ISCAR «barrel-fres» setter ny fresetrend
Av Joppe Næss Christensen
Ifølge skjæreverktøyprodusenten ISCAR vil det bli en kraftig økning i bruken av «barrel-fresing», og det skal det være gode grunner til. Les hvorfor nedenfor.
Pinnefreser med en skjærekant som i virkeligheten er i segmentet av en storbuediameter ble introdusert for omtrent 25 år siden. Fordi den banebrytende formen på disse pinnefresene ligner den spesielle barrel-profilen, ble ord som "barrel freseskjær", "barrel pinnefres" eller, som dagligtale hos forhandleren, ofte ganske enkelt kalt "barrel" når man refererer til disse typer pinnefres.
Utvidet grensene
Først var bruken av disse barrel-formede fresene mer eller mindre begrenset til noen få spesifikke bruksområder, som eksempelvis maskinering av 3D-overflater med komplekse materialer eller komponenter til turbomaskiner. Fremskritt innen 5-akset bearbeiding og i CAM-systemer har imidlertid betydelig utvidet grensene for applikasjoner for barrel-pinnefreser.
Produktiv grovbearbeiding
Samtidig har konstruksjonsprinsippene til en skjæreegg, i likhet med segmentet av en storbuediameter, blitt benyttet med suksess i andre typer freser – verktøy for fresing med høy mating (HFM), også omtalt som "hurtigmating" (FF) fresing. Konseptet gir en toroidal skjæregeometri som sikrer produktiv grovbearbeiding ved ekstremt høye matehastigheter på grunn av en sponfortynnende effekt. I motsetning til freseverktøy med høy mating, er barrel-pinnefresene ikke laget for grovbearbeiding, men for fin og mellomfin bearbeiding av 3D-overflater med lav sponavgang.
Økt effektivitet og levetid
Tradisjonelt er det fullradie og toroidalskjær som brukes til slike maskineringsoperasjoner. Stordiameterbuen resulterer imidlertid i en betydelig reduksjon av spisshøyden til pinnefresens skjæreegg, generert mellom passasjene bearbeidet av fullradie - eller toroidal-fresene. En annen fordel med denne typen skjæreegg sett i forhold til fullradie - og toroidalfreser, er en betydelig økning i avstanden mellom kuttene (en overgang eller en nedtrapping, avhengig av retningen til skjæreforskyvningen etter hvert kutt) – minst fem ganger mer, uten å nedbryte overflatekvalitetens parametere (Fig. 1). Dette betyr at som følge av færre kutt vil også bearbeidingstiden bli vesentlig redusert. Økt avstand mellom kuttene forlenger også verktøyets levetid, som igjen gir reduserte verktøykostnader per del.
Øker presisjonen
Den klassiske barrel-formen i pinnefresen har gjennomgått noen endringer for å gjøre den mer allsidig. Ved å kombinere en fullradiefres og en periferifres med storbue, skaper man en flerbruks "ovalfres" som muliggjør bruk av en barrel-pinnefres som en fullradiefres.
I koniske pinnefreser, transformeres profilen fra en stor skjæreegg til et storbuesegment som frembringer en annen skjæreoval – en konisk barrel. Sammenlignet med en tradisjonell konisk pinnefres, har en konisk barrel teoretisk en treffsikker kontakt mellom hovedskjæreeggen og maskinert overflate, noe som reduserer unøyaktigheter og hindrer omgjøring av et produsert arbeid. Den koniske formen bidrar også til å redusere verktøyoverheng – en viktig faktor for å forbedre verktøyets ytelse.
Utstrakt bruk av barrel-pinnefreser
Barrel og ovale pinnefreser brukes hovedsakelig til skjæring av sideflater. Ved behov for maskinering av en kompleks underside, er en linseformet pinnefres en god løsning. Dette verktøyet har barrel-skjærekanter på enden for å sikre fresing med en stor overgang. Barrel-pinnefres – klassisk barrel-, ovale- og linseformede pinnefres – gir effektive verktøy for bearbeiding av 3D-overflater. Likevel var kompleksiteten av CNC-programmering for bruk av barrel-pinnefreser i lang tid en begrensende faktor for å aktivt integrere disse verktøyene i de aktuelle bransjer av metallbearbeidingsindustrien.
Den økende bruken av 5-aksede verktøymaskiner, og den nyeste utviklingen i CAM-programvaren, har endret forholdene dramatisk, og i dag ser vi utstrakt bruk av barrel-pinnefreser til å produsere ulike deler med geometrisk komplekse overflater. Hovedforbrukerne av disse "barrel-fresene" er produsenter av komponenter til luftfart, formstøping, medisin, turbiner og kompressorer.
Skjæreverktøyprodusentene har i sin tur styrket innsatsen for å utvikle og produsere mer avanserte versjoner av barrel-pinnefreser for å møte økte kundekrav. Noen av ISCARs nyeste produkter, barrel-pinnefreser i SolidMill- og Multi-Master-familiene, er gode eksempler på dette.
Multi-Master – fordeler
ISCAR tilbyr ovale og linseformede pinnefreser i diameterområdet 8–16 mm (fig. 2). I tillegg til tilgjengeligheten i ulike hardmetallkonfigurasjoner, har de nye barrel-pinnefresene blitt produsert som utskiftbare hardmetallhoder med Multi-Master-gjenget tilpasning. Multi-Masters særegne funksjon "null omstillingstid" muliggjør utskifting av et slitt hode uten å ta verktøyet ut av maskinspindelen, kan være spesielt effektivt når det gjelder barrelverktøyapplikasjoner for halvbearbeiding og ferdigfresing.
Ytterligere fordeler ved valg av Multi-Master-konseptet for barrel-pinnefreser er faktorer som økonomisk gjennomførbarhet og bærekraft. På grunn av den kompliserte formen på skjærekantene, er en barrel-pinnefres produsert som et bruk-og-kast-verktøy, når slitasjegrensen er nådd, blir ganske enkelt hele hardmetallpinnefresen til avfall. I motsetning til hardmetallverktøy, er Multi-Master-utførelsen et viktig alternativ til fornuftig og kostnadseffektiv bruk av hardmetallmaterialer. Og, selvfølgelig, et rikt utvalg av tilgjengelige Multi-Master-holdere/skaft, både for reduksjoner og forstørrelser, muliggjør optimal montering av nødvendig verktøy fra disse elementene.
Eksponentiell økning
For tiden er ikke etterspørselen av barrelfreser veldig høy fra metallindustrien; de er tiltenkt bruk for veldig spesifikke deler, og effektiv bruk av disse fresene krever avanserte fleraksemaskiner og, spesielt viktig, ledende CAM-systemer. Imidlertid vil avanserte teknologier for produksjon av arbeidsemner (som metallsprøytestøp, 3D-printing, presisjonsstøp og smiing med fin toleranse), innovative maskineringsverktøy og et kvantesprang i digitaliseringen av produksjonen, øke behovet for ferdiggjøring av komplekse overflater med minimalt maskineringsspon. I lys av dette anslår ISCARs spesialister at forbruket av barrel-pinnefreser i metallbearbeidingsindustrien vil øke eksponentielt, og produsenter av skjæreverktøy bør forberede seg på det som nå åpenbart ser ut som en ny industriell trend.
ISCAR forhandles i Norge av Svea Maskiner AS.
For mer informasjon se: www.iscar.com og www.svea.no