Obróbka zgrubna ciągle bezpieczna.

Znaczenie uchwytów narzędziowych jest ciągle zaniżone, zwłaszcza kiedy mówimy o obróbce zgrubnej lub w ciężkich warunkach. Wydajność usuwania materiału w tego typu procesach jest absolutnie kluczowa dla produktywności procesu skrawania. Możliwość zastosowania specjalnych uchwytów narzędziowych wyposażonych w kamienie ustalające i narzędzia z naciętymi rowkami spiralnymi na chwycie, pozwala na pracę pełną szerokością narzędzia przy wysokim posuwie, nawet do głębokości 2xD (50 mm) lub więcej w zależności od materiału, który obrabiamy. Badania aplikacyjne przeprowadzane przez producenta obrabiarek, firmę HELLER dowiodły zasadności stosowania systemu HAIMER Safe-Lock™.

Operacja frezowania zgrubnego tytanu: bez systemu Safe-Lock™ w standardowym uchwycie termokurczliwymnarzędzie wysuwa się, a następnie łamie już przy ap=2xD
Wykorzystując uchwyty z serii HAIMER Power lub Heavy Dutywraz z systemem Safe-Lock™ możliwe jest niezawodne frezowanie przy głębokości ap = 2 x D.
Zdjęcia: Heller / Haimer

Niemal każdego dnia, osoby odpowiedzialne za produkcję, zwłaszcza w przemyśle lotniczym i energetycznym, muszą mierzyć się z zagadnieniem połączenia efektywności ekonomicznej i wysokiej niezawodności procesu. Na szczęście, wiedząc o tym, że producenci maszyn stale pracują nad rozwojem i innowacjami w zakresie technologii i tego typu problemy udaje się rozwiązywać. Obrabiarki firmy Heller znane są jako źródło inspiracji dla tego rodzaju innowacji. Firma, z siedzibą w Nuertingen w Niemczech, jest znana ze swych wysokiej jakości, 4 i 5-osiowych centrów obróbczych CNC, centrów tokarskich, maszyn do obróbki wału korbowego i wałków rozrządu wykorzystywanych w elastycznych systemach produkcyjnych. Klienci cenią sobie dostępność produktów, a takżeich kompetencje w realizacji oczekiwań klientów. Obie cechy wynikają z systemu produkcji Hellera, który opiera się na bliskiej współpracy z klientami, dostawcami i instytutami badawczymi, tak aby pozostać na czele innowacji.

Obróbka zgrubna jest procesem umożliwiającym znaczne oszczędności.

Werner Kirsten, który pracuje w dziale rozwoju technologii firmy Heller i jest odpowiedzialny za tematykę „obróbki materiałów trudnoobrabialnych”, wyjaśnia:”Nasza oferta obejmuje optymalizację procesu obróbczego wraz z naszymi klientami i dostawcami. Aby móc zaoferować tego rodzajuwsparcie, nasze centrum technologiczne wyposażone jest w różnego typu obrabiarki”. W większości przypadków celem jest podniesienie produktywności bez ryzyka związanego z niezawodnością samego procesu. Technolog Kirsten dodaje „Bardzo często osiągamy ten cel poprzez zoptymalizowanie operacji zgrubnych, co z kolei przekłada się na cały proces,dzięki skróceniu czasu operacji wykańczających. Utrzymywanie tych samych wartości technologicznych, a zarazem skrócenie głębokości cięcia o 50% skutkuje tym, że czas całego procesu zredukowany jest o połowę. Wymaga to jednak powtarzalnych i kontrolowalnych rozwiązań podczas obróbki zgrubnej”.

W związku z powyższym, aby podnieść produktywność należy uwzględnić wszystkie elementy łańcucha procesowego. Obrabiarka jest z pewnością najistotniejszym elementem całego procesu, ale nie można zapomnieć także o narzędziach, uchwytach mocujących, chłodziwie, a także innych elementach mających wpływ na powodzenie obróbki. „W końcu najsłabsze ogniwo całego procesu determinuje efekty pracy,” podkreśla Werner Kirsten. W jego opinii większość dostawców wyposażenia nie zwraca uwagi na jakość uchwytu narzędziowego, chociaż jest to szczególnie istotne dla wysokiej wydajności obróbki.”Wiele z prób, które przeprowadziliśmy w ciągu ostatnich kilku lat tego dowiodło”, wyjaśnia Werner Kirsten. Zdaliśmy sobie sprawę z tego, że oprawka ma niesamowity wpływ na proces obróbki. Na przykład, w przypadku uchwytów wzmocnionych środek ciężkości oprawki znajduje się znacznie bliżej punktu łożyskowania (ze względu na większą masę). Rezultatem tego, mamy znacznie mniej wibracji i dużo lepszą jakość powierzchni, aniżeli w przypadku użycia standardowych rozwiązań.

Mocowanie narzędzia – istotny czynnik wpływający na produktywność

Wybierając wysokiej jakości uchwyt narzędziowy możemy uzyskać znakomitą produktywność i jakość powierzchni, nawet korzystając ze standardowych narzędzi skrawających. Werner Kirsten odnosi się do badań porównawczych z podstawowymi narzędziami wyposażonych w 4 ostrza, bez możliwości doprowadzenia chłodziwa poprzez korpus narzędzia. Jako alternatywę do standardowej oprawki wybrał chwyt Haimer Power wyposażony w system Cool Flash, który to zapewnia doprowadzenie chłodziwa bezpośrednio na krawędź tnącą narzędzia. „Porównując stosowanie standardowego uchwytu termokurczliwego z uchwytem umożliwiającym doprowadzenie chłodziwa przez oprawek byliśmy w stanie uzyskać znacznie lepsze rezultaty”. Kiedy grupa przedstawicieli przemysłu lotniczego, Uniwersytetu z Dortmundu i Uniwersytetu z Hamburga odwiedziło siedzibę firmy Heller, przeprowadzono testy z użyciem tytanu Ti-6Al-4V.

Nowe spostrzeżenia w trudnych przypadkach

Dostępne było centrum 4-osiowe Heller H5000 z wrzecionem HSK – A100, gdzie moment wynosi 2290 Nm. Celem zademonstrowania potencjału i możliwości maszyny użyto do testów różnych narzędzi o średnicy 25 mm, które to miały pracować całą szerokością narzędzia, a sam test prowadzony był w tytanie. Aby zasymulować warunki stosowane w przemyśle lotniczym, narzędzia zostały zamocowane w uchwytach termokurczliwych. Przy głębokości skrawania pomiędzy 0,5 ÷ 1xD proces obróbki wydawał się bardzo powtarzalny i niezawodny. Z uwagi na to, że wrzeciono pracowało poniżej swoich możliwości, uczestnicy testu zgodzili się co do tego, że należy zwiększyć głębokość frezowania do 2xD. Werner Kirsten wyjaśnia: „Poniżej tych warunków, narzędzie wysuwa się z uchwytu podczas procesu frezowania, a w efekcie zwiększając głębokość do 2,5xD narzędzie ulega zniszczeniu wskutek narastających sił skrawania”.

Specjaliści biorący udział w testach zgodnie stwierdzili, że siła mocowania narzędzia była czynnikiem ograniczającym w tym procesie. W momencie, w którym siła osiowa i wibracje są zbyt wysokie, narzędzie wysuwa się z uchwytu w kierunku przestrzeni roboczej. W tym samym czasie siły skrawania ciągle wzrastają i dalej w efekcie narzędzie ulega uszkodzeniu, powodując również nieodwracalne zniszczenia w przestrzeni roboczej.

Przyczyny i możliwe środki zaradcze zostały omówione dość szczegółowo. W końcu Werner Kirsten rozwinął idee, że narzędzia pracują w tym samym kierunku, w którym pracuje uchwyt, a siły trzymające narzędzie są przekroczone. I w ten sposób dotarliśmy do opatentowanego przez firmę Haimer systemu Safe Lock™, który oprócz ciernych sił mocujących, ma dodatkowo wzór spirali narzędzia. Teoretycznie, system jest w stanie utrzymać narzędzie nawet gdyby oprawka straciła siłę mocowania pochodzącą od zacisku termokurczliwego.

Zapobieganie wysuwaniu narzędzia

Werner Kirsten jest w stałym kontakcie z firmą Haimer, europejskim liderze w zakresie mocowania narzędzi, w zakresie testów systemu Safe-Lock™:”Chcieliśmy być pewni, że nasze pomysły mogły zostać zrealizowane w praktyce przy użyciu rozwiązań firmy Haimer, nawet w przypadku mniej sprzyjającego środowiska”.

Firma Heller powtórzyła testy jeszcze kilkukrotnie z kilkoma zmianami. Rowki systemu HAIMER Safe-Lock™ dodawane były do kolejnych narzędzi, zmieniono także wrzeciono z HSK100 na HSK63 co obniżyło sztywność całego układu.

W rezultacie, pomimo dodatkowych czynników ograniczających, narzędzie było w stanie pracować powtarzalnie pełną szerokością z głębokością frezowania 2xD, czyli 50 mm. Werner Kirsten mówi: "W ten sposób udało nam się udowodnić zasadność stosowania system Safe-Lock™, a także to że technologia mocowania termokurczliwego ma ogromny potencjał przy współpracy z wrzecionami HSK-A100, zwłaszcza na 5 – osiowych centrach frezarskich." Później przykład ten – obróbkę tytanu Ti-6AI-4V powtórzono jeszcze kilkukrotnie, także podczas pokazów w Farnborough, gdzie udowodniono, że ograniczenie w postaci obróbki 1 x D = 25 mm może być podwojone z użyciem systemu Safe-Lock™.

Kirsten podsumowuje wyniki w następujący sposób: "Dla operacji frezowania zgrubnego jest to powtarzalny sposób. Właśnie dlatego uważam, że system HAIMER Safe-Lock™ jest praktyczny, łatwy w obsłudze i z użyciem mocowania termokurczliwego gwarantuje ogromną powtarzalność procesu, zwłaszcza w przypadku użycia standaryzowanych narzędzi innych producentów.

Liczba producentów narzędzi oferujących narzędzia z systemem Safe-Lock™

Od samego początku jego powstania, Haimer rozpoznał niesamowity potencjał Safe-Lock System ™ i to właśnie dlatego firma stworzyła program licencji, aby móc dać producentom innowacyjnych narzędzi możliwość integracji opatentowanego systemu zabezpieczającego przed wysuwaniem narzędzia z uchwytu frezarskiego. Efektem ich pracybyło stworzenie bardziej otwartego systemu mocowania narzędzi. Wiodących producentów narzędzi skrawających ma obecnie podpisane umowy licencyjne, w tym Walter, Widia, Sandvik Coromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal Helical, EMUGE Franken, Danych Flet, Niagara, OSG, SGS Narzędzia i od niedawna także MAPAL.

Poprzez stały wzrost systemu Safe-Lock ™ poprzez firmę Haimer i jej licencjonowanych partnerów, system stał się nowym standardem dla ciężkiej obróbki zgrubnej. W rzeczywistości, popularność i prostota systemu Safe-Lock ™ jest taka, że można z powodzeniem zastąpić stary system Weldon, szczególnie w przypadku frezowania trochoidalnego (dynamicznego). Prezes Grupy Haimer, Andreas Haimer wyjaśnia: "Z naszym systemem Safe-Lock ™ znaleźliśmy rozwiązanie, które łączy w sobie wysoką dokładność bicia promieniowego ze 100% ochroną przed wysuwaniem narzędzia w trakcie obróbki. System z powodzeniem przyjął się jako standard w przemyśle lotniczym, a ogólnie rzecz biorąc znakomicie sprawdza się w obróbce zgrubnej i ciężkiej. Obecnie, coraz więcej firm stosuje frezowanie trochoidalne w obróbce, a to także jest badzo dobry powód do stosowania systemu Safe-Lock ™. Podczas operacji frezowaniatrochoidalnego, gdzie prędkość i głębokośćskrawaniamogą być zwiększone poprzez wsparcie oprogramowania, wydajność znacznie się poprawia. Jednak większe obciążenie krawędzi tnącej i sił skrawania pozwala uzyskać większą produktywność, a to z kolei podnosi ryzyko wysunięcia się narzędzia w trakcie obróbki. Zanim pojawił się Safe-Lock, problemy te mógły być rozwiązywne za pomocą chwytów Weldon. Klient jednak musiał ograniczyć prędkość obróbki i jej dokładność ze względu na charakter systemu mocowania. Mocowanie termokurczliwe wraz z systemem Safe-Lock ™ oferuje ten sam poziom bezpieczeństwa jak system Weldon, ale zapewnia dodatkową zaletę w postaci dokładności i wyważenia układu. Idealny poziom wyważenia i minimalne bicie w połączeniu z bezpieczeństwem wynikającym z zastosowania systemu Safe-Lock ™ pozwala osiągnąć większą wydajność poprzez szybsze dopuszczalne prędkości i zwiększoną żywotność narzędzia.

Werner Kirsten, odpowiedzialy za rozwój technologii w firmie Heller: "Dlatego uważam, że system HAIMER Safe-Lock™ jest praktyczny, łatwy w obsłudze i niezawodny. Jest dodatkiem do technologii, którąstosujemy.

Uchwyt HAIMER Heavy Duty(po środku) iuchwyt Power Shrink (po prawej) w porównaniu ze standardowymi uchwytami termokurczliwymi. Oba uchwyty mogą być wyposażone w system Safe-Lock™ zapobiegający wysuwaniu się narzędzia z uchwytu w trakcie obróbki. Połączenie tych dwóch właściwości gwarantuje najwyższą dokładność bicia promieniowego, niezawodność obróbki i eliminuje wysuwanie się narzędzie podczas obróbki.

W celu osadzenia narzędzi w uchwytach narzędziowych z systememSafe Lock™,rowki spiralne muszą być nacięte na chwycie narzędzia, a następnie narzędzia osadzane są w uchwycie frezarskim za pomocą specjalnych kamieni ustalających znajdujących się wewnątrz chwytu. Takie połączenie zapobiega wysuwaniu narzędzia z uchwytu narzędziowego podczas w trakcie pracy w ekstremalnych warunkach.

OdpornanawibracjeoprawkatermokurczliwaHAIMER Power Shrinkjest takżedostępna z systememCool Flash. Narzędzia wyposażone w otwory do chłodzenia poprzez korpus narzędzia mogą być chłodzone dzięki systemowi Cool Flash, gdzie chłodziwo doprowadzane jest bezpośrednio na krawędź tnącą. W efekcie proces skrawania jest bardziej efektywny dzięki dłuższemu okresowi trwałości krawędzi tnącej.

Od teraz wiodący producenci narzędzi skrawających tacy jak Walter, Widia, SandvikCoromant, Seco Tools, Sumitomo, Kennametal, Helical, Emuge Franken, Data Flute, Niagara, OSG,SGS Tools i ostatnio także Mapal posiadają licencję na system HAIMER Safe-Lock™. W/w producenci produkują narzędzia monolityczne z systemem Safe-Lock™.

  Zapytaj o więcej informacji…