4

Bilder

Kombinasjon av utskiftbare hoder og verktøyholdere i modulære sammenstillinger forenkler verktøytilpasningen. Foto: ISCAR

Av Joppe Næss Christensen 21. april 2022 10:00

Verktøyholdere ble designet for pålitelig montering av skjæreverktøy. De letter også dreiemomentoverføringen fra en maskinspindel til et roterende verktøy. Verktøyprodusenten ISCAR vil i denne artikkelen rette fokus på viktigheten av gode verktøyholdere.

Det er lenge siden det har vært vesentlige endringer på verktøyholdere, noe som kan tyde på at man ligger etter på innovasjon. Faktisk har veletablerte prinsipper for verktøyfester, behovet for bred utskiftbarhet og enhetlighet, og normaliserte design av verktøymaskintilpasninger, resultert i veldefinerte standarder som spesifiserer detaljerte verktøyholderparametere. Men dette betyr ikke at nye innovasjoner og utviklinger er forbi.

Tiden stiller nye krav til maskinering, som igjen påvirker nye krav til verktøymaskinene, og dermed også til skjærende verktøy og verktøyholdere. Dette er begge er elementer i en kjede som kan identifisere verktøymaskinens evne når en overflate maskineres. Verktøyholderen relaterer seg til det mest "konservative" leddet i kjeden og har gjennomgått færre revolusjonerende endringer av de nevnte årsakene. Likevel er ikke tidsånden og moderne trender innen metallskjæring overgått.

Stagnerer ikke

Åpenbart har Industri 4.0-filosofien hatt en alvorlig innvirkning på verktøyholding. Morgendagens smartproduksjon krever at intelligente verktøyholdere utveksler data i det bearbeidede Internet of Things (IoT). Dette vil danne nye informasjonsmuligheter for verktøyholdere ved å legge til stadig flere elektroniske enheter. Selv i dag gir innebygde databrikker ulike data om en verktøyholder som kommuniserer med verktøymaskiner, industriroboter, lagringsenheter og mer.

Å legge til en ny datafunksjon er uten tvil ekstremt viktig i utviklingen av verktøyholding. Det utelukker imidlertid ikke å forbedre den mekaniske utformingen på den vanlige måten, som kan virke litt kjedelig sammenlignet med den glødende dataintelligensen til smarte verktøy. Likevel, det kan tilføyes at en tradisjonell utviklingskomponent relatert til verktøyholdere som mekaniske systemer for å avansere, er veldig langt fra å stagnere.

Sammensatte egenskaper

Det har vært nylige forbedringer i verktøyholderdesign på følgende områder:

1. Krympeholdere

Høyhastighetsmaskinerings (HSM) -metoder har brakt verktøybalanseringskrav til nye høyder. I HSM kan ikke de dynamiske egenskapene til et verktøy skilles fra verktøyholderen, og et spesielt fokus må legges til monteringen på verktøyet og verktøyholderen. Å minimere ubalansen i en slik sammenstilling er derfor en av utfordringene verktøyutviklere står overfor. De har forsøkt å garantere de nødvendige balanseparameter på konstruksjonsstadiet før produksjon. Denne konstruerte balanseutformingen kan ikke erstatte "fysisk" balansering av en ekte sammenstilling, men den reduserer betydelig masseubalansen til et fremtidig produkt og gjør "fysisk" balansering mye enklere.

Aksialsymmetriske varmekrympende holdere oppfyller kravene til en balansert verktøyholder optimalt for HSM, allerede på konstruksjonsstadiet. Dette forklarer hvorfor fremgangen til krympeholdere er prioritert.

2. Kjølevæsketilførsel

Målrettet kjølevæsketilførsel gjennom verktøykroppen mot skjæreområdet forbedrer bearbeidingsytelsen betydelig. Industrien krever mer avanserte verktøyholdere med indre forsyningsmuligheter, spesielt for maskinering med høytrykkskjøling (HPC).

3. Modulært hurtigskifteverktøy

Et modulært design gjør det betraktelig enklere å oppnå den optimale konfigurasjonen av en verktøysammenstilling, og reduserer behovet for spesialverktøy.

4. Applikasjoner med lang rekkevidde

Maskineringsapplikasjoner med lang rekkevidde, som krever høyt overheng av en verktøykomponent, har dårlig stabilitet. Økende vibrasjonsstyrke til komponenten er nok en trend innen utvikling av verktøyholdere.

5. Polygonal konisk forbindelse

Den ISO-standardiserte polygonale konustilpasningen er overbevisende og har blitt vanlig i flerfunksjonsmaskiner og dreiesentre.

Dette er bare noen få av de høyprofilerte trendene for utvikling av verktøyholdere. De andre er fokusert på en transmisjon med høyt dreiemoment som forhindrer at verktøyet trekkes ut på grunn av høy aksialkomponent av skjærekraften, økende nøyaktighet og mer ergonomiske løsninger. Derfor er konklusjonen på en tilsynelatende stagnasjon i den mekaniske utformingen av verktøyholdere feil.

Utvidet familie

Nylig utvidet ISCAR sin familie av varmekrympeholdere med C8. Holderne tilbyr flere størrelser fra 6 til 32 mm. De introduserte produktene har kjølevæskekanaler innvendig for å gi effektiv kjølevæsketilførsel til det oppspente verktøyets skjærekant (fig. 1).

På grunn av den økende populariteten til polygontilpasninger, har ISCAR utviklet en ny verktøyfamilie for ekstern og intern dreiing og gjengeapplikasjoner (fig. 2). Et modulært konsept av familien muliggjør ulike verktøysammenstillinger ved bruk av et bredt utvalg av skjærehoder med vendeskjær som er montert på verktøyholderen med polygon koniske skaft ved riflet overflateforbindelse.

Flere hydrauliske holdere

Hva annet kan være nytt i ER spennhylser? Verktøyprodusentene har utviklet et rikt utvalg av presise spennhylser som tilbyr mulighet for kjølevæsketilførsel. For eksempel sikrer ISCARs nye oppdaterte ER gummiforseglede hylser, med et ekstremt trangt kollapsområde, bedre holdekraft, opprettholder høy utløpsnøyaktighet på 0,005 mm og muliggjør fire kjøleutganger (fig. 3).

ISCARs integrerte spennhylser, verktøy med konisk skaft for direkte montering i ER-holdere, er stive og nøyaktige verktøy, og regnes også som verktøyholdere: fronten av spennhylsen har sin egen tilpasning for montering av skjærehoder med vendeskjær eller er laget av rent hardmetall.

Hydrauliske holdere sikrer høyt gripemoment som er avgjørende for kraftig maskinering. I løpet av de siste årene har ISCAR utvidet sitt produktspekter av hydrauliske holdere, som nå er tilgjengelige med BT-MAS-, DIN 69871- og HSK-holdere. I tillegg til en transmisjon med høyt dreiemoment og mulighet for raske verktøyskifter, kjennetegnes de hydrauliske chuckene av utmerkede vibrasjonsdempende egenskaper og høy nøyaktighet.

Krever høyere nivå

ISCAR utviklet et system med hurtigskiftende sammensatte verktøy spesielt for dreiing av aluminiumfelger. En verktøyenhet består av et skjærehode og en holder. Hodet monteres på holderen ved bruk av en svalehaletilkobling. Svalehalemekanismen sikrer full kontakt mellom holderen og hodet med svært stor holdekraft og kan motstå tøffe skjæreforhold når hjulene dreies. Holderne produseres med VDI40, VDI50 eller runde skaft (fig. 4).

Man kan se at fremskritt innen verktøyholding langt fra tar ut ressursene til avansert design. Selv om verktøyholdere av høy kvalitet har nådd det riktige ytelsesnivået for å møte behovene til dagens produsenter, krever morgendagens smartfabrikk et enda høyere nivå. Intelligent design, i kombinasjon med progressiv teknologi, fortsetter å spille en nøkkelrolle i forbedring av verktøyholding.

For mer informasjon se: www.iscar.com og www.svea.no