Barion Pixel

A marási technológia fejlesztésének mérföldkövei

A korszerű marást, mint fémforgácsoló eljárást a XVIII. század végétől származtatjuk, és hamarosan az egyik legalapvetőbb megmunkálási technológiává vált. Napjainkban marógépek nélkül elképzelhetetlen egy forgácsolóműhely. A marás alapvető fontosságú művelet.

A marás fejlődését a megmunkálással szemben támasztott követelmények növekedése indukálja, hiszen megkerülhetetlen technológiának számít. Vannak azonban olyan szempontok, amelyek erőteljesen befolyásolják a marás fejlődését.

Napjainkban komoly átalakuláson megy keresztül a megmunkálás, amely a marási technológia fejlesztési irányait is befolyásolja. Ezeknek a változásoknak több kiinduló oka van, mint például a fémforgácsolás pontosságával szemben támasztott, szigorúbb elvárások, a precíziós megmunkálásokban történő beruházás és a precíziós kovácsolás, a 3D nyomtatás széleskörű elterjedése, újfajta kompozitok és szinterfémek egyre nagyobb arányú felhasználása és a termelékenység növelésének igénye a nehezen forgácsolható szuperötvözetek és titán megmunkálásakor, és kiemelt figyelmet szentelnek az elektromos- és hibrid hajtású járműveknek a járműgyártó iparágban, ezekre a változásokra is válaszokat kell találni. A többtengelyes szerszámgépek fejlődésével ráadásul további lehetőségek nyíltak meg összetett alkatrészek precíz megmunkálására és új leválasztási stratégiákat tudtak kidolgozni a termelékenység növelése érdekében. A technológiai műveletek esetén az a tendencia körvonalazódik, hogy jelentősen csökken a maráskor a leválasztott anyagmennyiség, ezzel egyidőben egyre szigorúbb felületminőséget és pontosságot várnak el.

- Hirdetés -

A marási technológia fejlődését tehát a termelékenység növelésének, a pontosság fokozásának és a fenntarthatóság megvalósításának igényei hajtják. A marási technológia főbb fejlesztéseit a következő pontokban foglaljuk össze:

  1. A gyors forgácsleválasztás érdekében a forgácsleválasztási sebesség (MRR) növelésére helyezik a hangsúlyt, a nagyobb termelékenységet a forgácsolósebesség vagy a fogankénti előtolás jelentős növelésével érik el. Ezt a módszert a nagysebességű marásnál (HSM) illetve, nagyoló műveletek esetén a nagy előtolású marásnál (HFM) alkalmazzák.
  2. Precíziós marással nagyobb pontosságot lehet elérni.
  3. Többtengelyes marás esetén a többtengelyes megmunkálóközpontok tudását aknázzák ki, bonyolult műveleteknél alkalmazzák.
  4. Az adaptív marás célja intelligens marórendszerek létrehozása, amelyek képesek alkalmazkodni a marási művelet során fellépő változások esetén, a paraméterek változtatásával.
  5. A fenntartható marás célja, hogy a marási műveletek során minimális legyen a környezeti terhelés. Ez magában foglalja a környezetbarát hűtő-kenő folyadékok fejlesztését, az elhasznált anyagok újrahasznosítását és ismételt felhasználását, és energiatakarékos szerszámgépek, marószerszámok alkalmazását egyaránt.

Ezeken a területeken a siker azon múlik, hogy a kulcsfontosságú tényezők (szerszámgépek, forgácsolószerszámok, számítógéppel segített mérnöki rendszerek (CAE)) között mennyire sikerül megteremteni az összhangot. A nagysebességű maráshoz például rendkívül nagy fordulatszámú főorsóra van szükség a szerszámgép oldalról, ráadásul a szerszám esetén a fejlett szerszámanyagra és bevonatra kell ügyelni. A marási műveletek pontosságának javításához nemcsak szigorúbb tűréssel gyártott marószerszámokra, hanem fejlettebb CNC vezérlő és lineáris motoros mellékhajtásokra is szükség van. Többtengelyes marás esetén rendkívül pontosan szabályozott mozgású mellékhajtásokra és a megfelelő élgeometriájú marószerszámokra van szükség. Az adaptív marásnál komoly fejlesztéseket, mint például a legkorszerűbb mérőrendszereket, nagy felbontású érzékelőket és hatékony algoritmusokat vesznek igénybe a forgácsolási paraméterek és a szerszámpályák valós idejű optimalizálásához. A fenntarthatóságra való törekvés érdekében energiatakarékos marási stratégiákat kellett létrehozni, amelyeket a megfelelő szerszámgéppel, forgácsolószerszámmal és környezetbarát hűtő-kenő folyadékkal lehet megvalósítani.

A váltólapkás maróknál figyelhetjük meg a váltólapkák fejlődését a különböző műveletek tükrében.

  1. A lapkaanyagok fejlesztése egy olyan folyamat, amely magában foglalja a marószerszámok váltólapkáinál használt keményfém, kerámia és ultrakemény anyagminőségek fejlesztését.
  2. A bevonatolási technológiák fejlesztésének célja a minél kopásállóbb, nagyobb hőállóságú és jobb siklási tulajdonságokkal rendelkező bevonatok létrehozása.
  3. A forgácsolószerszám élgeometriája esetén a forgácsolóél kialakítását, a lapkákon a forgácsképződés elősegítését kell érteni, ahogy ezzel is csökkenti az ébredő forgácsolóerő nagyságát és a forgácsterelést biztosítja marás közben.
  4. A szerszámanyag hatékony felhasználása az intelligens lapkakialakítást is magában foglalja, hogy maximalizáljuk a forgácsolóélek számát és hosszát anélkül, hogy a forgácsolási teljesítmény csökkenne.

Az intelligens gyártást bemutató tanfolyamhoz ráadásul szükség van a marási műveletek és a marószerszámok integrálására a digitalizálási rendszerbe. A marószerszámok esetén a digitális ikrek és a megfelelő szoftveres alkalmazások ma már a kötelező tartozékai a szerszámkínálatnak.

Hogyan tudják a szerszámgyártók teljesíteni a kihívást? Melyik marószerszám kínálja a legjobb megoldást napjaink irányzatainak? A fémmegmunkálásban a hagyományosan konzervatívnak tekintett szerszámgyártási iparág vajon képes időben megoldást nyújtani az aktuális igényekre? Az ISCAR legújabb fejlesztései bepillantást engednek a fenti témákba.

A nagysebességű trochoidális marás esetén ívelt szerszámpályát alakít ki a vezérlő, hogy a forgácsolóél igénybevétele állandó maradjon, ezért a fogásba belépéskor kiküszöböli az ütésszerű igénybevételt. Ez a stratégia rendkívül termelékeny mély hornyok, zsebek és üregek marásakor, különösen, ha a megmunkálás stabilitása gyenge. Trochoidális marással ráadásul nehezen megmunkálható anyagok esetén (mint például edzett acélok vagy hőálló szuperötvözetek (HTSA)) is kiváló eredményt érhetünk el.

A CHATTERFREE EC-E7/H7-CF egy új szerszámcsalád a többélű, tömör, keményfém szármarók palettáján, amelyet kifejezetten trochoidális maráshoz fejlesztettek. A szerszámcsalád geometriáját változó horonyszögek és egyenlőtlen szögosztású forgácsolóélek jellemzik a jobb dinamikus viselkedés érdekében. Ezeket a szármarókat széles hossz-átmérő választékban lehet rendelni (1. ábra).

1. ábra – A trochoidális marásra alkalmas, hét forgácsolóélű, tömörkeményfém szármaró kialakítása alapján a CHATTERFREE családba tartozik, ezért kevésbé hajlamos a rezgésre.

A korszerű szerszámgépeknek köszönhetően az alumíniumötvözeteket igen termelékenyen lehet marni rendkívül nagy főorsó fordulatszámmal, akár 33000 ford./perccel. Az ISCAR erre a célra fejlesztette a 90°-os csúcsszögű váltólapkás maróit, amelyekbe nagyméretű lapkákat lehet szerelni, és akár 22 mm (.870″) fogásmélységet is be lehet állítani (2. ábra). A váltólapkák tervezésekor különösen ügyeltek arra, hogy kiküszöböljék a lapkák radiális pozícióhibáját, amely a rendkívül nagy fordulatszám esetén ébredő nagy centrifugális erők hatására lép fel.

2. ábra – Az alumínium rendkívül nagy sebességű marására szolgáló váltólapkák tervezésekor különösen ügyeltek arra, hogy kiküszöböljék a lapkák radiális pozícióhibáját, amely a nagy centrifugális erők ébredésekor lép fel.

A nagy előtolású marást (HFM) széles körben alkalmazzák termelékeny, nagyolási műveletként összetett- és síkfelületek marásakor egyaránt. Az ISCAR HFM szerszámok széles palettáját kínálja, hogy minél többféle iparág igényeinek meg tudjon felelni. A közelmúltban további újdonságokkal bővült a kínálat. A LOGIQ-4-FEED családba tartozó HFM szerszámokba „csont-alakú” lapkákat kell szerelni (3. ábra), ez a szerszámcsalád mostantól nagyobb méretű lapkákkal is rendelhető. Ezek az újdonságok jelentősen bővítik az alkalmazási területüket, különösen alkalmasak fröccsöntőszerszámok mély üregeinek nagy előtolású marására. A NEOFEED a másik újdonságuk, amely kétoldalas négyzetlapkákkal szerelt HFM szerszámcsalád, ezért a lapkánkénti 8 forgácsolóéllel költséghatékony megoldást jelentenek.

3. ábra – A LOGIQ-4-FEED marószerszámok csont-alakú lapkákkal szerelve a HFM technológiát terjeszti ki fröccsöntőszerszámok megmunkálására.

A többtengelyes szerszámgépek és a CAD/CAM rendszerek fejlődése tette lehetővé, hogy szegmens- vagy hordómarók használatával összetett alkatrészeket is precízen lehessen marni, ezért minimális megmunkálási ráhagyást is elegendő kialakítani az előgyártmányon. Az ISCAR háromféle kivitelben kínálja ezeket a marókat: tömörkeményfém kialakítással, cserélhető MULTI-MASTER fejjel, és egylapkás, szerelt kivitelben (4. ábra).

4. ábra –Az ISCAR gyártási programjában háromféle kialakítású hordómaró szerepel.

Hőálló szuperötvözetek (HTSA) marásakor kerámiaszerszámokkal rendkívül nagy forgácsolósebességet lehet elérni. Tény, hogy ebben az esetben a forgácsolósebesség akár 1000 m/perc (3300 sfm) is lehet. Az ISCAR legújabb kerámiaszerszámai kialakításuk szerint tömörkerámia szármarók és váltólapkás marószerszámok, kétoldalas körlapkákkal szerelve. A kétoldalas kialakítás mellett a kerámia szerszámanyag minél jobb kihasználása érdekében döntöttek. Ezen anyagok közé tartozik a „fekete” kerámia, a whiskers kerámia és a SiAlON (szilícium-nitrid-bázisú kerámiák egyik fajtája).

A fentebb említett példák jól jellemzik a marószerszámok főbb fejlődési irányait. Ha új igények merülnek fel, új megoldásokat kell kitalálni, ezek a kihívások hajtják előre az innovatív szerszámkonstrukciók fejlesztését.

ISCAR

NEW technology