Środowiska produkcyjne typu high-mix, high-precision stawiają bardzo wysokie wymagania wobec procesów obróbki skrawaniem. Obejmują one m.in. konieczność zwiększenia wydajności, skracania czasów cyklu obróbki oraz zapewnienia powtarzalnej dokładności wymiarowej przy obróbce szerokiego spektrum materiałów.
Firma ISCAR opracowała kompleksową ofertę zaawansowanych rozwiązań do obróbki metali, które odpowiadają na te wyzwania dzięki innowacjom w zakresie metalurgii substratów węglikowych, wielowarstwowych powłok, modułowych systemów narzędziowych, specjalizowanych geometrii skrawających oraz cyfrowego wsparcia procesów obróbkowych.
Wydajność narzędzi skrawających w warunkach obróbki z dużymi prędkościami i wysokimi obciążeniami jest determinowana przez złożone oddziaływania termomechaniczne zachodzące na styku wiór–narzędzie.
Zjawiska te powodują powstawanie bardzo wysokich obciążeń miejscowych, lokalnych temperatur przekraczających 800–1000°C, a także intensywnych mechanizmów zużycia ściernego, adhezyjnego oraz dyfuzyjnego.
Zjawiska te powodują powstawanie bardzo wysokich obciążeń miejscowych, lokalnych temperatur przekraczających 800–1000°C, a także intensywnych mechanizmów zużycia ściernego, adhezyjnego oraz dyfuzyjnego.
Gatunki z powłoką SUMOTEC PVD
(rys. 1) są przeznaczone do zastosowań wymagających bardzo ostrych krawędzi skrawających oraz niskich sił skrawania.
Nanowarstwowe powłoki na bazie TiAlN i AlTiN
zapewniają wysoką twardość
w podwyższonych temperaturach oraz odporność na utlenianie, jednocześnie utrzymując niski współczynnik tarcia na styku wiór–narzędzie.
Ogranicza to powstawanie narostu na ostrzu oraz zużycia wrębowego podczas obróbki austenitycznych stali nierdzewnych, stopów żarowytrzymałych na bazie niklu oraz stopów tytanu.
Zmniejszona przewodność cieplna powłok ogranicza przenikanie ciepła do podłoża węglikowego, co zwiększa odporność na wykruszanie krawędzi oraz mikropęknięcia podczas obróbki przerywanej.
Z kolei gatunki z powłoką SUMOTEC CVD wykorzystują grube, wielowarstwowe struktury zawierające warstwy TiCN oraz Al₂O₃.
Warstwa Al₂O₃ pełni funkcję bariery termicznej, znacząco ograniczając zużycie dyfuzyjne
oraz plastyczną deformację ostrza przy wysokich prędkościach skrawania.
Powłoki te są szczególnie skuteczne w operacjach toczenia ciągłego i przerywanego materiałów z grup ISO P i ISO K, gdzie dominującymi mechanizmami zużycia są zużycie kraterowe oraz zmiękczanie termiczne narzędzia. Kontrolowana przyczepność powłoki oraz zarządzanie naprężeniami własnymi zapewniają stabilną pracę ostrza i przewidywalną trwałość narzędzia
w środowiskach produkcji wielkoseryjnej.
Produkcja typu high-mix wymaga systemów narzędziowych umożliwiających szybkie przezbrojenia bez pogorszenia sztywności oraz dokładności pozycjonowania.
Platforma modułowych narzędzi LOGIQUICK opracowana przez ISCAR odpowiada na te wymagania dzięki zastosowaniu standaryzowanych interfejsów mechanicznych, które umożliwiają wymienność głowic skrawających, przedłużek oraz adapterów w wielu operacjach obróbkowych.
Rozwiązania LOGIQUICK, w tym wiertła LOGIQ-3-CHAM oraz modułowe oprawki tokarskie, zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić powtarzalność na poziomie mikrometrów podczas wymiany narzędzi.
Precyzyjnie szlifowane powierzchnie bazowe gwarantują wysoką sztywność oraz odporność na ugięcie i skręcanie, nawet w zastosowaniach z dużym wysięgiem narzędzia.
Taka integralność mechaniczna ogranicza ugięcia dynamiczne i drgania, które są kluczowymi czynnikami wpływającymi na jakość powierzchni i dokładność wymiarową.
Z punktu widzenia produkcji narzędzia LOGIQUICK skracają czasy ustawcze i przezbrojenia poprzez eliminację konieczności ponownej kwalifikacji narzędzia oraz kalibracji offsetów.
Modułowa architektura zmniejsza również zapasy narzędziowe i upraszcza zarządzanie narzędziami, co jest szczególnie korzystne w centrach obróbkowych CNC oraz elastycznych systemach produkcyjnych.
Operacje wiercenia są szczególnie wrażliwe na ugięcia narzędzia, efektywność odprowadzania wiórów oraz koncentrację temperatury na krawędziach skrawających.
System wiercenia LOGIQ-3-QUICK firmy ISCAR (rys. 2) odpowiada na te wyzwania dzięki konstrukcji hybrydowej, która łączy sztywny korpus wiertła z wymiennymi głowicami wiercącymi z węglika spiekanego.
Głowice LOGIQ-3-QUICK
są produkowane z geometriami dostosowanymi do konkretnych materiałów, obejmującymi zoptymalizowane kąty wierzchołkowe, szerokości łysinek oraz przygotowanie krawędzi skrawających dopasowane do grup materiałowych ISO P, M i S.
Precyzyjnie zaprojektowane kanały doprowadzające chłodziwo kierują strumień chłodziwa pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio do strefy skrawania, poprawiając segmentację wióra
i jego ewakuację oraz stabilizując temperaturę procesu.
Konstrukcja ta umożliwia niezawodne wiercenie przy stosunku głębokości do średnicy przekraczającym 5×D, nawet w materiałach trudnoobrabialnych.
Uzupełnieniem systemu LOGIQ-3-QUICK są wiertła pełnowęglikowe ISCAR w gatunkach IC908
i IC948, które zapewniają podwyższoną odporność na zużycie oraz wysoką wytrzymałość skrętną w zastosowaniach wiercenia z dużymi prędkościami skrawania, wymagających wysokiej dokładności pozycjonowania i bardzo dobrej jakości otworów.
Rozwiązania te skracają czas cyklu, poprawiają prostoliniowość otworów oraz jakość powierzchni, a także znacząco zwiększają trwałość narzędzia.
Technologie frezowania i toczenia ISCAR kładą duży nacisk na optymalizację geometrii narzędzi
w celu kontroli formowania wióra, redukcji sił skrawania oraz poprawy stabilności dynamicznej procesu.
Rodzina frezów HELI-DO wykorzystuje dwustronne spiralne krawędzie skrawające, które zapewniają stopniowe wejście narzędzia w materiał, zmniejszając siły udarowe i tłumiąc drgania. Spiralna geometria sprzyja płynnemu spływu wiórów oraz równomiernemu rozkładowi obciążenia wzdłuż krawędzi skrawającej, dzięki czemu frezy HELI-DO są odpowiednie do ciężkiej obróbki zgrubnej oraz operacji frezowania z dużym zaangażowaniem narzędzia.
W celu zwiększenia wydajności frezowania firma ISCAR opracowała frezy FAST-FEED, które pracują przy niewielkich głębokościach skrawania w osi narzędzia i jednocześnie bardzo wysokich posuwach.
Strategia ta minimalizuje promieniowe siły skrawania i obciążenie wrzeciona przy zachowaniu wysokiej wydajności usuwania materiału.
Technologia FAST-FEED jest szczególnie efektywna w operacjach frezowania kieszeni oraz obróbki zgrubnej, gdzie kluczowe znaczenie ma redukcja czasu cyklu (rys. 3).
W operacjach toczenia płytki NEODO wykorzystują dwustronną, ujemną geometrię ze wzmocnionymi krawędziami skrawającymi oraz zaawansowanymi łamaczami wiórów.
Zapewnia to wysoką wytrzymałość krawędzi oraz odporność na obciążenia cieplne, umożliwiając stabilną obróbkę w ciężkich operacjach zgrubnych w stalach oraz stalach nierdzewnych. Większa liczba użytecznych krawędzi skrawających na jednej płytce poprawia również ekonomię narzędzia.
Rozwiązania narzędziowe ISCAR są wspierane przez zaawansowane platformy cyfrowe do planowania i optymalizacji procesów obróbki, zaprojektowane w celu wspierania strategii produkcyjnych Industry 4.0.
Oprogramowanie do doboru narzędzi i optymalizacji parametrów wykorzystuje bazy danych materiałów, charakterystyki obrabiarek oraz modele mechaniki skrawania do rekomendowania zoptymalizowanych strategii obróbki.
Zastosowanie koncepcji cyfrowych bliźniaków (digital twins) umożliwia predykcyjną analizę sił skrawania, obciążeń cieplnych oraz przebiegu zużycia narzędzia, dzięki czemu inżynierowie mogą określić optymalne parametry skrawania jeszcze przed rozpoczęciem rzeczywistej obróbki.
Takie podejście oparte na danych ogranicza konieczność prób technologicznych, zwiększa powtarzalność procesu i umożliwia standaryzację strategii obróbki w wielu zakładach produkcyjnych.
W obróbce lotniczych komponentów ze stopów tytanu połączenie płytek tokarskich z powłoką SUMOTEC oraz frezów HELI-DO pozwoliło uzyskać wzrost trwałości narzędzia nawet o 40% oraz skrócenie czasu cyklu o około 20%. Efekty te wynikają z lepszego zarządzania temperaturą w strefie skrawania, zmniejszenia sił skrawania oraz stabilnego formowania wióra.
Producenci z branży motoryzacyjnej, którzy wdrożyli system wiercenia LOGIQ-3-QUICK
w produkcji komponentów silników i skrzyń biegów, raportują powtarzalną jakość otworów, wydłużoną trwałość narzędzi oraz rzadszą konieczność ich wymiany, co przekłada się na poprawę efektywności wykorzystania maszyn.
W zakładach ogólnej inżynierii mechanicznej oraz w przedsiębiorstwach podwykonawczych wdrożenie modułowych systemów narzędziowych LOGIQUICK doprowadziło do znacznego skrócenia czasów przygotowawczych i zmniejszenia zapasów narzędziowych przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej dokładności wymiarowej i jakości powierzchni.
Zaawansowane rozwiązania ISCAR w zakresie obróbki metali stanowią zintegrowane podejście technologiczne do wyzwań produkcji typu high-mix, high-precision.
Dzięki innowacjom w zakresie gatunków węglika i powłok SUMOTEC, modułowych systemów narzędziowych LOGIQUICK, systemów wiercenia SUMOCHAM oraz zoptymalizowanych geometrii narzędzi HELI-DO, NEODO i FAST-FEED, producenci mogą osiągać wyższe wydajności usuwania materiału, większą trwałość narzędzi oraz stabilność procesów obróbkowych.
W miarę jak produkcja rozwija się w kierunku cyfrowo połączonych i opartych na danych systemów wytwarzania, połączenie zaawansowanych technologii narzędziowych i cyfrowego wsparcia procesów oferowane przez ISCAR stanowi solidną podstawę dla nowej generacji operacji obróbki metali
