Det svårt att föreställa sig en verkstad utan fräsmaskiner, fräsning är en central del i tillverkningsprocessen och industrins ständigt ökande krav driver på utvecklingen.
Fräsmetoderna utvecklas till att bli alltmer sofistikerade och riktningen för denna utveckling påverkas av flera olika faktorer.
Verkstadsindustrin håller på att förändras i grunden vilket får djupgående konsekvenser för åt vilket håll tekniken inom fräsning utvecklas. Pådrivande för dessa förändringar är exempelvis den ökade noggrannheten vid plåtskärning och vid precisionssmide, den allt vanligare metoden med 3D-utskrifter, den ökade användningen av nya komposit- och sintrade material, behovet av att förbättra produktiviteten vid bearbetning av svårbearbetade superlegeringar och titansorter och det starka fokuset på el- och hybridbilar inom fordonsindustrin.
Dessutom har framstegen inom området fleraxliga verktygsmaskiner öppnat upp möjligheterna för vad som går att åstadkomma vid precisionsbearbetning av komplexa detaljer och gjort det möjligt att öka produktiviteten med hjälp av nya bearbetningsstrategier.
Dagens moderna processer går mot att avsevärt minska bearbetningsmånen vid fräsning samtidigt som kraven på ytjämnhet och noggrannhet skärps.
Framstegen inom fräsning drivs därför på av behovet av ökad produktivitet, större precision och minskad miljöpåverkan. Utvecklingen inom fräsning kan därmed beskrivas på följande sätt – tillverkarna vill öka produktiviteten och därför ligger fokus på att öka avverkningshastigheten (MRR) genom allt högre skär- och matningshastigheter.
Detta uppnås med tekniker som höghastighetsbearbetning (HSM) och, för grövre bearbetning, högmatningsfräsning (HFM). Precisionsfräsning för högre noggrannhet vid fräsning. Fleraxlig fräsning för att klara komplexa arbetsmoment.
Adaptiv fräsning syftar till att utveckla intelligenta frässystem som kan anpassa sig när förhållandena förändras under bearbetningsprocessen. Hållbar fräsning strävar efter att minska miljöpåverkan från fräsningen. Hållbarhetsmålet handlar om allt från att utveckla miljövänliga skärvätskor, återvinna och återanvända material till att använda energieffektiva verktygsmaskiner och fräsar.
Hur väl man lyckas på dessa områden beror på en kombination av tre samverkande nyckelkomponenter, nämligen verktygsmaskinerna, skärverktygen och datorstödda ingenjörssystem (CAE). Ta höghastighetsfräsning som exempel. Förutom verktygsmaskiner som klarar väldigt höga rotationshastigheter kräver det även skärverktyg tillverkade i avancerade material och med speciella ytbeläggningar.
Dessutom, för att förbättra precisionen vid fräsningen, krävs inte bara fräsar som klarar snävare toleranser utan också förbättrade styrsystem och linjär motordrivning. I exemplet fleraxlig fräsning var nyheten att fräsen med stor precision kunde styras att röra sig i flera olika riktningar i kombination med användandet av fräsverktyg med passande skärgeometrier.
Den adaptiva fräsningen i sin tur, innehåller innovationer som användning av toppmoderna övervakningssystem, högkänsliga sensorer och effektiva algoritmer för att i realtid optimera skärdata och verktygsbanor.
Utvecklingen på hållbarhetsområdet kräver dessutom frässtrategier som är energieffektiva och som använder hållbarhetsanpassade verktygsmaskiner, skärverktyg och miljövänliga kyltekniker.
Vändskärsfräsningen återspeglar de framsteg som görs med utbytbara skär.
1) Utvecklingen av nya, förbättrade sorter pågår ständigt, till exempel avancerade hårdmetallkvaliteter samt keramiska och ultrahårda material.
2) På området beläggningsteknik pågår kontinuerlig forskning om och utveckling av nya beläggningar för att förbättra verktygens värmebeständighet, motståndskraft mot slitage samt smörjegenskaper.
3) Progressiv skärgeometri optimerar skärgeometrin och spånbildningstopologin hos skären för att förbättra skärförloppet och spånflödet, samt minska skärkrafterna.
4) För att utnyttja materialet i skären effektivt måste de ha en smart konstruktion med så många indexerbara skäreggar som möjligt utan att skärförmågan försämras.
Därtill kräver den tydliga inriktningen på smart tillverkning att fräsoperationer och fräsverktyg digitaliseras. När det gäller fräsverktyg har digitala tvillingar och lämpliga programvaror redan blivit en självklarhet som måste finnas med för att verktygssortimentet ska betraktas som komplett.
Hur kan verktygstillverkarna möta dessa omfattande utmaningar? Vilka verktygslösningar kommer att klara av att svara upp mot dessa nya trender? Skärverktygstillverkning är ett område som ofta betraktas som konservativt, så kommer verktygstillverkarna att kunna anpassa sig till de senast ställda kraven? Låt oss svara på dessa frågor genom att ta en titt på de senaste tekniska framstegen från ISCAR.
Trokoidal höghastighetsfräsning innebär att verktygsbanan följer en krökt linje för att bibehålla en konstant belastning på skäreggen vilket eliminerar plötsliga belastningstoppar när skäreggen tränger in i materialet.
Denna strategi är mycket effektiv vid fräsning av djupa spår, fickor och urtag, särskilt vid låg
bearbetningsstabilitet. Dessutom har trokoidal fräsning gett utmärkt resultat i svårbearbetade material som hårda stålsorter eller värmebeständiga superlegeringar (HTSA). CHATTERFREE EC-E7/H7-CF är en ny produktgrupp med flerskäriga solida hårdmetallpinnfräsar som är speciellt avsedda för trokoidal fräsningsteknik. För att förbättra hur de uppträder dynamiskt är skären i denna produktgrupp utformade med variabel spiralvinkel och tanddelning. Dessa pinnfräsar finns att tillgå med varierande förhållande mellan skärkantslängd och diameter.
Med hjälp av moderna verktygsmaskiner kan produktiviteten ökas avsevärt vid fräsning av aluminiumlegeringar tack vare extremt höga spindelhastigheter, upp till 33 000 varv/min. För att klara denna utmaning har Iscar utvecklat 90 graders vändskärsfräsar som rymmer stora skär med ett skärdjup på upp till 22 mm (.870″). Dessa skär har specialkonstruerats för att inte förflytta sig radiellt vid de starka centrifugalkrafter som uppstår vid höga rotationshastigheter.
Högmatningsfräsning (HFM) har blivit en vanlig metod för effektiv grovbearbetning av såväl komplexa som plana ytor. För att klara en rad olika tillämpningar har ISCAR ett omfattande utbud av produkter för HFM i sitt sortiment. Sortimentet har nyligen utökats med ett antal nya produkter. LOGIQ-4-FEED-familjen, som består av verktyg för HFM med särskilda ”benformade” skär har nu utökats med verktyg med större skär.
De nya produkterna innebär att tillämpningsområdena utökas markant, särskilt vad gäller högmatningsfräsning av stora urtag i formverktygsindustrin. Ytterligare en nykomling är NEOFEED som är en verktygsgrupp för HFM med dubbelsidiga kvadratiska skär med 8 skäreggar för ökad kostnadseffektivitet.
Framstegen inom fleraxliga verktygsmaskiner och CAD/CAM-system har gjort det möjligt att med hjälp av tunnformade pinnfräsar och stor precision fräsa komplexa former med minimal bearbetningsmån. I Iscars sortiment finns barellmills som solida pinnfräsar, MULTI-MASTER-huvud och vändskär.
Vid fräsning av värmebeständiga superlegeringar (HTSA) kan skärhastigheten ökas avsevärt om skären är tillverkade av keramiska material. Skärhastigheterna kan faktiskt nå ända upp till 1000 m/min. Bland Iscars senaste keramiska verktyg finns keramiska solida pinnfräsar och vändskärsfräsar med dubbelsidiga runda keramiska skär. Konstruktionen med två sidor syftar till att maximera användningen av skärmaterialet.
Exemplen ovan visar tydligt vart utvecklingen är på väg för avancerade fräsverktyg. Efterfrågan på effektiva lösningar sporrar tillverkarna att ständigt komma på nya smarta och innovativa verktygslösningar.
Denna artikel kommer från Iscar LTD.
