Szerszámozási megoldások az új normához

Mivel a COVID-19 továbbra is váratlan módon változtatja meg az iparágat, a gyártóknak fel kell készülniük a leállás utáni helyreállításra. Rolf Olofsson, a fémforgácsolási globális vezető Sandvik Coromant termékmenedzsere elmagyarázza, hogy a fejlett szerszámmegoldások és az acél esztergálás új megközelítése miért lesz elengedhetetlen ahhoz, hogy a gyártók versenyképesek maradjanak.

A nemrég megjelent COVID-19: Rövid tájékoztatójában, a McKinsey & Company elemző a gyártók számára közelgő klímaváltozást a „következő normának” nevezi, ahol a gyártók kiszámíthatatlan és tartós elmozdulásokra számíthatnak a vásárlói piacokon. A jelentés szerint rugalmasságra lesz szükség, ha a gyártók gazdaságilag és társadalmilag életképes úton kívánnak haladni.

A gyártók, köztük a nagy és kis tételszámú gyártók, két forgatókönyvvel nézhetnek szembe az új norma korszakában. Az elsőt az alacsony kereslet jellemzi. Az alacsony keresletű forgatókönyvekhez olyan eszközökre van szükség, amelyek élenként több alkatrészt képesek előállítani, miközben biztosítják a folyamatbiztonságot, kevesebb gyártási megszakítással és gépkezelő nélküli gyártási folyamatban.

Emellett ott vannak a nagy keresletű forgatókönyvek. Ezek az esetek olyan szerszámmegoldásokat igényelnek, amelyek lehetővé teszik a megnövelt fémeltávolítási sebességet, a ciklusidő csökkentését és a gyártási tételek közötti gyors váltást. Mindkét esetben a nyereséges acélesztergálási gyártás kulcsa a nagyobb anyageltávolítás és a jobb gépkihasználtság kombinációja – a folyamatbiztonság feláldozása nélkül.

Jelenleg a legtöbb gyártó felismeri a kiválasztott minőség fontosságát az alkalmazott lapkáknál. Sokan azonban nem veszik figyelembe a teljes szerszámkoncepciót, és több szempontot is figyelembe kell venni, beleértve a lapkákat és a szerszámtartókat. Itt egy lépéssel továbbmegyünk abban, hogy más innovációk milyen fontos szerepet játszhatnak az acélalkatrész-gyártók előtt álló kihívások megoldásában.

Szívós anyag

Először is meg kell jegyezni, hogy az ISO-P csoportba tartozó munkadarabok megmunkálása összetettebb kihívást jelent. Az alkatrészek, folyamatok, jellemzők és megmunkálási feltételek széles skálán mozognak ebben az általános esztergálási osztályban – a nagyolástól a simításig, körhagyó vagy közel végleges alakú öntvényeken vagy kovácsolt munkadarabokon. Továbbá ott van maga az anyag is, amely lehet ötvözetlen vagy erősen ötvözött, és a keménységi értékek a spektrum egyik végétől a másikig terjedhetnek.

Mivel sok változó befolyásolja a szerszámlapka teljesítményét, így kihívást jelentő és hálátlan feladat lehet egyetlen olyan minőség beszerzése, amely kezeli a P15–P25 területek széles körű igényeit. A P15–P25 a különböző munkakörülmények által a megmunkálási paraméterekkel szemben támasztott követelményeket jelenti (forgácsolási adatok, felületi minőség, fogásmélység, megmunkált vagy durva felületek, folyamatos vagy megszakított forgácsolás).

A törésállóság általában kiemelt fontosságú, csakúgy, mint a P25-ös forgácsolási zónában jellemzően kialakuló extrém hőmérsékletek miatti képlékeny alakváltozással szemben szükséges keménységet biztosító forgácsolóél.

Ez volt a Sandvik Coromant két új ISO-P esztergálási keményfém minősége mögötti gondolatmenet, amelyeket a Sandvik Coromant a választékában GC4415 és GC4425 néven vezet be – a nevek a P15 és P25 megmunkálási körülményekre utalnak az acél esztergálási alkalmazásokban.

A GC4425 jobb kopásállóságot, hőállóságot és szívósságot nyújt, míg a GC4415 minőség kiegészíti a GC4425-öt, amikor fokozott hőállóságra van szükség. Mindkét minőség ideális alacsonyan ötvözött és ötvözetlen acélokhoz, és alkalmas tömeg- és sorozatgyártásra. Az eredmény biztonságosabb, hatékonyabb és termelékenyebb acélesztergálás.

Húzza vissza a rétegeket

A P15 és P25 széles körű igényeinek kielégítése érdekében a keményfém lapkaminőséggel szemben támasztott másik követelmény, hogy a lapka bevonatának képesnek kell lennie megakadályozni a hátkopást, a kráteres kopást és az élrátétképződést. Különösen fontos, hogy a bevonat tapadjon a hordozóhoz. Ha bevonat nem tapad megfelelően, akkor a hordozó láthatóvá válik, és ez gyors meghibásodáshoz vezet.

Ezért a GC4415 és a GC4425 Inveio® réteget tartalmaz a megmunkáláshoz, egy alumínium-oxidból CVD-vel (kémiai rétegelőállítás gőzfázisból) készült texturált bevonatot. Az egyes minőségek a következőképpen vannak rétegezve: Először, egy világos sárga titán-nitrid (TiN) fedőréteg, amely lehetővé teszi a kopás könnyű felismerését.

A TiN bevonat alatt az Inveio alumínium-oxid (Al2O3) bevonat található. Ez teszi az Inveiót egyedivé. Ez csak akkor látható, ha mikroszinten vizsgáljuk az anyag felületét. Az alumínium-oxid-bevonatban minden kristály azonos irányba néz, így erős határvonalat képeznek a forgácsolási zóna felé. Ez a technológia magas fokú kopásállóságot és hosszabb éltartamot biztosít a lapkának. Az új, második generációs Inveio bevonat kopásállósága jelentősen javult.  Végül van egy belső oszlopos, közepes hőmérsékleten leválasztott titán-szén-nitrid (MT-TiCN) bevonat, amely jobb ellenállást biztosít az abrazív kopással szemben.

Az összes bevonatréteg alatt cementált keményfém hordozó található, amely nagy szilárdságú és megbízhatóan szívós is; kobalttal dúsított felületi gradienssel a folyamatbiztonság növelése érdekében.

Kiszámítható kopás

Kivétel nélkül minden lapka esetében az optimális kopási mintázat a szabályozott hátkopás, mivel ez a forgácsolóélek kiszámítható éltartamát eredményezi. Ezért az ideális minőség az, amely korlátozza a nem kívánt típusú kopások kialakulását – és egyes műveleteknél teljesen megakadályozza a kialakulásukat.

A GC4415 és a GC4425 minőség is lenyűgöző előnyöket kínál. Egy versenytárs lapkájával összehasonlítva a GC4425 minőségű keményfém lapka 270 darabra tudta növelni a szerszám éltartamát, szemben a versenytárs 150 darabjával. Az új, GC4425 jelzésű minőséggel elért előrelépés segít a felhasználóknak abban is, hogy ne kelljen visszafogniuk magukat a forgácsolási adatok tekintetében. A minőség rendkívül nagy folyamatbiztonságot nyújt azáltal, hogy képes megőrizni az ép élvonalat.

Az egyik ügyfél, egy járműipari gyártó, egy GC4425 minőségű keményfém lapkát tett próbára egy versenytárs lapkájával együtt. A gépet 172 HB Rockwell-keménységű, ISO-P ötvözetlen acél megmunkálására használták egy jármű fő tengelyének gyártásához. Az acélrudat folyamatos megmunkálással készítették, amely forgácsolásból, nagyolásból és elősimításból állt.

A gyártó egy versenytárs szerszámával 150 darabra (db) tudta növelni a szerszám éltartamát, de a Sandvik Coromant második generációs Inveio technológiájával már 270 darabra tudta növelni a szerszám éltartamát. A versenytárs lapkája nagy kráteres kopást is produkált, míg a Sandvik Coromant lapkája 80%-kal több darabot munkált meg magas fokú folyamatbiztonsággal, stabil és kiszámítható hátkopással.

Az Inveio előnyei túlmutatnak a járműipari alkalmazásokon. Egy általános gépészeti ügyfél a Sandvik Coromant keményfém lapkáit használta ISO-P ötvözetlen acélhoz, amely ezúttal 205 HB keménységű volt. A munkadarabot folyamatos külső axiális esztergálásnak és elősimításnak vetették alá. Egy versenytárs lapkája képlékeny alakváltozás miatt elhasználódott, míg a Sandvik Coromant GC4425 minősége 50%-kal tovább tartott, stabil és kiszámítható kopás mellett.

Termelékenységi ugrás

Van egy másik innováció is, amely termelékenységi ugrást jelenthet a gyártók számára az acélesztergálási műveleteikben: az összirányú esztergálási módszer. Ezt a Sandvik Coromant a PrimeTurning™ segítségével vezette be, amely egy új módszert és szerszámokat egyesít, és lehetővé teszi ügyfelei számára, hogy minden irányban, a hagyományos esztergáláshoz képest sokkal hatékonyabb és termelékenyebb esztergálást végezzenek.

Először is, a megoldás a Sandvik Coromant CoroTurn^® Prime szerszámait használja, amelyeket összirányú esztergálásra terveztek, beleértve a lágyan forgácsoló nagyolásra, simításra és profilmegmunkálásra tervezett A-típust és a nagyoló megmunkálásra tervezett B-típust. A kiválasztott szerszámot ezután egy erre a célra szolgáló online szerszámút-generátorral kombinálva kell használni, amely programkódokat és technikákat biztosít az adott alkalmazáshoz szükséges megfelelő paraméterek és változók beállításához.

Ez az új és innovatív esztergálási módszer megnövekedett termelékenységet és hosszabb éltartamot eredményezett. A Sandvik Coromant ügyfelei a forgácsolószerszám és ezen pontos adatok kombinációjával kisebb belépési szögeket, hatékony élkihasználást és forgácselakadás megszűnését értek el.

Ezek azok az innovációk, amelyek jelentős szerepet játszhatnak az acélalkatrész-gyártók előtt álló kihívások megoldásában. Ezek létfontosságúak lesznek ahhoz, hogy a gyártók alkalmazni tudják ehhez a példátlan, új normának számító korszakhoz szükséges rugalmasságot, és versenyképesek maradjanak a COVID-19 gyártásra gyakorolt hatásai ellenére.

Sandvik Coromant