Ipar 4.0-ás fejlesztések a szerszámgyártásban: minőségek, módszerek és digitális lehetőségek a hatékonyabb termelés érdekében

Az ISCAR számára, ahogy minden forgácsolószerszám gyártónak a szerszámgyártás kiemelten nagy fontosságú vásárlói szegmens. Ez az iparág nemcsak, hogy egyre több és több szerszámot igényel, de folyamatosan új igényeket támaszt, mely jelentős hatást gyakorol a forgácsolóipar fejlődésére. Ezek az igények nem sokban különböznek az egyéb fémipari ágazatokéitól: az ügyfél mindig termelékenyebb, megbízhatóbb és pontosabb szerszámokat keres. Azonban a szerszámgyártóipar speciális jellemzői miatt az általános feltételeken túl speciális tervezési követelményeknek is meg kell felelni.
Az alapanyagok, az alkatrészek formái és a megmunkálási stratégiák három olyan sajátossága a szerszámgyártásnak, melyek a legnagyobb mértékben befolyásolják a forgácsolószerszámokkal szemben támasztott igényeket. Az ISCAR úgy vallja, hogy csak akkor felelhet meg a szerszámgyártóipar kihívásainak, ha az előbbi jellemzőkön alapuló, teljes körű forgácsolószerszám fejlesztést hajt végre, kombinálva az Ipar 4.0 digitális áttöréseivel.

Kihívást jelentő alapanyagok
A szerszámgyártásban leggyakrabban előforduló alapanyagtípus az edzett acél. A munkadarab keménysége elsődleges szempont a szerszám minőségének és geometriájának kiválasztásakor. A formagyártásban számos felújítási módszer ismert a kopott vagy sérült szerszámok kijavítására: felhegesztés, anyagfelszórás, lézerkezelés, stb., melyeket mind az érintett felületeken végeznek el. Ezeknek a felületeknek a további megmunkálásához olyan forgácsolószerszám szükséges, mely képes a rendkívüli módon felkeményedett, és a viszonylag puha rétegek megmunkálására egyaránt. Ezek a körülmények nagymértékben csökkentik a forgácsolószerszámok éltartamát, így arra kényszerítve a forgácsolószerszám gyártókat, hogy előre készüljenek a kopásból adódó megmunkálási problémák kompenzálására és a megfelelő tartósság biztosítására.

Bonyolult formák
Az öntő- és présszerszámok gyakran komplex formákkal rendelkeznek. Egy háromdimenziós (3D) profil tipikus egy présszerszám dolgozó felületén, így kiválasztáskor csak olyan forgácsolószerszámok jöhetnek szóba, melyek képesek 3D-s felületek hatékony megmunkálására. A szerszámnak garantálnia kell az előírt tűréseket és felületminőséget, valamint azt az éltartamot, amivel az alkatrész formája vagy mintája egy munkafolyamat során elkészíthető.

Megmunkálás
Az öntő- és présformák gyártása többféle megmunkálástípust foglalnak magukba: esztergálás, marás, fúrás, dörzsárazás, egyebek; bár a legjellemzőbb szerszámtípus, melyet a formagyártással azonosítanak: a marók. A szerszámgyártó ipari alkatrészekre jellemző tulajdonságok – az általában nem-mozgó alkatrészek, a megmunkált felületek bonyolult formái, a zsebek és üregek bontása, melyek jelentős mennyiségű anyagleválasztást igényelnek, stb. – miatt a marók a leggyakrabban használt szerszámok ebben a szegmensben.
A folyamatos igény a termelékenység növelésére vezetett ahhoz, hogy a szerszámgyártóipar az elsők között vezetett be olyan új megmunkálási technológiákat, mint a nagy sebességű marás (HSM) és a nagy előtolású marás (HFM), valamint hatékony megmunkálási stratégiákat is alkalmaznak.
Az előremutató módszerek és technológiák nagy hatást gyakoroltak a forgácsolószerszámokra, így azok gyártóinak is új igényeknek kellett megfelelni. Az évek során ezen igények teljesítése egyre nehezebb lett, mára pedig a szerszámgyártók az egyik legszigorúbb vásárlói kör, akik elvárják, hogy a forgácsolószerszámaik megfeleljenek a legújabb ipari trendeknek.
Az ISCAR mint a világ egyik vezető forgácsolószerszám gyártója, évek óta sikeres együttműködésben a szerszámgyártókkal, folyamatosan fejleszti a szerszámgyártó ipar lehetőségeit új termékek bevezetésével, meglévő termékek továbbfejlesztésével, valamint komplex felszerszámozási projektekkel és közös fejlesztésekkel.

Forgácsolószerszám minőségek
Az elmúlt néhány évben az ISCAR bevezette az IC845-ös keményfém minőséget, melynek jellemzői a szívós alapanyag és egy új nano-vastagságú fizikai bevonat, mely utólagos SUMO TEC felületkezelési technológiával készül. Ezt a minőséget tipikusan nagy terhelésű megmunkálásokra lett kialakítva. Az IC845-ös minőségű lapkák éltartama jelentősen javult, mely az ilyen lapkákkal szerelt kukoricamarók és horonymarók teljesítményét is növeli.
Az ISCAR tömör-keményfém szármaró családja is bővült az új IC702-es minőséggel, mely sikerrel alkalmazható edzett anyagok megmunkálására (65 HRC-s keménységig).

Fejlett profilmegmunkálás
A komplex felületek megmunkálására a leggyakrabban használt szerszámok a toroid marók és a gömbvégű marók. Az ISCAR számos választási lehetőséget kínál a szerszámgyártóiparnak az említett marókból: váltólapkás kivitelben, cserélhető fejű szármarókként és tömör-keményfém szerszámokként. Ezek a szerszámok eltérnek névleges méretekben, pontosságban, a felfogás típusában és az alkalmazhatóságukban, attól függően, hogy a megmunkálandó alapanyag puha, kemény vagy edzett.
A szerszámgyártásban jellegzetesen kis- és közepes méretű cégek dolgoznak. E gyártók számára az, hogy egy forgácsolószerszám sokoldalú-e (többfunkciós) vagy sem, fontos szempont a választásnál.
Az ISCAR legújabb LOGIQ kampánya során egy új terméket mutatott be, amely különösen erre a kihívásokkal teli piacra készült – a TOR6MILL váltólapkás marócsaládot. A TOR6MILL maró négy különböző geometriájú lapkával szerelhető. A megfelelő lapka használatával a maró toroid, 90°-os, 45°-os illetve nagy előtolású maróként dolgozhat. A maró alkalmazható 3D-s felületek megmunkálására, 90°-os vállak marására, síkmarásra, élletörésre vagy termelékeny nagyoló szerszámként.

Innovatív technológiák
A nagy előtolású és nagy sebességű marás hatékonynak bizonyult a termelékenyég növelésére, valamint a megmunkálási idők csökkentésére. E hatékony technológiák időben történő bevezetésének is köszönhetően a szerszámgyártó ipar képes volt ellátni a piacot az 1990-es években megnövekedett mennyiségű öntő- és présszerszámokkal.

Nagy előtolású marás
Manapság a forgácsolószerszámgyártók számtalan nagy előtolású (FF vagy gyors-) marót kínálnak, de az ISCAR választéka tűnik a legszélesebbnek. Az ISCAR szabványos nagy előtolású választéka több mint 10 szerszámcsaládból áll, melyek alapvető kialakításukban különböznek (váltólapkás, tömör vagy váltófejes), névleges átmérő, forgácsoló geometria, felfogási módszer és alkalmazhatóság (síkmarás, zsebek marása, mély üregek bontása). Ebből a széleskörű választékból minden szerszámgyártó megtalálhatja az igényeihez mérten a legoptimálisabb szerszámot.
Az ISCAR úgy tekint a nagy előtolású szerszámokra, mint fontos termelékenység-növelő eszközökre, és folyamatosan fejleszti a szerszámcsaládokat új termékek bevezetésével és a meglévők továbbfejlesztésével. Nem meglepő tehát, hogy az ISCAR legújabb LOGIQ kampányában a marók közül a főszerep a nagy előtolású szerszámoké volt.
A NAN3FEED és MICRO3FEED, kettő a legújabb ISCAR nagy előtolású szerszámcsaládok közül, mely 8-16 mm-es átmérőtartományban érhető el. Bár ebben a tartományban a tömör-keményfém szármarók a legjellemzőbbek a piacon, az ISCAR mérnökei úgy vélik, a váltólapkás szerszámokra jellemző előnyök miatt ezek az új termékek jelentős költségcsökkentési alternatívaként jelenhetnek meg a tömör-keményfém szerszámokkal szemben.
A LOGIQ4FEED nagy előtolású szerszámcsaládra jellemző a „piskóta formájú” kétoldalas lapka. A szokatlan lapkaprofil négy vágóéllel rendelkezik, kimagasló rampolási képességgel, mely meghatározza a szerszámcsalád fő felhasználási területét: hatékony nagyoló megmunkálás zsebek és mély üregek kialakításánál. A marók sikerrel alkalmazhatók kemény anyagok megmunkálására 50 HRC-ig.

Nagy sebességű marás
A nagy sebességű szerszámok választékát bővítve, az ISCAR több forgácshornyú tömör-keményfém szármarókat mutatott be a 2 – 20 mm-es átmérőtartományban nagy sebességű simításra és elősimításra. A szármarók az ultrafinom-szemcsés IC902 keményfém minőségből készülnek, melyet edzett anyagok megmunkálására fejlesztett ki, és 6D mélységig sikerrel alkalmazhatóak. Ezeket a marókat 20 000-es percenkénti fordulatokhoz tervezték. A tömör-keményfém szármarókat már a szerszámgyártók is sikerrel alkalmazzák hornyok és nyitott zsebek nagyolására – trochoid technológiával a nagy mennyiségű forgács leválasztásához.

MULTI-MASTER opciók
Mivel a formagyártás sokszor egyedi termékeket igényel, szerszámgyártáskor általában alacsony darabszámokat, sőt, időnként csak egy-egy darabot kell megmunkálni, sok kis- és közepes méretű cég specializálódott erre a szegmensre. E gyártók számára fontos, hogy a forgácsolószerszámaik hatékonyak legyenek, és ne kelljen túl nagy raktárkészletet felhalmozniuk. Az egyedi gyártás során azonban sokszor nehezen elérhető helyeken kell forgácsolni, specifikus szerszám-összeállítással. Egy szerszámraktárban lévő szerszám ritkán alkalmas ilyen megmunkálásokra, de egy speciális szerszám megrendelésével, „testre szabni” azt, szintén nem a legjobb megoldás.
Az ISCAR MULTI-MASTER váltófejes szerszámokat tartalmazó családja segít megoldani ezeket a nehézségeket.
A MULTI-MASTER koncepció szerint egy fej különböző testekre (szárakra) szerelhető, és a szár pedig különböző típusú fejeket hordozhat. A fejek különböznek formában, geometriában és méretben valamint abban, hogy 3D-s felületek, vállak, síkok, hornyok, élletörések vagy furatok megmunkálásra készültek. A hengeres és kúpos szárak többféle hosszban érhetők el, és szerelhetők befogókba, patronokba vagy közvetlenül a gép orsójába.
A MULTI-MASTER család széles fej, szár, szűkítő és hosszabbító kínálatával több mint 40 000 lehetséges összeállítást tartalmaz. A MULTI-MASTER szerszámokra jellemző az állásidő nélküli szerelhetőség, mivel egy kopott fej a gépben állásidő nélkül cserélhető. E jellemzők miatt a MULTI-MASTER szerszámcsalád rendkívül népszerű a forma-szerszám gyártásban.

Digitális szerszám összeállítás
A szerszámgyártásban az alacsony darabszámok és a szigorú tűrések jelentik a legnagyobb kihívást. Még a legkisebb hiba esetén is fennáll a veszély, hogy a termék selejt lesz. Az Ipar 4.0 fejlesztéseinek köszönhetően ma már a szerszámgyártók hatékony eszközt alkalmazhatnak e probléma leküzdésére: számítógépen lemodellezhetik a megmunkálási folyamatokat biztosíthatva ezzel a hatékony forgácsolási stratégiák alkalmazását, szerszámok útjának követhetőségét, a paraméterek optimalizálását és az ütközések elkerülését.
Az ISCAR kibővítette a digitális világát a marószerszám-összeállításokat is tartalmazó elektronikus katalógussal, mely minden adatot tartalmaz a digitális szimulációhoz. Az ISO 13399-es szabványon alapuló digitális szerszámábrázolás használatával a szoftverrendszerek pontos adatokkal rendelkeznek az összeállításról. Ezen új funkció CAD/CAM rendszereknél történő alkalmazásával a szerszámgyártó elkerülheti a megmunkálás során fellépő hibákat, a többféle összeállítás felvitele pedig felgyorsítja a tervezési folyamatot. Az ISCAR folyamatosan bővíti az Ipar 4.0-ás, adatalapú termékeinek sorát, és azon dolgozik, hogy a modern szerszámgyártás digitális és virtuális világait összekapcsolja.

Számtalan termék körülöttünk a szerszámgyártásból származik, és az ilyen termékek iránti igény folyamatosan növekszik. A különböző iparágakat érintő fejlesztések, például az autóipar - mely a vezető ága a szegmensnek - nagy hatást gyakorolnak a szerszámgyártásra. A megnövekedett igények a forgácsolószerszámok készítőinek is új kihívásokat jelentenek majd. Az ISCAR kitart amellett, hogy a forgácsolószerszám gyártóknak fel kell készülniük az ilyen igényekre, és a megfelelő megoldásokat kell tudniuk nyújtani ezek kielégítésére.