IRT 3000

vsebina

Držala orodja predstavljajo pomembno vez s produktivnostjo strojne obdelave

18.12.2019

Pesnica pri Mariboru, november 2019 - Mešanica natančnega obdelovalnega stroja in naprednega
rezalnega orodja skrbi za neverjetno produktivnost obdelave kovin. Vendar pa je držalo orodja, ki predstavlja povezavo med rezalnim orodjem in vretenom stroja, ključnega pomena, ko želite v celoti doseči želeno produktivnost. Proizvajalci orodij ponujajo široko paleto najrazličnejših vrst držal orodja, kjer je vsako držalo posebej zasnovano za optimalno zmogljivost pri določeni strojni obdelavi. Prav zato mora izbira držala orodja delavnice za strojno obdelavo temeljiti na lastnem specifičnem delovanju in na delih, ki jih proizvaja. Kljub temu da si delavnice sicer prizadevajo pridobiti najnaprednejšo strojno tehnologijo in materiale rezalnih orodij, izbiranju, uporabljanju in vzdrževanju držal orodja, ki najbolje ustrezajo njihovim specifičnim proizvodnim potrebam, pogosto ne namenijo večje pozornosti.

Vsako držalo je ustvarjeno drugače

Nobena metoda držanja orodja ni primerna za vse načine uporabe. Držalo orodja, ki je zasnovano posebej za opravljanje operacije končne obdelave visoke hitrosti, običajno ne bo imelo dovolj togosti in trdnosti, ki je potrebna za učinkovito globoko grobo obdelavo neobdelanih litin. Nasprotno pa držala, ki je namenjeno grobi strojni obdelavi, ne odlikuje ravnotežje, ki bi mu omogočilo nemoteno delovanje pri visokih hitrostih pri zaključnih delih. Poleg tega lahko robustna zasnova in velikost držala za grobo obdelavo omeji njen dostop do finih globokih lastnosti obdelovanca. Trdi materiali obdelovanca zahtevajo držala za orodja z izboljšano močjo in togostjo. Med pomembne kriterije za izbiro sodijo tudi sposobnost držala za blaženje vibracij in dovajanje hladilne tekočine.

vijakUporaba neprimernega držala orodja lahko povzroči dimenzijske napake in opraska dele, poleg tega pa lahko privede tudi do prekomerne obrabe vreten obdelovalnih strojev, krajše življenjske dobe orodja in večje verjetnosti loma orodja. Pri nekritičnih nalogah lahko cenovno ugodno držalo orodja prinese zadovoljive rezultate, pri nalogah, ki zahtevajo ponovljivo natančnost, – še posebej, če opraskanje dragega obdelovanca privede do zmanjšane profitne marže na del – pa naložba v vrhunska držala orodij, izdelanih za določen namen uporabe, zagotavlja nizke stroške zavarovanja, sklenjenega za primer takšnih nepričakovanih izgub.

Za nekatere vodje delavnic so dolge različice držal orodij, ki so namenjene širokemu področju uporabe, nesporna strategija zmanjševanja stroškov. Vendar pa vam redna uporaba čim krajšega držala omogoča, da povečate togost, zmanjšate vibracije, ki uničujejo površino, in podaljšate življenjsko dobo orodja.

Držala orodij predstavljajo manj kot dva odstotka skupnih proizvodnih stroškov. Znižanje teh stroškov celo za polovico prinese zanemarljive prihranke, po drugi strani pa ima opraskan obdelovanec ali zlomljeno orodje merljiv finančni učinek. Vrhunska orodja in držala lahko povečajo stopnje proizvodnje kovin za takojšen donos naložbe v orodje. Številni proizvajalci se še zlasti v panogah, kot je proizvodnja letalskih komponent, kjer je stabilnost strojne obdelave bistvenega pomena, osredotočajo predvsem na delo z vrhunskim orodjem, da bi se tako izognili proizvajanju delov z napako in posledično odpravljanju težav ter zastojem v proizvodnji. Proizvajalci v letalski industriji si običajno vzamejo čas za potrditev novih konceptov držal, preden ti pridobijo certifikat za proizvodnjo.

Dejavniki obdelovanca vplivajo na izbiro držala

Dejavniki, ki vplivajo na izbiro držala orodja, vključujejo možnost obdelovanja materiala obdelovanca pri vsakem opravilu, pa tudi konfiguracijo končnega dela, ki lahko določi dimenzije držala orodja, potrebne za doseganje določenih kontur in/ali značilnosti. Kljub temu morajo biti držala orodja čim bolj preprosta in enostavna za uporabo, saj tako zmanjšajo možnost uporabnikove napake.

Ne glede na to, katero tehnologijo držal orodja uporabljate, bodo togost, moč vretena in zmožnost ustvarjanja majhnih toleranc obdelovalnega stroja narekovali, katere operacije so pravzaprav izvedljive. Poskus ustvarjanja toleranc na ravni mikronov na obrabljenem stroju, na primer, je izguba časa.

Ključno vlogo igrajo osnovni elementi obdelovalnega stroja – hiter stroj z linearnimi vodili bo najbolje izkoristil držalo orodja, zasnovano za obdelavo z visokimi hitrostmi, medtem ko stroji s škatlastim načinom zagotavljajo odlično podporo pri obdelavi pri velikih obremenitvah. Večopravilni stroj bo v celoti izkoristil zmogljivosti držal orodja, ki lahko izvedejo tako operacije struženja kot rezkanja/vrtanja.

Strategija strojne obdelave, ki jo uporabljate, vas bo prav tako vodila pri izbiri držala orodja. Delavnice lahko na primer izberejo orodja za povečanje produktivnosti pri operacijah rezkanja z visoko hitrostjo (HSC), ki vključujejo manjše globine reza, ali pri operacijah z visoko zmogljivostjo rezanja (HPC), ki se osredotočajo na ustvarjanje visokih stopenj odvzema materiala na strojih z ustrezno močjo, vendar z omejeno hitrostjo.

Nizko in ponovljivo opletanje lahko pomaga zagotoviti stalno vpetje orodja ter posledično zmanjšati vibracije in podaljšati življenjsko dobo orodja. Ravnotežje je ključnega pomena, visokokakovostno držalo orodja pa mora biti natančno uravnoteženo s kakovostjo G2,5-25000 vrt/min (1 g.mm). Delavnice za strojno obdelavo lahko izvajajo lastne raziskave in se posvetujejo s svojimi dobavitelji orodja, da določijo sisteme držal orodij, ki bodo stroškovno učinkovito izpolnili njihove proizvodne potrebe.

Vsako držalo ima svojo nišo

Držala orodja, naj si bodo vrste Weldon, stročnica, toplotno skrčena, mehanska ali hidravlična, morajo biti prilagojena tudi posebnim operativnim zahtevam. Preprosta držala za čelne rezkarje orodji za vpenjala Weldon so toga in enostavna za uporabo, prenašajo lahko visok navor in omogočajo varno in trdno vpenjanje ter preprečujejo izvlek. Prav tako so primerna za težko grobo obdelavo, vendar pa nimajo natančne koncentričnosti. Na splošno so same po sebi neuravnotežene in se ne uporabljajo za obdelovanje pri velikih hitrostih vrtenja.

Vpenjala stročnic in izmenljive stročnice so najpogostejša oblika tehnologije držal okroglega orodja. Stroškovno ugodni načini ER so na voljo v različnih velikostih in nudijo dovolj prijema za zanesljive operacije lažjega rezkanja in vrtanja. Visoko natančna stročnična držala ER odlikujejo majhno opletanje (< 5 µm na konici orodja) in simetrična zasnova, ki jo je mogoče uravnotežiti za delo pri operacijah pri visokih hitrostih, za zahtevno strojno obdelavo pa so na voljo ojačene različice. Držala ER lajšajo hitro izmenjavo in lahko omogočajo različne premere orodja.

Toplotna držala Shrinkfit nudijo veliko vpenjalno silo, koncentričnost 3 µm pri 3xD in odlično ravnotežje. Njihova majhna, preprosta konfiguracija rezalnega roba zagotavlja odličen dostop do ozkih lastnosti obdelovanca.vijak 2

Ojačene različice lahko izvajajo zmerno do težko rezkanje, vendar pa je sila oprijema odvisna od dovoljene toleranc ID vpenjala in držala orodja. Orodja Shrinkfit zahtevajo nakup posebne grelne enote, postopek ogrevanja/hlajenja pa porabi več časa za namestitev kot preprosto preklapljanje stročnic.

Mehanske rezkalne vpenjalne glave s pomočjo več vrst igličnih ležajev zagotavljajo močno oprijemno silo in visoko radialno togost. Zasnova omogoča težko rezkanje in hitro menjavo orodja, vendar pa je lahko opletanje večje kot pri sistemu stročnic. Mehanske vpenjalne glave so na splošno večje v primerjavi z drugimi vrstami držal orodja, kar lahko omeji dostop orodja do nekaterih lastnosti obdelovanca. Prav tako pomembno kot to, kako držalo zavaruje rezilno orodje, je tudi, kako je pritrjeno na vreteno obdelovalnega stroja. Vreteno ali konusen konec držala orodja določa sposobnost prenosa navora in vzpostavlja natančnost centriranja orodja. Tradicionalni konusi za orodje BT, DIN in CAT so učinkoviti na manjših strojih, vendar pa so pri hitrosti lahko omejeni. Različice, ki omogočajo stik tako na konusu kot tudi na čelu držala, zagotavljajo večjo togost in natančnost, zlasti v situacijah z dolgim izpetjem. Za zanesljiv prenos večjega navora so potrebne večje velikosti konusa. Držalo HSK-E32, na primer, ne more nadomestiti držala HSK-A125A v primeru težke strojne obdelave. Izbira vrste konusnega držala pogosto določajo regionalne preference.

HSK se je v Nemčiji pojavil sredi devetdesetih let prejšnjega stoletja, ko so 5-osni stroji postali vedno bolj priljubljeni. Konusi CAT so priljubljeni večinoma v Združenih državah Amerike, medtem ko imajo v Aziji najraje vpenjala BT, pogosto v različicah s stikom s konusnim čelom. HSK je zelo pogost za 5-osno obdelavo. Priključki PSC in KM se uporabljajo predvsem na večopravilnih strojih in so zdaj skladni z ISO. Tako KM kot Capto sta tudi modularna sistema, ki omogočata montažo določenih orodij različnih dolžin z zlaganjem podaljškov ali reducirk. Vrste držal orodij, ki omogočajo vrtenje, struženje in rezkanje delov v enem vpenjanju, so vse bolj priljubljene v času, ko uporaba večopravilnih strojev vse bolj narašča. Medtem ko obstajajo lastni sistemi držal orodja, ki uporabljajo edinstvena držala in stročnice na inovativne načine za doseganje kar se da impresivnih rezultatov, mora delavnica izračunati, kako koristne so v resnici. Ti sistemi običajno vključujejo večje stroške in omejeno izbiro orodja pri enem dobavitelju.

Stroški in drugi pomisleki

Medtem ko so osnovni stroški hidravličnega ali mehaničnega držala višji v primerjavi s stroški stročničnega držala ali držala Shrinkfit, so vpleteni tudi drugi dejavniki, na primer stroški ogrevalnega sistema Shrinkfit in čas, potreben za menjavo orodij. Prav tako je potrebno imeti držalo Shrinkfit, ki ustreza orodju vsakega premera, ki se različnim premerom prilagodi le s preprosto menjavo stročnic v sistemu držala vpenjal stročnic.

Upravljalci strojev in osebje za vzdrževanje orodja prav tako igrajo pomembno vlogo pri uspešni uporabi držala orodja. Tako kot obdelovalni stroji in druga proizvodna oprema tudi držalo orodja zahteva pravilno uporabo in vzdrževanje, da lahko tako kar najbolje izkoristite prednosti, ki jih prinaša, in ga tako izrabite v polni meri. Tako mora upravljavec npr. vpenjalo orodja v držalo orodja vstaviti v celoti, saj nepravilno sedenje orodja povzroči vibracije, ki uničujejo natančnost, ali celo izmet orodja. Ključnega pomena je, da upoštevate navodila za montažo orodja. Upravljalci pri zategovanju vpenjalne glave za dosego navora ne smejo uporabljati podaljška držala, saj lahko ta privede do zasuka stročnice in posledično povzroči neporavnano orodje.

Čeprav je pomembno tudi vzdrževanje orodij, to pogosto prezremo. Upravljalci morajo pred uporabo vedno očistiti držala in pregledati tudi vreteno obdelovalnega stroja. Držala je treba hraniti čista in suha, s pokrovčki za zaščito konusa orodja. Tlak tekočine hidravlične vpenjalne glave je treba redno preverjati.

Zaključek

Delavnice za strojno obdelavo morajo prepoznati pomen držal orodja v sistemu strojne obdelave in se naučiti, kako lahko pravilno skladanje ustreznih držal orodja z obdelovalnimi stroji, strategijami strojne obdelave in obdelovanci poveča produktivnost in zmanjša stroške. Obenem proizvajalci držal orodij ponujajo bolj obsežen izbor držal (glejte stransko vrstico), izdelanih tako, da ustrezajo posameznim operativnim potrebam.

Prihodnje izboljšave presegajo samo strojno opremo držala. Upravljanje orodij s programsko opremo in oznakami RFID je element izdelave, ki temelji na podatkih in postaja vse pogostejši. Napredek tehnologije držal orodij vključuje držala, opremljena s senzorji, ki omogočajo spremljanje sil na držalo v realnem času. Zbrani podatki omogočajo namestitev parametrov strojne obdelave v okviru procesa s strani upravljavca ali celo samodejno s pomočjo umetne inteligence v povezavi s krmilno enoto stroja. Te in tudi druge nove tehnologije bodo še bolj okrepile produktivnost, ki jo držala zagotavljajo pri obdelavi.

Držalo za vsako potrebo

Seco Tools nenehno išče načine za razširitev ponudbe nosilcev orodij, ki jih že nudi za zadovoljevanje specifičnih potreb kupcev. Leta 2000 je Seco Tools kupil francosko podjetje sistemov držal orodij EPB, ki ima bogate izkušnje na področju oblikovanja in izdelave držal orodja, izstruževalnih glav in držal orodja z dušenjem vibracij. Viri EPB podjetju Seco Tools omogočajo, da lahko nudi pester nabor držal, izdelanih za delo pri določeni strojni obdelavi.

Seco Tools ponuja različne možnosti orodja Shrinkfit, ki jih odlikujejo različne dolžine meril in profili rezanja. Vpenjalne glave HD Shrinkfit so narejene za težko grobo obdelavo, medtem ko so vpenjalne glave DIN Shrinkfit prva izbira za srednje fino obdelavo in končno obdelovanje pri operacijah rezkanja z visoko hitrostjo, kjer je v ospredju kakovost. Vpenjalne glave M&D Shrinkfit so zasnovane za končno obdelovanje in srednje fino obdelavo v globokih odprtinah, ki so običajne pri industriji litja in tlačnega litja ali proizvodnji v letalski industriji.

vijak 3Seco Tools dobavlja vpenjala stročnic ER in HP. Priljubljene in vsestranske vpenjalne glave ER uporabnikom omogočajo vpenjanje različnih premerov orodja z namestitvijo ene vpenjalne glave s stročnicami različnih velikosti. Vpenjalne stročnice HP so zasnovane za izdelavo dobre hrapavosti površine obdelovanca pri končnem obdelovanju pri visoki hitrosti in pri lažji grobi obdelavi. Držala imajo učinek dušenja, ki zmanjša vibracije vibracije pri strojni obdelavi, zato ne pride do loma orodja, saj preprosta zamenjava stročnice in orodja omogoča takojšnjo nadaljevanje strojne obdelave.

V postopkih obdelave pod večjimi obremenitvami so vnaprej uravnotežene rezkalne glave Power Milling podjetja Seco Tools sposobne visokih stopenj odvzema materiala in so alternativa držalom Shrinkfit ali Weldon. So enostavni za uporabo, z reducirnimi pušami pa lahko držijo orodje različnih premerov. Poleg tega, da z razteznimi obojki zagotavlja vsestranskost orodja, imajo hidroelastične vpenjalne glave manj kot 5 µm pri 3xD in so dobro uravnotežene za delo pri operacijah rezkanja z visoko hitrostjo. Vgrajeni rezervoar za olje deluje kot dušilno sredstvo, ki pomaga optimizirati kakovost površine.

Tehnično prodajno osebje podjetja Seco je v celoti usposobljeno glede lastnosti, zmogljivosti in načina uporabe držal orodja, dodatna podpora pa je na voljo pri regionalnih strokovnjakih. Tehnična podpora, ki je polna znanj in izkušenj, strankam pomaga pri izbiri držala, ki so najbolj primerna za njihove posebne dele, opremo in strategije strojne obdelave. Katalogi podjetja Seco ponujajo tudi podroben tehnični vodič, ki uporabnikom pomaga sprejeti najbolj produktivne in stroškovno najučinkovitejše odločitve.

ar©tur 2021