Gyorsmarás felsőfokon – Nagy előtolású marószerszámok
A nagymértékben megnövelt fogankénti előtolással történő marás – amelyet gyorsmarásként (FF) vagy nagy előtolású marásként is ismerünk – az 1990-es években jelent meg az iparban. A szerszámgyártás volt az első ipari szegmens, ahol a nagy előtolású marás bekerült a gyártási folyamatokba, a nagymértékű forgácsleválasztás miatt a megmunkálási ciklusok lerövidítése egyre fontosabbá vált. A nagy előtolású marószerszámok használatával ki lehetett elégíteni ezen igényeket, és növelni a termelékenységet. A nagy előtolású marásnak két elv képezi az alapját: a maró geometriája és élszögei, illetve az arra alkalmas szerszámgépek nagy asztal előtolást lehetővé tevő konstrukciója.
Nagy előtolású szerszám általában 9-17 fokos belépési élszöggel rendelkezik. Ez a tervezési jellemző három fontos eredménnyel jár. Az első, hogy az elvékonyított forgácsnak köszönhetően jelentős mértékben növelhető a fogankénti előtolás. Például alacsony ötvözésű acél síkmarásánál a 0,2 mm-es fogankénti előtolás általános előtolási paraméternek tekinthető, de ugyanez az anyag nagy előtolású marószerszámmal akár 2 mm-es fogankénti előtolással is megmunkálható. A második, a kis fogásmélység, melyet a szerszám geometriája biztosít, illetve részben ez teszi lehetővé a nagy fogankénti előtolást. A kis fogásmélységgel végzett megmunkálás csökkenti a vágóerőket és az energiafelhasználást. A harmadik pont pedig a vágóerőre vonatkozik, pontosabban a vágóerő radiális komponensének minimalizálására, ugyanakkor a tengelyirányú terhelés jelentősen nő, de ebben az irányban a szerszámgép a legmerevebb. Ez pedig növeli a megmunkálás stabilitását.
A fogankénti előtolás növelésével a megmunkálás sebessége is nő, ám ez megfelelő teljesítményű szerszámgépet igényel. A fenti példában az alacsony ötvözésű acél gyorsmarásánál az előtolás akár 7000-9000 mm/min is lehet, amely sokkal magasabb a hagyományos paramétereknél.
A piaci igényeket felismerve a szerszámgépek gyártói specifikusan nagy előtolású marásra szánt gépeket fejlesztettek ki. Ezek a viszonylag alacsony teljesítményű gépek „tripla magas” jellemzőkkel bírnak: magas nyomaték bizonyos fordulaton, magas előtolásra képes orsó és nagy sebességű hajtás. A szerszámgépek egyaránt CNC hard- és szoftverekkel rendelkeznek. A nagy előtolású marás bevezetése megváltoztatta a nagyoló marásról kialakult képet. Ahelyett, hogy nagy fogásmélységben és fogásszélességgel nagy mennyiségű anyagleválasztás történne nagy teljesítményű gépeken, az adott időben történő forgács leválasztás még meg is nőtt, mivel az új módszer rendkívül hatékony marást tesz lehetővé alacsony teljesítményű gépeken gyorsan mozgó forgácsoló szerszámmal.
Azóta a nagy előtolású marás számos érdekes változáson ment át. Eredetileg a szerszámgyártásban alkalmazták üregek és zsebek nagyoló marásánál, ám síkok marásánál is hatékonynak bizonyult. Így a nagy előtolású szerszámok átmérőtartománya, valamint az ilyen típusú megmunkálással forgácsolható alapanyagok sora is kibővült. A gyorsmarás hamar elterjedt számos egyéb iparágban. Immár több volt, mint a szerszámgyártók hatékony technikája, egy minden forgácsoló ágban alkalmazható, termelékenység-növelő megmunkálástípussá vált. A nagy előtolású megmunkálás leginkább acélok és öntöttvasak esetében jellemző, de sikerrel alkalmazható rozsdamentes anyagoknál, titánnál, sőt, hőálló ötvözeteknél is. Emiatt a szerszámgyártók több különböző nagy előtolású szerszámokat fejlesztettek ki. Ezek lehetnek váltólapkás vagy tömör keményfém szerszámok vagy akár cserélhető fejjel szereltek (Multi-Master), szármaró vagy feltűzhető kivitelben, egybeépített vagy moduláris, illetve a megmunkálandó alapanyagcsoportnak megfelelő geometriákkal rendelkezőek.
Az ISCAR majd egy tucat nagy előtolású szerszámcsaládja is bizonyítja ezt a sokszínűséget; a manapság elérhető legtöbb opcióval. A cég már a kései 90-es években bemutatott egy nagy előtolásra kifejlesztett, egyoldalas lapkával szerelt marócsaládot, majd ezt folyamatosan bővítette új és egyre hatékonyabb szerszámokkal. Az egyik esetben a szerszámok kétoldalas lapkákat kaptak; egy másikban a forgácsoló geometria megváltoztatásával javult a rampolási képesség, így a helikális marás teljesítménye is. Kis méretű marási megmunkálásokhoz a cég nagy előtolású tömör keményfém szármarókat, illetve cserélhető fejű „Multi-Master” szerszámokat fejlesztett ki. A nagy előtolású síkmarás elterjedésével új igények keletkeztek, melyekre az ISCAR válasza nem csupán a megfelelő marócsaládok bevezetése volt, de egy új, eredeti megoldás is: a speciális erre a feladatra tervezett lapkák. Ezek a lapkák hagyományos, általános megmunkálásokra alkalmas szerszámokba rögzíthetők, de eltérő élszögeik és geometriai kialakításuknak köszönhetően nagy előtolású marókká alakítják át őket. Ez a megoldás nagy sikert aratott a kis- és közepes méretű gyártó cégeknél, hiszen így nagyobb termelékenységet érhettek el a már megvásárolt szerszámaikkal.
A legújabb, “LOGIQ” kampányában az ISCAR négy új nagy előtolású szerszámcsaládot mutatott be, valamint továbbfejlesztett számos, már elérhető típust. Mi volt a motiváció e fejlesztések mögött? Az ISCAR elkötelezett a folyamatos innováció iránt, ennek eredményeként a kutató-fejlesztő részleg egyre jobb és gyorsabb szerszámokat tervezett, amely tulajdonképpen válasz a felhasználok egyre gyorsabb megmunkálási igényeire.
Az új, nagy előtolású váltólapkás szerszámcsaládok legszembetűnőbb jellemzője a jelentős méretcsökkentés. Például, az FFT3-02 “NAN3FEED” szármarók 8-10 mm-es átmérőkben elérhetőek – amely átmérőkben eddig csak tömör keményfém szerszámok voltak elérhetőek. A cég meggyőződése, hogy a váltólapkás koncepció versenyképes megoldás. Ezek a szármarók egyedi rögzítésű miniatűr lapkákkal dolgoznak. A lapkákon nincs meg a hagyományos központi furat, mert az gyengítené a konstrukciót. A csavarfej, melynek adott része felfekvő felületként funkcionál, stabilan leszorítja a lapkát, és egyszerű, gyors lapkacserét tesz lehetővé. Mivel a lapka mérete nagyon kicsi, egy mágneses kulccsal történik a fészekbe helyezés. Ez az egyedi megoldás 2 és 3 élű marók kialakítását teszi lehetővé 8 és 10 mm-es átmérőkben, a lapkák pedig 3 vágóéllel rendelkeznek, így biztosítva a költséghatékonyságot.
Egy másik példa a “TANG4FEED” szerszámcsalád, tangenciális rögzítésű, rombusz alakú lapkákkal. Ezek a marók leginkább közepes és nagy méretű üregek és zsebek nagyolására alkalmasak. A tangenciális geometriának, illetve fecskefarok rögzítésnek köszönhetően a lapkák rögzítése a fészekben rendkívül stabil, amely így nagyon erős szerszámot eredményez. A lapkák rombusz alakja jelentősen javítja a termelékenységet rampolásnál és oldal-merülésnél. A TANG4FEED lapkák kétoldalasak és 4 vágóéllel rendelkeznek.
Mindkét szerszámcsaládhoz többféle forgácsoló geometriával érhetők el a lapkák, különböző alapanyagtípusokhoz.
Mivel rendkívül sokféle nagy előtolású szerszám érhető el, felmerül a kérdés: “Hogyan válasszam ki a legmegfelelőbb szerszámot?” Az ISCAR ITA (Iscar Tool Advisor) szoftverén kívül a cég kifejlesztett egy gyors szerszám-kiválasztási útmutatót, egy iránytűt, amellyel a gyártók megtalálhatják a számukra leghatékonyabb nagy előtolású marót.
A tény, hogy az ISCAR nagy előtolású szerszámcsaládjai ilyen mértékben bővülnek, bizonyítja, hogy a gyorsmarás területén mindig lehet újabb és jobb szerszámokat létrehozni. Az újonnan bevezetett szerszámcsaládok logikus válaszok valós gyártói igényekre. Az ipar a jövőben is igényli majd az egyre gyorsabb és gyorsabb nagy előtolású szerszámokat a hatékony nagyoló megmunkálásokhoz, így a jövőjük igen bíztató.
