Kjøling og presisjon innen ståldreiing
Av Joppe Næss Christensen
Avanserte verktøyholdere med presisjonskjøling gir forbedret kostnadseffektivitet i ståldreiing. Her forklarer Staffan Lundström, produktsjef hos Sandvik Coromant, hvorfor kostnadseffektivitet og kvalitet innenfor ståldreiing er helt avhengig av presisjon, særlig ved bruk av kjølemiddel.
Uansett industrigren ser maskinverkstedene at det er mer fokus på bærekraft. Det er et behov for lettere komponenter og forbedret energieffektivitet. Dette er forklaringen bak en trend mot sterkere og mer varmebestandige materialer, slik som man finner i renere stål og varmebestandige superlegeringer (HRSA-er).
Anbefaler presisjonskjøling
Dette er en utfordring for de som jobber med maskinering der det er fokus på verktøyets levetid, og da er sponkontroll en viktig faktor. Begge disse faktorene kan forbedres ved bruk av presisjonskjøling. Disse utfordringene gjelder ikke bare for produksjonsindustrien, men like mye for verktøyprodusenter som Sandvik Coromant. Det er et krav til ekspertene våre at de kjenner til disse nye verktøyene med kjølevæskedyser som kan støtte kundenes behov. Dreieskjær bør være i stand til å motstå høye temperaturer når de er i produksjon. Dette er grunnen til at Sandvik Coromant anbefaler bruk av presisjonskjøling.
På riktig sted
Men, hva innebærer egentlig bruk av presisjonskjøling? Ettersom maskiner for ståldreiing ofte leveres med et høyt kjølevæsketrykk, kan et moderne dreieverktøy som har dyser skape en kjølevæskestråle som har høy hastighet.
Ved å bruke verktøyholdere med presisjonsdyser, kan kjølevæskestrålene rettes nøyaktig mot skjæresonen. Dette vil fungere som en hydraulisk kile som løfter sponen, noe som har to virkninger: Det forkorter kontaktlengden mellom skjæret og materialet, og bidrar til å redusere skjærekreftene. Sluttresultatet er lavere temperatur med forbedret sponkontroll.
Forhåndsstyrt presisjonskjøling fjerner eller reduserer sponproblemene, og øker dermed prosessvinduet der det ikke trengs noen operatør. I henhold til rapporten, Digital Factories 2020: Shaping the future of manufacturing av Pricewaterhouse Coopers (PwC), forventes det at antallet helautomatiske digitale fabrikker fordobles de neste fem årene, og da kan slike fordeler være avgjørende.
Disse fordelene kan imidlertid bare oppnås med verktøy som er utviklet for presisjonskjøling, for eksempel bor med gjennomgående kjøling, eller dreieverktøy med forhåndsinnstilte dyser. Dette skyldes at parameter som kreves for å bryte sponen ved dreiing avhenger av utformingen av dysen, materialet som bearbeides, kuttdybden og matingen. Den riktige kjølemiddelstrømmen avhenger av trykket, og arealet til dysen.
Velg modulært
Dette er grunnen til at Sandvik Coromant har oppgradert sine Coromant Capto-verktøyholdere for T Max P dreiestål. Dette er hurtigskift-verktøyholdere som er designet for å redusere oppsett- og verktøybyttetider. Den kan også støtte selve ønskedrømmen for produsenter: økt maskinutnyttelse.
Coromant Capto er et modulært system for verktøymaskiner, det vil si at det er et stort utvalg av forlengere og reduksjonsadaptere. Dette muliggjør sammenstilling av verktøy med forskjellig lengde og utforming, uavhengig av maskingrensesnittet. For sluttbrukeren betyr modularitetsfunksjonen mindre behov for kostbare spesialverktøy med lange leveringstider. De samme verktøyene kan dermed brukes i hele verkstedet, noe som gir enestående fleksibilitet, optimal stabilitet, og minimal verktøybeholdning.
Coromant Capto er oppgradert slik at verktøyet støtter T-Max P, som Sandvik Coromant anbefaler som førstevalget for generell dreiing, fra medium til store komponenter. T-Max P-designede skjær er tilgjengelige i de fleste av Sandvik Coromants kvaliteter, inkludert GC4425 og GC4415, som leverer forbedret slitasjebestandighet, varmebestandighet og robusthet.
Begge kvalitetene har andregenerasjons Inveio belegningsteknologi, med ytterligere forbedret krystallorientering for økt slitasjemotstand, og enda jevnere ytelse.
De nye T-Max P holderne er konstruert med over- og underkjøling gjennom verktøyet. De øker verktøylevetiden og produktiviteten i ISO- S-, M- og P-materialer, som er blant de vanligste og mest komplekse. Presisjonskjøling er særlig effektivt for materialer som er vanskelig å bearbeide.
Økt holdbarhet på verktøy
Lengre verktøylevetid og forbedret sponkontroll er avgjørende for kostnadseffektiv maskinering. Begge deler oppnås et stykke på vei ved å redusere varmeoppbyggingen i verktøyet, gjennom bruk av kjølevæske. En Sandvik Coromant-kunde opplevde dette. Han brukte kjøling gjennom tradisjonelle kjølevæskerør under maskinering av navkomponenter av ulegert stål, P1.2.Z.AN (CMC 01.2). Prosessen var grovdreiing i en Okuma horisontal dreiebenk, og de produserte inntil 30 deler før det ble registrert tegn til slitasje på verktøyet.
Men maskinverkstedet ønsket å forbedre sponkontrollen og holdbarheten til verktøyet, med forbedret prosessikkerhet og syklustider. For å oppnå dette erstattet kunden det eksisterende verktøyet med et CoroTurn 300 QS skaftverktøy, og brukte presisjonskjøling i stedet for tradisjonell kjøling. Sluttresultatet var at kunden klarte å bearbeide inntil 79 komponenter før verktøyet viste tegn til slitasje — en økning i holdbarheten til verktøyet på over 263 prosent. Ved å bruke CoroTurn 300 QS med presisjonskjøling økte maskinverkstedet alt i alt sin produktivitet med 180 prosent.
Disse fordelene har selvsagt også betydning for bunnlinjen. I et annet eksempel klarte en Sandvik Coromant-kunde å maskinere to sett med flyunderstell med ett enkelt verktøy, GC4425, med kombinert over- og underkjøling. Den tidligere løsningen, ved bruk av en konkurrents verktøy med kjølevæskerør, klarte bare 0,8 komponenter før det ble registrert tegn til slitasje. Dette førte igjen til en mye lengre holdbarhet på verktøyet — en økning på 250 prosent. Kunden kunne nå kjøre to hele komponenter før det var noen fare for havari, noe som var et pluss for produktiviteten og syklustiden. Dette tilsvarte en kostnadsreduksjon på 29 prosent.
Nye ideer for maskinering
Disse eksemplene viser at presisjonsover- og underkjøling kan gi en vesentlig forbedring av verktøylevetid og komponentkvalitet. I tillegg kan presisjonskjøling på oversiden av skjæret være avgjørende for styring av sponbrytingen, mens underkjøling regulerer temperaturen og fremmer en lang og forutsigbar levetid for verktøyet.
Kjølemiddelteknologien har også en positiv påvirkning på overflatekvaliteten, noe som gjør den til en selvsagt bestanddel i en produsents tilnærming til kvalitetsproduksjon. For å underbygge dette kan Sandvik Coromants spesialister tilby anbefalinger for kjølemiddelbruk og -trykk ved ståldreiing.
I tillegg kommer Sandvik Coromants PrimeTurning, en metode som muliggjør dreiing i alle retninger for maksimert produktivitet. Metoden er basert på at verktøyet går inn i komponenten ved chucken, og fjerner materiale mens det beveger seg mot enden av komponenten. Dette påvirker den ekstremt viktige metallfjerningshastigheten, og betyr raskere kvalitetsbearbeiding.
Ved å bruke bedre verktøy med riktige metoder, og selvsagt med presisjonskjøling med T-Max P, vil utholdenhet og presisjon være sentralt for ethvert maskinverksteds oppsett for ståldreiing. Maskinverksteder kan sørge for at kundene mottar delene til rett tid og til optimal kostnad.
For mer informasjon se: www.sandvik.coromant.com
Kilde: Sandvik Coromant