebredde fra 1,5 til 2,5 mm. De små Penta-produktene gir klare kostnadsbesparelser: fem skjærekanter og muligheten til å produsere smale kutt, noe som minimerer materialsvinn ved avstikking av smådiameter-emner og sporfresing, spesielt i nær-skulder-operasjoner.
Fremmer innovasjon
Multifunksjonsverktøy gjør det mulig å utføre ulike maskineringsoperasjoner med ett verktøy. Slike "alt-i-ett"-løsninger er et betydelig middel for å redusere metallavvirkningskostnader og øke lønnsomheten. Quick-D-Mill-verktøyene, som kombinerer fresing og boring, demonstrerer effektiviteten av multifunksjonsdesign. Dobbelttannede høyrehåndsverktøy utstyrt med to rektangulære vendeskjær utgjør kjernen i Quick-D-Mill-konseptet (fig. 5). Hvert skjær har fire skjærekanter og kan brukes både sentralt og perifert, noe som optimaliserer utnyttelsen, reduserer utskiftingsfrekvensen og senker kostnadene. Under boring opererer verktøyet med én effektiv tann, mens fresing utføres med to, noe som gir en betydelig funksjonell fordel. De nye endefres-designene er tilgjengelige i diameter fra 16 til 32 mm, noe som gjør dem til sterke, kostnadseffektive konkurrenter til massive karbidverktøy. For økt allsidighet finnes også en Multi-Master-hodekonfigurasjon med intern høytrykkskjøling (HPC).
AnnonseDe økende wolframprisene utfordrer metallbearbeidingsindustrien og presser produsenter til å finne mer kostnadseffektive skjæreverktøyløsninger samtidig som produktiviteten opprettholdes. Innovative tilnærminger, som de ISCAR tilbyr, fokuserer i økende grad på å maksimere ytelse og redusere verktøykostnader som svar på disse kravene.
For mer informasjon se: www.iscar.com og www.svea.no
BREAKING