Helisk bevegelse gir fortsatt fordeler
Av Joppe Næss Christensen
ISCAR er en av verdens ledende aktører innen utvikling og produksjon av verktøy til CNC-maskinering. Her snakker selskapet om utviklingen av det "spiralformede parallellogrammet" og den tradisjonelle Helimill-fresen.
Introduksjonen av ISCAR Helimill på 1990-tallet markerte en betydelig milepæl innen freseverktøy. Det «revolusjonerte» utformingen av freseverktøy med vendeskjær, og etablerte en ny tilnærming som ville forme industrien i årene som kommer. Dette gjennombruddet ble oppnådd ved bruk av et parallellogramformet hardmetall, med en spiralformet skjærekant formet av skjæringspunktet mellom skjærets spiralformede side og formede toppflater (fig. 1). Helimill-konseptet gir flere fordeler.
Forbedret ytelse
Gjennom årene har kontinuerlig forbedring ført til betydelige endringer i de klassiske Helimill-skjærene. Vinkelen til skjærekanten har blitt mer aggressiv, og toppflatens topologi har blitt mer komplisert. Kombinert med avanserte hardmetallkvaliteter har disse nye designene plassert seg på et nytt ytelsesnivå. Imidlertid begrenser parallellogram-skjær-formen antallet skjæreegger til to.
For å maksimere effektiviteten til hardmetallskjærene ble det igangsatt en ny runde med utvikling. Den vellykkede tilpasningen av den spiralformede skjærekanten til trekantede skjær, adresserte denne begrensningen. Det trekantede skjærkonseptet gir ikke bare tre skjærekanter, men også ekstra fordeler. Sammenlignet med andre former med lik kantlengde, gir den trekantede formen et bredere sentralområde. Dette gir mulighet for en økning i den sentrale hullstørrelsen, og muliggjør bruk av en skjærskrue med større diameter. Som et resultat blir skjærsikringen styrket, noe som bidrar til den totale holdbarheten til freseverktøyet. I tillegg forbedrer den trekantede formen evnen til å ramping-down.
Totalt sett har introduksjonen av ISCAR Helimill med sine fremskritt «revolusjonert» freseverktøyindustrien. Bruken av spiralformede skjærekanter og trekantede skjær har forbedret ytelsen, nøyaktigheten og holdbarheten betraktelig, og presset fresekapasiteten til nye høyder.
Parallellogramform fortsatt en fordel
Den nærmeste etterfølgeren til Helimill er Heli-3-Mill, en freseverktøy-familie introdusert av ISCAR i det siste tiåret, med trekantede vendeskjær (fig. 2). Det er viktig å merke seg at dette ikke betyr at trekantformen helt vil erstatte den tradisjonelle parallellogramkonturen med spiralformede skjærekanter. Parallellogramformen har fortsatt sin egen konkurransefordel.
Paradoksalt nok gir den smale bredden til det parallellogramformede skjæret, som anses som en ulempe sammenlignet med den trekantede formen, også visse fordeler. For det første gir et smalere skjær mulighet for en design som passer for mindre verktøydiameter. For det andre reduserer denne skjærgeometrien dybden av sponrommet, og styrker tverrsnittet til verktøykroppen. Denne funksjonen er spesielt viktig for forlengede mangeskjærsfreser hvor høyere styrke og stivhet av kroppen er avgjørende. Parallellogramskjærstrukturen tillater også økte hjørneradier. I tillegg er den klassiske formen godt egnet for høymatingsfresing (HFM), som kan monteres i eksisterende lommer, og forvandler effektivt et 90-graders verktøy til en effektiv HFM-fres. Dessuten har det "spiralformede parallellogrammet" en mindre total lengde sammenlignet med den "spiralformede trekanten" for samme skjærelengde. Derfor vil det være både for tidlig og feil å avvise klassiske parallellograminnlegg.
Optimerte verktøy
Som et resultat av dette kombinerer utviklingen av 90-graders vendeskjær begge tilnærmingene, og bruker både trekantede og parallellogramformede skjær. Mens det trekantede skjærkonseptet er dominerende i moderne design, er parallellogramskjærprinsippet fortsatt relevant. Helimill-plattformen blir fortsatt oppdatert med nye fordelaktige produkter. ISCARs nylig utviklede produkter relatert til freser med parallellogramformede skjær viser at den tradisjonelle designtilnærmingen fortsatt er effektiv og i stand til å møte kravene til moderne produksjon. Fresing av superlegeringer og titan (ISO S-gruppe av applikasjoner), samt vanskelig maskinerbare austenittisk og dupleks rustfritt stål (ISO M-gruppe), byr på utfordringer. Effektiv kjølevæsketilførsel, spesielt presis høytrykkskjøling (HPC), kan redusere varmebelastningen på skjærekanten betydelig, og forbedre smøring og maskinering.
Dette fører igjen til høyere skjæredata og muliggjør store radielle inngrep, noe som resulterer i en høyere sponavvirkning (MRR). Dessuten letter HPC-produksjonen av fastere og krøllete spon, noe som muliggjør verktøydesign med mindre sponrom og høyere tanntetthet. Med disse faktorene tatt i betraktning, har ISCAR utvidet sin Heli2000-familie (den nyeste versjonen av Helimill) ved å introdusere nye verktøy som inkluderer høytrykkskjøling (HPC)-alternativet i verktøykroppen. Utformingen av disse verktøyene har blitt optimert ved hjelp av databasert væskedynamikk (CFD). De er tilgjengelige i både integrert kroppkonfigurasjon og som relativt små utskiftbare hoder med vendeskjær, som er kompatible med ISCARs modulsystemer Multi-Master og Flexfit (fig. 3).
Fortsetter utviklingen
Heli2000 integrerer Helimill- og Heliplus-familiene, og kombinerer deres nyeste utvikling i en enkelt portefølje. Dette inkluderer introduksjonen av to nye svært effektive hardmetallkvaliteter: IC5600, designet for maskinering av stål (ISO P-gruppe), og IC716, skreddersydd for maskinering av titan. I tillegg er skjærutvalget utvidet med nye skjæregeometrier. Dette inkluderer skjær med høy positiv sponavvirkning for fresing av titan, sponsplittende skjærekanter for produktiv grovbearbeiding og andre design. Videre inkluderer sortimentet nå skjær med forsterkede skjæregger for høy sponavvirkning av harde materialer opp til HRC 60 hardhet (ISO H gruppe, fig. 4). Disse nye produktene er også en del av ISCARs Helialu-familie, som består av freseverktøy med parallellogramformede skjær for maskinering av aluminiumslegeringer (ISO N-gruppen). Utvidelsen av denne familien inkluderer freshoder med gjengede tilpasninger for både Multi-Master og Flexfit-systemer, og gir mulighet for høytrykkskjøling (HPC). Den innskrudde designkonfigurasjonen til hodene forbedrer tilpasningsmulighetene til Helialu-verktøyene betydelig, noe som gjør det mulig å bruke et bredt spekter av Multi-Master og Flexfit holdere, adaptere, forlengere og reduksjoner. Derfor har ikke utviklingen av det "spiralformede parallellogrammet" opphørt, og den tradisjonelle Helimill fortsetter å få fart. Denne utviklingen følger en gradvis oppadgående spiral, og ser tilbake på tidligere vendinger, men på et mer avansert stadium, omtrent som i dialektikk.
For mer informasjon se: www.svea.no og www.iscar.com